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第1节　减数分裂和受精作用
课标要求 核心素养
阐明减数分裂产生染色体数目减半的精细胞或卵细胞的过程。 1．通过识图、绘图的方法分析减数分裂各时期的主要特点。(生命观念、科学思维)2．绘制曲线图分析减数分裂及受精作用过程中染色体、DNA的变化规律。(生命观念、科学思维)3．通过列表比较有丝分裂与减数分裂、精子与卵细胞形成的异同。(科学思维)
基础知识·双基夯实
一、精子的形成过程
1．场所：__睾丸__。
2．细胞名称的变化
3．染色体的变化
(1)减数分裂Ⅰ
时间 图示 相关变化
间期↓前期↓中期↓后期 染色体__复制__，有关蛋白质合成，细胞体积增大
同源染色体联会形成__四分体__，同源染色体的__非姐妹染色单体__之间常发生互换
__同源染色体__排列在赤道板__两侧__
__同源染色体__分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极
(2)减数分裂Ⅱ
中期 后期
图示
特点 染色体的__着丝粒__排列在赤道板上 __着丝粒__分裂，__姐妹染色单体__分开，并移向细胞两极
二、卵细胞的形成过程
1．形成场所：__卵巢__。
2．细胞名称的变化
3．结果：一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个__卵细胞__，三个__极体__都退化消失。
三、减数分裂的概念分析
四、配子中染色体组合的多样性
在减数分裂过程中，配子中染色体组合具有多样性的原因：
1．同源染色体分离的同时，非同源染色体表现为__自由组合__。
2．同源染色体联会时，四分体中的非姐妹染色单体可以发生__互换__。
五、受精作用
1．概念：卵细胞与精子相互__识别__、__融合__成为__受精卵__的过程。
2．过程
3．结果：受精卵中的__染色体__数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自__精子__(父方)，另一半来自__卵细胞__(母方)。
六、减数分裂与受精作用的意义
1．保证了每种生物前后代体细胞中__染色体数目__的恒定，维持了生物遗传的稳定性。
2．使子代呈现多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在__自然选择__中进化，体现了__有性生殖__的优越性。
〔学霸记忆〕
1．在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫作联会。
2．联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。
3．减数分裂的特点是染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半。
4．减数分裂Ⅰ的主要特征：①同源染色体联会形成四分体；②四分体中的非姐妹染色单体之间发生互换；③同源染色体分离，非同源染色体自由组合。
5．减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。
6．导致配子中染色体组合多样性的原因：①同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合；②同源染色体上非姐妹染色单体间发生互换。
7．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。
8．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)一个初级精母细胞可形成4个精子。(　√　)
(2)精原细胞的增殖过程是通过减数分裂。(　×　)
(3)精子的形成需经过变形阶段。(　√　)
(4)精子形成过程中细胞质都是均等分裂。(　√　)
(5)一个精原细胞和一个卵原细胞产生的精子和卵细胞数量之比为4∶1。(　√　)
(6)精子和卵细胞形成过程中染色体的行为变化不同。(　×　)
(7)受精作用过程中会发生非等位基因的自由组合。(　×　)
(8)减数分裂和受精作用对维持前后代细胞中染色体数目的相对稳定具有重要的意义。(　√　)
(9)受精作用过程有利于使同一双亲的后代呈现多样性，体现了有性生殖的优越性。(　√　)
〔思考〕
1．形态、大小相同的染色体是否一定是同源染色体？减数分裂过程中，配对的两条染色体是否一定是同源染色体？一条来自父方，一条来自母方的染色体是否一定是同源染色体？(生命观念)
提示：不一定，若一条来自父方，一条来自母方，形态、大小相同的染色体并在减数分裂中配对的是同源染色体，否则不是。减数分裂过程中配对的两条染色体一定是同源染色体。一条来自父方，一条来自母方的染色体不一定是同源染色体。
2．有同源染色体的细胞是否都能进行减数分裂？是否都能联会形成四分体？(科学思维)
提示：不一定，体细胞中存在同源染色体，体细胞进行有丝分裂。只有在减数分裂过程中同源染色体才能联会形成四分体。
3．制作减数分裂I中期模型时，某同学认为必须将红色的染色体都放在赤道板的一侧，蓝色的染色体都放在赤道板的另一侧。这种做法科学吗？请说明原因。(科学思维)
提示：不科学。减数分裂Ⅰ中期时，同源染色体排列在赤道板的两侧，但是一对同源染色体的两条染色体是随机分布在两侧的，相同颜色的染色体不一定全在同一侧。
4．卵原细胞在形成卵细胞时，细胞质不均等分裂有什么意义？(科学思维)
提示：细胞质不均等分裂使形成的卵细胞的体积较大，有利于在受精形成胚胎后，为胚胎早期发育提供营养。
课内探究·名师点睛
知识点?
减数分裂过程中的相关概念辨析
要点归纳
在减数分裂过程中，染色体发生了一系列变化，因而产生了几组相似的概念，下面结合图示对这几组相关概念加以辨析。
(1)同源染色体与非同源染色体
同源染色体 非同源染色体
来源 一条来自父方，一条来自母方 可以相同，也可不同
形状和大小 一般相同 一般不相同
关系 在减数分裂过程中两两配对 在减数分裂过程中不进行配对
实例 A与B或C与D A与C、D；B与C、D
(2)姐妹染色单体与非姐妹染色单体
染色单体的形成是DNA复制的结果，图中a与a′为姐妹染色单体，a与b、b′属于同源染色体上的非姐妹染色单体，a与c、c′、d、d′为非同源染色体上的非姐妹染色单体。
(3)联会与四分体
①联会：在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体两两配对的现象。
②四分体：同源染色体的特殊存在形式，在减数分裂过程中，联会后的每对同源染色体才可称为四分体，
如A与B。
③四分体、同源染色体与染色单体的数量关系：
1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体(含4个DNA分子)。
[易错提醒]　有关同源染色体认识的几个误区
(1)大小、形态不同的染色体可以是同源染色体，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体，X染色体较大，Y染色体较小。大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝粒分裂后形成的两条染色体，因不是一条来自父方，一条来自母方，所以不叫同源染色体。只要联会的两条染色体，不管大小、形状是否相同，都叫同源染色体。
(2)同源染色体既可以是复制之前不含染色单体的染色体，也可以是复制之后含染色单体的染色体。
(3)有丝分裂过程中存在同源染色体，但不出现同源染色体的联会现象和四分体。
典例剖析
典例1 (2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)下列细胞中一定不存在同源染色体的是(　D　)
A．玉米根尖细胞 B．青蛙的受精卵
C．果蝇的初级精母细胞 D．小鼠的次级精母细胞
[解析]　玉米小麦根尖细胞为体细胞，含有同源染色体，A错误；受精卵是精子和卵细胞结合形成的，含有同源染色体，B错误；果蝇的初级精母细胞是精原细胞经过DNA复制后的细胞，其中含有同源染色体，C错误；次级精母细胞是经过减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，分裂后产生的细胞，因此次级精母细胞不含同源染色体，与题意相符，D正确。故选D。
变式训练1
(2022·山东省菏泽市高一期中)在哺乳动物的某一器官中发现了如下细胞分裂图像，下列有关叙述正确的是(　D　)
A．甲图处于减数第一次分裂中期，含有两个四分体
B．在乙图所示的细胞中，含有1对同源染色体，4个染色单体
C．丙图中①和②为同源染色体
D．该器官细胞中所含的染色体的数目可能是2、4、8条
[解析]　甲图处于有丝分裂中期，含有2个染色体组，A错误；乙图细胞处于减数第二次分裂中期，不含同源染色体，B错误；丙图细胞处于减数第一次分裂后期，正在发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，所以图中①和②为非同源染色体，C错误；由C图细胞可知该动物是雄性个体，因此该器官是动物的睾丸，其中细胞所含的染色体的数目可能是2(乙)、4(甲、丙)、8条(丁)，D正确。
知识点?
精子和卵细胞的形成
要点归纳
1．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程的比较(假设体细胞内染色体数为2N)
项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
染色体间期是否复制 复制 不复制
分裂过程中细胞名称 性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞(或极体) 次级性母细胞(或极体)→精细胞或卵细胞(或极体)
着丝粒变化 不分裂 分裂
染色体数目变化 2N→N(减半) N→2N→N
核DNA数目变化 2N→4N→2N 2N→N(减半)
染色体主要行为 同源染色体联会；四分体的非姐妹染色单体互换；同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，染色单体分开
染色单体 无(0)→有(4N)→有(2N) 有(2N)→无(0)
同源染色体 有(N对) 无
2．精子和卵细胞形成过程的区别
精子的形成过程 卵细胞的形成过程
不同点 场所 睾丸 卵巢
细胞质分裂 均等分裂 不均等分裂(极体均等分裂)
是否变形 是 否
子细胞数目 1个精原细胞→4个精子 1个卵原细胞→1个卵细胞＋3个极体(消失)
相同点 染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞内染色体和DNA数均减半
3．减数分裂过程中染色体、染色单体数目与核DNA含量的变化曲线分析
(1)间期DNA(染色体)复制，DNA含量加倍，形成染色单体，但是染色体数目不变。
(2)减数分裂Ⅰ结束时，同源染色体分配到两个子细胞中，每个细胞内DNA和染色体、染色单体数目均减半。
(3)减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色单体消失，但是DNA含量不变。
(4)减数分裂Ⅱ结束后，由姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体分别分配到两个子细胞中，DNA和染色体数目再次减半。
[易错提醒]　卵细胞形成过程的“两个误认为”
(1)误认为连续两次分裂均为不均等分裂：忽视了极体的分裂是均等分裂。
(2)误认为卵细胞形成也要经过变形：卵细胞的形成无变形过程，只有精子的形成才有变形过程。
典例剖析
典例2 (2022·山东省临沂市罗庄区高一下学期期末)下列有关某生物体各细胞分裂示意图的叙述，正确的是(　D　)
A．图①处于减数第一次分裂的中期，细胞内有2对姐妹染色单体
B．图②处于减数第二次分裂的后期，细胞内有2对姐妹染色单体
C．图③处于减数第二次分裂的中期，该生物体细胞中染色体数目恒定为8条
D．四幅图可排序为①③②④，可出现在该生物体精子的形成过程中
[解析]　图①处于减数第一次分裂的中期，细胞内有2对同源染色体、4对姐妹染色单体，A错误；图②处于减数第二次分裂的后期，由于染色体的着丝粒分裂，细胞中没有姐妹染色单体，B错误；图③处于减数第二次分裂的中期，含有2条染色体，则该生物体细胞中染色体数目为4条或8条，C错误；根据四幅图所处细胞分裂的时期，可排序为①③②④，且图中细胞进行的是减数分裂，因此可能出现在精子的形成过程中，也可能出现在卵细胞的形成过程中，D正确。
变式训练2
(2022·江苏省宿迁市高一下学期期末)与卵细胞形成过程相比，精子形成过程特有的是(　C　)
A．染色体数目减半 B．非同源染色体自由组合
C．精细胞的变形 D．同源染色体两两配对
[解析]　精子和卵细胞形成过程中都有染色体数目的减半，A错误；精子和卵细胞的形成过程中，减数第一次分裂后期都有非同源染色体的自由组合，B错误；精子形成过程需要变形，而卵细胞不需要，C正确；精子和卵细胞的形成过程中，减数第一次分裂前期都有同源染色体两两配对(联会)现象，D错误。故选C。
知识点?
