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第2章 基因和染色体的关系
第2节　基因在染色体上
课时目标 1.运用假说与演绎的方法，理解基因与染色体的关系。(科学思维)
2．运用假说—演绎法，分析摩尔根的果蝇杂交实验。(科学探究)
3．认同摩尔根等科学家尊重事实、敢于质疑他人又否定自己的科学精神。(社会责任)
一、萨顿的假说
1．内容：基因(遗传因子)是由 携带着从亲代传递给下一代的，即基因在 上。
2．依据：基因和染色体的行为存在着明显的 关系。
染色体
染色体
平行
基因行为 染色体行为
基因在杂交过程中保持 性和
性 染色体在配子形成和受精过程中，也有 的形态结构
体细胞中基因 存在，在配子中只有 体细胞中染色体 存在，在配子中只有
体细胞中成对的基因一个来自 ，一个来自 体细胞中成对的染色体( 染色体)一条来自 ，一条来自
在形成配子时自由组合 在减数分裂 Ⅰ 的后期也是自由组合的
完整
独立
相对稳定
成对
成对的基因中的一个
成对
成对的染色体中的一条
父方
母方
同源
父方
母方
非等位基因
非同源染色体
二、基因位于染色体上的实验证据
1．科学方法： 。
2．实验现象
假说—演绎法
3．对实验现象的解释
(1)假设：控制白眼的基因在 染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
(2)遗传图解
X
4．测交验证：F1中的红眼雄蝇与白眼雌果蝇杂交→子代
。
5．实验结论：控制白眼性状的基因只位于 染色体上，即基因在染色体上。
6．摩尔根的新发现：一条染色体上有 个基因；基因在染色体上呈 排列。
红眼雌蝇∶
白眼雄蝇＝1∶1
X
许多
线性
三、孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因分离定律的实质
(1)在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的 ，具有一定的独立性。
(2)在 的过程中，等位基因会随 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。
等位基因
减数分裂形成配子
同源染色体
2．基因自由组合定律的实质
(1) 的分离或组合是互不干扰的。
(2)在减数分裂过程中， 彼此分离的同时， 自由组合。
位于非同源染色体上的非等位基因
同源染色体上的等位基因
非同源染色体上的非等位基因
◆名师点睛
1．果蝇的染色体组成
性别 雌性 雄性
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.如果基因位于X染色体上，那么书写基因型时，应该先写出X染色体，然后在右上角写出相应的基因，如XA、Xa、XD等。
3．并非所有的生物都有性染色体
(1)由性染色体决定性别的生物才可能有性染色体。
(2)雌雄同株的植物无性染色体。
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
×
√
×
×
×
◆思维启迪
1．果蝇作为遗传学常用的实验材料，有什么优点？
提示：易饲养，繁殖快，在室温下10多天就繁殖一代，一只雌果蝇一生能产生几百个后代。
2．“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”这一说法。
3．如果红眼基因和白眼基因位于常染色体上，那么F2出现的现象是什么？
提示：白眼雄蝇∶红眼雄蝇∶白眼雌蝇∶红眼雌蝇＝1∶3∶1∶3。
任务一 摩尔根的果蝇杂交实验的假说—演绎分析
图甲为雌雄果蝇体细胞的染色体组成示意图，图乙为摩尔根的果蝇杂交实验图解。
[问题探究]
1．有同学认为所有的同源染色体形状、大小都相同。你认为该同学的说法正确吗？说明你的理由。
答案：不正确。常染色体中同源染色体的形状、大小相同，但性染色体的形状、大小一般不同，如果蝇的X和Y染色体。
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？
答案：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？为什么？
答案：不能。如果控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体上，则纯合红眼雌蝇和纯合白眼雄蝇杂交，F2中红眼∶白眼＝3∶1，也符合杂交实验的结果。
1．实验现象——发现问题
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，红眼和白眼受一对等位基因控制。
(4)白眼的遗传和性别相关联。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。各种果蝇的基因型及表型见下表：
项目 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
说明：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，且Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解如下：
②若基因位于X染色体上，Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解如下：
③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：
说明：①②③实验结果相同，故根据本实验无法验证假说，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无血缘关系的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，则遗传图解如下：
②若基因位于X染色体上，Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解如下：
③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：
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。
有关摩尔根测交实验的两个认识误区
(1)验证摩尔根的假说不能用F1中红眼雌果蝇和F2中的白眼雄果蝇进行交配，因为无论基因在X染色体上还是在常染色体上，结果相同。
(2)摩尔根的验证实验不是直接选择白眼雌果蝇和F1中的红眼雄果蝇杂交，因为在摩尔根的杂交实验中并没有出现白眼雌果蝇，只出现了白眼雄果蝇。
D
解析：
