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第2章 基因和染色体的关系
解读章首图文
培养学习志向·勇担社会责任
章首页由引言、一首小诗和人体细胞染色体显微照片构成。
章引言的第一段提出了3个问题：“基因在细胞中究竟有没有物质基础呢？孟德尔所假设的颗粒状的因子，究竟是不是物质的实体？如果是，又存在于细胞中什么位置？”这也是我们在学完第1章后所产生的疑问。在这里提出，既承上启下，也遵循我们的认知规律，同时引出我们感兴趣、想要继续探究的问题。第二段则概括了本章的主要内容，既简单解释了解决上述问题的研究历程，也回答了“怎样研究”的问题。
对细胞分裂的深入研究和观察是研究的起始，但观察什么呢？章题图的人体细胞染色体显微照片透露出一些信息：图中展现了人体细胞完整的46条染色体。细心的同学还能发现，依据形态和大小可将这些染色体配成23对，这就表明，要观察细胞分裂中染色体数目和行为的变化。本章第1节《减数分裂和受精作用》就是沿着这个思路展开的。
章首页的小诗除了给予我们美的熏陶，还揭示了科学探究的要点和艰辛的历程：科学探究要提出问题——如“基因在哪里？”；要有科学方法——如“观察和实验”；要有探索求真的科学精神——如“怀疑、争论”；要有严谨的科学思维——如“推理”；要付出艰苦的努力——如“悠悠百年，寻寻觅觅”。
章首页恰到好处地激发了我们学习的兴趣，概括了本章学习的内容，提示了科学探究的要点。章首页与本章内容有机融合，是本章学习的起始。
理清本章架构
初识概念体系·具备系统思维
第1节　减数分裂和受精作用
第1课时　减数分裂
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.通过观察精子或卵细胞的形成过程示意图，归纳、概括减数分裂的概念及过程。2．模拟减数分裂中染色体的变化，阐明减数分裂过程中染色体发生自由组合和互换的重要意义。 1.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。2．减数分裂Ⅰ的主要特征：①同源染色体配对——联会，形成四分体；②四分体中的非姐妹染色单体之间可以发生互换；③同源染色体分离，非同源染色体自由组合。3．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。
【主干知识梳理】
一、精子的形成过程
1．场所及细胞名称的变化
(1)场所
(2)细胞名称的变化:
2．染色体的变化
(1)减数分裂前的间期:
一部分精原细胞的体积增大，染色体复制，成为初级精母细胞，此时的染色体呈染色质丝的状态。
(2)减数分裂过程:
①减数分裂Ⅰ。
时期 分裂图像 染色体行为
前期 同源染色体联会，形成四分体，此时同源染色体的非姐妹染色单体可以发生互换
中期 同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧
后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极
末期 细胞一分为二，染色体数目减半
②减数分裂Ⅱ。
时期 分裂图像 染色体行为
间期 通常没有或时间很短 染色体不再复制
前期 染色体散乱地分布在细胞中
中期 染色体着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
后期 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极
末期 细胞一分为二
(3)同源染色体、联会与四分体的概念:
②联会：同源染色体两两配对的现象。
③四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体。
二、卵细胞的形成
1．场所：卵巢。
2．过程:
三、减数分裂的概念
【教材微点发掘】
1．下图是动物精巢中减数分裂的过程示意图，请分析回答：
(1)图中A、C、G分别表示什么细胞？
提示：初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞。
(2)和有丝分裂相比，甲过程中染色体的特殊行为有哪些？
提示：甲过程中染色体的特殊行为有：①同源染色体联会；②四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生互换；③同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合等。
(3)染色体数目减半和姐妹染色单体的消失分别发生在图中的哪个过程？
提示：染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ过程中，即甲过程；姐妹染色单体的消失发生在减数分裂Ⅱ的后期，即乙过程。
2．如图为高等动物的细胞分裂示意图，写出甲、乙、丙三个细胞的名称。
甲：次级精母细胞或(第一)极体；乙：初级精母细胞；丙：次级卵母细胞。
3．气温过低会影响水稻花粉母细胞的减数分裂，进而影响水稻的花粉数量和质量，导致稻谷减产。对此，农业生产上可以采取灌深水的措施来预防，采取这种措施的原因是什么？
提示：水的比热容较大，水的温度相对不容易改变，当气温过低时，灌深水后稻田温度不会降低太多。
教材问题提示
(一)旁栏思考
1．(教材第19页)如果配子也是通过有丝分裂形成的，那么配子中的染色体数目和体细胞中的将是一致的。
2．(教材第20页)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。
3．(教材第20页)在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、同源染色体中非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离等行为，使细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中的染色体数目比初级精母细胞的减少一半。
上述过程可使配子中的染色体数目减半。再通过卵细胞和精子结合成受精卵的受精作用，保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。上述过程还可以使通过减数分裂产生的配子种类多样化，从而增加了生物遗传的多样性，有利于生物适应多变的自然环境，还有利于生物在自然选择中进化。
4．(教材第21页)精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程，其中细胞核变成精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。
(二)探究·实践(教材第24页)
1．根据细胞中染色体的形态、位置和数目来判断。例如，在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条姐妹染色单体组成等现象。
减数分裂Ⅱ中，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，移向细胞两极的染色体不含染色单体。
另外，在蝗虫精母细胞减数分裂的过程中，处于减数分裂Ⅰ的细胞要明显多于处于减数分裂Ⅱ的细胞。
2．减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条姐妹染色单体构成。
减数分裂Ⅱ中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上，末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3．同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同，同一时刻不同细胞可能处于不同分裂时期。因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，推测一个精母细胞在减数分裂过程中染色体的连续变化。
新知探究(一)　减数分裂过程中的相关概念辨析
【探究·深化】
[问题驱动]　
(1)观察教材第18页果蝇体细胞和配子的染色体示意图，分析配子与体细胞中的染色体数目有何关系。
提示：配子中染色体数目是体细胞中染色体数目的一半。
(2)判断下列生物能否进行减数分裂并说明理由。
①大肠杆菌，②果蝇，③变形虫。
提示：大肠杆菌是原核生物，不能进行有性生殖；果蝇是能进行有性生殖的真核生物，能进行减数分裂；变形虫是真核生物，但不能进行有性生殖，不能进行减数分裂。
(3)遗传物质的主要载体是染色体，此外遗传物质还分布在哪里？这些场所的遗传物质是否和染色体上的遗传物质一样也遵循孟德尔遗传规律？
提示：线粒体和叶绿体。不遵循，只有染色体上的遗传物质才遵循孟德尔遗传规律。
(4)形态、大小相同的染色体是否为同源染色体？减数分裂过程中，同源染色体形态、大小是否相同？
提示：不一定，若一条来自父方，一条来自母方，且可以发生联会，则为同源染色体，否则不是。减数分裂过程中，同源染色体形态、大小不一定相同，如高等动物的性染色体。
[重难点拨]　
1．图解相关概念
2．联会和四分体的相互关系
联会是同源染色体两两配对的过程，而四分体是联会的结果，是同源染色体的特殊存在形式。由上图可知：1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。
【典题·例析】
[例1]　下列关于同源染色体的叙述，错误的是(　　)
A．一条来自父方、一条来自母方的染色体是同源染色体
B．同源染色体上的非姐妹染色单体间能互换对应部分
C．在人的正常精子中没有同源染色体
D．减数分裂中联会的染色体是同源染色体
[解析]　配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方，叫作同源染色体。但并不是说一条来自父方、一条来自母方的染色体都是同源染色体，也可能是非同源染色体。故选A。
[答案]　A
[例2]　下列有关四分体的叙述，正确的是(　　)
A．每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体
B．经过复制的同源染色体都能形成四分体
C．四分体时期可能发生姐妹染色单体间的互换
D．四分体出现在减数分裂Ⅰ的每个时期
[解析]　四分体由一对同源染色体联会形成，含有4条染色单体，A正确；四分体只在减数分裂过程中存在，有丝分裂过程含有同源染色体，其复制后不联会，不形成四分体，B错误；四分体中的非姐妹染色单体之间可发生互换，C错误；四分体出现在减数分裂Ⅰ的前期，D错误。
[答案]　A
易错提醒—————————————————————————————————
有关同源染色体认识的几个误区
(1)误认为同源染色体大小一定相同
同源染色体的形态、大小一般都相同，但存在例外，如X、Y性染色体，大小不同，但属于同源染色体。
(2)误认为同源染色体一定会形成四分体
同源染色体只有在减数分裂Ⅰ前期才会形成四分体，有丝分裂中不会形成四分体。
(3)误认为同源染色体只存在于进行减数分裂的细胞中
进行有丝分裂的细胞自始至终都存在同源染色体，只是没有出现联会、四分体这些特殊的行为变化，也没有同源染色体的分离过程。
(4)误认为同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合存在先后顺序
同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合是同时进行的。
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【应用·体验】
1．下列关于减数分裂的叙述，正确的是(　　)
A．减数分裂是一种特殊的有丝分裂，也有细胞周期
B．染色体复制两次，细胞分裂一次
C．产生的子细胞中染色体数目减半
D．精(卵)原细胞只可进行减数分裂
解析：选C　减数分裂是一种特殊的有丝分裂，但没有细胞周期，A错误；减数分裂是指在原始生殖细胞(如动物的精原细胞或卵原细胞)发展为成熟的生殖细胞(如精子或卵细胞)的过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次，使新产生的生殖细胞中染色体数目减半的过程，B错误，C正确；精(卵)原细胞自身的增殖方式是有丝分裂，D错误。
2．下列关于染色体、染色单体、联会和四分体的叙述，错误的是(　　)
A．染色体是遗传物质的主要载体，一条染色体上只有一个DNA分子
B．由同一个着丝粒连接的染色单体属于姐妹染色单体
C．联会的结果是形成四分体，人的配子形成过程中会出现23个四分体
D．染色单体因为着丝粒的分裂而消失
解析：选A　染色体是遗传物质的主要载体，一条染色体上有1个或2个DNA分子，A错误；染色体复制的结果是形成两条姐妹染色单体，由同一个着丝粒连接，B正确；联会形成四分体，有几对同源染色体就有几个四分体，因为人体细胞中有23对同源染色体，所以在配子形成过程中会形成23个四分体，C正确；着丝粒分裂导致姐妹染色单体彼此分离，各自成为一条染色体，D正确。
新知探究(二)　精子的形成过程
【探究·深化】
[问题驱动]　
观察精子形成过程示意图，回答下列问题：
(1)写出图中各种细胞的名称：a.精原细胞，b.初级精母细胞，c.次级精母细胞，d.精细胞，e.精子。
(2)染色体数目减半发生在图中b过程中，染色单体消失发生在图中c过程中。
(3)不考虑互换，细胞e有2种，如果考虑互换，细胞e有4种。
[重难点拨]　
1．减数分裂过程中两个分裂阶段的比较
项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
间期DNA复制与否 复制 不复制
同源染色体 有，分离 无
着丝粒变化 不分裂 分裂
染色体主要行为 ①同源染色体联会；②四分体中非姐妹染色单体互换；③同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
染色体数目 2N→N(减半) N→2N→N(不减半)
核DNA数目 (2N→)4N→2N 2N→N
染色单体数 (0→)4N→2N 2N→0
2．减数分裂过程中染色体数、染色单体数与核DNA分子数含量的变化曲线分析
(1)间期核DNA(染色体)复制，核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，每个细胞内核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，核DNA和染色体数目再次减半。
【典题·例析】
[例1]　下列有关某雄性生物体中各细胞分裂示意图的判断，正确的是(　　)
A．图①处于减数分裂Ⅰ的中期，细胞内有2对姐妹染色单体
B．图②处于减数分裂Ⅱ的后期，细胞内有2对姐妹染色单体
C．图③处于减数分裂Ⅱ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，出现在该生物体精子的形成过程中
[解析]　据图分析可知，图①中每条染色体都含一对姐妹染色单体，共有4对姐妹染色单体，同源染色体排列在赤道板位置，处于减数分裂Ⅰ中期。图②中着丝粒已分裂，无姐妹染色单体，处于减数分裂Ⅱ后期。图③处于减数分裂Ⅱ的中期，细胞中有2条染色体，说明正常体细胞染色体数为4条；当体细胞处于有丝分裂后期时，染色体数才为8条。图④无同源染色体和姐妹染色单体，为精细胞。由以上分析可知，D正确。
[答案]　D
[例2]　如图是某哺乳动物个体细胞分裂不同时期的分裂图像，下列说法正确的是(　　)
A．实验材料应选自该生物的精巢或卵巢
B．图3所示的细胞中存在同源染色体
C．与图1中ef段相对应的是图2和图3
D．图4所示细胞中含有4对同源染色体
[解析]　根据图2和图3可知，该生物的性别为雄性，且实验材料中的细胞既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂，应该取自生物的精巢，A错误；图3所示的细胞处于减数分裂Ⅱ，不存在同源染色体，B错误；图1中的ef段表示减数分裂Ⅱ后期，对应图3，C错误；图4所示细胞处于有丝分裂后期，含有4对同源染色体，D正确。
[答案]　D
易错提醒————————————————————————————————
有关减数分裂过程中的两点提醒
(1)减数分裂过程中，染色体复制1次、细胞分裂2次、着丝粒分裂1次、染色体减半1次、核DNA减半2次。
(2)在减数分裂过程中，核DNA数量最大值为4N，而染色体数量最大值为2N。
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【应用·体验】
1．(2023·北京高考)武昌鱼(2n＝48)与长江白鱼(2n＝48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微观察子代精巢中的细胞，一般不能观察到的是(　　)
A．含有24条染色体的细胞
B．染色体两两配对的细胞
C．染色体移到两极的细胞
D．含有48个四分体的细胞
解析：选D　精原细胞通过减数分裂形成精子，则精子中含有24条染色体，A不符合题意。精原细胞在减数分裂Ⅰ前期将发生染色体两两配对，即联会，B不符合题意。精原细胞在减数分裂Ⅰ后期同源染色体分开并移向两极；在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分开并移向两极，C不符合题意。精原细胞在减数分裂Ⅰ前期，能观察到含有24个四分体的细胞，D符合题意。
2．(2023·浙江1月选考)某基因型为AaXDY的二倍体雄性动物(2n＝8)，1个初级精母细胞的染色体发生片段交换，引起1个A和1个a发生互换。该初级精母细胞进行减数分裂过程中，某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．甲时期细胞中可能出现同源染色体两两配对的现象