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
要点归纳
1．实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂过程中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。
2．方法步骤
3．观察细胞减数分裂实验材料的选择需要考虑两个方面
(1)雄性个体产生的精子数量远远多于雌性个体产生的卵细胞的数量，因此在选择观察减数分裂的材料时要选择分裂旺盛的雄性个体生殖器官。
(2)在动物卵巢内减数分裂没有进行彻底，所以要完整观察减数分裂各时期的图像，一般不选择雌性个体。
典例剖析
典例3如图是显微镜下拍到的二倍体百合(2n＝24)的减数分裂不同时期的图像。下列相关表述错误的是(　C　)
A．该实验的目的是观察植物细胞的减数分裂图像，识别减数分裂的不同时期
B．细胞内染色体的存在状态可作为判断减数分裂各时期的依据
C．上述观察到的细胞图像按减数分裂的时期进行排序为①③④②⑤
D．图②中细胞的特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合
[解析]　该实验的目的是观察植物细胞的减数分裂图像，识别减数分裂的不同时期，细胞内染色体的存在状态可作为判断减数分裂各时期的依据，A、B正确；题图所示细胞图像按减数分裂的时期排序为①③②⑤④，C错误；题图②中细胞处于减数分裂Ⅰ后期，特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合，D正确。
变式训练3
(2022·北京市平谷区五中高一下学期期中)欲观察细胞减数分裂的过程，可选用的材料是(　D　)
A．鸡的血液 B．蝗虫的精子
C．马蛔虫受精卵 D．小鼠睾丸
[解析]　鸡的血细胞是成熟的动物细胞，不进行细胞分裂，因此鸡血液中的细胞观察不到减数分裂，A错误；蝗虫的精子是减数分裂产生的成熟的生殖细胞，已经完成减数分裂过程，不再分裂，B错误；马蛔虫受精卵增殖方式为有丝分裂，属于观察有丝分裂的最佳材料，C错误；小鼠的睾丸是雄性生殖器官，该器官进行旺盛的减数分裂过程，并且产生的精子数量较多，适宜作为观察减数分裂的实验材料，D正确。故选D。
指点迷津·拨云见日
一、减数分裂与有丝分裂过程中细胞分裂图像的辨析
时期 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
前期
有同源染色体，无联会，染色体散乱分布 有同源染色体，且有联会和四分体 无同源染色体，无联会，染色体散乱分布
中期
有同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上 有同源染色体，四分体排列在赤道板两侧 无同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上
后期
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，有同源染色体 同源染色体分开，每条染色体含2条姐妹染色单体 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，无同源染色体
[方法规律]　1．鉴别细胞分裂图像的方法
(1)前期
(2)中期
(3)后期
2．结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂方式
典例4 (2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)如图为某个哺乳动物体内的一组细胞分裂示意图，据图分析正确的是(　A　)
A．图②产生的子细胞一定为精细胞
B．图示5个细胞均具有同源染色体
C．图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤
D．图③中有2对同源染色体、2个四分体
[解析]　根据图④的均等分裂可知该生物的性别是雄性，图②细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质均等分裂，称为次级精母细胞，其分裂形成的子细胞一定为精细胞，A正确；图示5个细胞中除②(减数第二次分裂后期)外，均具有同源染色体，B错误；体细胞进行的是有丝分裂，图中属于有丝分裂过程的有③⑤，①处于减数第一次分裂前期，C错误；③细胞中含有同源染色体，且着丝粒都排列在赤道板上，处于有丝分裂中期，有丝分裂过程中无四分体，D错误。故选A。
二、减数分裂与有丝分裂过程中相关数量变化曲线
1．减数分裂和有丝分裂过程中染色体与核DNA数量变化
(1)曲线模型
(2)判断方法
2．每条染色体中DNA含量的变化
对图中曲线的解释
A→B B→C C→D D→E
减数分裂对应时期 MⅠ前的间期 MⅠ全过程和MⅡ前期、MⅡ中期 MⅡ后期 MⅡ末期
有丝分裂对应时期 间期 前期和中期 后期 末期
注：MⅠ、MⅡ分别表示减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ(后同)。
3．细胞分裂过程中染色体和核DNA数量变化曲线的变式——直方图
直方图实质上是坐标曲线图的变形，反映染色体、核DNA或染色单体数量的变化。在直方图中，染色体和DNA的含量不可能是0，但染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以直方图中表示的某物质如出现0，则其一定表示染色单体。
如图所示：
有丝分裂
减数分裂
图注
典例5 (2022·吉林长春外国语学校高一下月考)下图表示哺乳动物(体细胞染色体数为2n)精子的形成过程中一个细胞内核DNA分子含量的变化。下列各项中对该图的解释正确的是(　D　)
A．同源染色体的联会发生在d～e的初期
B．e点染色体数目为n，f点染色体数目又出现短时间的加倍
C．e点同源染色体分离，f点染色体的着丝粒分裂
D．a～c是间期，c～f是分裂期，f～g是精细胞变形阶段
[解析]　据题图可知，c～e为减数分裂Ⅰ时期，同源染色体的联会发生在c～d的初期，即减数分裂Ⅰ前期，A错误；e点为次级精母细胞，染色体数目为n，f点为减数分裂Ⅱ完成，染色体数目暂时加倍发生在f点之前，即减数分裂Ⅱ后期，B错误；e点为减数分裂Ⅰ结束，同源染色体分离发生在e点之前，即减数分裂Ⅰ后期，f点为减数分裂Ⅱ结束，着丝粒分裂发生在f点之前，即减数分裂Ⅱ后期，C错误；由题意可知，a～c为减数分裂I前的间期，c～f为减数分裂期，f～g为精细胞变形阶段，D正确。
三、减数分裂配子来源的判定
1．无互换时，配子来源的判断方法：
(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成两两相同，与另两个完全互补。
(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，染色体组成完全相同。
2．有互换时，配子来源的判断方法：
(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成各不相同，但是除互换区域外，两两相同，与另两个完全互补。
(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，除互换区域外，其他完全相同。
典例6图1所示为含两对同源染色体的某动物的初级精母细胞，其减数分裂过程中，同源染色体发生互换形成了如图2所示的四个精细胞，则来自同一个次级精母细胞的是(　B　)
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
[解析]　减数分裂Ⅰ的特点是同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点是次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分离，分别进入两个精细胞中，所以由同一个次级精母细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成应相同。综上所述，根据图2中各细胞内染色体组成特点推知，①与③、②与④的染色体组成基本相同，B项正确。
四、配子中染色体组合的多样性
1．含2对同源染色体(Yy、Rr)的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)
项目 实际能产生配子的种类 可能产生配子的种类
一个精原细胞 2种(YR和yr或Yr和yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
一个雄性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
一个卵原细胞 1种(YR或yr或Yr或yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
一个雌性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
2．含n对同源染色体的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)
项目 实际能产生配子的种类 可能产生配子的种类
1个精原细胞 2种 2n种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 1种 2n种
1个雌性个体 2n种 2n种
典例7 (2022·河南南阳一中高三上月考)某动物产生基因型为AB、Ab、aB、ab的4种精子(无染色体互换和基因突变)，这4种精子(　B　)
A．可能来自同一个精原细胞
B．可能来自三个精原细胞
C．可能来自两个次级精母细胞
D．可能来自三个次级精母细胞
[解析]　在无染色体互换和基因突变的情况下，一个精原细胞减数分裂只能产生2种精子，A错误；题述4种精子可能来自三个精原细胞，B正确；一个次级精母细胞减数分裂只能形成1种精子，则两个次级精母细胞减数分裂最多能形成2种精子，C错误；一个次级精母细胞减数分裂只能形成1种精子，则三个次级精母细胞减数分裂最多能形成3种精子，D错误。
教材问题·解疑答惑
?问题探讨 P18
1．提示：配子染色体与体细胞染色体的差别在于：
(1)配子染色体数是体细胞染色体数的一半。
(2)配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。
2．提示：(1)提出的问题可以有“配子中染色体数目为何减半”“配子中的染色体大小、形态为何不同”“配子是如何形成的”等。
(2)猜想：配子是通过一种不同于有丝分裂，能使染色体数目减半的分裂方式产生的。
?旁栏思考 P19
提示：会导致受精卵中的染色体数目加倍，不能保持遗传的稳定性。
?旁栏思考 P20
·提示：初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。
·提示：在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间互换、同源染色体分离等行为。上述过程可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物变异的概率，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。
?旁栏思考 P21
提示：精子头部含有细胞核，携带遗传物质，尾长，能够摆动，有利于受精作用的顺利进行。
?练习与应用 P23
一、概念检测
1．(1)×　卵细胞中染色体数目为10条，无同源染色体，不成对。
(2)√
2．B　同源染色体联会是减数分裂特有的行为变化。
3．C　图中含有3条染色体，无同源染色体，处于减数分裂Ⅱ，其名称可能是次级精母细胞、次级卵母细胞或极体。
4．(1)提示：这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。
(2)提示：该细胞中有4条染色体、8条染色单体。
(3)提示：该细胞中有2对同源染色体。其中染色体A与C，A与D，B与C，B与D是非同源染色体。
(4)提示：细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。
(5)提示：该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。
(6)提示：参见教材P19图2－2和P22图2－5画图。
二、拓展应用