孟德尔和摩尔根均采用假说—演绎的方法，通过杂交实验，观察、分析实验，提出解释性状分离现象的假说，并设计测交实验验证假说，得出结论，A正确。孟德尔和摩尔根均分析多种相对性状各自的遗传结果，运用统计学、归纳法总结遗传因子的传递规律，B正确。孟德尔以一对相对性状遗传的研究成果为基础，逐步拓展到多对相对性状的研究，提出了分离定律和自由组合定律；摩尔根对果蝇红、白眼一对相对性状进
解析：
行研究，证明了基因在染色体上，摩尔根和他的学生一起，对多对相对性状进行研究，绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图，证明了基因在染色体上呈线性排列，C正确。孟德尔所用实验材料豌豆为雌、雄同株，无性染色体，D错误。
C
解析：
据题图分析，图中红眼与白眼杂交，F1均为红眼，说明红眼相对于白眼是显性性状，F2红眼有雌性和雄性，白眼只有雄性，说明控制果蝇红眼与白眼的基因与性别相关联，在性染色体上，A错误；亲代红眼是显性纯合子，F1雌性个体为杂合子，所以亲代红眼与F1雌性个体基因型相同的概率为0，B错误；子一代雌雄均为红眼，子二代除了红眼还出现了白眼，这种现象就是性状分离，C正确；F1红眼雌果蝇(相关基因型为XWXw)与白眼雄果蝇(XwY)交配，后代雌蝇一半是红眼，一半是白眼，D错误。
B
[答题指导]
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，A错误；B项能说明眼色的遗传与性别有关，是摩尔根果蝇杂交实验中最早能够判断白眼基因位于X染色体上的实验结果，B正确；C项属于测交实验，不能说明白眼基因位于X染色体上，C错误；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，D错误。
任务二 孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因自由组合定律的实质
如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同源染色体，请回答：
(1)图中属于等位基因的有_______________________________________
____________________________________________________________。
(2)图中非等位基因有___________________________________________
____________________________________________________________。
(3)上述非等位基因中，能自由组合的是___________________________
____________________________________________________________。
(4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能产生________种配子，分别是________________________________________
______________________。
答案：(1)A与a、B与b、C与c
(2)A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b)
(3)A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)
(4)4　ABC、ABc、abC、abc
2．孟德尔遗传规律中的遗传因子与染色体上基因的对应关系
(1)分离定律中的一对遗传因子指位于_____________上的____________。
(2)自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于________________上的非等位基因。
答案：(1)一对同源染色体　等位基因
(2)非同源染色体
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，如下图所示：
(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，如下图所示：
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遗传规律，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才遵循自由组合定律。
C
解析：
孟德尔遗传规律中非同源染色体上的非等位基因具有一定的独立性，其分离或组合是互不干扰的，A正确；基因分离定律的现代解释认为，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，B正确；自由组合定律的实质是等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，C错误、D正确。
D
[答题指导]
解析：
由题图可知，该果蝇为雄性个体，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，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、
解析：
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。
基因与染色体的位置关系——科学探究
某种昆虫长翅(A)对残翅(a)为显性，直翅(B)对弯翅(b)为显性，有刺刚毛(D)对无刺刚毛(d)为显性，控制这3对性状的基因均位于常染色体上。现有这种昆虫，个体基因型如图所示。
设计1：考查长句表达能力与科学思维
(1)长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的遗传是否遵循基因自由组合定律？请说明理由：________________________________________
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
设计2: 考查知识迁移应用能力
(2)该昆虫一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为_____________
______________。细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有________________。不考虑染色体互换，该昆虫细胞分裂前的间期复制形成的两个D基因发生分离的时期有____________________________
________________________________________________。
设计3：考查问题解决能力与科学探究