B．乙时期细胞中含有1条X染色体和1条Y染色体
C．甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个
D．该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型均不相同
解析：选D　乙时期细胞中着丝粒已经分裂，无染色单体，C项错误。因为A基因所在的染色体片段和a基因所在的染色体片段发生了交换，所以该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型分别为AXD、aXD、AY、aY，D项正确。
新知探究(三)　卵细胞的形成过程
【探究·深化】
[问题驱动]　
观察卵细胞形成过程示意图，思考下列问题：
(1)写出图中各种细胞的名称：a.卵原细胞，b.初级卵母细胞，c.极体，d.次级卵母细胞，e.极体，f.卵细胞。
(2)卵细胞形成过程中，细胞质是均等分裂吗？
提示：不是。卵细胞形成过程中初、次级卵母细胞分裂时，细胞质都是不均等分裂的；极体分裂时，细胞质是均等分裂的。
(3)依据图中染色体和核DNA数目变化规律，用坐标图形式画出染色体、核DNA数目变化曲线。
提示：
[重难点拨]　
1．比较精子和卵细胞形成过程的异同
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，子细胞内染色体和核DNA数均减半
2．分裂图像的辨析
(1)减数分裂Ⅰ后期：
(2)减数分裂Ⅱ后期：
【典题·例析】
[例1]　动物卵细胞形成与精子形成的不同点是(　　)
①次级卵母细胞将进行普通的有丝分裂　②一个卵原细胞最终只形成一个卵细胞　③一个卵原细胞经过染色体复制后形成一个初级卵母细胞　④卵细胞不经过变形阶段　⑤一个初级卵母细胞分裂成的两个细胞大小不等　⑥卵细胞中的染色体数目是初级卵母细胞的一半
A．②④⑤　　　　　　　 B．①③⑤
C．②③⑥ D．①④⑥
[解析]　次级卵母细胞和次级精母细胞进行的都是减数分裂Ⅱ，①不符合题意；一个卵原细胞最终只形成一个卵细胞，一个精原细胞可形成4个精子，②符合题意；一个卵原细胞和一个精原细胞经过染色体复制后，分别形成一个初级卵母细胞和初级精母细胞，③不符合题意；卵细胞形成时不经过变形，精子形成过程有变形阶段，④符合题意；初级卵母细胞不均等分裂，形成的两个细胞大小不等，而初级精母细胞均等分裂，形成的两个子细胞大小相等，⑤符合题意；卵细胞和精细胞中的染色体数目都是初级性母细胞的一半，⑥不符合题意。故选A。
[答案]　A
[例2]　下列有关两个细胞分裂图像的说法，正确的是(　　)
A．①②均是卵细胞形成过程中的细胞
B．①②中均含两对同源染色体
C．正常情况下，①能产生2种类型的生殖细胞
D．②能产生2种类型的生殖细胞
[解析]　由细胞中染色体变化的规律及细胞质的分裂情况可知，细胞①是初级精母细胞，正处于减数分裂Ⅰ后期，含两对同源染色体，其中非同源染色体已完成组合，它只能产生2种(4个)生殖细胞(精细胞)，若发出交叉互换时可产生4种生殖细胞；细胞②是次级卵母细胞，正处于减数分裂Ⅱ后期，不含同源染色体，只能产生1种(1个)生殖细胞(卵细胞)。故选C。
[答案]　C
【应用·体验】
1．初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时都会出现的现象是(　　)
A．同源染色体分离 B．着丝粒分裂
C．细胞质不均等分裂 D．染色体复制
解析：选C　初级卵母细胞不会发生着丝粒分裂；次级卵母细胞不会发生同源染色体分离；染色体复制发生在初级卵母细胞形成之前。故选C。
2．某生物含有3对同源染色体，分别用A/a、B/b和C/c表示，不考虑互换，其一个次级精母细胞和一个初级卵母细胞分别产生的精子和卵细胞的种类数比为(　　)
A．4∶1　　 B．2∶1
C．1∶2　　　 D．1∶1
解析：选D　一个初级精母细胞通过减数分裂产生4个精子，这4个精子两两相同，即只有2种精子(可能是ABC、abc或ABc、abC或Abc、aBC或AbC、aBc)，一个次级精母细胞只能产生两个相同的精细胞，即产生1种类型的精细胞；一个初级卵母细胞经过减数分裂只能产生一个卵细胞，这个卵细胞的基因型可能是8种中的1种。因此一个次级精母细胞和一个初级卵母细胞分别产生的精子和卵细胞的种类数比例为1∶1。
科学视野——减数分裂异常与染色体遗传病
唐氏综合征又叫21三体综合征，是一种常见的遗传病。对患者进行染色体检查，可以看到患者比正常人多了一条21号染色体。唐氏综合征患者的智力低下，身体发育缓慢。50%的患儿有先天性心脏病，部分患儿在发育过程中夭折。那么，这种遗传病是如何形成的呢？正常情况下，减数分裂时，同源染色体会相互分离，生殖细胞中的染色体数目减为体细胞的一半。但是，如果减数分裂时21号染色体不能正常分离，就可能形成唐氏综合征。
【素养评价】
1.人类的X、Y是一对同源染色体，女性体内是XX，男性体内是XY。经人类染色体组型分析发现，有2%～4%的精神病患者的性染色体组成为XYY(如图所示)，有人称多出的 Y 染色体为“犯罪染色体”。下列关于 XYY 综合征的叙述正确的是(　　)
A．患者为男性，可能是由母方减数分裂Ⅰ异常所致
B．患者为女性，可能是由母方减数分裂Ⅱ异常所致
C．患者为男性，可能是由父方减数分裂Ⅱ异常所致
D．患者为女性，可能是由父方减数分裂Ⅱ异常所致
解析：选C　该患者的染色体组成为XYY，多了一条 Y 染色体。Y染色体只能来自父方，而且是由于减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后，染色体移向了细胞的同一极。故选C。
2．基因型为AaBb(两对等位基因独立遗传)的精原细胞，经过减数分裂产生了一个基因型为ABb的精子，则发生这种结果的原因以及和该精子同时产生的另外三个精子的基因型分别是(　　)
A．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离　AB、A、a
B．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离　ABb、a、a
C．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离　A、ABb、a
D．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离　ABb、a、a
解析：选B　一个基因型为AaBb的精原细胞，产生了一个基因型为ABb的精子，说明在减数分裂Ⅰ后期，含有基因B和b的同源染色体未分离移向了同一极，形成基因型为AABBbb和aa的两个次级精母细胞；基因型为AABBbb的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为ABb的两个精子，而基因型为aa的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为a的两个精子。因此，另外三个精子的基因型分别是ABb、a、a。故选B。
3．正常人的体细胞中含有23对同源染色体，分别编号为1～23号。唐氏综合征患者比正常人多了一条21号染色体。回答下列问题：
(1)正常人产生的配子中染色体的组合类型共有______种，从理论上分析，一对夫妇所生的两个孩子(非同卵双胞胎)所含染色体组成完全相同的概率是________。
(2)请从减数分裂和受精作用的角度完善唐氏综合征患者产生的可能原因。有以下几种情况：
①异常精子(24条)和正常卵细胞(23条)结合形成的：
②正常精子(23条)和异常卵细胞(24条)结合形成的：异常卵细胞形成原因同上。
(3)若一个正常人与一个唐氏综合征患者婚配，他们的后代发病率是________，原因是__________________________________________。
解析：(1)正常人含有23对同源染色体，所以产生的配子中染色体的组合类型共有223种；从理论上分析，一对夫妇所生的两个孩子(非同卵双胞胎)所含染色体组成完全相同的概率是(1/2)23×(1/2)23＝(1/2)46。(2)异常精子形成的原因有：a.减数分裂Ⅰ后期，21号同源染色体没有分离，减数分裂Ⅱ正常导致的；b.减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ后期，21号姐妹染色单体分开后形成的两条21号子染色体移向同一极所致。(3)若一个正常人与一个唐氏综合征患者婚配，由于患者产生的配子一半正常(23条)，一半异常(24条)，所以他们的后代发病率是1/2。
答案：(1)223　(1/2)46　(2)①a.后期　同源染色体
b．后期　姐妹染色单体　(3)1/2　患者产生的配子一半正常(23条)，一半异常(24条)
[课时跟踪检测]
[理解·巩固·落实]
1．判断下列叙述的正误，对的打“√”，错的打“×”。
(1)只有进行有性生殖的生物，才能进行减数分裂。(√)
(2)精原细胞是通过减数分裂形成的。(×)
(3)减数分裂过程中，配对的染色体一定是同源染色体。(√)
(4)在卵细胞形成过程中，姐妹染色单体的分开发生在初级卵母细胞中。(×)
(5)一个精原细胞和一个卵原细胞所产生成熟生殖细胞的数量相同。(×)
2．下列有关减数分裂的叙述，正确的是(　　)
A．可以发生于原核生物
B．在形成有性生殖细胞的过程中发生
C．染色体复制两次，细胞分裂两次
D．一个性原细胞分裂的结果必定是形成4个生殖细胞
解析：选B　减数分裂是进行有性生殖的生物，产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂，原核生物不能发生减数分裂，A错误，B正确；减数分裂的特点是染色体复制一次，细胞分裂两次，C错误；一个卵原细胞减数分裂只形成一个卵细胞，一个精原细胞减数分裂可形成4个精细胞，D错误。
3．在减数分裂过程中，着丝粒分裂、同源染色体分离的时期分别是(　　)
A．同时发生于减数分裂Ⅰ后期
B．同时发生于减数分裂Ⅱ后期
C．前者发生于减数分裂Ⅱ后期，后者发生于减数分裂Ⅰ后期
D．前者发生于减数分裂Ⅰ后期，后者发生于减数分裂Ⅱ后期
解析：选C　根据减数分裂过程中染色体变化规律可知，着丝粒的分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期。故选C。
4．在减数分裂Ⅰ过程中，染色体变化的顺序是(　　)
①同源染色体分离　②四分体　③染色体分配到两个细胞中　④联会
A．①③④②　　　　　 B．④②①③
C．③①②④ D．①③②④
解析：选B　①同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期；②四分体是减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会后形成的；③减数分裂Ⅰ末期，同源染色体分配到两个细胞中；④同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期。因此，在减数分裂Ⅰ过程中，染色体的变化顺序为④②①③。故选B。
5．下列关于精子和卵细胞形成过程的叙述，错误的是(　　)
A．相同数量的精原细胞和卵原细胞经减数分裂所产生的生殖细胞数量之比为4∶1
B．精子和卵细胞形成过程中都出现染色体复制、同源染色体联会和分离现象
C．精子形成过程中染色体的行为变化和核DNA的数量变化与卵细胞完全相同
D．精子和卵细胞的形成均需要经过变形
解析：选D　每个精原细胞和每个卵原细胞经减数分裂均可产生四个子细胞，但前者可形成四个成熟的生殖细胞，后者只形成一个成熟的生殖细胞，所以相同数量的精原细胞和卵原细胞经减数分裂所产生的生殖细胞数量之比为4∶1，A正确；精子和卵细胞形成过程中都出现染色体复制、同源染色体联会和分离现象，这是减数分裂的特征，B正确；精子和卵细胞形成过程中核DNA的数量变化完全相同，染色体的行为变化也完全相同，C正确；精子的形成需要经过变形，而卵细胞的形成不需要经过变形，D错误。
6．如图为某同学建构的减数分裂过程中染色体的变化模型图，其中建构正确的是(　　)
A．①③④ B．②③④
C．①②④ D．①②③
解析：选D　①②建构的是减数分裂Ⅱ后期的模型图，由于减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合，故产生的次级精(卵)母细胞(或极体)中2条非同源染色体可能是1条来自父方、1条来自母方，如图①，也可能是两条都来自父方或母方，如图②；③建构的是减数分裂Ⅰ后期的模型图，④不符合同源染色体分离的情况。故选D。
7．下图为某高等动物的部分细胞分裂示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．甲产生的子细胞一定是精细胞
B．乙产生的子细胞一定是次级精母细胞
C．丙为次级卵母细胞或极体
D．丙中的M、m为一对同源染色体
解析：选B　甲细胞均等分裂，产生的子细胞可能是精细胞或极体，A错误；乙细胞均等分裂，该细胞为初级精母细胞，产生的子细胞一定是次级精母细胞，B正确；丙细胞不均等分裂，为次级卵母细胞，C错误；丙中的M、m由一对姐妹染色单体分开形成，不是一对同源染色体，D错误。
8．某生物卵原细胞中有2n条染色体，减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ完成时的子细胞中染色体数依次是(　　)
A．n条、n条 B．2n条、n条
C．n条、2n条 D．2n条、2n条
解析：选A　某生物卵原细胞中有2n条染色体，在减数分裂Ⅰ过程中，着丝粒不分裂，同源染色体分离，产生的子细胞中染色体减少了一半；减数分裂Ⅱ着丝粒分裂，产生的子细胞中染色体数目也是体细胞的一半，所以减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ完成时的子细胞中染色体数依次是n条、n条。故选A。
9．下列关于精子和卵细胞形成过程的叙述，错误的是(　　)
A．精原细胞和卵原细胞是通过有丝分裂形成的
B．一个卵原细胞经过减数分裂形成一个卵细胞和三个极体，而一个精原细胞最终形成4个精子
C．精子形成过程中细胞质均等分裂，卵细胞形成过程中细胞质不均等分裂
D．等位基因进入卵细胞的机会并不相等，因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
解析：选D　精原细胞和卵原细胞是通过有丝分裂形成的，A正确；一个卵原细胞经过减数分裂形成一个卵细胞和三个极体，而一个精原细胞最终形成4个精细胞，经过变形形成4个精子，B正确；根据精子和卵细胞的形成过程可知，精子形成过程中细胞质均等分裂，卵细胞形成过程中细胞质不均等分裂，C正确；卵原细胞进行减数分裂时，细胞质虽然分裂不均等，但是细胞核基因是均等分配的，即等位基因进入卵细胞的机会是相等的，D错误。
10．图1中的曲线表示某生物(2n＝4)的体细胞分裂过程及精子形成过程中，细胞中某物质数量的变化。图2中a、b、c、d、e分别表示分裂过程中某几个时期的细胞中染色体示意图。请据图回答下列问题：
(1)图1曲线中①～③段可表示细胞进行________分裂的____________数量变化。
(2)图2，a～e中与曲线②、⑤位置相对应的细胞分别是________。
(3)细胞a、b、c、d、e具有同源染色体的是________，曲线中一个细胞内没有同源染色体的时期是________。
(4)与体细胞相比，a～e细胞中核DNA含量加倍的是________。
(5)就染色体行为来说，b、e时期的共同特点是________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由图1中曲线变化可知，曲线代表染色体的数量变化，在②阶段，染色体数目与体细胞中相比增加了一倍，故①～③段为有丝分裂过程。(2)曲线②、⑤位置相对应的细胞染色体数量均加倍，说明细胞处于分裂的后期，从染色体数量上看，②为4n、⑤为2n，则曲线②、⑤位置相对应的细胞分别是有丝分裂后期(e)和减数分裂Ⅱ后期(b)。(3)从图2细胞中染色体的行为和数量看，a～e分别是减数分裂四分体时期、减数分裂Ⅱ后期、减数分裂Ⅱ中期、有丝分裂中期和有丝分裂后期，含有同源染色体的只能是四分体时期和有丝分裂时期的细胞，即a、d、e。从图1曲线上看，从④开始，染色体数目减半，说明已经进入减数分裂Ⅱ时期，处于④⑤⑥时期的每一个细胞内均不含同源染色体。(4)题中给出该生物体细胞内含有的染色体数为2n，可知核DNA分子数为2n，核DNA含量加倍为4n的细胞为a、d、e。(5)就染色体行为来说，b、e时期的共同特点是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体并分别移向细胞的两极。
答案：(1)有丝　染色体　(2)e、b　(3)a、d、e　④⑤⑥　(4)a、d、e　(5)着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体并分别移向细胞的两极
[迁移·应用·发展]
11．如图是玉米(2n＝20)的花粉母细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片，①～⑤代表不同的细胞(不考虑变异)。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞①和细胞③中可能分别含有11、10种形态不同的染色体
B．细胞②中同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交换
C．细胞④和⑤中染色体数目和核DNA数目相同，都为细胞①的一半
D．若细胞①中有一对同源染色体未分离，则形成的四个花粉粒都异常