1．根据染色体的行为变化和细胞的数目变化，可判断减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。减数分裂Ⅰ过程出现联会，同源染色体分离，细胞由1个分裂为2个；减数分裂Ⅱ过程无联会出现，细胞由2个分裂为4个。
2．提示：不一定。可能存在例外。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数分裂Ⅰ时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精(卵)母细胞中，再经过减数分裂Ⅱ产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条。再如减数分裂过程(无论分裂Ⅰ还是分裂Ⅱ)中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就有可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体(其中21号染色体是2条)的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。
3．提示：精子的头部保留了细胞核，即保留了全部的染色体，抛弃了大部分细胞质和细胞器，但保留了全部线粒体，既能保证精子的灵活运动，又能保证精子运动所需的足够的能量。
?讨论 P24
1．提示：根据同源染色体及染色体的数目和行为判断。减数分裂I会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。减数分裂Ⅱ的中期，非同源染色体着丝粒排列在细胞赤道板位置，后期移向细胞两极的染色体不含染色单体。
2．提示：减数分裂Ⅰ的中期，成对的同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ的中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板的位置，末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3．提示：同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同，不同细胞可能处于细胞分裂的不同时期。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
?讨论 P26
1．减数分裂过程中，同源染色体先进行复制，再联会形成四分体，之后再分离，在减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍后减半，随后分别进入子细胞中。减数分裂的结果是成熟生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞减少一半。通过受精作用配子结合，从而保证了生物前后代染色体数目的恒定。
2．减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体的互换及非同源染色体的自由组合都会导致产生多种配子。
3．略。
?练习与应用 P28
一、概念检测
1．(1)√　(2)√
2．B　15个初级卵母细胞能形成15个卵细胞，5个初级精母细胞最多形成20个精子，因此最多可形成15个受精卵。
3．D　减数分裂产生染色体数目减半的配子，受精作用使受精卵获得了雌雄配子的全部染色体，染色体数目恢复到体细胞水平。
二、拓展应用
1．提示：在减数分裂形成精子或卵细胞的过程中，如果由于某种原因减数分裂I时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色体有2条。当一个正常的精子或卵细胞(含23条非同源染色体，其中只含有1条13号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合形成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体为3条。当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条13号染色体。
2．提示：63条；骡的原始生殖细胞内无同源染色体，不能联会，因此不能发生正常的减数分裂。
巩固训练·课堂达标
1．(2022·江苏省宿迁市高一下学期期末)下列关于减数分裂的相关叙述中正确的是(　B　)
A．减数分裂过程中染色体复制两次
B．减数分裂过程中细胞连续分裂两次
C．姐妹染色单体的分离发生在减数第一次分裂
D．同源染色体的分离发生在减数第二次分裂
[解析]　减数分裂过程中染色体复制一次，A错误；减数分裂过程中细胞连续分裂两次，B正确；姐妹染色单体的分离发生在减数第二次分裂，C错误；同源染色体的分离发生在减数第一次分裂，D错误。故选B。
2．(2022·山东省临沂市沂水县高一期中)下列关于减数分裂的有关说法，错误的是(　D　)
A．减数分裂的结果是染色体减少一半
B．真核生物生殖过程中才会发生减数分裂
C．同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换
D．只有减数分裂过程中才会出现同源染色体
[解析]　减数分裂的结果是染色体减少一半，A正确；真核生物生殖过程中才会发生减数分裂，B正确；同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换，C正确；有丝分裂和减数分裂过程中都会出现同源染色体，但只有减数分裂过程中才会出现同源染色体的特殊行为，D错误。故选D。
3．(2022·山东省烟台市高一下学期期中)下列叙述正确的是(　C　)
A．受精卵中全部遗传物质的一半来自精子
B．卵细胞形成过程中，所有细胞都进行不均等的胞质分裂
C．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方
D．形成10个受精卵，至少需要10个精原细胞和10个卵原细胞
[解析]　由于受精卵的细胞质几乎都来自卵细胞，因此受精卵中的核遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞，而细胞质遗传物质几乎都来自卵细胞，A错误；卵细胞形成过程中，只有初级卵母细胞和次级卵母细胞进行不均等的细胞质分裂，而第一极体细胞质均等分裂，B错误；受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，C正确；1个精原细胞减数分裂形成4个精子，1个卵原细胞减数分裂形成1个卵细胞。因此形成10个受精卵，至少需要3个精原细胞和10个卵原细胞，D错误。故选C。
4．下列各图表示某雄性动物细胞分裂的一组图像，请据图回答：
(1)该动物的体细胞中染色体数目是__4__条，该动物正常情况下可以形成__4__种类型的精子。(不考虑基因的互换及基因突变等情况)。
(2)正在进行减数分裂的细胞是图__B、D、E__，含有染色单体的细胞是图__B、C、E__，没有同源染色体的细胞是图__D、E__。
(3)图B所示的细胞有__2__个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为__有丝分裂中期__，图D所示的细胞经细胞分裂后形成的是__精细胞__。
(4)A细胞有__8__条染色体，有__8__个核DNA分子，A细胞经分裂形成的子细胞是__体细胞__。
(5)此5个细胞发生的先后顺序可能是__C→A→B→E→D__。
[解析]　(1)据图分析可知，该动物体细胞中有2对4条染色体，减数分裂时出现2个四分体，产生精子类型为4种。(2)图中有同源染色体且无联会现象的A、C为有丝分裂。其余为减数分裂，有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，着丝粒分裂，细胞中无染色单体。但减数第二次分裂细胞中无同源染色体。(3)该动物体细胞中有2对4条染色体，减数分裂时出现2个四分体，图B所示的细胞中有2个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为有丝分裂中期，图D所示的细胞均等分裂，故经细胞分裂后形成的是精细胞。(4) A细胞有8个着丝粒，所以有8条染色体，故有8个核DNA，该动物为雄性动物，此时细胞处于有丝分裂后期，之后会发育成体细胞。(5)根据图示我们可以知道， A为有丝分裂后期，D为减数第二次分裂后期， E为减数第二次分裂中期，所以排列先后的顺序为C→A→B→E→D。第3节　伴性遗传
课标要求 核心素养
概述性染色体上的基因传递和性别相关联。 1．通过实例分析，认同性染色体上的基因的传递和性别相关联。(生命观念、科学思维)2．分析各种婚配组合的遗传情况，归纳遗传病的遗传规律。(科学思维、社会责任)3．通过案例分析，探索伴性遗传在生产实践中的应用。(科学思维、社会责任)
基础知识·双基夯实
一、伴性遗传
1．特点：__性染色体__上的基因控制的性状遗传与__性别__相关联。
2．常见实例
(1)人类遗传病：人的__红绿色盲__、__抗维生素D佝偻病__和血友病等。
(2)果蝇：__眼色遗传__。
二、性别决定
自然界中性染色体决定性别的方式有__XY型__和__ZW型__两种。
三、人类红绿色盲症与抗维生素D佝偻病
1．人类红绿色盲症
(1)人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表型
女性 男性
基因型 __XBXB__ __XBXb__ XbXb __XBY__ XbY
表型 正常 正常(携带者) __色盲__ 正常 __色盲__
(2)遗传特点
①男性患者__多于__女性患者；
②往往有隔代__交叉遗传__现象；
③女性患者的__父亲、儿子__一定患病。
2．抗维生素D佝偻病
(1)基因的位置：__性染色体(X)__上。
(2)患者的基因型
①女性：__XDXD__和__XDXd__。
②男性：__XDY__。
(注：抗VD佝偻病基因用D/d表示)
(3)遗传特点
①女性患者__多于__男性患者；
②具有__世代连续性__；
③男患者的__母亲、女儿__一定患病。
四、伴性遗传在实践中的应用
1．鸡的性别决定
(1)雌性个体的两条性染色体是__异型__的(ZW)。
(2)雄性个体的两条性染色体是__同型__的(ZZ)。
2．根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性。图例如下：
(注：芦花、非芦花基因B/b)
〔学霸记忆〕
1．决定它们的基因位于性染色体上，在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫作伴性遗传。
2．XY型性别决定的生物，雌性的性染色体组成为XX，雄性为XY；ZW型性别决定的生物，雄性的性染色体组成为ZZ，雌性为ZW。
3．伴X染色体隐性遗传病的遗传特点：①男性患者多于女性患者；②女性患者的父亲和儿子一定是患者；③交叉遗传。
4．伴X染色体显性遗传病的遗传特点：①女性患者多于男性患者；②男性患者的母亲和女儿一定是患者。
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)在伴性遗传中，伴X的基因只遗传给女性。(　×　)
(2)伴性遗传的基因存在性染色体上，其遗传和性别相关联。(　√　)
(3)位于X染色体上的隐性遗传病，往往男性患者多于女性。(　√　)
(4)伴性遗传一定具有交叉遗传现象。(　×　)
(5)位于X染色体上的显性遗传病，往往女性患者多于男性。(　√　)
(6)位于XY同源区段的等位基因，决定的性状与性别无关联。(　×　)
(7)雌雄异体生物的性别都是由性染色体决定的。(　×　)
(8)ZW型的生物中，雄性个体产生的配子所含性染色体为Z或W。(　×　)
(9)女性的X染色体必有一条来自父亲。(　√　)
〔思考〕
1．红绿色盲调查结果显示，人群中男性红绿色盲患病率(7%)远远高于女性(0.49%)，试探讨出现这么大的差异的原因。(科学思维)
提示：女性体细胞内两条X染色体上同时有红绿色盲基因(XbXb)时，才会表现为红绿色盲；男性体细胞中只有一条X染色体，只要有红绿色盲基因，就表现为红绿色盲。所以人群中红绿色盲患者男性多于女性。
2．某家庭中丈夫患抗维生素D佝偻病，妻子正常，从优生角度考虑，该家庭应选择生育男孩还是女孩？(社会责任)
提示：男孩。该夫妇所生男孩均正常、女孩均患病。
3．如果控制某一性状的基因只位于Y染色体上，其遗传有什么特点？
提示：患者一定是男性，患者后代只要是男性一定患病。
课内探究·名师点睛
知识点?