(3)某兴趣小组的同学让一只长翅、直翅、有刺刚毛的该昆虫N和若干只异性昆虫M交配，记录到子代有六种不同的表型，其中一种为残翅、直翅、无刺刚毛。根据其记录结果，能否判断该昆虫N的基因型？阐明理由。
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
答案：(1)不遵循，因为控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上
(2)AbD、AbD、abd、abd或Abd、Abd、abD、abD　A、a、b、D、d　有丝分裂后期和减数分裂 Ⅱ 后期
(3)可以。一只长翅、直翅、有刺刚毛的昆虫N与若干只异性昆虫M交配，子代有一种为残翅、直翅、无刺刚毛，可推知N的基因型为AaB_Dd，再根据子代有六种表型可推知，N的基因型应该是AaBbDd，且A和b、a和B在一条染色体上。
解析：
(1)控制长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的基因在一对同源染色体上，因此不遵循基因自由组合定律。(2)该昆虫基因型为AabbDd，一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为AbD、AbD、abd、abd或Abd、Abd、abD、abD。细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有A、a、b、D、d。不考虑染色体互换，该昆虫细胞分裂前的间期复制形成的两个D基因(属于姐妹染色单体上的基因)发生分离的时期有有
解析：
丝分裂后期和减数分裂 Ⅱ 后期。(3)昆虫N的表型为长翅、直翅、有刺刚毛，说明控制每一种性状的基因最少有一个显性基因。由于后代有无刺刚毛昆虫，则有关有无刺刚毛的表型有两种，子代要想有六种表型，则有关翅型的表型有三种，因此就能断定N的基因型。
1．(2025·玉林高一检测)遗传学家萨顿用蝗虫细胞做实验材料，观察动物细胞减数分裂时，发现等位基因的行为与同源染色体行为非常相似。由此推测，基因和染色体的行为存在平行关系。下列叙述不符合两者平行关系的是 (　　)
A．体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的
B．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
C．减数分裂时同源染色体分离，等位基因不分离
D．遗传信息传递过程中，基因保持完整性和独立性，染色体结构也保持相对稳定
C
解析：
体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的，是基因和染色体存在平行关系的观点之一，A正确；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，是基因和染色体存在平行关系的观点之一，B正确；减数分裂时同源染色体分离的同时等位基因分离，C错误；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，也具有相对稳定的形态结构，是基因和染色体存在平行关系的观点之一，D正确。
B
解析：
萨顿通过分析基因与染色体的平行关系推测“基因在染色体上”，A错误；白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，F1中雌果蝇为红眼杂合子，雄果蝇为白眼，F1自由交配，F2中红眼∶白眼＝1∶1，B正确；白眼雄果蝇和红眼雌果蝇杂交，红眼雌果蝇的基因型有两种情况(XAXA或XAXa)，但不管是哪种基因型与白眼雄果蝇(XaY)杂交，后代雌雄表现都是一致的，所以不能通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别，C错误；摩尔根根据果蝇杂交实验，推测红、白眼基因在X染色体上属于假说的解释，而“演绎推理”是通过测交等方法进一步验证解释，D错误。
D
解析：
欲通过眼色直接判断子代果蝇的性别，可以采用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交的方法。设该性状由基因B、b控制，即XbXb(白眼，♀)×XBY(红眼，♂)，子代中雄性全为白眼，雌性全为红眼。故选D。
A
解析：
5．摩尔根通过对果蝇遗传现象的研究，把一个特定的基因和一条特定的染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。下图是摩尔根的果蝇杂交实验图解，请据图回答问题：
(1)红眼和白眼是果蝇的同一种性状的不同表现类型，在遗传学上，这样的一对性状叫作__________性状。
(2)上述实验中，F1全为红眼，F2红眼和白眼的数量比是3∶1，这说明果蝇的红眼和白眼是受一对等位基因控制的，其遗传表现符合基因的________定律。
(3)因为白眼的遗传和性别相联系，而且与X染色体的遗传相似，于是摩尔根及同事作出假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的________基因。
(4)根据摩尔根等人的假设，亲本红眼雌果蝇的基因型是XWXW，通过减数分裂可以产生________种类型的配子；亲本白眼雄果蝇的基因型是XwY，通过减数分裂可以产生________种类型的配子，含有白眼基因的配子将随着X染色体遗传给F1的________(填“雌”或“雄”)果蝇，进而传递给F2的白眼雄果蝇。这样就合理地解释了上述实验现象。后来摩尔根等人又利用测交等方法进一步验证了假设，从而证明了基因在染色体上。
答案：(1)相对
(2)分离
(3)等位
(4) 1　2　雌
解析：
(1)红眼和白眼是果蝇的同一种性状的不同表现类型，在遗传学上，这样的一对性状叫作相对性状。(2)分析题图实验可知，F1全为红眼，F2红眼和白眼的数量比是3∶1，这说明果蝇的红眼和白眼是受一对等位基因控制的，其遗传表现符合基因的分离定律。(3)根据摩尔根的实验过程，白眼雄果蝇与野生型的红眼雌果蝇交配，F1都是红眼，F2中，红眼∶白眼＝3∶1，所以符合基因的分离定律，由于白眼性状只限于雄蝇，即白
解析：
眼的性状与性别相关联，所以他提出控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因的假说。(4)亲本红眼雌果蝇的基因型是XWXW，通过减数分裂可以产生XW 1种类型的配子；亲本白眼雄果蝇的基因型是XwY，通过减数分裂可以产生Xw、Y 2种类型的配子，含有白眼基因的配子将随着X染色体遗传给F1的雌果蝇，进而传递给F2的白眼雄果蝇。

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