解析：选D　玉米为单性花，雌雄同株，无性染色体，细胞①处于减数分裂Ⅰ后期，细胞③处于减数分裂Ⅱ中期，细胞中含有的染色体形态数都为10种，A错误；减数分裂Ⅰ发生同源染色体分离，导致细胞②中不含有同源染色体，B错误；细胞④和细胞⑤处于减数分裂Ⅱ后期，由于着丝粒分裂染色体数目暂时加倍，导致染色体数目与细胞①中相同，C错误；如果细胞①的分裂过程中，有一对同源染色体没有分离，移向了同一极，那么形成的4个花粉粒染色体数为11条、11条、9条、9条，4个花粉粒中染色体数目都异常，D正确。
12．如图是某哺乳动物细胞减数分裂的相关示意图(图中只显示一对同源染色体，图1中其他染色体正常分离)。不考虑基因突变，下列相关叙述正确的是(　　)
A．图1产生异常配子的原因可能是减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ异常
B．图1中的②与正常配子结合形成的受精卵含有的染色体数是正常配子染色体数的3倍
C．图2中甲→乙的变化发生在减数分裂Ⅰ前期，同一着丝粒连接的染色单体基因型相同
D．若图2甲细胞经分裂产生了基因型为AB的精细胞，则另三个精细胞的基因型是Ab、ab、aB
解析：选D　图1中配子①②存在同源染色体，配子③④没有相应的染色体，应是减数分裂Ⅰ后期同源染色体没有分离，而是进入了同一个子细胞中所致，A错误；图1中的配子②比正常配子多一条染色体，它与正常配子结合形成的受精卵中也多一条染色体，故由此得到的受精卵含有的染色体数是正常配子染色体数的2倍多一条，B错误；图2中甲→乙的变化发生在减数分裂前的间期，间期发生DNA复制过程，同一着丝粒连接的染色单体基因型相同，C错误；图2甲细胞经分裂产生了基因型为AB的精细胞，而甲细胞中A和b在同一条染色体上，a和B在同一条染色体上，说明该精原细胞形成精细胞的过程中发生了互换，则另三个精细胞的基因型是Ab、ab、aB，D正确。
13．图1表示某基因型为AaBb(两对基因分别位于两对同源染色体上)的动物组织切片显微图像，图2表示该动物细胞分裂过程中不同时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数的关系。分析回答下列问题：
(1)图1中，具有同源染色体的细胞是________。
(2)图1中，细胞②的名称为____________，该细胞产生的子细胞的基因型可能为______________。
(3)图2中，________(填字母)表示染色单体数。图1中的细胞________(填序号)处于图2中的甲时期。
(4)在图2中丙处绘出细胞③产生的子细胞中染色体数、染色单体数和核DNA分子数的柱形图。
解析：由图1可知，细胞①处于减数分裂Ⅰ前期，细胞②处于减数分裂Ⅱ后期，细胞③处于减数分裂Ⅱ前期，细胞④处于有丝分裂中期。(1)进行有丝分裂和减数分裂Ⅰ的细胞含有同源染色体。(2)细胞②中无染色单体，细胞质不均等分裂，故细胞②表示次级卵母细胞，其子细胞不会含有等位基因，非同源染色体上的非等位基因可自由组合，故其子细胞基因型可能为AB或Ab或aB或ab。(3)图2中只有b的数目可以为0，所以b表示染色单体数目；甲的染色体、染色单体和核DNA分子数目分别为4、8、8，则图1中的①④处于图2中的甲时期。(4)细胞③产生的子细胞中染色体数、染色单体数和核DNA分子数分别为2、0、2，据此绘出的柱形图详见答案。
答案：(1)①④　(2)次级卵母细胞　AB或Ab或aB或ab　(3)b　①④　(4)如图所示：第2课时　受精作用
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.理解配子中染色体组合的多样性。2．描述受精作用的过程。3．说出减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义。 1.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。2．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。3．减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。
【主干知识梳理】
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1．实验原理
根据细胞中的染色体形态、位置和数目的变化，识别减数分裂的各个时期。
2．实验流程
二、配子中染色体组合的多样性
1．原因
时期 图示 染色体行为
减数分裂Ⅰ前期 四分体中非姐妹染色单体之间可能发生互换
减数分裂Ⅰ后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合
2．意义：导致了不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，使同一双亲的后代必然呈现多样性。
三、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
图示 说明
精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面
卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入
精子头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起
3．结果
(1)受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
(2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
4．意义
(1)后代呈现多样性，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。
(2)保证了每种生物(有性生殖的生物)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。因此，减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异都具有重要意义。
【教材微点发掘】
1．从减数分裂产生配子的角度分析教材第25页中“一母生九子，九子各不同”的原因。
提示：亲代生殖细胞经减数分裂可产生多种多样的配子，每次生育时参与受精作用的配子的染色体组成不完全相同。
2．下图(教材第27页图2 7)为受精过程开始的扫描电镜照片，据图回答有关问题：
(1)从细胞膜的成分分析，精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖蛋白。精子与卵细胞融合的过程与生物膜流动性有关。
(2)一般来说，一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的，其原因是什么？
提示：受精时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。因此，受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，而细胞核中的遗传物质一半来自母亲一半来自父亲，所以一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的。
教材问题提示
(一)探究·实践(教材第26页)
活动二：问题思考
1．细胞中至少需要2对染色体。
2．有2种组合方式。假设分别用A、A′和B、B′表示2对染色体，则减数分裂Ⅰ时，非同源染色体的组合有2种：A、B和A′、B′；A、B′和A′、B。
3．略。
活动三：讨论
1．在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体中非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离并移向细胞的两极等行为变化；减数分裂Ⅰ结束，细胞中的染色体数目减半。在减数分裂Ⅱ中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，并分别移向细胞的两极，最终进入两个子细胞。
减数分裂产生了多种多样的配子，配子中的染色体数目减半。这为之后通过受精作用使同一双亲的后代呈现多样性，并维持每种生物前后代染色体数目的恒定提供了保证。总的来讲，减数分裂和受精作用共同保证了生物遗传的稳定性和多样性。
2．在减数分裂过程中，同源染色体分离、非同源染色体的自由组合、联会时非姐妹染色单体间的互换，都会使减数分裂产生多种配子。
3．略。
(二)思维训练(教材第27页)
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成 减数分裂形成的配子中的染色体数目减半，而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合 在减数分裂过程中，联会时非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，都导致了配子中染色体组合的多样性
受精作用 卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性 卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性
新知探究(一)　配子中染色体组合的多样性
【探究·深化】
[问题驱动]　
下图中的A、a和B、b表示原始生殖细胞中的两对同源染色体，分析回答：
(1)情况1中，最终产生的4个子细胞有2种类型，分别为Ab和aB；情况2中，最终产生的4个子细胞有2种类型，分别为AB和ab；因此，此原始生殖细胞产生的配子可能有4种类型。
(2)据此推断：含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型为2n种。
(3)含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时候要比上述结论多，可能的原因是同源染色体中非姐妹染色单体发生了互换。
[重难点拨]　
1．减数分裂与配子多样性
(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示。
由图可知：①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)，如图所示。
由图可知：①E和F、G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E、F与G、H中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。
2．一般情况下减数分裂产生配子的种类
(1)只考虑非同源染色体自由组合，不考虑互换的情况。(Y与y、R与r分别表示两对同源染色体)
比较项目 YyRr个体能产生配子的种类 含n对同源染色体个体产生的配子种类
一个精原细胞 2种(YR、yr或Yr、yR) 2种
一个雄性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 2n种
一个卵原细胞 1种(YR或yr或Yr或yR) 1种
一个雌性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 2n种
(2)若考虑互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
【典题·例析】
[例1]　果蝇的体细胞中含有四对同源染色体(A与a、B与b、C与c、D与d)，在不发生互换的情况下，它的一个初级精母细胞在进行减数分裂后能形成几种类型的精子(　　)
A．2种　　　　　　　　 B．4种
C．8种 D．16种
[解析]　一个初级精母细胞无论含有多少对同源染色体，在不发生互换的情况下，经减数分裂都只形成2种类型的精子。故选A。
[答案]　A
[例2]　如图1是某生物的一个初级精母细胞，图2是该生物的五个精细胞。最可能来自同一个次级精母细胞的是(　　)
A．①和② B．②和④
C．③和⑤ D．①和④
[解析]　减数分裂Ⅰ时，因为同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所以一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞；减数分裂Ⅱ类似于有丝分裂，因此每个次级精母细胞产生2个基因型相同的精细胞。若发生互换，则来自同一个次级精母细胞的两个精细胞的染色体组成大体相同，只有很小部分颜色有区别。所以，图中最可能来自同一个次级精母细胞的是②和④。故选B。
[答案]　B
方法规律—————————————————————————————————
根据染色体组成判断配子来源的方法
—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
【应用·体验】
1．下列符号代表精子的染色体，A 和 a 是一对同源染色体，依此类推，下列哪个选项中的四个精子来自同一个精原细胞的是(　　)
A．Abc、Abc、abC、Abc B．aBc、AbC、ABC、ABC
C．Abc、aBC、Abc、aBC D．ABC、Abc、abc、aBC
解析：选C　由于A和a是一对同源染色体，其余类推，所以在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。由于一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞，进而产生2种基因型不同的精细胞，所以只有C项中Abc、aBC、Abc、aBC四个精子来自同一个精原细胞。
2．如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑互换的情况下，下列相关叙述错误的是(　　)
A．上述精细胞至少来自4个精原细胞
B．⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C．上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D．①⑦可能来自同一个精原细胞
解析：选D　由于生殖细胞中含有3对同源染色体，最多能产生8种配子，如题图所示，每种精原细胞在不发生互换时，只能产生2种配子，所以上述细胞至少来自4个精原细胞、8个次级精母细胞，A、C正确；图中任何2个精细胞的染色体若能组合成AaCcDd，那么这2个细胞可能来自同一个精原细胞，如⑤与⑧、③与⑦等，B正确；①和⑦的染色体组合为AaCCDd，两者不可能来自同一个精原细胞，D错误。
新知探究(二)　减数分裂与有丝分裂过程
【探究·深化】
[问题驱动]　
1．结合不同分裂时期特点判断细胞分裂方式及时期
(1)三个前期图的判断
①判断步骤
②判断结果：A为有丝分裂前期，B为减数分裂Ⅰ前期，C为减数分裂Ⅱ前期。
(2)三个中期图的判断
①判断步骤
②判断结果：A为②有丝分裂中期，B为减数分裂Ⅱ中期，C为减数分裂Ⅰ中期。
(3)三个后期图的判断
①判断步骤
②判断结果：A为有丝分裂后期，B为减数分裂Ⅱ后期，C为减数分裂Ⅰ后期。
2．结合减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化模型判断细胞分裂方式
(1)模型
(2)判断
[重难点拨]　
1．每条染色体中DNA含量的变化
对上图曲线的解释：
A→B B→C C→D D→E
减数分裂对应时期 间期 减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期 减数分裂Ⅱ后期 减数分裂Ⅱ末期
有丝分裂对应时期 间期 前期和中期 后期 末期
2．同源染色体对数的曲线
3．细胞分裂过程中染色体、染色单体和核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，染色体和核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结构如出现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
【典题·例析】
[例1]　 (2022·全国乙卷) 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(　　)
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。
[答案]　D
[例2]　如图是果蝇的一个精原细胞分裂过程中核DNA分子数的变化图，下列相关说法错误的是(　　)
A．有丝分裂发生在ae中，减数分裂发生在fl中
B．cd段和gh段染色体数目都相等
C．gh段都存在染色单体
D．最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半
[解析]　分析图中曲线变化可知，ae段核DNA分子数一次加倍一次减半，故有丝分裂发生在其中；fl段核DNA分子数一次加倍，连续两次减半，故减数分裂发生在其中，A正确。cd段包括有丝分裂前期、中期、后期，细胞内染色体数量为8条或16条；gh段为减数分裂Ⅰ，细胞内染色体数目为8条，存在染色单体，B错误，C正确。精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半，D正确。
[答案]　B
方法规律—————————————————————————————————
“三看法”判断细胞分裂的方式及时期
一看染色体数二看同源
染色体三看同源染色
体联会行为减数分裂Ⅰ