性别决定和伴性遗传的类型及特点
要点归纳
1．性别决定：
(1)常见的性别决定方式：
类型 性别 体细胞性染色体组成 生殖细胞性染色体组成 代表生物
XY型 雌性 XX X 哺乳动物、人、果蝇等动物、部分植物
雄性 XY X或Y
ZW型 雌性 ZW Z或W 鸟类、鳞翅目昆虫(如蝶、蛾类)
雄性 ZZ Z
其它性别决定方式如：染色体组决定性别，环境条件决定性别等。
(2)性别决定遗传图解：
[易错提醒]　伴性遗传的两个理解误区
(1)性染色体上的基因不都决定性别：性染色体上存在不决定性别的基因，但表现出伴性遗传现象。
(2)控制与性别相关的性状的基因不都在性染色体上：常染色体上的基因决定的性状也可能与性别相关联，如限性遗传、从性遗传现象；细胞质基因控制的性状表现出母系遗传现象。
2．人类红绿色盲症——伴X染色体上隐性遗传
(1)红绿色盲基因是隐性基因。
(2)色盲基因(b)和它的等位基因(B)位于X染色体上，Y染色体上没有相应的等位基因。(B、b的遗传仍遵循基因的分离定律)
人类的X染色体携带的基因多，Y染色体只有X染色体大小的18.5%左右，携带基因较少。故许多在X染色体上有的基因，在Y染色体上缺乏相应的等位基因。
(3)人类色觉的6种婚配方式
双亲表型、基因型 子女可能基因型、表型 后代色盲比例
男正常×女正常(XBY×XBXB) 男：XBY(正常)女：XBXB正常 无色盲
男正常×女携带者(XBY×XBXb) 男：XBY(正常)、XbY(色盲)女：XBXB(正常)、XBXb(携带者) 男性中1/2色盲
男正常×女色盲(XBY×XbXb) 男：XbY(色盲)女：XBXb(携带者) 男性均色盲
男色盲×女正常(XbY×XBXB) 男：XBY(正常)女：XBXb(携带者) 无色盲
男色盲×女携带者(XbY×XBXb) 男：XBY(正常)、XbY(色盲)女：XBXb(携带者)、XbXb(色盲) 男性中1/2色盲女性中1/2色盲
男色盲×女色盲(XbY×XbXb) 男：XbY(色盲)女：XbXb(色盲) 男、女均色盲
(4)红绿色盲(X染色体上隐性遗传)的遗传特点
①男性色盲患者多于女性：女性只有两个X染色体上都有红绿色盲基因(b)时，才表现为色盲，而男性只要含有红绿色盲基因(b)，就表现为色盲。
②交叉遗传：男性红绿色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。
③女性患病，其父亲、儿子一定患病。
3．抗维生素D佝偻病
(1)受X染色体上的显性基因控制
(2)致病基因(D)和它的等位基因(d)位于X染色体上，Y染色体上没有相应的等位基因。(D、d的遗传仍遵循基因的分离定律)
(3)相应的基因型与表型
基因型 XDXD XDXd XdXd XDY XdY
表型 女性患病 女性患病 女性正常 男性患病 男性正常
说明：只要有抗维生素D佝偻病基因，就表现为患病；不存在携带致病基因的情况。
4．人类外耳道多毛症——伴Y染色体遗传病
(1)致病基因只位于Y染色体上。
(2)典型系谱
(3)分析
①因为致病基因只位于Y染色体上，无显隐性之分。所以患者全为男性，女性全正常。
②致病基因由父亲传给儿子，儿子传给孙子，也称为限雄遗传。具有世代连续现象。
知识贴士
XY型性别决定的生物雄性体内的一对异型性染色体——X、Y构成了一对特殊的同源染色体，X和Y染色体都有一部分与对方不同源，但也有一部分是同源的。二者关系如图所示：
1．控制人类红绿色盲和抗维生素D佝偻病的基因只位于B区段，在Y染色体上无相应的等位基因。
2．控制人类外耳道多毛症的基因只位于D区段，在X染色体上无相应的等位基因。
3．也可能有控制相对性状的等位基因位于X、Y的同源区段(A、C区段)，即可能出现下列基因型：XAYA、XAYa、XaYA、XaYa。
[易错提醒]　关于伴性遗传的两个理解误区
(1)隔代遗传不是伴X隐性遗传特有的特点：常染色体隐性遗传也具有此特点，因此隔代遗传是所有隐性遗传的特点。
(2)交叉遗传不是伴X隐性遗传特有的特点：伴X显性遗传也具有此特点，因此交叉遗传是所有位于X染色体上的基因传递的特点。
典例剖析
典例1 (2022·山东省日照市高一下学期期末)下列关于人类性染色体和性别决定的叙述，正确的是(　B　)
A．生殖细胞中只表达性染色体上的基因
B．性染色体上的基因都伴随着性染色体遗传
C．性染色体上的基因，在遗传中都不遵循孟德尔遗传定律
D．X和Y染色体携带的基因种类和数量不同，不属于同源染色体
[解析]　生殖细胞中不仅表达性染色体上的基因，也有常染色体上的基因的表达，A错误；性基因位于染色体上，因此性染色体上的基因都伴随着性染色体遗传，B正确；性染色体上的基因属于核基因，在遗传中遵循孟德尔遗传定律，C错误；X和Y染色体属于异形同源染色体，D错误。故选B。
变式训练1
(2022·山东省临沂市沂水县高一期中)下列关于X染色体上的显性基因决定的遗传病的叙述，正确的是(　D　)
A．男性患者的后代中，子女各有1/2患病
B．女性患者的后代中，女儿都患病，儿子都正常
C．表现正常的夫妇，性染色体上也可能携带致病基因
D．男性患者的母亲一定是患者
[解析]　男患者的后代中，女儿全患病，A错误；女患者的后代中，子女不一定患病，B错误；表现正常的夫妇，性染色体上不可能携带该显性致病基因，C错误；男性患者的X染色体一定来自母亲，故母亲一定是患者，D正确。故选D。
知识点?
遗传系谱图分析和遗传方式判断
要点归纳
1．首先确定是不是伴Y染色体遗传病
男性患病儿子均患病，无女性患者，则为伴Y染色体遗传病。
2．其次判断显隐性(如图)
(1)双亲正常，子代有患者，为隐性遗传病(即无中生有)，如图甲所示。
(2)双亲患病，子代有表现正常者，为显性遗传病(即有中生无)，如图乙所示。
(3)亲子代都有患者，无法准确判断，可先假设再推断，如图丙所示。
3．最后确定是不是伴X染色体遗传病
(1)隐性遗传病(如图)
①女性患者的父亲或儿子有正常的，一定是常染色体遗传病，如图甲、乙所示。
②女性患者的父亲和儿子都患病，可能是伴X染色体遗传病，如图丙、丁所示。
(2)显性遗传病(如图)
①男性患者的母亲或女儿有正常的，一定是常染色体遗传病，如图甲、乙所示。
②男性患者的母亲和女儿都患病，可能是伴X染色体遗传病，如图丙、丁所示。
方法技巧：遗传系谱图中遗传病遗传方式的判定口诀
父子相传为伴Y；无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子有正(一方或双方都正常)非伴性；有中生无为显性，显性遗传看男病，母女有正(一方或双方都正常)非伴性。
4．不能确定的类型
若系谱图中无上述特征，就只作不确定判断，只能从可能性大小方面推断，通常的原则是：
(1)若代代连续遗传，则很可能为显性遗传。
(2)若男女患者各占1/2，则很可能是常染色体上的基因控制的遗传病。
(3)若男女患者数量相差较大，则很可能是性染色体上的基因控制的遗传病，此时又可分为三种情况：
①若系谱图中男性患者明显多于女性患者，则该病可能是伴X染色体隐性遗传病；
②若系谱图中女性患者明显多于男性患者，则该病可能是伴X染色体显性遗传病；
③若系谱图中，每个世代表现为男性患者的儿子全病，女儿全正常，患者只在男性中出现，则可能是伴Y染色体遗传病(由只位于Y染色体上的基因控制的遗传病)。
典例剖析
典例2 (2022·山东省潍坊市诸城市高一期中)人的红绿色盲症是伴X染色体隐性遗传病，下图是某家族红绿色盲的遗传系谱图，II3和II4所生子女患红绿色盲的概率是(　B　)
A．1/8 B．1/4
C．1/2 D．0
[解析]　据红绿色盲的遗传系谱图分析，相关基因设为B/b,4号的基因型为XBXb,3号的基因型为XBY，则其子女患红绿色盲的概率是1/4，综上，B正确，A、C、D错误。故选B。
变式训练2
(2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)在下列4个图中，只能由常染色体上显性基因决定的遗传病是(图中深颜色表示患者)(　D　)
[解析]　女患者的双亲都正常，说明该病属于常染色体隐性遗传病，A错误；女患者的父亲患病而母亲正常，说明该病可能是显性遗传病，也可能是隐性遗传病，致病基因可能位于常染色体上，也可能位于X染色体上，B错误；男患者的双亲都正常，说明该病属于隐性遗传病，可能是伴X染色体隐性遗传病，也可能是常染色体隐性遗传病，C错误；正常女性的双亲都患病，说明该病为常染色体显性遗传病，D正确。故选D。
知识点?
伴性遗传理论在实践中的应用
要点归纳
1．医学上的应用：
(1)应用目的：推算后代的患病概率，从而指导优生。
(2)应用实例：
①减少红绿色盲病的发生：女性红绿色盲病患者和正常男性结婚，建议其生女孩。
②减少抗维生素D佝偻病的发生：男性抗维生素D佝偻病患者和正常女性结婚，建议其生男孩。
2．生产实践中的应用：
(1)应用目的：指导育种工作。如根据生物性状判断生物性别。
(2)应用实例：鸡的芦花、非芦花性状的遗传。
①遗传方式：鸡的性别决定是ZW型，芦花鸡羽毛和非芦花鸡羽毛是一对相对性状，分别由位于Z染色体上的一对等位基因B和b控制，其表型对应的基因型如下：
表型 芦花雌鸡 非芦花雌鸡 芦花雄鸡 非芦花雄鸡
基因型 ZBW ZbW ZBZB或ZBZb ZbZb
②目的：能根据早期雏鸡的羽毛特征就能区分出雌性和雄性，以便多养母鸡。
③杂交组合：选择表型为非芦花雄鸡和芦花雌鸡杂交。
④遗传图解如下：
典例剖析
典例3 (2022·山东省滨州市高一期末)人类的血友病是由X染色体上的隐性基因控制的单基因遗传病，患者有严重的凝血功能障碍。下列有关说法错误的是(　B　)
A．正常男性的母亲和女儿凝血功能均正常
B．患病女性的母亲和儿子均表现血友病
C．在人群中调查该病患者时遇到男性的概率比女性大
D．正常男性与女性患者婚配建议选择生女孩
[解析]　设相关基因A/a正常男性的基因型应为XAY，其XA染色体遗传自母亲，也会传递给女儿，因此母亲和女儿凝血功能均正常，A正确；患病女性的基因型为XaXa，其儿子的基因型一定为XaY，但其母亲的基因型只能确定肯定含有致病基因，不一定表现为患病，B错误；伴X隐性遗传病在群体中男患者多于女患者，C正确；正常男性会把XA传给女儿，Y传给儿子，而女性患者会把Xa基因传给儿子和女儿，所以两人生女儿都正常，生儿子一定患病，建议生女儿，D正确。故选B。
变式训练3
(2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)已知鸡的性别决定方式属于ZW型，现用纯种雌性芦花鸡(ZBW)与纯种雄性非芦花鸡(ZbZb)交配，下列推测错误的是(　B　)
A．F1中的芦花均为雄性，非芦花均为雌性
B．雄性个体生殖细胞中性染色体只有Z，雌性个体生殖细胞中性染色体只有W
C．F1中的雌雄鸡自由交配，F2雄性个体中芦花：非芦花＝1∶1
D．F1中的雌雄鸡自由交配，F2雌性个体中芦花：非芦花＝1∶1
[解析]　纯种雌性芦花鸡(ZBW)与纯种雄性非芦花鸡(ZbZb)交配，F1的基因型及表型为：ZBZb(雄性芦花鸡)和ZbW(雌性非芦花鸡)，所以 F1中的芦花均为雄性，非芦花均为雌性，A正确；雄性个体产生的生殖细胞中的性染色体只有Z，雌性个体产生的生殖细胞中的性染色体有Z或W，B错误；F1中的雌雄鸡自由交配，即ZBZb(雄性芦花鸡)和ZbW(雌性非芦花鸡)杂交，F2雄性个体基因型及表型为ZBZb(芦花)∶ZbZb(非芦花)＝1∶1，C正确；F1中的雌雄鸡自由交配，即ZBZb(雄性芦花鸡)和ZbW(雌性非芦花鸡)杂交，F2雌性个体基因型及表型为ZBW(芦花)∶ZbW(非芦花)＝1∶1，D正确。故选B。
指点迷津·拨云见日
一、混淆“男孩患病”与“患病男孩”的概率计算
在遗传病的概率计算中，“男孩患病”与“患病男孩”的概率是不同的，“男孩患病”的概率是双亲后代的男孩中患者的概率，而“患病男孩”则指双亲所有后代中既是男孩又是患者的概率。我们可以从以下三个方面理清它们的关系。
