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2.2 基因在染色体上学案
【预习新知】
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。
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，有相对稳定的形态结构
存在 体细胞 成对 成对
配子 单个 单条
体细胞中来源 一个来自父方，一个来自母方 一条来自父方，一条来自母方
形成配子时 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合
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．实验科学方法：假说—演绎法。
3．实验材料：果蝇。
4．实验证据：
(1)实验过程：

(2)实验分析：
①F1的结果说明红眼是显性性状。
②F2的比例关系说明果蝇眼色的遗传符合基因分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。
③F2白眼果蝇只有雄性，说明白眼性状的表现与性别相联系。
(3)假设与解释：
①假设：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。
②解释：
(4)测交预期：
白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代雌性红眼∶雌性白眼∶雄性红眼∶雄性白眼＝1∶1∶1∶1。
(5)测交结果：与预期相符。
(6)实验结论：
控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上→基因位于染色体上。
5．摩尔根新发现
观察图示，得出以下结论：
(1)一条染色体上有许多个基因。
(2)基因在染色体上呈线性排列。
孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因的分离定律的实质
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。
【深化探究】
知识点一　基因位于染色体上的实验证据
1．果蝇的染色体组成分析
性别 雌性 雄性
图示
同源染色体 4对 4对
常染色体 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
性染色体 X、X X、Y
染色体组成 6＋XX(同型) 6＋XY(异型)
2.果蝇测交实验的分析
(1)实验一：用白眼雄果蝇与杂合红眼雌果蝇交配。
基因在性染色体上 基因在常染色体上
说明：杂交子代中，雌雄果蝇中均有红眼和白眼，与基因位于常染色体表现相同，故根据本实验的结果无法验证假说，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一个毫无血缘关系的纯种红眼雄果蝇交配。
基因在性染色体上 基因在常染色体上
说明：杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与性别相联系，与基因位于常染色体表现不同，由此可证明假说成立。
类比推理法与假说—演绎法的区别
项目 类比推理法 假说—演绎法
原理 将未知的和已知的作比较，根据惊人的一致性推理并得到结论 在提出问题、作出假设的基础上演绎推理并设计实验得出结论
结论 不具有逻辑必然性，仅是假说，不一定正确 具有逻辑必然性，是科学结论，一定正确
知识点二　孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因分离定律的细胞学解释
(1)图解
(2)分离定律的细胞学基础：等位基因随同源染色体的分开而分离。
2．基因自由组合定律的细胞学解释
(1)图解
(2)自由组合定律的细胞学基础：等位基因随同源染色体的分开而分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。
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基因自由组合定律，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)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。
【巩固训练】
1.首次用实验证明基因位于染色体上的生物学家是( )
A.摩尔根 B.孟德尔 C.克里克 D.萨顿
2.下列叙述中不能体现基因与染色体平行行为的是( )
A.基因位于染色体上
B.形成配子时,细胞中成对的基因分开,同源染色体也分开,分别进入不同配子
C.形成配子时,细胞中非等位基因自由组合,非同源染色体也是自由组合
D.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
3.摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上的位置时，经历了若干过程，其中：
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为结论，③为验证 B.①为观察，②为假说，③为结论
C.①为结论，②为假说，③为验证 D.①为问题，②为假说，③为验证
4.孟德尔提出“成对的遗传因子”实际是指( )
A.同源染色体上同一位置控制相对性状的基因