—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
【应用·体验】
1．某植物的正常细胞中含10条染色体、10个核DNA分子，且细胞中存在纺锤丝，则该细胞可能处于(　　)
A．有丝分裂中期　　　　 B．有丝分裂末期
C．减数分裂Ⅰ后期 D．减数分裂Ⅱ后期
解析：选D　由细胞中染色体数与核DNA分子数之比为1∶1可知，细胞中没有染色单体，又由细胞中存在纺锤丝可知，该细胞可能处于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期。故选D。
2．下列三条曲线表示某生物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，在如图甲、乙、丙中的①②③④中均涉及染色体数目减半，其中“减半”的原因完全相同的一组是(　　)
A．①② B．①③
C．②③ D．②④
解析：选A　①②下降的原因均是同源染色体分离后进入两个子细胞，③④下降均是由于着丝粒分裂。因此，①～④中染色体数目减半的原因完全相同的是①和②、③和④。故选A。
3．图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请据图回答下列问题：
(1)图1中AB段形成的原因是__________________，CD段形成的原因是__________________________。
(2)图2中________细胞处于图1中的BC段，________细胞处于图1中的DE段。
(3)就图2乙细胞分析可知，该细胞含有________条染色单体，染色体数与核DNA分子数之比为________，该细胞处于______________(填分裂时期)的________期，其产生的子细胞名称为______________________。
解析：(1)由图示可知，图1为细胞分裂各时期每条染色体上的DNA含量变化情况，AB段为分裂间期。图1中AB段形成的原因是细胞分裂间期DNA复制(或染色体复制)，图1中CD段每条染色体上的DNA含量减半，是因为着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。(2)图2中甲细胞处于有丝分裂后期，每条染色体上只有1个DNA分子，应处于图1中的DE段；图2中乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，丙细胞处于减数分裂Ⅱ中期，每条染色体都有2条染色单体，因此都有2个DNA分子，处于图1中的BC段。(3)图2中乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，共有4条染色体、8条染色单体、8个核DNA分子，染色体数与核DNA分子数之比为1∶2；乙细胞的细胞质不均等分裂，该细胞产生的子细胞是次级卵母细胞和(第一)极体。
答案：(1)DNA复制(或染色体复制)　着丝粒分裂
(2)乙、丙　甲　(3)8　1∶2　减数分裂Ⅰ　后　次级卵母细胞和(第一)极体
科学视野——受精作用与双胞胎的形成
同卵双胞胎：一个精子与一个卵细胞结合完成受精作用后，受精卵一分为二变为2个一样的细胞，然后发育成为2个个体，因为2个个体源自同一个受精卵，所以叫同卵双胞胎。这种相似不仅外形相似，而且血型、智力、甚至某些生理特征，对疾病的易感性等都很一致。我们常说的连体婴儿，实际上就是这种单卵双胎，只是由于当初受精卵分裂时的不完全造成了某些部位相连。正是因为如此同卵双胞胎绝大部分是同性，一般不出现一个是男孩一个是女孩的现象。
异卵双胞胎：妇女每月排卵1次，有时因某种原因同时排出两个卵细胞并同时受精，就产生了两个不同的受精卵。这两个受精卵各有自己的一套胎盘，相互间没有什么联系，叫作异卵双胞胎。相貌方面生出来就像普通的兄弟姐妹。龙凤胎绝大部分是异卵双胞胎而不大可能是同卵双胞胎。
【素养评价】
1．下列说法中，正确的是(　　)
A．同一生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞染色体数目一般相同，染色体组成一般不同
B．一个卵细胞一般只能同一个精子结合形成受精卵，少数情况下也可以同2个精子结合发育形成双胞胎
C．玉米体细胞中有10对染色体，经减数分裂后卵细胞中染色体为5对
D．人的精子中有23条染色体，则人的神经细胞、初级卵母细胞、卵细胞中分别含有46、46、23条染色体，0、46、23条染色单体
解析：由于同一生物体在不同时刻产生精子或卵细胞的过程中，非同源染色体是随机组合的，所以染色体组成一般是不相同的；但染色体数目一般相同，都是体细胞的一半，A正确。一个卵细胞只能与一个精子结合形成受精卵，B错误。玉米体细胞中有10对同源染色体，经过减数分裂后，不含同源染色体，所以卵细胞中染色体数目为10条，不能表示为5对，C错误。人的精子中有23条染色体，为体细胞的一半，则人的神经细胞、初级卵母细胞、卵细胞中分别含有46、46、23条染色体，0、92、0条染色单体，D错误。
答案：A　
2．一对夫妇基因型均是AaBb(两对基因独立遗传)，图1为其一种细胞分裂方式的DNA含量变化曲线图，图2为该夫妇产生一对双胞胎后代的示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
A．基因A与a、基因B与b的分离，A与B(或b)、a与b(或B)的随机组合发生在图1中的D时期
B．胎儿甲基因型为AaBb的概率为1/4
C．若该女士在A时期某一DNA分子复制出现差错，则胎儿甲和乙均出现突变性状
D．该女士在此次生殖过程中，至少有2个卵原细胞进行减数分裂
111111111111
解析：选C　基因A与a、B与b的分离，A与B(或b)、a与b(或B)的随机组合发生在减数分裂Ⅰ后期，即图1中D时期，A正确；一对夫妇基因型均是AaBb，所以后代中个体基因型为AaBb的概率为4/16＝1/4，B正确；若该女士在A时期某一DNA分子复制出现差错，但经减数分裂后卵细胞中不一定含有突变基因，所以胎儿甲和乙不一定出现突变性状，C错误；由于1个卵原细胞经减数分裂只能产生1个卵细胞，所以该女士在此次生殖过程中，至少有2个卵原细胞进行减数分裂，D正确。
3．某妇女在一次生殖过程中生出一对双胞胎，如图所示；
(1)过程Y的细胞增殖方式是____________。
(2)同一个体中细胞减数分裂Ⅰ和有丝分裂相比较，两者前期染色体数目________(填“相同”或“不相同”)，两者中期核DNA分子数目________(填“相同”或“不相同”)。
(3)若甲、乙两人成年后分别与一对同卵双胞胎女性结婚，这两对夫妇各有一个男孩，而这两个男孩的性状相差很大，主要原因是____________________。
解析：(1)受精卵细胞的增殖方式是有丝分裂。(2)同一个体中细胞减数分裂Ⅰ和有丝分裂相比较，两者前期染色体数目相同，且都与体细胞相同；两者中期核DNA分子数目相同，且都是体细胞核DNA的2倍。(3)若甲、乙两人成年后分别与一对同卵双胞胎女性结婚，由于含有不同基因型的精子和卵细胞随机受精，所以后代的性状相差很大。
答案：(1)有丝分裂　(2)相同　相同
(3)含有不同基因型的精子和卵细胞随机受精
[课时跟踪检测]
[理解·巩固·落实]
1．判断下列叙述的正误，对的打“√”，错的打“×”。
(1)配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。(×)
(2)正常情况下，1个精原细胞产生的4个精子在染色体组成上两两相同。(√)
(3)受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。(√)
(4)受精时，不同类型的雌雄配子随机结合就是自由组合，造成有性生殖后代的多样性。(×)
2．下列选项中，属于形成配子多样性原因的一组是(　　)
①互换　②同源染色体联会　③着丝粒分裂，姐妹染色单体分开　④非同源染色体随机组合
A．①②　　　　　　　　 B．③④
C．①④ D．②③
解析：选C　在减数分裂过程中，都发生②同源染色体联会和③着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，这不属于形成配子多样性的原因；而在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体上的非姐妹染色单体①互换以及在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，④非同源染色体自由组合，均是形成配子多样性的原因。故选C。
3．进行有性生殖的生物产生后代需经过受精作用，下列相关生物学描述错误的是(　　)
A．生物的发育是遗传物质与环境相互作用的过程
B．受精前卵细胞的呼吸和代谢异常旺盛，为受精过程做准备
C．后代的多样性体现了有性生殖的优越性
D．后代的多样性有利于生物在自然选择中进化
解析：选B　受精前卵细胞的呼吸和代谢比较缓慢，受精过程使卵细胞变得十分活跃，然后受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程，A正确，B错误。后代的多样性有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性，C、D正确。
4．下列有关二倍体生物精子和卵细胞结合成受精卵的过程，叙述正确的是(　　)
①受精卵中的遗传物质主要来自精子和卵细胞的染色体　②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞　③受精时精子全部进入卵细胞内　④精子和卵细胞的染色体合在一起成为4N条　⑤受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方(　　)
A．①②⑤ B．③④⑤
C．①③④ D．②③④
解析：选A　染色体的主要成分是DNA和蛋白质，染色体是遗传物质的主要载体，所以受精卵中的遗传物质主要来自精子和卵细胞的染色体，①正确；由于精子经过变形后几乎不含细胞质，所以受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，②正确；受精时精子的头部进入卵细胞内，③错误；精子和卵细胞的染色体合在一起成为2N条，④错误；受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，⑤正确。
5．下列关于观察细胞减数分裂实验的相关叙述中，错误的是(　　)
A．可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂
B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片，更容易观察到减数分裂现象
C．能观察到减数分裂现象的装片中，也可能观察到同源染色体的联会现象
D．用洋葱根尖制成的装片，能观察到同源染色体的联会现象
解析：选D　只有性原细胞能发生减数分裂，因此可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂，A正确；桃花的雄蕊比雌蕊形成的生殖细胞多，故用雄蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象，B正确；减数分裂过程中有同源染色体的联会现象，C正确；洋葱根尖细胞不能进行减数分裂，故无同源染色体的联会现象，D错误。
6．下列关于“建立减数分裂中染色体变化的模型”活动的描述，错误的是(　　)
A．用红色橡皮泥和黄色橡皮泥制作的两种染色体分别表示来自不同亲本
B．将两条颜色、长度相同的染色单体中部用同种颜色的小块橡皮泥粘起来，小块橡皮泥代表着丝粒
C．演示减数分裂过程中非同源染色体的自由组合，最少需要红色橡皮泥和黄色橡皮泥制作的染色体各一条
D．该活动能模拟同源染色体上非姐妹染色单体间的互换
解析：选C　该活动中，红色和黄色橡皮泥制作的两种染色体分别表示来自不同的亲本，A正确。两条颜色、长度相同的染色单体中部用同种颜色的小块橡皮泥粘起来，代表一条染色体含有两条染色单体，小块橡皮泥代表着丝粒，B正确。减数分裂过程中，为演示减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合，至少需要用橡皮泥先制作2条黄色和2条红色的染色单体；再用同样的方法制作2条黄色和2条红色的染色单体，但比上一次制作的长一些，C错误。可将代表同源染色体的非姐妹染色单体的橡皮泥互换一部分，来模拟互换现象，D正确。
7.图示某动物卵原细胞中染色体的组成情况，该卵原细胞经减数分裂产生3个极体和1个卵细胞，其中一个极体的染色体组成是1和3，则卵细胞中染色体组成是(　　)
A．1和3 B．2和4
C．1和3或2和4 D．1和4或2和3
解析：选C　该卵原细胞经减数分裂产生的一个极体的染色体组成是1、3，则有两种情况：若该极体是由次级卵母细胞分裂形成的，则与其同时产生的卵细胞的染色体组成也为1、3；若该极体是由第一极体分裂形成的，则由次级卵母细胞产生的卵细胞的染色体组成与其互补，为2、4。故选C。
8．如图表示在动物不同生命活动过程中，细胞内染色体数的变化曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．a过程没有姐妹染色单体
B．b过程细胞数目不变
C．c过程发生细胞识别和融合
D．d过程没有同源染色体
解析：选C　a→b过程中染色体数目减半，代表减数分裂，a过程属于减数分裂Ⅰ，发生同源染色体的分离，含有姐妹染色单体，A错误；b过程是减数分裂Ⅱ，细胞数目加倍，B错误；c过程中染色体数目加倍，表示受精过程，有精卵细胞的识别和融合，C正确；d过程表示受精卵进行有丝分裂，精卵结合后就会含有同源染色体，D错误。
9．果蝇的受精卵有8条染色体，其中4条来自母本，4条来自父本。当受精卵发育成成虫，成虫又开始产生配子时，下面关于其中一个配子中染色体情况的说法，正确的是(　　)
A．4条来自父本或4条来自母本
B．2条来自父本，2条来自母本
C．1条来自一个亲本，3条来自另一个亲本
D．以上情况都有可能
解析：选D　受精卵发育成的成虫，其性母细胞中含有的染色体既有来自父本的也有来自母本的。在进行减数分裂时，非同源染色体自由组合，因此A、B、C三种情况都有可能。故选D。
10．图甲表示某高等动物在进行细胞分裂时的图像，图乙为该种生物的细胞内染色体及核DNA相对含量变化的曲线图。根据此曲线和图示回答下列问题：
(1)图甲中A处于____________期，细胞中有______条染色体；B处于______________期，此细胞的名称是______________；C细胞分裂后得到的子细胞是____________________________。
(2)图甲中B细胞对应图乙中的区间是________。
(3)图乙中表示细胞内含有染色单体的区间是________和9～11，表示细胞不含同源染色体的区间是________。
(4)若该生物体细胞中染色体数为20条，则一个细胞在6～7时期染色体数目为________条。
解析：(1)图甲中A含有同源染色体，但未发生联会，着丝粒已分裂，故应处于有丝分裂后期，此时细胞中含有8条染色体；B含有同源染色体，正在发生同源染色体的分离，故应处于减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均等分裂，则该细胞的名称为初级卵母细胞；C无同源染色体，着丝粒已分裂，故应处于减数分裂Ⅱ后期，其细胞质不均等分裂，则该细胞的名称为次级卵母细胞，其产生的子细胞为卵细胞和(第二)极体。(2)图甲中B细胞为初级卵母细胞，处于减数分裂Ⅰ后期，对应图乙中的3～4区间。(3)图乙中0～7区间为减数分裂，着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，结合曲线可知1～6区间含有染色单体；图乙中5为减数分裂Ⅰ末期终点，同源染色体分离进入两个子细胞中，则5～8区间不含同源染色体。(4)曲线6～7区间对应减数分裂Ⅱ后期，着丝粒已分裂，染色体数目加倍，此时与体细胞染色体数目相同，为20条。
答案：(1)有丝分裂后　8　减数分裂Ⅰ后　初级卵母细胞　卵细胞和(第二)极体　(2)3～4　(3)1～6　5～8　(4)20
[迁移·应用·发展]
11．关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，错误的是(　　)
A．有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期都发生染色单体分离
B．有丝分裂中期和减数分裂Ⅰ中期都发生同源染色体联会
C．一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同
D．有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期染色体都排列在赤道板上
解析：选B　染色单体分离发生在有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期，A正确。同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期，有丝分裂过程中不发生同源染色体联会，B错误。有丝分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂一次，形成的子细胞的染色体数目与亲代细胞的一致；减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，形成的子细胞的染色体数目是亲代细胞的一半，C正确。哺乳动物细胞处于有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期时，染色体的形态稳定、数目清晰，排列在赤道板上，D正确。