1．对于一对或多对常染色体上的等位基因(独立遗传)控制的遗传病，男孩患病概率＝女孩患病概率＝患病孩子概率，患病男孩概率＝患病女孩概率＝患病孩子概率×1/2。由于常染色体与人的性别决定无关，因此常染色体上的基因控制的遗传病在后代中的表现与性别无关。由此可见，“1/2”是指自然状况下男女的出生概率均为1/2。
2．性染色体上的基因控制的性状与人类的性别这一“性状”是“连锁”的，计算有关概率问题时有以下规律：若病名在前、性别在后，已知双亲基因型可直接作图解，从全部后代中找出患病男女，即可求得患病男(女)的概率，而不需再乘以1/2；若性别在前、病名在后，求概率问题时只考虑相应性别中的发病情况，根据图解可直接求得。
3．当多种遗传病并存时，只要有伴性遗传病，求“患病男(女)孩”概率时一律不用乘以1/2。
典例4人的正常色觉(B)对红绿色盲(b)是显性，为伴性遗传；褐眼(A)对蓝眼(a)是显性，为常染色体遗传。有一个蓝眼色觉正常的女子与一个褐眼色觉正常的男子婚配，生了一个蓝眼红绿色盲的男孩，这对夫妇生出蓝眼红绿色盲男孩的概率是___1/8__，这对夫妇再生出的男孩为蓝眼红绿色盲的概率是__1/4__。
[解析]　根据题意可推出双亲基因型分别为aaXBXb、AaXBY，因此生出蓝眼孩子的概率为1/2，生出红绿色盲男孩(全部后代中红绿色盲的男孩)的概率为1/4，故生出蓝眼红绿色盲男孩的概率为1/2×1/4＝1/8；而该夫妇再生出的男孩是红绿色盲的概率为1/2，所以这对夫妇再生出的男孩为蓝眼红绿色盲的概率为1/2×1/2＝1/4。
二、判断基因是位于常染色体上还是X染色体上
1．方法一
(1)实验设计：正交与反交(使用条件：不知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若两组杂交结果相同，则该基因位于常染色体上。
②若两组杂交结果不同，且子代表型与性别有关，则该基因位于X染色体上。
2．方法二
(1)实验设计：隐性的雌性个体×显性的雄性个体(使用条件：知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若子代中的雄性个体全表现为隐性性状，雌性个体全表现为显性性状，则该基因位于X染色体上。
②若子代中的雌雄个体中既有显性性状又有隐性性状，且各占1/2，或雌雄个体全表现为显性性状，则该基因位于常染色体上。
3．方法三
(1)实验设计
选多组显性的雌性个体×显性的雄性个体(使用条件：知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若隐性性状只出现在雄性子代中，则该基因位于X染色体上。
②若隐性性状同时出现在雌性与雄性子代中，则该基因位于常染色体上。
注意：实验设计时，若是XY型性别决定方式，一般选择隐性纯合的雌性个体和显性的雄性个体作亲本，若是ZW型性别决定方式，一般选择隐性纯合的雄性个体和显性的雌性个体作亲本。
4．判断基因位置的其他方法
(1)根据子代性别、性状的数量比分析判断
项目 灰身直毛 灰身分叉毛 黑身直毛 黑身分叉毛
雌蝇 3/4 0 1/4 0
雄蝇 3/8 3/8 1/8 1/8
据表格信息：灰身与黑身的比例，雌蝇中为3∶1，雄蝇中也为3∶1，两者相同，故控制该对相对性状的基因位于常染色体上。直毛与分叉毛的比例，雌蝇中全为直毛，雄蝇中为1∶1，两者不同，故控制该对相对性状的基因位于X染色体上。
(2)逆向推断法
假设位于X染色体上，分析实验结果；假设位于常染色体上，分析实验结果；将得到的结果作为条件，若出现某一相应情况，即确定基因在X染色体上或常染色体上。
典例5 (2020·全国卷Ⅰ，5)已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅∶截翅＝3∶1。据此无法判断的是(　C　)
A．长翅是显性性状还是隐性性状
B．亲代雌蝇是杂合子还是纯合子
C．该等位基因位于常染色体还是X染色体上
D．该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在
[解析]　根据截翅为“无中生有”可知，截翅为隐性性状，长翅为显性性状，A不符合题意；根据杂交的后代发生性状分离可知，亲本雌蝇一定为杂合子，B不符合题意；无论控制翅形的基因位于X染色体上还是常染色体上，后代中均会出现长翅∶截翅＝3∶1的分离比，C符合题意；根据后代中长翅∶截翅＝3∶1可知，控制翅形的基因符合基因的分离定律，故可推测该等位基因在雌蝇体细胞中是成对存在的，D不符合题意。故选C。
教材问题·解疑答惑
?问题探讨 P34
1．提示：红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病基因位于性(X)染色体上，因此这两种遗传病在遗传表现上总是和性别相关联。
2．提示：红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病基因尽管都位于X染色体上，但红绿色盲基因为隐性基因，而抗维生素D佝偻病基因为显性基因，因此，这两种遗传病与性别关联的表现不相同，红绿色盲表现为男患者多于女患者，而抗维生素D佝偻病则表现为女患者多于男患者。
?思考·讨论 P35
1．提示：红绿色盲基因位于X染色体上。
2．提示：红绿色盲基因是隐性基因。
3．提示：Ⅰ－1：XbY；Ⅰ－2：XBXB(或XBXb)；
Ⅱ－1：XBXB(或XBXb)；Ⅱ－2：XBY；Ⅱ－3：XBXb；Ⅱ－4：XBY；Ⅱ－5：XBXb；Ⅱ－6：XBY；Ⅲ－5：XBY；Ⅲ－6：XbY；Ⅲ－7：XbY；Ⅲ－9：XBXB(或XBXb)。
?思考·讨论 P36
提示：
1．
2．
?练习与应用 P38
一、概念检测
1．(1)×　位于X或Y染色体上的基因，其控制的性状不一定都与性别的形成有关。
(2)×　X、Y染色体为一对同源染色体，位于性染色体上的一对等位基因也遵循孟德尔的分离定律。
2．C　图A所示可能为伴X隐性遗传，母亲为杂合子；图B、D所示均可能为伴X显性遗传或伴X隐性遗传。
3．A　伴X隐性遗传的特点是女患者的父亲和儿子均为患者，A正确。如果祖母患病，则父亲一定患病，但孙女不一定患病，B错误。如果父亲患病，女儿是否患病要看母亲的基因型，C错误。如果外祖父患病，则母亲一定携带致病基因，但外孙不一定患病，D错误。
二、拓展应用
1．提示：(1)AaXBXb(妇)、AaXBY(夫)。
(2)AAXBXB，AAXBXb，AAXBY，AaXBXB，AaXBXb，AaXBY。
2．提示：还需要统计子代黑身果蝇的性别比例，如果黑身果蝇的性别比例为1∶1，则说明B、b很可能位于常染色体上；如果黑身果蝇的性别均为雄性，则说明B、b很可能位于X染色体上。
巩固训练·课堂达标
1．(2022·河北省承德市隆化县存瑞中学高一期中)下列有关性染色体及伴性遗传的叙述，正确的是(　B　)
A．XY型性别决定的生物，Y染色体都比X染色体短小
B．在不发生基因突变的情况下，双亲表现正常，不可能生出患红绿色盲的女儿
C．含X染色体的配子是雌配子，含Y染色体的配子是雄配子
D．各种生物细胞中的染色体都可分为性染色体和常染色体
[解析]　XY型性别决定的生物，Y染色体一般比X染色体短小，但是也有Y比X大的，如女娄菜，果蝇，A错误；在不发生突变的情况下，双亲表现正常，不可能生出患红绿色盲的女儿，B正确；在XY性别决定的生物中，雌配子只含X染色体，雄配子可能含X染色体或Y染色体，C错误；无性别之分的生物没有性染色体，如大部分植物是没有常染色体和性染色体之分的，D错误。故选B。
2．(2022·山东省聊城市高一下学期期末)由X染色体上的隐性基因导致的遗传病的叙述正确的是(　B　)
A．患者双亲必有一方是患者，人群中的患者男性多于女性
B．有一患病女儿的正常女性，其儿子患病的概率为1/2
C．女性患者的儿子都患病，女儿都正常
D．表型正常的夫妇，性染色体上不可能携带该致病基因
[解析]　X染色体隐性遗传病中，男患者的双亲可能都正常，男患者的致病基因来自母亲，母亲是致病基因的携带者，A错误；女儿患病，女儿的两条X染色体上都有致病基因，该正常女性是致病基因的携带者，产生的卵细胞中有一半正常，一半含有致病基因，因此其儿子患病概率是1/2，B正确；女患者的后代中儿子都是患者，女儿是否患病要看其丈夫是否患病，如果丈夫正常，则女儿正常，C错误；表型正常的妻子可能是致病基因的携带者，D错误。故选B。
3．(2022·山东省泰安市十九中高一下学期期中)下列关于抗维生素D佝偻病遗传特点的叙述，不正确的是(　C　)
A．通常表现为世代连续遗传
B．该病女性患者多于男性患者
C．男性患者与正常女性结婚，儿子一定是患者
D．部分女性患者病症较轻
[解析]　由于致病基因为显性，后代只要含有致病基因就会患病，所以通常表现为世代连续遗传，A正确；女性含有两条X染色体，出现致病基因的机会更大，该病女性患者多于男性患者，B正确；男性患者与正常女性结婚，儿子的X染色体来自母亲，一定不是患者，C 错误；部分女性患者为致病基因的杂合子，病症较轻，D正确。故选C。
4．(2022·河北省张家口市第一中学高一期末)一对夫妻色觉正常，但生了一个色盲儿子，若不考虑基因突变则这对夫妻生一个色盲女儿的概率是(　A　)
A．0 B．1/2
C．1/4 D．1/8
[解析]　色盲为伴X染色体隐性遗传病相关基因B/b。一对色觉正常、但生了一个色盲儿子的夫妻，他们的基因型分别为XBXb和XBY，所生女儿的基因型为XBXb和XBXB，都表现正常，因此生一个色盲女儿的概率是0，A项正确，B、C、D三项均错误。
5．下图为一红绿色盲遗传系谱图(设控制色觉的基因为B、b)，据图回答下列问题：
(1)Ⅲ7致病基因来自Ⅰ代的__I1__。
(2)Ⅱ5和Ⅱ6的基因型分别是__XBXb、XBY__。
(3)Ⅱ5和Ⅱ6再生一个色盲男孩的可能性为___1/4__，生色盲女孩的可能性为__0__。
[解析]　(1)(2)红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，人类的性别决定方式为XY型，所以男性基因型为XbY、女性基因型为XbXb的个体为色盲患者。而男性XBY、女性XBXB、XBXb的个体，其表型均为正常色觉，但XBXb的女性个体携带致病基因。Ⅱ7为男性患者，其基因型为XbY，由于其他个体均正常，所以Ⅱ7的Xb来自Ⅱ5，故Ⅱ5的基因型为XBXb，Ⅱ6为XBY。Ⅱ5的X染色体一个来自I1，另一个来自I2。若Ⅱ5的Xb染色体来自I2，则I2的基因型为XbY，表现为色盲，与实际情况不符，所以Ⅱ5的Xb染色体来自I1。(3)由于Ⅱ5和Ⅱ6的基因型分别为XBXb和XBY，所以生出色盲儿子的概率为1/4，而生出色盲女儿的概率为0。第2节　基因在染色体上
课标要求 核心素养
说明基因与染色体的关系；运用基因与染色体的关系阐明孟德尔遗传规律的实质。 1．通过对萨顿的假说的学习，理解基因在染色体上的理论证据。(生命观念、科学思维)2．结合摩尔根的果蝇杂交实验，理解基因位于染色体上的实验证据。(生命观念、科学思维)3．构建模型图，理解孟德尔遗传定律的现代解释。(科学思维)
基础知识·双基夯实
一、萨顿的假说
1．内容：基因是由__染色体__携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在__染色体__上。
2．依据
基因和__染色体__行为存在着明显的__平行__关系。
(1)基因在杂交过程中保持__完整性和独立__性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的__形态结构__。
(2)在体细胞中基因成对存在，__染色体__也是成对的。在配子中只有成对的__基因__中的一个，同样，也只有成对的__染色体__中的一条。
(3)体细胞中成对的基因一个来自__父方__，一个来自__母方__。__同源染色体__也是如此。