B.四分体中发生缠绕并交换相应片段的基因
C.一条染色体上有特定遗传效应的脱氧核苷酸序列
D.一条染色体经复制后形成的两条姐妹染色单体
5.基因和染色体的行为存在平行关系。下列相关叙述，错误的是( )
A.复制的两个基因随染色单体分开而分开
B.同源染色体分离时，等位基因也随之分离
C.非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多
D.非同源染色体自由组合，使所有非等位基因也自由组合
6.下列结构或物质的层次关系正确的是( )
A.染色体←DNA←基因←脱氧核苷酸
B.染色体←DNA←脱氧核苷酸←基因
C.染色体←脱氧核苷酸←DNA←基因
D.基因←染色体←脱氧核苷酸←DNA
7.下列基因的遗传过程，遵循孟德尔定律的是( )
A.肺炎链球菌的基因 B.人体细胞核内的基因
C.噬菌体的基因 D.菠菜线粒体内的基因
8.下列有关基因在染色体上的叙述,正确的是( )
A.萨顿用“假说—演绎法”证明了基因在染色体上
B.摩尔根最早提出了“基因在染色体上”的假说
C.一条染色体上有许多基因,基因在染色体上呈线性排列
D.孟德尔用“非同源染色体上的非等位基因自由组合”阐述了基因自由组合定律的实质
9.下列关于孟德尔遗传规律的叙述，正确的是( )
A.若用玉米验证孟德尔分离定律，则必须选用纯合子作为亲本
B.孟德尔通过一对相对性状的杂交实验发现等位基因
C.形成配子时控制不同性状的基因先分离后组合，分离和组合是互不干扰的
D.基因型为AaBb的个体自交，后代出现12︰3︰1的分离比的条件之一是两对基因独立遗传
10.关于基因和染色体关系的叙述，正确的是( )
A.基因在染色体上呈线性排列 B.基因是染色体的主要载体
C.染色体就是由基因组成的 D.—条染色体上只有一个基因
参考答案
1.答案：A
解析：摩尔根以果蝇为实验材料，通过假说一演绎法，证明了基因在染色体上，A正确，BCD错误。故选A。
2.答案：A
解析：基因位于染色体上、染色体是基因的载体是由基因与染色体的平行行为得出的推论,且未涉及基因和染色体的行为,A符合题意;形成配子时,等位基因分离,同源染色体也分离,分别进入不同配子,B不符合题意;在形成配子时,非等位基因自由组合,非同源染色体也自由组合,最终形成的配子中只有成对的基因中的一个,也只有成对的染色体中的一条,C不符合题意;受精卵是由来自父方的精子和来自母方的卵细胞融合而成的,而配子中只有成对的基因中的一个和成对的染色体中的一条,D不符合题意。
3.答案：D
解析：①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关，属于根据杂交实验提出问题阶段；②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上属于做出假说步骤；③利用F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交，属于进行实验验证假说阶段，最后得出“基因位于染色体上”的结论，D正确，ABC错误。故选D。
4.答案：A
解析：A、孟德尔提出“成对的遗传因子”实际是指同源染色体上同一位置控制相对性状的基因，A正确;B、四分体中发生缠绕并交换相应片段的基因，属于基因重组，B错误;C、一条染色体上有特定遗传效应的脱氧核苷酸序列，属于基因的概念，C错误;D、一条染色体经复制后形成的两条姐妹染色单体，属于染色体结构变异，D错误。
5.答案：D
解析：基因位于染色体上，一条染色体含有多个基因。等位基因位于同源染色体上，遵循基因的分离定律，在减数第一次分裂的后期随同源染色体分离而分离。非同源染色体的非等位基因遵循基因的自由组合定律，在减数第一次分裂的后期随非同源染色体的自由组合而重组。位于同源染色体的非等位基因不遵循基因的自由组合定律，故D错误。
6.答案：A
解析：染色体主要由蛋白质和DNA组成，基因是有遗传效应的DNA片段，则基因的基本组成单位为脱氧核苷酸，所以它们的关系由大到小依次是染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸。
7.答案：B
解析：A.肺炎链球菌的基因属于原核基因，不符合孟德尔定律，故A不符合题意;B.孟德尔遗传定律适用于真核生物、有性生殖的细胞核遗传，人体细胞核内的基因遵循孟德尔定律，故B符合题意;C.噬菌体的基因属于病毒基因，不遵循孟德尔定律，故C不符合题意;D.菠菜线粒体内的基因属于细胞质基因，不遵循孟德尔定律，故D不符合题意。
8.答案：C
解析：A、萨顿通过类比推理法提出了基因在染色体上的假说，A错误;
B、萨顿最早提出了“基因在染色体上”的假说，摩尔根据实验证明基因在染色体上，B错误;
C、染色体是基因的主要载体，一条染色体上有许多基因，基因在染色体上呈线性排列，C正确;
D、孟德尔并未提出基因的概念，D错误。
故选C。
9.答案：D
解析：验证孟德尔分离定律，亲本可以选择纯合子或杂合子，A错误；孟德尔通过一对相对性状的杂交实验发现了分离定律，但没有发现等位基因，B错误；基因的分离和组合是同时进行的，C错误；后代出现的12︰3︰1的比例是9︰3︰3︰1的变形，出现此分离比的条件之一是两对基因能独立遗传，D正确。
10.答案：A
解析：A、摩尔根证明基因在染色体上，并提出“基因在染色体上呈线性排列”，A正确；B、染色体是基因的主要载体，B错误；C、染色体主要由DNA和蛋白质组成，C错误；D、一条染色体上有许多个基因，D错误。

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