12．减数分裂Ⅰ时，若同源染色体异常联会，则异常联会的同源染色体可进入1个或2个子细胞；减数分裂Ⅱ时，若有同源染色体则同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，若无同源染色体则姐妹染色单体分离。异常联会不影响配子的存活、受精和其他染色体的行为。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。上述精原细胞形成的精子与基因型为Aa的卵原细胞正常减数分裂形成的卵细胞结合形成受精卵。已知A、a位于常染色体上，不考虑其他突变，上述精子和受精卵的基因组成种类最多分别为(　　)
A．6；9　　　B．6；12　　　C．4；7　　　D．5；9
解析：选A　基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。(1)若A、a所在的染色体片段发生交换，则A、a位于姐妹染色单体上，①异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，经减数分裂Ⅱ，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，可形成基因型为Aa和不含A、a的精子；②异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为Aa，经减数分裂Ⅱ，可形成基因型为A或a的精子；(2)若A、a所在的染色体片段未发生交换，③异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，经减数分裂Ⅱ，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，可形成基因型为AA、aa或不含A、a的精子，④异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为AA或aa，经减数分裂 Ⅱ，可形成基因型为A或a的精子；综上所述，精子的基因组成包括AA、aa、Aa、A、a和不含A或a，共6种，与基因组成为A或a的卵细胞结合，通过棋盘法可知，受精卵的基因组成包括AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、A、a，共9种。故选A。
13.果蝇(2n＝8)的精原细胞要经过精确的四次有丝分裂之后，方能启动减数分裂。如图是精原细胞某种分裂过程中细胞核DNA数量变化曲线图，但图片污损使信息不全。下列对曲线图分析错误的是(　　)
A．若为有丝分裂曲线，ab段染色体复制但不加倍
B．若为有丝分裂曲线，d点时染色体的着丝粒已一分为二
C．若为减数分裂曲线，bc段细胞称为初级精母细胞
D．若为减数分裂曲线，d点时每个细胞核中有8条染色体
解析：选D　细胞分裂间期，DNA复制后数量加倍，但染色体复制后，着丝粒将姐妹染色单体连接在一起，数量不变，A正确；图中d点表示细胞核DNA数发生了减半，在这之前着丝粒已经一分为二，B正确；精原细胞DNA复制后，进入减数分裂Ⅰ的细胞称为初级精母细胞，C正确；减数分裂核DNA第一次减半发生于减数分裂Ⅰ，同源染色体分离，染色体数目减半，因此d点时细胞核中有4条染色体，D错误。
14．下图中编号a～g的图像是显微镜下某植物(2n＝24)减数分裂不同时期的细胞图像。回答下列问题：
(1)取该植物解离后的花药，用镊子捏碎后置于载玻片上，滴加____________染色，加上盖玻片，压片后做成临时装片。在光学显微镜下，观察细胞中染色体的形态、数目和分布，以此作为判断该细胞所处分裂时期的依据。
(2)若将上述全部细胞图像按减数分裂的顺序进行排序，则最合理的顺序为：a→________________→f(填图中字母)。
(3)上述细胞分裂图像中，具有同源染色体的细胞有________(填图中字母)。在图d的细胞中，同源染色体__________，位于同源染色体上的等位基因会随着________________的缠绕而发生交换。
(4)图g中的细胞所处的细胞分裂时期是____________期，该细胞中有________条姐妹染色单体。
解析：(1)制作植物的细胞分裂装片时，需要加入碱性染料(如甲紫溶液或醋酸洋红液)将染色体染色，通过观察染色体的形态和数目确定细胞所处的时期。(2)根据图中染色体数目、分布特征，可初步确定图a为减数分裂前的间期；图b中同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，则为减数分裂Ⅰ的中期；图c细胞一分为二，形成两个子细胞，则为减数分裂Ⅰ末期；图d中同源染色体联会形成四分体，则为减数分裂Ⅰ前期；图e姐妹染色单体分开，移向细胞两极，则为减数分裂Ⅱ后期；图f为减数分裂Ⅱ末期；图g所处的时期为减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极，所以图中分裂图的先后顺序为a→d→b→g→c→e→f。(3)根据题(2)分析可知，图a、b、d、g的细胞中含有同源染色体，在图d的细胞中，同源染色体正在联会；位于同源染色体上的等位基因会随着非姐妹染色单体的缠绕而发生交换。(4)图g细胞处于减数分裂Ⅰ后期，该细胞中有48条姐妹染色单体，因为每条染色体上含2条染色单体。
答案：(1)碱性染料　(2)d→b→g→c→e　(3)a、b、d、g　联会　非姐妹染色单体　(4)减数分裂Ⅰ后　48第2节　基因在染色体上
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上，进一步体会假说—演绎法。2．从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律作出现代解释。3．认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。 1.萨顿的“基因和染色体的行为存在着明显的平行关系”的假说运用了推理法；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在杂合子的细胞中，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。
【主干知识梳理】
一、萨顿的假说
1．研究方法：推理法。
2．内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。
3．依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
项目 基因 染色体
生殖过程中 在杂交过程中保持完整性和独立性 在配子形成和受精过程中，形态结构相对稳定
存在 体细胞 成对 成对
配子 成单 成单
体细胞中来源 成对基因一个来自父方，一个来自母方 一对同源染色体，一条来自父方，一条来自母方
形成配子时 非同源染色体上的非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合
二、基因位于染色体上的实验证据
1．实验者：美国生物学家摩尔根。
2．科学探究方法：假说—演绎法。
3．实验现象
4．实验现象的解释
(1)假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
(2)遗传图解：
5．结论：基因在染色体上。
6．发展：一条染色体上有许多个基因，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．基因分离定律的实质
2．基因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。
【教材微点发掘】
1．果蝇是一种小型蝇类，以发酵腐烂水果上的酵母为食，因此在有水果的地方常常可以看到。下图(教材第31页图2 9)为雌雄果蝇体细胞染色体的示意图，据图回答有关问题：
(1)果蝇作为遗传学的实验材料的优点有哪些？
提示：①相对性状多且明显；②培养周期短；③成本低，易饲养；④染色体数目少，便于观察；⑤具有性染色体。
(2)果蝇体细胞中含有4对同源染色体，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为常染色体，X、Y为性染色体。
(3)性染色体只存在于生殖细胞中吗？
提示：不是。常染色体和性染色体既存在于体细胞中，也存在于生殖细胞中。
2．下图(教材第32页图2 11)为果蝇X染色体上一些基因的示意图，据图回答有关问题：
(1)图中控制朱红眼和深红眼的基因不属于(填“属于”或“不属于”)等位基因。
(2)从图中可以看出，基因在染色体上呈线性排列，但其分布是不连续(填“连续”或“不连续”)的。
(3)“基因在染色体上”是否适合所有生物？
提示：“基因在染色体上”只适合于真核生物，其基因主要在染色体上；原核生物、病毒无染色体，故不适合“基因在染色体上”这种说法。
教材问题提示
思考·讨论1(教材第30页)
同意。假设控制高茎的显性基因用D表示，控制矮茎的隐性基因用d表示，分别标注在染色体上的横线旁(如图所示)。
思考·讨论2(教材第31页)
1．能。可用F1的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交实验，如果后代中出现红眼雌果蝇、白眼雌果蝇、红眼雄果蝇和白眼雄果蝇这4种类型，且数量各占1/4；再选用其中的白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配，如果子代中雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼，则可以证明他们的解释是正确的。
2．不能。如果控制白眼的基因在Y染色体上，红眼基因在X染色体上，因为X染色体上的红眼基因对白眼基因为显性，所以子代不会出现白眼雄果蝇，这与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符；如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼，也不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果。
新知探究(一)　摩尔根的果蝇杂交实验的假说—演绎分析
【探究·深化】
[问题驱动]　
据摩尔根杂交实验思考下列问题：
(1)摩尔根果蝇杂交实验中，眼色这一相对性状符合什么遗传规律？
提示：基因分离定律。
(2)摩尔根为何假设控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上而不是只位于Y染色体上？
提示：只位于X染色体上能合理地解释实验现象，如果只位于Y染色体上，则F1中应有白眼雄蝇出现。
(3)由果蝇的杂交实验结果，能说明控制眼色的基因只位于X染色体上吗？
提示：不能。如果控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体上，纯合红眼雌蝇和纯合白眼雄蝇杂交，F2中红眼∶白眼＝3∶1，也符合果蝇的杂交实验结果。
[重难点拨]　
1．实验现象——发现问题
　P　　　　　　F1　　　　　　F2
　―→―→
2．理论分析——提出假说
(1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。
(2)F1全为红眼，则红眼是显性性状。
(3)F2中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，表明果蝇的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关联。如果控制眼色的基因位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。各种果蝇的基因型及表型如表：
雌果蝇 雄果蝇
基因型 XWXW XWXw XwXw XWY XwY
表型 红眼 红眼 白眼 红眼 白眼
注：其中(1)(2)(3)为理论分析，(4)为假说。
3．演绎推理——实验检验
(1)实验一：F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配。
①若基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
测交：F1红眼(雌)　F2白眼(雄)
XWXw　 × XwY
↓
子代：XWXw　XwXw　XWY　XwY
红眼　　白眼　 红眼　白眼
(雌)　　(雌)　 (雄)　(雄)
1　 ∶ 　1　∶　1 ∶ 1
②若Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
测交：F1红眼(雌)　F2白眼(雄)
XWXw　 × XwYw
↓
子代：XWXw　XwXw　XWYw　XwYw
红眼　　白眼　 红眼　白眼
(雌)　　(雌)　 (雄)　(雄)
1　 ∶ 　1　∶　1 ∶ 1
③若基因位于常染色体上，则遗传图解表示如下：
测交：F1红眼(雌)　F2白眼(雄)
Ww　　 × ww
↓
子代： Ww ww
红眼 白眼
1　　 ∶ 　　1
说明：①②③实验结果相同，故根据本实验结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。
(2)实验二：利用实验一得到的白眼雌果蝇与野生型纯种红眼雄果蝇交配。
①若基因位于X染色体上，且Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
②若Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
③若基因位于常染色体上，则遗传图解表示如下：
说明：杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与①相同，与②③不同，由此可证明假说成立。
【典题·例析】
[例1]　在摩尔根所做的果蝇野生型与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键的实验结果是(　　)
A．白眼突变体与野生型杂交，F1全部表现为野生型，雌雄比例为1∶1
B．F1相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性
C．F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为1∶1
D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性
[解析]　A项能说明野生型相对于突变型是显性，但不能判断白眼基因位于X染色体上，与题意不符；B项能说明这一对性状的遗传与性别有关，即控制该性状的基因位于X染色体上，且这是在摩尔根果蝇杂交实验中最早出现的实验现象，与题意相符；C项属于测交实验，不能说明白眼基因位于X染色体上，与题意不符；D项能说明控制该性状的基因位于X染色体上，但这是在摩尔根利用测交实验验证假说中出现的，不是最早说明白眼基因位于X染色体上的实验结果，与题意不符。
[答案]　B
[例2]　摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A．果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律
B．摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了假说—演绎法
C．摩尔根所作的假设是控制白眼的基因只位于X染色体上，亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY
D．F2中红眼雌果蝇的基因型只有XWXW
[解析]　F2中，红眼和白眼的比例为3∶1，说明果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律，A正确；摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了假说—演绎法，B正确；摩尔根所作的假设是控制白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因，亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY，C正确；F2中红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw，D错误。
[答案]　D
【应用·体验】
1．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子代雌、雄果蝇都表现红眼，这些雌雄果蝇交配产生的后代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列相关叙述错误的是(　　)
A．红眼对白眼是显性
B．眼色遗传符合分离定律
C．眼色和性别表现自由组合
D．红眼和白眼基因位于X染色体上
解析：选C　非同源染色体上的非等位基因发生自由组合，眼色基因与性别基因均位于性染色体上，不能表现自由组合。故选C。
2．决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色性状，w基因控制白色性状。一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代中不可能出现的是(　　)
A．红眼雄果蝇　　　　 B．白眼雄果蝇
C．红眼雌果蝇 D．白眼雌果蝇