(4)__非等位__基因在形成配子时自由组合，__非同源__染色体在减数分裂Ⅰ的后期也是自由组合的。
二、基因位于染色体上的实验证据
1．实验现象
P　　　红眼(♀)×白眼()
　　　　　　　↓
F1　　　　　　__红眼__(♀、)
　　　　　　　↓雌雄交配
F2　　　红眼(、♀)　__1/4白眼__()
2．实验现象的解释
F2
♀ __XW__ __Y__
__XW__ XWXW(红眼雌性) XWY(红眼雄性)
__Xw__ XWXw(红眼雌性) XwY(__白眼雄性__)
3．实验现象解释的验证方法：__测交__。
4．实验结论：基因在__染色体__上。
5．发展：一条染色体上有__多__个基因，基因在染色体上呈__线性__排列。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因的分离定律的实质
(1)在杂合子的细胞中，位于一对__同源染色体__上的等位基因，具有一定的__独立性__。
(2)在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随__同源染色体__的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
2．基因的自由组合定律的实质
(1)位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是__互不干扰__的。
(2)在减数分裂过程中，同源染色体上的__等位基因__彼此分离的同时，非同源染色体上的__非等位基因__自由组合。
〔学霸记忆〕
1．萨顿的“基因与染色体行为存在平行关系”的假说运用了类比推理法；摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说—演绎法。
2．基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多基因。
3．基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。
4．基因自由组合定律的实质是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)体细胞中基因成对存在，配子中只含一个基因。(　×　)
(2)性染色体上的基因都与性别决定有关。(　×　)
(3)摩尔根提出白眼基因位于X染色体上的假说，最关键的实验结果是F2白眼全部是雄性。(　√　)
(4)白眼残翅雌果蝇(bbXrXr)能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞。(　√　)
(5)果蝇细胞内的基因都位于染色体上。(　×　)
(6)在减数分裂中，等位基因彼此分离的同时，非等位基因自由组合。(　×　)
〔思考〕
1．摩尔根果蝇杂交实验与孟德尔一对相对性状的杂交实验相比，有何异同？(科学思维)
提示：(1)相同点：都运用了假说—演绎法的科学研究方法；F2都出现了性状分离现象。
(2)不同点：果蝇的杂交遗传中，眼色遗传与性别有关。
2．生物中的所有基因都遵循孟德尔遗传规律吗？(科学思维)
提示：(1)并不是所有生物中的基因都遵循孟德尔遗传规律，如原核生物细胞中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔遗传规律，如叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
3．生物的非等位基因都遵循自由组合定律吗？(科学思维)
提示：并不是所有的非等位基因都遵循自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律，同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。
课内探究·名师点睛
知识点?
萨顿的假说
要点归纳
1．研究对象及材料：1903年，萨顿用蝗虫细胞为实验材料研究精子和卵细胞的形成过程。
2．假说的依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
比较项目 基因的行为 染色体的行为
特性 基因在杂交过程中保持完整性和独立性 染色体在配子形成和受精过程中，具有相对稳定的形态结构
存在形式 在体细胞中基因成对存在，在配子中只有成对的基因中的一个 在体细胞中染色体成对存在，在配子中只有成对的染色体中的一条
来源 体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方 体细胞中成对的染色体(即同源染色体)一条来自父方，一条来自母方
组合方式 非等位基因在形成配子时自由组合 非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期自由组合
3．提出假说利用的方法——类比推理法：萨顿将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出“基因位于染色体上”的假说。
[易错提醒]　并非所有的基因都位于染色体上
(1)位于染色体上的基因：真核生物细胞核基因。
(2)非染色体上的基因：
①真核生物线粒体、叶绿体基因：虽然叶绿体和线粒体中没有染色体，但线粒体、叶绿体中的DNA上也具有基因。
②原核生物的基因：原核生物无染色体，原核生物所有的基因都不在染色体上。
典例剖析
典例1 (2022·甘肃天水一中高一期中)萨顿依据“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”，提出“基因在染色体上”的假说，以下哪项不属于他所依据的“平行”关系(　C　)
A．基因和染色体在体细胞中都成对存在，在配子中都只有成对中的一个
B．非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂中也自由组合
C．一条染色体上有许多个基因
D．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构
[解析]　基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只有成对中的一个，这说明基因和染色体之间存在平行关系，A项不符合题意。非同源染色体上的非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂中也自由组合，这也体现了基因与染色体之间存在平行关系，B项不符合题意。一条染色体上有许多个基因，并不能体现基因与染色体之间存在平行关系，C项符合题意。基因在杂交过程中保持完整性和独立性；染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构，这体现了基因与染色体之间存在平行关系，D项不符合题意。
变式训练1
(2022·山东省烟台市高一下学期期中)下列关于基因和染色体关系的叙述中，正确的是(　D　)
A．基因全部在染色体上
B．染色体是由基因组成的
C．一条染色体上有一个基因
D．染色体上的基因以一定的次序排列
[解析]　线粒体和叶绿体中含有少量DNA，所以也有基因，A错误；染色体是由蛋白质和DNA组成的，B错误；一条染色体上有一个或两个DNA分子，有若干个基因，C错误；基因在染色体上呈线性排列，D正确。
知识点?
基因位于染色体上的实验证据
要点归纳
1．实验者：美国遗传学家摩尔根
2．实验材料：果蝇。
选材原因：(1)相对性状多、明显；(2)培养周期短；(3)成本低；(4)易饲养；(5)染色体数目少，便于观察等。
3．果蝇的染色体组成：
性别 雌性 雄性
图示
同源染色体 4对 4对
常染色体 Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ
性染色体 XX XY
染色体组成 6＋XX(同型) 6＋XY(异型)
4．实验现象
(1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状；
(2)F1全为红眼→红眼是显性性状；
(3)F2红眼∶白眼＝3∶1→符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制；
(4)白眼性状的表现与性别相联系。
5．理论解释
(1)性染色体与常染色体
性染色体：雌雄异体的生物决定性别的染色体。
常染色体：与性别决定无直接关系的染色体。
(2)遗传分析图解：假设控制果蝇白眼的基因(用w表示)位于X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
说明：在遗传分析图解的书写过程中，常染色体上基因不需标明其位于常染色体上，性染色体上基因需将性染色体及其上基因一同写出。如XWY。
(3)测交实验验证
由测交结果可见：雌蝇都是红眼，雄蝇都是白眼，验证了控制果蝇红眼与白眼的基因位于X染色体上。
6．实验结论：基因在染色体上。
7．通过基因定位发现：基因在染色体上呈线性排列。
基因线性排列是指基因是一个接着一个，之间没有重复、倒位、分枝等现象。
基因定位：就是要将基因定位于某一染色体上，并测定基因在特定染色体上线性排列的顺序和相对距离。
知识贴士
常染色体上的基因与性染色体上的基因书写时，一般是将常染色体上的基因写在前面，如AaXBY。
典例剖析
典例2 (不定项)(2022·河北石家庄市辛集中学高一月考)摩尔根通过果蝇眼色的杂交实验，证明了萨顿的假说。下图为果蝇眼色杂交实验图解，下列相关叙述正确的是 (　ACD　)
A．萨顿通过观察蝗虫细胞内的染色体变化规律，推论出基因在染色体上的假说
B．控制果蝇白眼的基因位于Y染色体上，控制红眼的基因位于X染色体上
C．若让红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交，则可通过子代的眼色来辨别性别
D．根据图中信息可推断，控制果蝇红眼和白眼的一对等位基因遵循分离定律
[解析]　萨顿通过观察蝗虫细胞内的染色体变化规律，根据染色体行为与基因行为的一致性，提出基因在染色体上的假说，A正确；控制果蝇白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，属于伴X隐性遗传，B错误；若让红眼雄果蝇(XBY)与白眼雌果蝇(XbXb)杂交，后代雄果蝇(XbY)全为白眼，雌果蝇(XBXb)全为红眼，故可通过子代的眼色来辨别性别，C正确；F2代红眼果蝇与白眼果蝇之比为3∶1，说明控制果蝇红眼和白眼的一对等位基因符合孟德尔的分离定律，D正确。故选ACD。
变式训练2
(2022·河北省保定市易县中学高一月考)判断下列有关基因与染色体关系的叙述，不正确的是(　B　)
A．基因在染色体上的提出者是萨顿，证明者是摩尔根
B．萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上
C．摩尔根证明了控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上
D．染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多基因
[解析]　萨顿蝗虫细胞观察实验采用类比推理法提出基因位于染色体上，摩尔根的果蝇杂交实验采用假说—演绎法，证明基因在染色体上，A正确；萨顿蝗虫细胞观察实验采用类比推理法提出基因位于染色体上，B错误；摩尔根通过果蝇眼色杂交实验，证明了控制果蝇眼色基因位于X染色体，C正确；基因是有遗传效应的DNA片段，染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多基因，D正确。
知识点?
孟德尔遗传规律的现代解释
要点归纳
1．分离定律和自由组合定律比较：
定律比较项目 分离定律 自由组合定律
描述对象 一对同源染色体上的一对等位基因 分别位于两对或两对以上同源染色体上的两对或两对以上的等位基因
行为特点 分离具有一定的独立性 分离或组合互不干扰
发生时间 同时进行，均发生在减数分裂Ⅰ的后期
结果 随同源染色体分开，等位基因分离 非同源染色体上的非等位基因自由组合
知识贴士
1．同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同时进行，都发生在减数第一次分裂后期。
2．减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因，而不是所有的非等位基因。因为同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。
典例剖析
典例3 (2022·辽宁盘锦高一下期中)摩尔根将基因定位到染色体上，从而在细胞水平上为孟德尔遗传规律提供了有力的支持。下列相关表述，不正确的是(　D　)
A．分离定律的实质是在减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分离而分离
B．自由组合定律的实质是在减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因随同源染色体上的等位基因彼此分离而自由组合
C．当生物的性别由性染色体决定时，性染色体上的基因所控制的性状就会和性别相关联，表现出伴性遗传
D．伴性遗传的实质和基因分离定律的实质不同，所以伴性遗传并不遵循基因的分离定律
[解析]　分离定律的实质是在减数分裂形成配子的过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代，A正确；自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因随同源染色体上的等位基因彼此分离而自由组合，B正确；伴性遗传指的是位于性染色体上的基因所决定的性状在遗传上总是和性别相关联，C正确；伴性遗传只是相关基因位于性染色体上，一般遵循基因的分离定律，D错误。
变式训练3
(2022·广东珠海二中高一下期中)关于下列图解的理解，正确的是(　C　)
A．基因自由组合定律的实质表现在图中的④⑤⑥
B．③⑥过程表示减数分裂过程
C．图1中③过程的随机性是子代Aa占的原因之一
D．图2子代中aaBB的个体在aaB_中占
[解析]　基因自由组合定律的实质表现在图中的④⑤，A错误；③⑥过程表示受精作用，B错误；图1中③过程的随机性是子代Aa占的原因之一，C正确；图2子代中aaBB的个体在aaB_中占，D错误。
指点迷津·拨云见日
两个遗传定律的细胞学基础
(1)分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，如图所示：
(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图所示：
[特别提醒]　基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
①并不是所有的非等位基因都遵循自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
②并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔的遗传规律。
③原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
典例4如图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因，下列叙述正确的是(　D　)
A．从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子
B．e基因控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等
C．形成配子时，基因A、a与B、b间自由组合
D．只考虑3、4与7、8两对染色体时，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等
[解析]　由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，因此，只从染色体情况看，它能产生X、Y两种配子，A错误；e基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，所以e基因控制的性状，在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率，B错误；A、a与B、b这两对等位基因位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，C错误；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇的基因型可表示为DdXeY，能产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，D正确。
教材问题·解疑答惑
?问题探讨 P29
1．人类基因组测序工作看似简单，其实程序非常复杂，工作耗时长，为了降低成本，减少工作量，应首先确定测哪些染色体。
2．1～22号常染色体每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只需对同源染色体中的一条进行DNA测序即可。XY染色体之间具有不同的基因和碱基序列，所以两条性染色体都需要测定DNA序列，因此测定22条常染色体和X、Y两条性染色体共24条染色体。
?思考·讨论 P30
提示：同意。
?思考·讨论 P31
1．提示：能，用F2的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，获得白眼雌果蝇，用白眼雌果蝇与F1的红眼雄果蝇测交，子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼。
2．提示：不能，若控制白眼的基因只在Y染色体上，F1、F2代雄果蝇应该都为白眼。
?练习与应用 P32
一、概念检测
1．(1)√　位于一对同源染色体上相同位置的基因相同或为等位基因，控制同一种性状的相同或不同类型。
(2)×　非等位基因可以位于同源染色体的不同位置上。
2．B　染色体由DNA和蛋白质组成，而基因是DNA片段，不包括蛋白质。
3．D　非同源染色体自由组合，只能使非同源染色体上的非等位基因自由组合，不能使同源染色体上的非等位基因自由组合。
二、拓展应用
1．提示：白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，所以通过眼睛颜色能判断性别；而白眼雄果蝇与红眼雌果蝇杂交，子代可能均为红眼或雌雄果蝇均有红眼和白眼，所以通过眼睛颜色不能判断性别。其他杂交组合不能通过眼色判断子代果蝇的性别。
2．提示：这些生物的体细胞中的染色体数目虽然减少一半，但仍具有一整套非同源染色体。这一组染色体携带有控制该生物体所有性状的一整套遗传信息。
3．提示：人体细胞染色体数目变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动。未发现其他常染色体数目变异的婴儿，很可能是因为发生这类变异的受精卵不能发育，或在胚胎早期就死亡了。
巩固训练·课堂达标
1．下列不属于基因和染色体行为存在平行关系证据的是(　A　)
A．基因有完整性和独立性，但染色体的结构会发生变化，从染色体转变成染色质
B．在体细胞中，基因和染色体都是成对存在的
C．成对的基因和同源染色体都是一个来自父方，一个来自母方
D．在减数分裂过程中，非等位基因与非同源染色体都会发生自由组合
[解析]　基因有完整性和独立性，但染色体的结构会发生变化，从染色体转变成染色质，这说明了基因和染色体的不同，不属于平行关系，A符合题意；体细胞中基因、染色体成对存在，减数分裂产生的配子中二者都是单一存在，B不符合题意；体细胞中同源染色体和成对的基因均是一个来自父方，一个来自母方，说明基因和染色体之间存在平行关系，C不符合题意；在减数分裂过程中，非等位基因与非同源染色体都会发生自由组合，D不符合题意。
2．摩尔根从野生型果蝇培养瓶中发现了一只白眼雄性个体。他将白眼雄果蝇与红眼雌果蝇杂交，F1全部是红眼。再让F1红眼果蝇相互交配，F2性别比为1∶1，红眼占，但所有雌性全为红眼，白眼只限于雄性。为了解释这种现象，他提出了有关假设。你认为最为合理的假设是(　A　)
A．白眼基因位于X染色体上
B．红眼基因位于Y染色体上
C．白眼基因表现出雄性传雌性再传雄性的交叉遗传
D．红眼性状为隐性性状
[解析]　假设白眼基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，该现象就能得到合理解释。
3．(2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)对染色体、DNA基因三者来说，错误的是(　C　)
A．染色体主要是由DNA和蛋白质组成
B．一般一条染色体上有一个DNA
C．DNA的片段就是基因
D．一个DNA上有许多个基因
[解析]　染色体主要由DNA和蛋白质组成，A正确；一般一条染色体上有一个DNA，复制后每条染色体有两个DNA分子，B正确；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，因此，DNA片段不都是基因，C错误；一个DNA上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列，D正确。
4．(2022·四川省蒲江县蒲江中学高一期中)下列有关遗传学家及其成果的说法错误的是(　B　)
A．孟德尔通过豌豆杂交实验提出了“遗传因子的分离和自由组合定律”
B．萨顿提出并证明了“染色体是遗传因子的载体”
C．约翰逊提出了用“基因”一词代替了孟德尔的“遗传因子”
D．摩尔根通过果蝇杂交实验证明了“基因在染色体上”
[解析]　孟德尔通过豌豆杂交实验，运用假说—演绎法，提出了“遗传因子的分离和自由组合定律”，A正确；萨顿根据基因和染色体行为的平行关系运用类比推理法，推测基因在染色体上，B错误；约翰逊提出了用“基因”一词代替了孟德尔的“遗传因子”，C正确；摩尔根通过果蝇杂交实验，运用假说—演绎法，证明了基因在染色体上，D正确。故选B。
5．如图是科学家根据果蝇的遗传实验，绘制出的果蝇某一条染色体上的某些基因的位置，请据图回答：
(1)染色体的主要成分是__蛋白质__和__DNA__。
(2)基因和染色体行为存在着明显的___平行__关系。
(3)__萨顿__提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说，即遗传的染色体学说。绘出果蝇的基因在染色体上位置图的第一位学者是__摩尔根__。
(4)该染色体上控制朱红眼和深红眼的两个基因，在形成配子时，是否遵循孟德尔的遗传规律？并说明理由。__不遵循，因为它们位于同一条染色体上__。
[解析]　(1)染色体的主要成分是蛋白质和DNA；(2)基因和染色体行为存在着明显的平行关系；(3)萨顿运用类比推理法提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说，即遗传的染色体学说；摩尔根运用假说—演绎法证明了“基因在染色体上”，他也是第一位绘出果蝇的基因在染色体上位置图的学者；(4)控制朱红眼和深红眼的两个基因位于同一条染色体上，因此它们的遗传不遵循孟德尔遗传定律。本章整合
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章末解疑答惑