解析：选D　先写出亲代基因型，红眼雌果蝇：XWXW或XWXw，红眼雄果蝇：XWY。若XWXW×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)；若XWXw×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWXw(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)、XwY(白眼雄果蝇)。可见，后代中不可能有白眼雌果蝇。故选D。
新知探究(二)　孟德尔遗传规律的现代解释
【拓展·深化】
1．等位基因与非等位基因的辨析
等位基因 非等位基因
位置 同源染色体的同一位置 同源染色体、非同源染色体
特点 控制一对相对性状 控制不同相对性状
行为 随同源染色体分开而分离 非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体自由组合而自由组合
图示 ①A和a、B和b、C和c为等位基因(即孟德尔所说的成对的遗传因子)②A和B、A和C、B和C、A和b等均为非等位基因(即孟德尔所提出的不同对的遗传因子)，其中A和B位于一条染色体上，A和b位于同源染色体上，不能自由组合；A和C、B和C位于非同源染色体上，可自由组合
2．两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分开而分离，如图：
(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：
[思考·讨论]
(1)孟德尔遗传规律中的遗传因子与染色体上的基因对应关系是怎样的？
提示：①分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上的一对等位基因。
②自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。
(2)等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？
提示：等位基因位于一对同源染色体的相同位置；非等位基因位于非同源染色体上或同源染色体的不同位置。
[典题·例析]
[例1]　(2019·江苏高考)如图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。不考虑突变的情况下，下列叙述正确的是(　　)
A．1与2、3、4互为等位基因，与6、7、8互为非等位基因
B．同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8
C．1与3都在减数第一次分裂分离，1与2都在减数第二次分裂分离
D．1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子
[解析]　不考虑突变的情况下，1与2不是等位基因，而是相同基因；1与3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A错误。不考虑突变的情况下，同一个体精原细胞的染色体与体细胞的相同，有丝分裂前期一条染色体上含两条姐妹染色单体，故也含有图中的基因1～8，B正确。不考虑突变的情况下，若发生了互换引起的基因重组，则1与3也可能在减数第二次分裂分离，1与2也可能在减数第一次分裂分离，C错误。1与6在同一条染色体的两条姐妹染色单体上，不能组合形成重组型的配子，D错误。
[答案]　B
[例2]　如图表示某一昆虫个体的基因组成，以下判断正确的是(不考虑互换)(　　)
A．基因A、a与B、b遗传时遵循自由组合定律
B．该个体的一个初级精母细胞产生2种精细胞
C．有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为ABC或abc
D．该个体与另一相同基因型的个体交配，后代基因型比例为9∶3∶3∶1
[解析]　基因 A、a 与B、b位于同一对同源染色体上，不遵循自由组合定律，A错误；一个初级精母细胞所产生的精细胞基因型只有2种，即ABC和abc或ABc和abC，B正确；有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为AaBbCc，C错误；不考虑互换，该个体产生的配子种类及比例为ABC∶abc∶ABc∶abC＝1∶1∶1∶1，其与另一相同基因型个体交配，后代基因型有9种，比例为1∶2∶2∶1∶4∶1∶2∶2∶1，D错误。
[答案]　B
易错提醒—————————————————————————————————
基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
(1)原核生物和病毒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)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。
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【应用·体验】
1．据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是(　　)
解析：选A　基因自由组合定律的实质是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。在选项A中的与是位于同一对同源染色体上的基因，是不能自由组合的。故选A。
2.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(　　)
A．从染色体情况看，该果蝇只能形成一种配子
B．基因e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：选D　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，从染色体情况看，它能形成两种配子，A错误；基因e位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因，所以基因e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；基因A、a与B、b位于同一对同源染色体上，经减数分裂过程形成配子时，基因A、B进入一个配子，基因a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，基因A、a与B、b之间不能自由组合，C错误；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，可产生DXe、dXe、DY、dY四种配子，且数量相等，D正确。
科学思维——推理法
(一)由基因在染色体上的推理初识推理法
(二)推理法与假说—演绎法的比较
项目 推理法 假说—演绎法
原理 将未知的和已知的做比较，根据惊人的一致性(即平行关系)，做出它们之间有关系的推理 在提出问题、作出假说的基础上对未知世界进行演绎推理，再与实际实验做比较以验证假说的正确性
结论 不具有逻辑的必然性，不一定正确，还需要验证 具有逻辑的必然性，是科学的实验结论，一定正确
实例 萨顿的假说：基因在染色体上 孟德尔的两大遗传定律、摩尔根的果蝇杂交实验证明眼色基因位于染色体上，以及第3章中的DNA的半保留复制等
【素养评价】
1．美国遗传学家萨顿在用蝗虫细胞作材料研究精子和卵细胞的形成过程中，提出了“基因和染色体行为存在着明显的平行关系”的假说。下列说法不符合其观点的是(　　)
A．基因在杂交过程中保持完整性和独立性
B．在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的
C．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方
D．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Ⅱ后期也是自由组合的
解析：选D　基因和染色体在行为上保持一致性，在体细胞中两者都成对存在，其来源上一个来自父方，一个来自母方。同源染色体分离导致等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体自由组合而随机组合，都发生在减数分裂Ⅰ的后期。故选D。
2．在探索遗传本质的过程中，科学发现与研究方法相一致的是(　　)
①孟德尔的豌豆杂交实验，提出遗传定律　②萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”　③摩尔根进行果蝇杂交实验，证明基因位于染色体上
A．①假说—演绎法　②假说—演绎法　③推理法
B．①假说—演绎法　②推理法　③推理法
C．①假说—演绎法　②推理法　③假说—演绎法
D．①推理法　②假说—演绎法　③推理法
解析：选C　孟德尔根据豌豆杂交实验，提出遗传定律采用的是“假说—演绎法”；萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”，采用的是“推理法”；摩尔根进行果蝇杂交实验，证明基因位于染色体上采用的是“假说—演绎法”。故选C。
3．摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时，经历了若干过程。①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上。③对F1红眼雌果蝇进行测交。上面三个叙述中(　　)
A．①为假说，②为推论，③为实验
B．①为观察，②为假说，③为推论
C．①为问题，②为假说，③为实验
D．①为推论，②为假说，③为实验
解析：选C　摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时，采用的方法是假说—演绎法，根据观察现象提出的问题是“白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？”；作出的假说是“白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上，Y染色体上无对应的等位基因”；然后利用F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交，来验证假说是否正确，C正确。
[课时跟踪检测]
[理解·巩固·落实]
1．判断下列叙述的正误，对的打“√”，错的打“×”。
(1)体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因。(×)
(2)基因和染色体并不是一一对应的关系，一条染色体上含有很多基因。(√)
(3)所有的基因都位于染色体上。(×)
(4)等位基因随着同源染色体的分开而分离发生在减数分裂Ⅰ中期。(×)
(5)所有的非等位基因，都会随着非同源染色体的自由组合而自由组合。(×)
2.如图为果蝇某条染色体上部分基因的分布图，下列有关说法错误的是(　　)
A．一条染色体上有多个基因
B．基因在染色体上呈线性排列
C．图中的白眼基因和朱红眼基因可称为一对等位基因
D．果蝇细胞内的基因并非全都分布在染色体上
解析：选C　由题图可知，一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列，A、B正确；图中白眼基因和朱红眼基因位于一条染色体上，不是等位基因，C错误；果蝇细胞内的基因主要分布在染色体上，还有少量分布在线粒体DNA上，D正确。
3．关于孟德尔的一对相对性状杂交实验和摩尔根证实基因位于染色体上的果蝇杂交实验，下列叙述错误的是(　　)
A．实验中涉及的性状均受一对等位基因控制
B．两实验都采用了统计学方法分析实验数据
C．两实验均采用了“假说—演绎”的研究方法
D．两实验都设计了正反交实验，排除亲本选择干扰
解析：选D　豌豆的高茎和矮茎，果蝇的红眼和白眼都受一对等位基因控制，A正确。两实验均对F2的性状进行了统计分析，B正确。两实验都采用了假说—演绎法，C正确。摩尔根的果蝇杂交实验并未设计亲本的正反交实验，D错误。
4．图甲、乙代表马蛔虫(2n＝4)某细胞分裂不同时期的染色体图像，下列说法正确的是(　　)
A．图乙所代表细胞是初级卵母细胞
B．图甲所代表的染色体行为是基因自由组合定律的细胞学基础
C．图乙所代表的染色体行为是基因分离定律的细胞学基础
D．马蛔虫经减数分裂产生的生殖细胞中有1对同源染色体
解析：选B　图乙细胞处于减数分裂Ⅱ的中期，不能代表初级卵母细胞，A错误；图甲等位基因随着同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合，故图甲所代表的染色体行为是基因自由组合定律的细胞学基础，B正确；等位基因随着同源染色体的分开而分离是基因分离定律的细胞学基础，图乙处于减数分裂Ⅱ，无同源染色体，C错误；马蛔虫是二倍体生物，经减数分裂产生的生殖细胞中没有同源染色体，D错误。
5．下列叙述错误的是(　　)
A．在减数分裂过程中，同源染色体分开，其上的等位基因分离
B．在减数分裂过程中，所有的非等位基因都可能自由组合
C．果蝇的红眼基因只存在于X染色体上
D．同源染色体一条来自父方，一条来自母方
解析：选B　等位基因位于同源染色体上，减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体自由组合而自由组合，A正确，B错误；控制果蝇红眼、白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上不含有相关的等位基因，C正确；同源染色体一条来自父方，一条来自母方，D正确。
6．红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1全是红眼，F1雌雄果蝇杂交所得的F2中红眼雌果蝇121只、红眼雄果蝇60只、白眼雌果蝇0只、白眼雄果蝇59只，则F2卵细胞中具有R和r或精子中具有R和r的比例是(　　)
A．卵细胞：R∶r＝1∶1　　 B．卵细胞：R∶r＝3∶1
C．精子：R∶r＝3∶1 D．精子：R∶r＝1∶0
解析：选B　红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1全是红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状。F1雌雄果蝇杂交所得的F2中红眼雌果蝇121只、红眼雄果蝇60只、白眼雌果蝇0只、白眼雄果蝇59只，说明控制眼色的R、r基因位于X染色体上，所以亲本的基因型组合是XRXR×XrY，F1基因型为XRXr、XRY。F1自交所得的F2基因型为XRXR、XRXr、XRY、XrY，所以F2卵细胞中具有R和r的比例是3∶1，F2精子中具有R和r的比例是1∶1。故选B。
7．果蝇的红眼对白眼为显性，控制红眼和白眼性状的基因位于X染色体上，在下列哪项杂交组合中，通过眼色就可直接判断子代果蝇的性别(　　)
A．白眼(♀)×白眼()
B．杂合红眼(♀)×红眼()
C．白眼(♀)×红眼()
D．杂合红眼(♀)×白眼()
解析：选C　据题意可知，A项组合的子代都是白眼；B项组合的子代中，雌、雄果蝇都有红眼；C项组合的子代中，雌果蝇都为红眼，雄果蝇都为白眼；D项组合的子代中，雌果蝇与雄果蝇中都有红眼和白眼。故选C。
8．果蝇的红眼(R)对白眼(r)是显性，控制眼色的基因位于X染色体上。现用一对果蝇杂交，一方为红眼，另一方为白眼，杂交后F1中雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，雌果蝇与亲本雄果蝇眼色相同，那么亲本果蝇的基因型组合为(　　)
A．XRXR×XrY B．XrXr×XRY
C．XRXr×XrY D．XRXr×XRY
解析：选B　根据题意可知，F1中雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，因此，亲本雌果蝇一定为纯合子，由此排除C和D项；若选A项，则子代雌果蝇与亲代雄果蝇的眼色不同，因此，只有当雌性亲本为隐性个体，雄性亲本为显性个体时，才符合题中条件，即XrXr×XRY。故选B。
9．基因型为Mm的动物，在其精子形成过程中，基因MM、mm、Mm分开分别发生在(　　)
①精原细胞形成初级精母细胞时　②初级精母细胞形成次级精母细胞时　③次级精母细胞形成精细胞时　④精细胞形成精子时
A．①②③ B．③③②
C．②②③ D．②③④
解析：选B　基因MM、mm的产生是通过DNA复制形成的，因此位于姐妹染色单体上，它们的分离发生在减数分裂Ⅱ和有丝分裂后期，伴随着丝粒分裂、姐妹染色单体的分开而分离。基因Mm是一对等位基因，位于一对同源染色体上，它们的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，伴随同源染色体的分开而分离。故选B。
10．摩尔根在实验室的大群野生型红眼果蝇中偶然发现了一只白眼雄果蝇，他想知道白眼性状是如何遗传的，便做了下图所示的杂交实验，回答下列问题：
(1)根据上述杂交实验结果，你能获得哪些结论？
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
(2)根据F2中果蝇的性状表现，摩尔根提出的假设是_____________________________________________________________________________。
在下面的方框中试用遗传图解的方式表达摩尔根的上述假设(红眼基因为B、白眼基因为b)。
(3)为验证此假说是否正确，可选用______________果蝇交配，若此杂交后代果蝇的表型及其比例为__________________________，则假说是正确的。
解析：(1)由题图所示的杂交实验结果可获得的结论有①果蝇的红眼对白眼是显性；②果蝇的红眼与白眼的遗传符合基因的分离定律；③白眼性状的表现总是与性别相关联。(2)根据F2中果蝇的性状表现，摩尔根提出控制白眼的基因在X染色体上，且Y染色体上不含有它的等位基因的假说。(3)为验证此假说，可采用测交法，即用白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交，如果后代中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1，则说明假说成立。
答案：(1)①果蝇的红眼对白眼是显性(或红眼和白眼受一对等位基因控制)　②果蝇的红眼与白眼这一相对性状的遗传符合基因的分离定律　③白眼性状的表现总是与性别相关联　(2)控制白眼的基因在X染色体上，且Y染色体上不含有它的等位基因
如图所示：
(3)白眼雌果蝇和红眼雄　红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1
[迁移·应用·发展]
11．用纯合子果蝇作为亲本进行两对相对性状的遗传实验，结果如下，下列说法错误的是(　　)
P F1
灰身红眼♀×黑身白眼 灰身红眼♀、灰身红眼
黑身白眼♀×灰身红眼 灰身红眼♀、灰身白眼
A.实验中属于显性性状的是灰身、红眼
B．体色和眼色的遗传符合自由组合定律
C．若组合①的F1随机交配，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4
D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为1/8
解析：选C　根据第①组的实验可以判断灰身、红眼是显性性状，A正确；根据第②组的后代可以判断控制眼色遗传的基因位于X染色体上。假设控制体色的基因用B和b表示，控制眼色的基因用A和a表示，第①组中F1的基因型为BbXAXa和BbXAY，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4×1/2＝3/8，B正确，C错误；第②组中F1的基因型为BbXAXa和BbXaY，则F2中黑身白眼的概率为1/4×1/2＝1/8，D正确。
12．已知果蝇长翅和短翅、红眼和棕眼各为一对相对性状，分别受一对等位基因控制，且两对等位基因位于不同的染色体上。某同学让一只雌性长翅红眼果蝇与一只雄性长翅棕眼果蝇杂交，发现子一代中表型及比例为长翅红眼∶长翅棕眼∶短翅红眼∶短翅棕眼＝3∶3∶1∶1。由上述材料可知(　　)
A．长翅为显性性状，但不能确定控制长翅的基因的位置
B．长翅为显性性状，控制长翅的基因位于常染色体上
C．红眼为隐性性状，控制红眼的基因位于X染色体上
D．红眼性状的显隐性未知，控制红眼的基因位于常染色体上
解析：选A　由子一代中表型及比例可知，长翅∶短翅＝3∶1、红眼∶棕眼＝1∶1，这说明长翅为显性性状，但不能确定红眼和棕眼的显隐性；而且题中没有说明性状与性别的关系，所以不能确定这两对等位基因的位置。故选A。
13．人和鼠细胞融合形成的杂种细胞每分裂一次，都会丢失一些人的染色体，经过若干次分裂后会达到相对稳定的状态，这时的杂种细胞含有小鼠的全套染色体和人的一或多条染色体，通过某基因产物与人的染色体是否共存就可以进行基因定位。下列叙述错误的是(　　)
注：“＋”代表共存，“－”代表不共存
A．b在1号染色体上
B．a在2号染色体上
C．d不在1、2、3号染色体上
D．c在3号染色体上
解析：选D　根据B细胞系和C细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况对照可知：b基因位于1号染色体上，A正确。根据A细胞系和C细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况对照可知：a、c基因位于2号染色体上，B正确。根据C细胞系和D细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况对照可知：C细胞系中人的1、2、3号染色体均不含有，但检测到了d基因；而D细胞系含有人的1、2、3号染色体，却未检测到d基因，说明d基因不在1、2、3号染色体上，C正确。根据E细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况可知：E细胞系含有人的3号染色体，而a、b、c、d四种基因均未检测到，说明a、b、c、d四种基因均不在3号染色体上，D错误。
14．实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点(说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖、存活)，请设计一套杂交方案，同时研究以下两个问题：
问题一：研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制，并作出判断。
问题二：研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于Ⅱ号同源染色体上，并作出判断。
(1)杂交方案：
①选取______________和______________两亲本杂交得F1；
②F1____________________得F2；
③分析判断。
(2)对问题一的推断及结论：
若F2出现性状分离，且灰体与黑檀体果蝇数目之比为________________，说明控制该对性状的是一对等位基因；反之，则不是由一对等位基因控制。
(3)对问题二的推断及结论：
如果F2出现________种表型，且分离比为________，说明该两对性状的遗传符合基因的自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于Ⅱ号同源染色体上。反之，则可能位于Ⅱ号同源染色体上。
解析：如果果蝇灰体、黑檀体是由一对等位基因控制的，则该对性状的遗传符合基因的分离定律，F2的性状分离比为3∶1，否则就不是由一对等位基因控制；如果控制灰体、黑檀体的等位基因不位于Ⅱ号同源染色体上，则体色和翅形这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，F2的性状分离比是9∶3∶3∶1，否则控制果蝇体色的基因就可能位于Ⅱ号同源染色体上。
答案：(1)①长翅灰体　残翅黑檀体　②雌雄果蝇杂交　(2)1∶3(或3∶1)　(3)4　9∶3∶3∶1第3节　伴性遗传
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.概述性染色体上的基因传递和性别相关联的特点。2．基于对伴性遗传的认识，运用演绎推理，对位于性染色体上的显性和隐性基因的遗传特点进行分析。对常见的由一对等位基因决定的伴性遗传病，能够根据双亲的表型对后代的患病概率作出科学的预测。3．运用伴性遗传规律，提出相关的优生建议。4．关注伴性遗传理论在实践中的应用。 1.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。2．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隔代遗传。3．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；③一般具有世代连续遗传现象。
【主干知识梳理】
一、伴性遗传
1．概念：性染色体上的基因所控制的性状遗传，与性别相关联的现象。
2．常见实例：人类红绿色盲、抗维生素D佝偻病和果蝇的眼色遗传等。
二、人类红绿色盲
1．人类的X、Y性染色体
X染色体携带着许多个基因，Y染色体只有X染色体大小的1/5左右，携带的基因比较少。所以许多位于X染色体上的基因，在Y染色体上没有相应的等位基因。
2．红绿色盲基因位置
红绿色盲基因位于X染色体上，Y染色体上没有等位基因。
3．人类正常色觉和红绿色盲的基因型和表型
项目 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
4．人类红绿色盲遗传的主要婚配方式
(1)女性正常和男性色盲：
(2)女性携带者和男性正常：
(3)女性色盲与男性正常：
(4)女性携带者与男性色盲：
5．伴X隐性遗传的特点
(1)患者中男性远多于女性。
(2)男性患者的基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。
三、抗维生素D佝偻病
1．基因位置：位于X染色体上。
2．将下列基因型和表型连线。
3．伴X显性遗传的特点
(1)患者中女性多于男性，但部分女性患者病症较轻。
(2)男性患者与正常女性婚配的后代中，女性都是患者，男性正常。
四、伴性遗传理论在实践中的应用
1．根据伴性遗传的规律，可以推算后代的患病概率，从而指导优生。
2．伴性遗传还可以指导育种工作
(1)鸡的性别决定
性别 性染色体类型 性染色体组成
雌性 异型 ZW
雄性 同型 ZZ
(2)根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性
【教材微点发掘】
1．下图为人类X、Y染色体的扫描电镜照片(教材第35页图2 12)，据图回答相关问题：
(1)正常男性的染色体组成为44＋XY，正常女性的染色体组成为44＋XX。
(2)男性个体进行正常减数分裂时，次级精母细胞不可能同时存在X、Y两条性染色体，其原因是减数分裂Ⅰ时X、Y同源染色体分离。
(3)控制人类红绿色盲的基因只位于X染色体上，控制人类红绿色盲的基因是否存在等位基因？
提示：在女性体内存在等位基因，在男性体内不存在等位基因。
(4)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。若控制某一相对性状的基因位于X、Y染色体的同源区段上，则男性的基因型有XAYA、XAYa、XaYA、XaYa 4种(用A、a表示基因)。
2．根据伴性遗传的规律，推算后代的患病概率，指导优生(教材第36页“思考·讨论”问题2)。如果一位女性红绿色盲患者与一位色觉正常男性结婚，其后代患红绿色盲的概率是______。从优生优育角度分析，你为上述夫妇提出什么样的生育建议？依据是什么？
提示：1/2　 建议生女孩，因为女孩都不是红绿色盲患者，只是红绿色盲基因的携带者，而男孩全是红绿色盲患者。
教材问题提示
思考·讨论1(教材第35页)
1．红绿色盲基因位于X染色体上。
2．红绿色盲基因是隐性基因。
3．Ⅰ1：XbY；Ⅰ2：XBXB或XBXb；
Ⅱ1：XBXb或XBXB；Ⅱ2：XBY；Ⅱ3：XBXb；Ⅱ4：XBY；Ⅱ5：XBXb；Ⅱ6：XBY；
Ⅲ5：XBY；Ⅲ6：XbY；Ⅲ7：XbY；Ⅲ9：XBXB或XBXb。
思考·讨论2(教材第36页)
1．子女的基因型和表型共有4种，即XBXb(女性携带者)、XbXb(女性色盲)、XBY(男性正常)、XbY(男性色盲)，且概率都是1/4。
2．子女中所有的男性均为色盲，女性均为携带者。
新知探究(一)　伴性遗传的类型及特点
【探究·深化】
[问题驱动]　
(1)色盲调查结果显示，人群中男性色盲患病率(7%)远远高于女性(0.49%)，试分析出现该差异的原因。
提示：女性体细胞内两条X染色体上同时有b基因(XbXb)时，才会表现出色盲；男性体细胞中只有一条X染色体，只要存在色盲基因b，就表现色盲，所以男性色盲患者总是多于女性。
(2)有一色盲男孩，其父母亲色觉正常，外祖父是色盲，试探究该男孩色盲基因是通过什么途径由长辈传递而来的？从致病基因遗传角度，总结这一过程体现了伴X染色体隐性遗传病的什么特点。
提示：传递途径：外祖父(XbY)→母亲(XBXb)→色盲男孩(XbY)。
特点：隔代遗传和交叉遗传。
(3)抗维生素D佝偻病在男性和女性中的发病率相同吗？推测有什么特点？说明原因。
提示：不相同。女性患者多于男性患者。抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病，女性体细胞中有两条X染色体，只要有一条X染色体有致病基因就患病；而男性体细胞中只有一条X染色体，只有当该X染色体上有致病基因时，才表现出患病。
(4)在抗维生素D佝偻病家系中，男性患者与正常女性结婚所生后代中，女性都是患者，男性全都正常。分析其原因。
提示：男性患者和正常女性的基因型分别为XDY和XdXd，他们结婚所生子女中，男性均为XdY，女性均为XDXd，所以，女性均患病，男性均正常。
[重难点拨]　
1．性别决定
(1)性别决定是指细胞内遗传物质对性别的作用。受精卵的遗传物质是性别决定的物质基础。
(2)性别决定的常见方式
①XY型
②ZW型
(3)性别决定的时期：精卵结合时。
2．人类伴性遗传的类型及特点
类型 M 伴X隐性遗传 伴X显性遗传
模型图解
基因位置 致病基因位于Y染色体上 隐性致病基因及其等位基因只位于X染色体上 显性致病基因及其等位基因只位于X染色体上
特点 ①患者全为男性②父传子、子传孙 ①男性患者多于女性患者②往往隔代交叉遗传③女患父子患 ①女性患者多于男性患者②连续遗传③男患母女患
举例 外耳道多毛症 血友病、红绿色盲 抗维生素D佝偻病
【典题·例析】
[例1]　下列有关性染色体及伴性遗传的叙述，正确的是(　　)
A．性染色体上的基因控制的性状都与性别决定有关
B．人类位于X和Y染色体上所有基因的遗传都属于伴性遗传
C．生物细胞中的染色体都可分为性染色体和常染色体
D．XY型性别决定的生物，含X染色体的配子是雌配子
[解析]　 性染色体上的基因控制的性状并不都与性别有关，如色盲基因，A错误。生物的性别决定方式有多种，只有由性染色体决定性别的生物才有性染色体和常染色体之分，C错误。XY型性别决定的生物中，雌性的性染色体组成为同型的，即XX，雌配子均含X染色体；雄性的性染色体组成为异型的，即XY，雄配子中一半含有X染色体，一半含有Y染色体，D错误。
[答案]　B
[例2]　抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病，短指为常染色体显性遗传病，红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，白化病为常染色体隐性遗传病。下列关于这四种遗传病遗传特点的叙述，正确的是(　　)
A．短指的发病率男性高于女性
B．红绿色盲女性患者的父亲和儿子都是该病的患者
C．抗维生素D佝偻病的发病率男性高于女性
D．白化病通常会在一个家系的几代人中连续出现
[解析]　短指为常染色体显性遗传病，在人群中其发病率男性与女性相同，A错误；红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病，男性个体只要有一个色盲基因即患病，因此红绿色盲女性患者的父亲和儿子都是该病的患者，B正确；抗维生素D佝偻病属于伴X染色体显性遗传病，其特点之一是女患者多于男患者，C错误；白化病属于常染色体隐性遗传病，往往在一个家系的几代人中隔代出现，D错误。
[答案]　B
方法规律—————————————————————————————————
X、Y染色体的来源及传递规律
(1)X1Y中X1来自母亲，Y来自父亲。向下一代传递时，X1只能传给女儿，Y只能传给儿子。
(2)X2X3中X2、X3一条来自父亲，一条来自母亲。向下一代传递时，X2、X3中任何一条既可以传给女儿，又可以传给儿子。
(3)一对染色体组成为X1Y、X2X3的夫妇生了两个女儿，则女儿中来自父亲的都为X1，且是相同的；但来自母亲的可能为X2，也可能为X3，不一定相同。
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【应用·体验】
1．(2023·山东高考，改编)某二倍体动物的性染色体仅有X染色体，其性别有3种，由X染色体条数及常染色体基因T、TR、TD决定。只要含有TD基因就表现为雌性，只要基因型为TRTR就表现为雄性。TT和TTR个体中，仅有1条X染色体的为雄性，有2条X染色体的既不称为雄性也不称为雌性，而称为雌雄同体。已知无X染色体的胚胎致死，雌雄同体可异体受精也可自体受精。不考虑突变，下列推断错误的是(　　)
A．3种性别均有的群体自由交配，F1的基因型最多有6种可能
B．两个基因型相同的个体杂交，F1中一定没有雌性个体
C．多个基因型为TDTR、TRTR的个体自由交配，F1中雌性与雄性占比相等
D．雌雄同体的杂合子自体受精获得F1，F1自体受精获得到的F2中雄性占比为1/6
解析：选A　假设只有一条X染色体的个体基因型为XO,3种性别均有的群体自由交配，F1的基因型最多有TTXO、TTXX、TTRXO、TTRXX、TRTRXO、TRTRXX、TDTRXO、TDTRXX、TDTXO、TDTXX 10种可能，A错误；若后代中有雌性个体，说明亲本一定含有TD，含有TD且基因型相同的两个个体均为雌性，不能产生下一代，B正确；多个基因型为TDTR、TRTR的个体自由交配，雌配子有TD、TR两种，雄配子仅TR一种，F1中雌性(TDTR)与雄性(TRTR)占比相等，C正确；雌雄同体的杂合子(基因型为TTRXX)自体受精获得F1，F1基因型为1/4TTXX(雌雄同体)、1/2TTRXX(雌雄同体)、1/4TRTRXX(雄性)，只有1/4TTXX(雌雄同体)、1/2TTRXX(雌雄同体)才能自体受精获得F2，即1/3TTXX(雌雄同体)、2/3TTRXX(雌雄同体)自体受精产生下一代雄性(TRTRXX)的比例为2/3×1/4＝1/6，D正确。
2.进行性肌营养不良症是遗传性骨骼肌变性疾病，临床上以缓慢进行性发展的肌萎缩、肌无力为主要表现。如图为Becker型进行性肌营养不良症的系谱图(图中黑色为患者)，该病为伴X染色体隐性遗传病。Ⅲ1个体致病基因的来源是(　　)
A．Ⅰ1　　　　　　　　 B．Ⅰ2
C．Ⅰ3 D．Ⅰ4