?复习与提高 P40
一、选择题
1．A　每个四分体都具有2条同源染色体，4条染色单体，4个DNA分子。
2．B　男性患病概率高于女性的隐性遗传病的致病基因很可能位于X染色体上。
3．D　男性患者的后代中，女儿均为患者，儿子是否患病取决于母亲，A错误；女性患者的致病基因传递给儿子和女儿的概率相等，B错误；表现正常的夫妇不可能携带致病基因，C错误；患者中女性多于男性，且双亲至少有一方为患者，D正确。
4．C　XY型性别决定的生物，群体中的性别比例为1∶1的原因是雄性个体产生的含X染色体的精子与含Y染色体的精子比例相等。
5．B　F2白眼果蝇均为雄性，A错误；F1雌雄果蝇均为灰身红眼，B正确，D错误；F2中雄蝇的红眼基因都来自F1的母方，C错误。
二、非选择题
1．提示：(1)表型正常的夫妇，后代均正常；夫妇一方是患者，子女中有患者。
(2)不携带。Ⅱ代的5号和7号表型均正常，不携带致病基因。
(3)选择生男孩。
2．提示：是父方在减数分裂Ⅱ中，复制的Y染色体没有分开，产生了含有YY的精子。染色体数目检查。
3．提示：性别和其他性状类似，也是受遗传物质和环境共同影响的，性反转现象可能是某种环境因素使性腺出现反转现象，但遗传物质组成不变，即这只公鸡性染色体组成仍为ZW，其与一只母鸡(ZW)交配，子代雌雄之比是2∶1。
4．提示：否。孟德尔遗传规律的细胞学基础是减数分裂中染色体的分配规律，该规律只适用于进行有性生殖的真核生物。
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1．(2022·湖南卷，6)洋葱根尖细胞染色体数为8对，细胞周期约12小时。观察洋葱根尖细胞有丝分裂，拍摄照片如图所示。下列分析正确的是(　B　)
A．a为分裂后期细胞，同源染色体发生分离
B．b为分裂中期细胞，含染色体16条，核DNA分子32个
C．根据图中中期细胞数的比例，可计算出洋葱根尖细胞分裂中期时长
D．根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理，分裂间期细胞所占比例降低
[解析]　图示细胞为洋葱根尖细胞的分裂图，有丝分裂过程中无同源染色体的分离现象，A错误；b细胞着丝粒整齐排列在赤道板上，细胞处于有丝分裂中期，且洋葱根尖细胞染色体数为8对(16条)，有丝分裂中期染色体数目与体细胞相同，但核DNA分子加倍，故b细胞含染色体16条，核DNA分子32个，B正确；各期细胞数目所占比例与其分裂周期所占时间成正相关，故已知细胞周期时间，根据各时期细胞数目所占比例可计算各时期的时间，但应统计多个视野中的比例，图中只有一个视野，无法准确推算，C错误；间期时的S期进行DNA分子复制，若根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理，细胞停滞在间期，故分裂间期细胞所占比例升高，D错误。故选B。
2．(2022·全国Ⅱ卷，1)有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa，若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换，则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是(　D　)
A．有丝分裂的后期 B．有丝分裂的末期
C．减数第一次分裂 D．减数第二次分裂
[解析]　有丝分裂过程中不会发生同源染色体联会形成四分体的过程，也不会发生互换，不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象，A、B错误；根据题意，某动物基因型是Aa，经过间期复制，初级性母细胞中有AAaa四个基因，该动物的某细胞在四分体时期发生互换，涉及A和a的交换，交换后两条同源染色体的姐妹染色单体上均分别具有A和a基因，减数第一次分裂时，同源染色体分开，两组Aa彼此分开进入次级性母细胞，至此减数第一次分裂完成，所以不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象；而在减数第二次分裂时，姐妹染色单体分离，导致其上的等位基因A和a分开进入两个子细胞，C错误，D正确。故选D。
3．(2022·浙江卷，21)某哺乳动物卵原细胞形成卵细胞的过程中，某时期的细胞如图所示，其中①～④表示染色体，a～h表示染色单体。下列叙述正确的是(　D　)
A．图示细胞为次级卵母细胞，所处时期为减数分裂Ⅰ前期
B．①与②的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，③与④的分离发生在减数分裂Ⅱ后期
C．该细胞的染色体数与核DNA分子数均为卵细胞的2倍
D．a和e同时进入一个卵细胞的概率为1/16
[解析]　根据形成四分体可知，该时期处于减数分裂Ⅰ前期，为初级卵母细胞，A错误；①与②为同源染色体，③与④为同源染色体，同源染色体的分离均发生在减数分裂Ⅰ后期，B错误；该细胞的染色体数为4，核DNA分子数为8，减数分裂产生的卵细胞的染色体数为2，核DNA分子数为2，C错误；a和e进入同一个次级卵母细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，由次级卵母细胞进入同一个卵细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，因此a和e进入同一个卵细胞的概率为1/4×1/4＝1/16，D正确。故选D。
4．(2022·全国乙卷，6)依据鸡的某些遗传性状可以在早期区分雌雄，提高养鸡场的经济效益。已知鸡的羽毛性状芦花和非芦花受1对等位基因控制。芦花鸡和非芦花鸡进行杂交，正交子代中芦花鸡和非芦花鸡数目相同，反交子代均为芦花鸡。下列分析及推断错误的是(　C　)
A．正交亲本中雌鸡为芦花鸡，雄鸡为非芦花鸡
B．正交子代和反交子代中的芦花雄鸡均为杂合体
C．反交子代芦花鸡相互交配，所产雌鸡均为芦花鸡
D．仅根据羽毛性状芦花和非芦花即可区分正交子代性别
[解析]　设基因A/a控制芦花和非芦花性状，根据题意可知，正交为ZaZa(非芦花雄鸡)×ZAW(芦花雌鸡)，子代为ZAZa、ZaW，且芦花鸡和非芦花鸡数目相同，反交为ZAZA(芦花雄鸡)×ZaW(非芦花雄鸡)，子代为ZAZa、ZAW，且全为芦花鸡，A正确；正交子代中芦花雄鸡为ZAZa(杂合子)，反交子代中芦花雄鸡为ZAZa(杂合子)，B正确；反交子代芦花鸡相互交配，即ZAZa×ZAW，所产雌鸡ZAW(芦花)、ZaW(非芦花)，C错误；正交子代为ZAZa(芦花雄鸡)、ZaW(非芦花雌鸡)，D正确。故选C。
5．(不定项)(2022·湖南卷，15)果蝇的红眼对白眼为显性，为伴X遗传，灰身与黑身、长翅与截翅各由一对基因控制，显隐性关系及其位于常染色体或X染色体上未知。纯合红眼黑身长翅雌果蝇与白眼灰身截翅雄果蝇杂交，F1相互杂交，F2中体色与翅型的表型及比例为灰身长翅：灰身截翅：黑身长翅：黑身截翅＝9∶3∶3∶1。F2表型中不可能出现(　AC　)
A．黑身全为雄性 B．截翅全为雄性
C．长翅全为雌性 D．截翅全为白眼
[解析]　若控制黑身a的基因位于X染色体上，只考虑体色，亲本基因型可写为XaXa、XAY，子二代可以出现XAXa、XaXa、XAY 、XaY，即可出现黑身雌性， A符合题意；若控制截翅的基因b位于X染色体上，只考虑翅型，亲本基因型可写为XBXB、XbY，子二代可以出现XBXB、XBXb、XBY 、XbY，即截翅全为雄性，B不符合题意；若控制长翅的基因B位于X染色体上，只考虑翅型，亲本基因型可写为XBXB、XbY，子二代可以出现XBXB、XBXb、XBY 、XbY，即长翅有雌性也有雄性，C符合题意；若控制截翅的基因b位于X染色体上，考虑翅型和眼色，亲本基因型可写为XBWXBW、XbwY，子二代可以出现XBWXBW、XBWXbw、XBWY、XbwY，即截翅全为白眼，D不符合题意。故选AC。
6．(2021·全国卷甲，5)果蝇的翅型、眼色和体色3个性状由3对独立遗传的基因控制，且控制眼色的基因位于X染色体上。让一群基因型相同的果蝇(果蝇M)与另一群基因型相同的果蝇(果蝇N)作为亲本进行杂交，分别统计子代果蝇不同性状的个体数量，结果如图所示。已知果蝇N表现为显性性状灰体红眼。下列推断错误的是(　A　)
A．果蝇M为红眼杂合体雌蝇
B．果蝇M体色表现为黑檀体
C．果蝇N为灰体红眼杂合体
D．亲本果蝇均为长翅杂合体
[解析]　设翅型、体色、眼色相关基因为A/a、B/b、W/w，根据N为显性性状灰体红眼：B_XW_和M杂交，子代三对性状表型分别为：长翅∶残翅＝3∶1，白眼∶红眼＝1∶1，黑檀体∶灰体＝1∶1，推知M的基因型为Aabb XwY或AabbXwXw，表现为长翅黑檀体白眼雄蝇或长翅黑檀体白眼雌蝇，N基因型为AaBbXWXw或AaBbXWY，表现为长翅灰体红眼雌蝇，三对基因均为杂合，所以A错误，B、C、D正确。故选A。
7．(2021·湖南卷，10)有些人的性染色体组成为XY，其外貌与正常女性一样，但无生育能力，原因是其X染色体上有一个隐性致病基因a，而Y染色体上没有相应的等位基因。某女性化患者的家系图谱如图所示。下列叙述错误的是(　C　)
A．Ⅱ－1的基因型为XaY
B．Ⅱ－2与正常男性婚后所生后代的患病概率为1/4
C．I－1的致病基因来自其父亲或母亲
D．人群中基因a的频率将会越来越低
[解析]　据系谱图可知，Ⅱ－1的基因型是XaY，A正确；Ⅱ－2的基因型是XAXa，与正常男性XAY婚配后，后代基因型及比例为：XAXA∶XAXa∶XAY∶XaY＝1∶1∶1∶1，则所生后代的患病概率是1/4，B正确；Ⅰ－1是女性携带者，基因型为XAXa，若致病基因来自父亲，则父亲基因型为XaY，由题干可知XaY为不育的女性化患者，因此，其致病基因只可能来自母亲，C错误；XaY(女性化患者)无生育能力，会使人群中a的基因频率越来越低，A的基因频率逐渐增加，D正确。故选C。
8．(2021·全国卷乙，32)果蝇的灰体对黄体是显性性状，由X染色体上的1对等位基因(用A/a表示)控制；长翅对残翅是显性性状，由常染色体上的1对等位基因(用B/b表示)控制。回答下列问题：
(1)请用灰体纯合子雌果蝇和黄体雄果蝇为实验材料，设计杂交实验以获得黄体雌果蝇。(要求：用遗传图解表示杂交过程。)
(2)若用黄体残翅雌果蝇与灰体长翅雄果蝇(XAYBB)作为亲本杂交得到F1，F1相互交配得F2，则F2中灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅＝__3∶1∶3∶1__，F2中灰体长翅雌蝇出现的概率为__3/16__。
[答案]　(1)
[解析]　(1)亲本灰体纯合子雌果蝇的基因型为XAXA，黄体雄果蝇基因型为XaY，二者杂交，子一代基因型和表型为XAXa(灰体雌果蝇)、XAY(灰体雄果蝇)，想要获得黄体雌果蝇XaXa，则需要再让子一代与亲代中的黄体雄果蝇杂交，相应遗传图解如下：
子二代中黄体雌果蝇即为目标果蝇，选择即可。
(2)已知长翅对残翅是显性性状，基因位于常染色体上，若用黄体残翅雌果蝇(XaXabb)与灰体长翅雄果蝇(XAYBB) 作为亲本杂交得到F1，F1 的基因型为XAXaBb、XaYBb，F1相互交配得F2，分析每对基因的遗传，可知F2中长翅：残翅＝(1BB＋2Bb)∶(1bb)＝3∶1，灰体：黄体＝(1XAXa＋1XAY)∶(1XaXa＋1XaY)＝1∶1，故灰体长翅：灰体残翅：黄体长翅：黄体残翅＝(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)∶(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)＝3∶1∶3∶1，F2中灰体长翅雌蝇(XAXaB－)出现的概率为1/4×3/4＝3/16。

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