解析：选B　由于Ⅲ1是男性，其X染色体只能来自其母亲Ⅱ1，由于Ⅱ1的父亲Ⅰ1不携带患病基因，因此Ⅱ1致病基因也只能来自Ⅰ2，所以Ⅲ1个体致病基因的来源是Ⅰ2。故选B。
新知探究(二)　遗传系谱图中遗传方式的判断
【探究·深化】
[问题驱动]　
某种遗传病受一对等位基因(A、a)控制，如图为该遗传病的系谱图。
(1)该遗传病的遗传方式可能是什么？不可能是什么遗传病？
提示：该遗传病的遗传方式可能是常染色体显性、常染色体隐性或伴X染色体隐性遗传；不可能是伴Y染色体遗传病或伴X染色体显性遗传病。
(2)若Ⅱ1为纯合子，该病是什么遗传病？Ⅱ2和Ⅲ2的基因型分别是什么？
提示：常染色体显性遗传病；AA或Aa，aa。
(3)若该病为伴X染色体显性遗传病，则该遗传系谱图第Ⅲ代中表型不正确的是哪个个体？
提示：Ⅲ1和Ⅲ2。
(4)若该病为常染色体隐性遗传病，Ⅰ1和Ⅱ1基因型相同的概率是多少？
提示：100%。
[重难点拨]　
判断遗传系谱图中遗传方式的思路和方法
1．首先确定是否伴Y染色体遗传
(1)若系谱图中女性全正常，患者全为男性，而且患者的父亲、儿子全为患者，则为伴Y染色体遗传。如图：
(2)若系谱图中，患者有男有女，则不是伴Y染色体遗传。
2．其次确定是显性遗传还是隐性遗传
(1)“无中生有”是隐性遗传病，如图1。
(2)“有中生无”是显性遗传病，如图2。
3．再确定是常染色体遗传还是伴X染色体遗传
(1)在已确定是隐性遗传的系谱图中
①若女患者的父亲和儿子都患病，则最大可能为伴X染色体隐性遗传，如图1。
②若女患者的父亲和儿子中有正常的，则一定为常染色体隐性遗传，如图2。
(2)在已确定是显性遗传的系谱图中
①若男患者的母亲和女儿都患病，则最大可能为伴X染色体显性遗传，如图1。
②若男患者的母亲和女儿中有正常的，则一定为常染色体显性遗传，如图2。
4．若系谱图中无上述特征，只能从可能性大小推测
(1)若该病在代与代之间呈连续遗传，则最可能为显性遗传病；再根据患者性别比例进一步确定，如图：
(2)如图所示的遗传病最可能为伴X染色体显性遗传。
【典题·例析】
[典例]　判断下列遗传系谱图中遗传病的遗传方式。
(1)图1最可能的遗传方式是________________。
(2)图2最可能的遗传方式是________________。
(3)图3的遗传方式是________________。
(4)图4最可能的遗传方式是________________。
(5)图5的遗传方式是________________。
(6)图6最可能的遗传方式是________________。
[解析]　图1中患者全为男性，最可能为伴Y染色体遗传病；图2为隐性遗传病，且女患者的父亲和儿子都患病，最可能为伴X染色体隐性遗传病；图3是隐性遗传病，且女患者的父亲不患病，为常染色体隐性遗传病；图4为显性遗传病，且男患者的母亲和女儿都患病，最可能为伴X染色体显性遗传病；图5是显性遗传病，但有一男患者的女儿不患病，因此为常染色体显性遗传病；根据图6中相关信息无法确定该遗传病的显隐性，但据代代有患者，且男患者的母亲和男患者的女儿都患病，患病人数女性多于男性，故最大可能为伴X染色体显性遗传病。
[答案]　(1)伴Y染色体遗传
(2)伴X染色体隐性遗传
(3)常染色体隐性遗传　(4)伴X染色体显性遗传
(5)常染色体显性遗传　(6)伴X染色体显性遗传
方法规律—————————————————————————————————
条件给予型遗传方式的判断：在右图所示的遗传系谱图中，若已知男性亲本不携带致病基因(无基因突变)，则该病一定为伴X染色体隐性遗传病。
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【应用·体验】
(2023·浙江6月选考)某家系甲病和乙病的系谱图如图所示。已知两病独立遗传，各由一对等位基因控制，且基因不位于Y染色体。甲病在人群中的发病率为1/2 500。
回答下列问题：
(1)甲病的遗传方式是________________，判断依据是____________________________
____________________________________________________。
(2)从系谱图中推测乙病的可能遗传方式有______种。为确定此病的遗传方式，可用乙病的正常基因和致病基因分别设计DNA探针，只需对个体________(填系谱图中的编号)进行核酸杂交，根据结果判定其基因型，就可确定遗传方式。
(3)若检测确定乙病是一种常染色体显性遗传病。同时考虑两种病，Ⅲ3个体的基因型可能有______种，若她与一个表型正常的男子结婚，所生的子女患两种病的概率为________。
(4)研究发现，甲病是一种因上皮细胞膜上转运Cl－的载体蛋白功能异常所导致的疾病，乙病是一种因异常蛋白损害神经元的结构和功能所导致的疾病，甲病杂合子和乙病杂合子中均同时表达正常蛋白和异常蛋白，但在是否患病上表现不同，原因是甲病杂合子中异常蛋白不能转运Cl－，正常蛋白____________；乙病杂合子中异常蛋白损害神经元，正常蛋白不损害神经元，也不能阻止或解除这种损害的发生，杂合子表型为_________________________。
解析：设甲病受基因A/a控制，乙病受基因B/b控制。(1)分析遗传系谱图可知，Ⅰ1和Ⅰ2不患甲病，二者婚配所生女儿Ⅱ3患甲病，可知甲病的遗传方式为常染色体隐性遗传。(2)分析遗传系谱图可知，Ⅱ4和Ⅱ5患乙病，二者婚配所生儿子Ⅲ4不患乙病，可推测乙病的遗传方式为常染色体显性遗传或伴X染色体显性遗传。若乙病为常染色体显性遗传病，则Ⅱ4关于乙病的基因型为Bb，用乙病的正常基因和致病基因分别设计的DNA探针与Ⅱ4的相关基因进行核酸杂交，都有杂交带出现；若乙病为伴X染色体显性遗传病，则Ⅱ4关于乙病的基因型为XBY，用乙病的正常基因设计的DNA探针与Ⅱ4的相关基因进行核酸杂交，没有杂交带出现，而用题图中其他个体进行核酸杂交，不能确定乙病的遗传方式。(3)若乙病为常染色体显性遗传病，则Ⅱ4和Ⅱ5的基因型均为AaBb，Ⅲ3为乙病患者，其基因型为1/9AABB、2/9AABb、2/9AaBB、4/9AaBb，共4种。由题中信息可知，甲病在人群中的发病率为1/2 500，则aa基因型频率为1/2 500，a基因的频率为1/50，A基因的频率为49/50，则正常人群中Aa基因型频率为2×(49/50)×(1/50)÷[(49/50)2＋2×(49/50)×(1/50)]＝2/51；只考虑甲病，Ⅲ3的基因型为2/3Aa、1/3AA，表型正常男子的基因型为49/51AA、2/51Aa，二者生一个患甲病孩子的概率为2/3×2/51×1/4＝1/153；再考虑乙病，Ⅲ3的基因型为2/3Bb、1/3BB，表型正常男子的基因型为bb，二者生一个患乙病孩子的概率为1－2/3×1/2＝2/3；故Ⅲ3与表型正常的男子结婚，生一个患两种病子女(aaBb)的概率为1/153×2/3＝2/459。(4)由题意可知，甲病杂合子中异常蛋白不能转运Cl－，正常蛋白能转运Cl－。杂合子中正常基因和致病基因都能表达。对甲病而言，杂合子表型正常；对乙病而言，杂合子表型为患病，神经元结构和功能受损。
答案：(1)常染色体隐性遗传　不患甲病的Ⅰ1和Ⅰ2生有患甲病的Ⅱ3(女性)　(2)2　Ⅱ4　(3)4　2/459　(4)能转运Cl－　患乙病，神经元结构和功能受损
新知探究(三)　伴性遗传与患病概率计算
【拓展·深化】
用集合方法解决两种遗传病的患病概率
当两种遗传病(甲病和乙病)之间具有“自由组合”关系时，可用图解法来计算患病概率。首先根据题意求出患一种病的概率(患甲病或患乙病的概率)，再根据乘法原理计算：
(1)两病兼患概率＝患甲病概率×患乙病概率；
(2)只患甲病概率＝患甲病概率－两病兼患概率；
(3)只患乙病概率＝患乙病概率－两病兼患概率；
(4)只患一种病概率＝只患甲病概率＋只患乙病概率；
(5)患病概率＝患甲病概率＋患乙病概率－两病兼患概率；
(6)正常概率＝(1－患甲病概率)×(1－患乙病概率)或1－患病概率。
【典题·例析】
[例1]　如图为某家系成员患多指症(常染色体显性遗传病)和甲型血友病(伴X染色体隐性遗传病)的系谱图及图例。下列叙述正确的是(　　)
A．Ⅰ1和Ⅰ2均为杂合子
B．Ⅱ2患两种病的概率为1/8
C．Ⅱ2患多指症的概率是1/4
D．群体中女性甲型血友病发病率较高
[解析]　设控制多指症和甲型血友病的基因分别为A/a、B/b，由图分析可知，Ⅰ1的基因型为aaXBY，是纯合子，A错误；Ⅱ2患多指症(Aa)的概率为1/2，患甲型血友病(XbY)的概率为1/4，故患两种病的概率为1/2×1/4＝1/8，B正确，C错误；伴X染色体隐性遗传病在群体中男性的发病率较高，D错误。
[答案]　B
[例2]　下图为甲病(A a)和乙病(B b)的遗传系谱图，其中乙病为伴性遗传病，请回答下列问题：
(1)甲病属于________，乙病属于________。(均填选项编号)
A．常染色体显性遗传病
B．常染色体隐性遗传病
C．伴X染色体显性遗传病
D．伴X染色体隐性遗传病
E．伴Y染色体遗传病
(2)Ⅱ5为纯合子的概率是__________，Ⅲ11的基因型为________，Ⅲ13的致病基因来自________。
(3)假如Ⅲ10和Ⅲ13结婚，所生孩子只患一种病的概率是________； 如果生男孩，其同时患甲、乙两种病的概率是________；生育的孩子患甲病的概率是________，患乙病的概率是________，不患病的概率是________。
[解析]　(1)由图可知，Ⅱ3和Ⅱ4有甲病，而其女儿Ⅲ9没有病，说明甲病是常染色体显性遗传病。Ⅰ1和Ⅰ2没有乙病而其儿子Ⅱ7有乙病，说明是隐性遗传病，因此乙病为伴X染色体隐性遗传病。(2)甲病为常染色体显性遗传病，Ⅱ5不患病，其基因型为aa；乙病为伴X染色体隐性遗传病，Ⅱ7患病，其基因型为XbY，所以Ⅰ1、Ⅰ2基因型为aaXBXb、AaXBY，Ⅱ5的基因型可能为1/2aaXBXB或1/2aaXBXb。Ⅲ11表现正常，其基因型为aaXBY。Ⅲ13患乙病，其致病基因只能来自母方Ⅱ8。(3)Ⅲ10的基因型为A_XBX－，其亲本Ⅱ3、Ⅱ4均为甲病患者(Aa)，就甲病而言，
Ⅲ10的基因型为1/3AA、2/3Aa；就乙病而言，由于Ⅱ7为患者，Ⅰ1为该致病基因的携带者，因此Ⅱ4的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb，Ⅱ3的基因型为XBY，故Ⅲ10关于乙病的基因型为3/4XBXB、1/4XBXb。Ⅲ13是乙病患者，则其基因型为aaXbY，Ⅲ10与Ⅲ13结婚，后代患甲病的概率是1－2/3×1/2＝2/3，患乙病的概率是1/4×1/2＝1/8，因此所生孩子只患一种病的概率是2/3×(1－1/8)＋(1－2/3)×1/8＝5/8；生男孩同时患甲、乙两种病的概率是2/3×1/4×1/2＝1/12；所生孩子不患病的概率为(1－2/3) (1－1/8)＝7/24。
[答案]　(1)A　D　(2)1/2　aaXBY　 Ⅱ8
(3)5/8　1/12　2/3　1/8　7/24
易错提醒—————————————————————————————————
“患病男孩”与“男孩患病”概率的计算方法
(1)由常染色体上的基因控制的遗传病
①男孩患病概率＝女孩患病概率＝患病孩子概率。
②患病男孩概率＝患病女孩概率＝患病孩子概率×1/2。
(2)由性染色体上的基因控制的遗传病
①若病名在前、性别在后，则从全部后代中找出患病男(女)，即可求得患病男(女)的概率。
②若性别在前、病名在后，求概率时只考虑相应性别中的发病情况，如男孩患病概率则是指所有男孩中患病的男孩占的比例。
【应用·体验】
1．一对表型正常的夫妇，丈夫的母亲患白化病，妻子的父亲患红绿色盲，母亲患白化病。这对夫妇生育一患遗传病孩子的概率是(　　)
A．1/16　　　　　　　　 B．4/16
C．7/16 D．9/16
解析：选C　设与白化病和红绿色盲的相关基因用A/a、B/b表示，表型正常的夫妇，丈夫的母亲患白化病(aa)，所以表型正常的丈夫的基因型是AaXBY，妻子父亲患红绿色盲(XbY)，母亲患白化病(aa)，所以正常的妻子的基因型是AaXBXb，所以二者婚配生下患白化病(aa)的孩子的概率为1/4，患红绿色盲(XbY)的概率为1/4，因此生下患遗传病孩子的概率＝1－不患病的概率＝1－(1－1/4)×(1－1/4)＝7/16。
2．如图是甲病(显性基因为A，隐性基因为a)和乙病(为伴性遗传病，显性基因为B，隐性基因为b)两种遗传病的系谱图。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．甲病是伴X染色体显性遗传病
B．Ⅲ2基因型为AAXbY
C．若Ⅱ5与一正常的女性婚配，则其子女患甲病的概率为1/2
D．若Ⅲ1与Ⅲ5结婚生了一个男孩，其患一种病的概率为1/8
解析：选C　根据系谱图分析可知，Ⅱ5、Ⅱ6患甲病，其女儿Ⅲ3正常，因此甲病的遗传方式为常染色体显性遗传，A错误。Ⅱ1、Ⅱ2正常，Ⅲ2患乙病，则乙病为伴X染色体隐性遗传病，就乙病而言，Ⅲ2的基因型为XbY；Ⅲ2患甲病，而其父亲不患甲病，故Ⅲ2的基因型为AaXbY，B错误。Ⅱ5与一正常女性婚配，两者与甲病相关的基因型分别为Aa、aa，其子女患甲病的概率为1/2，C正确。若Ⅲ1(1/2aaXBXB、1/2aaXBXb)与Ⅲ5(aaXBY)结婚，由两者的基因型可知，其子女不会患甲病，故所生育的男孩患乙病的概率为1/2×1/2＝1/4，D错误。
科学探究——基因在染色体上位置的实验探究
一、探究基因位于常染色体上还是位于X染色体上
(一)若已知性状的显隐性
(二)若未知性状的显隐性
二、探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是只位于X染色体上
(一)适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。
(二)基本思路一：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行实验，观察分析F1的性状。
基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行实验，观察分析F1的性状。
三、探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于常染色体上
设计思路：隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。即：
【素养评价】
1．(2023·浙江6月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型，其翅形长翅和残翅、眼色红眼和紫眼为两对相对性状，各由一对等位基因控制，且基因不位于Y染色体。现用长翅紫眼和残翅红眼昆虫各1只杂交获得F1，F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型，且比例相等。不考虑突变、交叉互换和致死。下列关于该杂交实验的叙述，错误的是(　　)
A．若F1每种表型都有雌雄个体，则控制翅形和眼色的基因可位于两对染色体
B．若F1每种表型都有雌雄个体，则控制翅形和眼色的基因不可都位于X染色体
C．若F1有两种表型为雌性，两种为雄性，则控制翅形和眼色的基因不可都位于常染色体
D．若F1有两种表型为雌性，两种为雄性，则控制翅形和眼色的基因不可位于一对染色体
解析：选D　若控制翅形的基因(用A/a表示)和眼色的基因(用B/b表示)位于两对常染色体上，假设亲代长翅紫眼的基因型为AaBb、残翅红眼基因型为aabb，则后代有四种表型且比例相等，每种表型都可能有雌雄个体，A正确；若控制翅形和眼色的基因都位于X染色体，则两对基因连锁，且遗传将与性别相联系，不会出现F1每种表型都有雌雄个体的情况，B正确；若F1有两种表型为雌性，两种为雄性，性状与性别相联系，则控制翅形和眼色的基因不可都位于常染色体，C正确；若控制翅形和眼色的基因都位于X染色体，且假设亲代长翅紫眼的基因型为XAbXab、残翅红眼的基因型为XaBY，则后代表型符合题设要求，D错误。
2．科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB；若仅位于X染色体上，则刚毛雄果蝇只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，写出遗传图解，并简要说明推断过程。
解析：本题涉及一次杂交实验且性状的显隐性已知，直接用雌蝇(隐性性状)与雄蝇(显性性状)杂交即可。
答案：
用纯种截刚毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若F1雌雄果蝇均为刚毛，则这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段；若F1雄果蝇为截刚毛，雌果蝇为刚毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。
3．果蝇的性染色体X和Y有非同源区和同源区，非同源区上的X和Y片段上无等位基因或相同基因，同源区上的X和Y片段上有等位基因或相同基因。控制果蝇眼形的基因不在非同源区，棒眼(E)对圆眼(e)为显性。现有足够的纯合雌、雄棒眼果蝇和纯合雌、雄圆眼果蝇个体，请用杂交实验的方法推断这对基因是位于X、Y染色体的同源区还是位于常染色体上，写出实验方法、推断过程和相应遗传图解。
答案：将纯合的圆眼雌蝇与纯合的棒眼雄蝇杂交，得到足够多的F1个体，再选择F1中的雄性棒眼个体与雌性棒眼个体相互交配得F2。
①若F2中雄性全为棒眼，雌性既有棒眼又有圆眼，则E、e位于X、Y染色体的同源区。其遗传图解如下：
②若F2中雌、雄个体均有棒眼和圆眼，则E、e位于常染色体上。其遗传图解如下：

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