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第2節(jié) 基因在染色體上 導(dǎo)學(xué)天地 一、薩頓的假說是什么？基因與染色體之間有哪些平行關(guān)系？ 基礎(chǔ)梳理 1．薩頓的假說：基因是由 攜帶著從親代傳遞給下一代的，也就是說，基因就在 上，因為基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系。,染色體,染色體,2．基因在雜交過程中保持 。染色 體在 形成過程中，也有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié) 構(gòu)。在體細(xì)胞中基因 存在，染色體也是 的。 在配子中原本成對的基因變?yōu)? ，同 樣，原本成對的染色體也變?yōu)? 。體細(xì) 胞中 的基因一個來自父方，一個來自母方。 同源染色體也是如此。 非等位基因在形成配子時 ，非同源染 色體在減數(shù)第一次分裂后期也是 的。,完整性和獨立性,成對,成,,對,只有一個,只有一條,成對,自由組合,自由組合,配子,疑難探究 1．染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體的原因。 講解 (1)從生殖過程分析：親代子代間染色 體保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性。 (2)從染色體化學(xué)組成分析：DNA在染色體上的 含量穩(wěn)定，是主要的遺傳物質(zhì)。 遺傳物質(zhì)的載體包括：染色體(主要載體)、葉 綠體和線粒體等。,2.基因與DNA、染色體的關(guān)系是什么？ 講解,基 因,概念:基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位，是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段,基因、 DNA、 染色 體之 間的 關(guān)系,a.染色體是DNA的主要載體；DNA是主要的遺 傳物質(zhì)；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是 DNA結(jié)構(gòu)和功能的單位 b.每條染色體通常含1個DNA分子，每個DNA分 子上有很多基因 c.基因在染色體上呈線性排列,遺傳信息：基因中脫氧核苷酸的排列順序,,,對點講練 例1 下列對染色體、DNA、基因三者關(guān)系的敘述 中，正確的是 ( ) A．每條染色體上含有一個或兩個DNA分子；一 個DNA分子上含有一個基因 B．都能復(fù)制、分離和傳遞，且三者行為一致 C．三者都是生物的遺傳物質(zhì) D．在生物的傳種接代中，基因的行為決定著 染色體的行為 解析 A項中一個DNA分子上含有許多個基因； C項DNA是生物的遺傳物質(zhì)；D項應(yīng)是染色體的 行為決定基因的行為。,B,二、基因在染色體上的實驗證據(jù)是什么？ 基礎(chǔ)梳理 1．實驗現(xiàn)象 P 紅眼(♀)白眼(♂) ↓ F1 (♀、♂) ↓雌雄交配 F2 3/4紅眼(♂、♀) (♂),紅眼,1/4白眼,3.實驗現(xiàn)象解釋的驗證方法： 。 4．實驗結(jié)論：基因在 上。 5．發(fā)展：一條染色體上有 個基因，基因在染色 體上呈 排列。,,,,,XW,Y,XW,XW,測交,X染色體,多,線性,疑難探究 基因位于染色體上的實驗證明過程是怎樣的？ 講解 (1)討論與推測： 如果按照薩頓的理論，基因位于染色體上，那 么控制白眼的基因是在常染色體上還是在性染 色體上？如果在性染色體上，那么又有哪些可 能？ (2)提出假設(shè)： 假設(shè)一：控制白眼的基因在Y染色體上，而X染 色體上沒有它的等位基因。則白眼僅限于在雄 性個體間傳遞。,假設(shè)二：控制白眼的基因不在X、Y染色體上，則其遺傳與性別無關(guān)。 假設(shè)三：控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因。 (3)設(shè)計實驗，進(jìn)行實驗： 摩爾根果蠅眼色的實驗(W－紅眼基因，w－白眼基因，X、Y——果蠅的性染色體),P：純合紅眼(雌)白眼(雄) P： XWXWXwY ↓ ↓ F1： 紅眼 F1： XWXwXWY ↓F1雌雄交配 ↓ F2：紅眼(雌、雄) 白眼(雄) F2： XWXw XWXw XWY XWY,,解釋,對實驗現(xiàn)象的解釋：從實驗中可以看出，白眼的遺傳與性別相聯(lián)系，而且與X染色體的遺傳相似，可推測控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因。 (4)實驗驗證： 結(jié)論：一條染色體上有許多基因，而且基因在染色體上呈線性排列。 意義：把一個特定的基因和一條特定的染色體——X染色體聯(lián)系起來，驗證了基因在染色體上。,對點講練 例2 紅眼(W)雌果蠅和白眼(w)雄果蠅交配，F(xiàn)1代 全是紅眼，自交所得的F2代中有紅眼雌果蠅121 只，紅眼雄果蠅60只，白眼雌果蠅0只，白眼雄 果蠅59只。則F2代里，卵細(xì)胞中具有W和w及精 子中具有W和w的比例是 ( ) A．卵細(xì)胞：W∶w＝1∶1 精子：W∶w＝3∶1 B．卵細(xì)胞：W∶w＝3∶1 精子：W∶w＝3∶1 C．卵細(xì)胞：W∶w＝1∶1 精子：W∶w＝1∶1 D．卵細(xì)胞：W∶w＝3∶1 精子：W∶w＝1∶1,解析 紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅的基因型分別是XWXW、XwY，兩者雜交得到的F1基因型是XWXw、XWY。F1自交產(chǎn)生的后代基因型有4種，表現(xiàn)為紅眼雌果蠅的是XWXW、XWXw，數(shù)量121只；紅眼雄果蠅XWY,60只；白眼雄果蠅XwY,59只。根據(jù)數(shù)量我們可以計算出后代產(chǎn)生的卵細(xì)胞和精子中W∶w的值。 答案 D,三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋是怎樣的？ 基礎(chǔ)梳理 1．分離定律的實質(zhì)是：在雜合子的細(xì)胞中，位于 一對同源染色體上的 ，具有一定的獨 立性；在減數(shù)分裂形成 的過程中，等位基 因隨 的分開而分離，分別進(jìn)入兩個 配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。,等位基因,配子,同源染色體,2．自由組合定律的實質(zhì)是：位于 的 的分離或組合是互不干擾的；在 減數(shù)分裂過程中，同源染色體上等位基因彼此 分離的同時，非同源染色體上的非等位基因 。,非同源染色體上,,非等位基因,自,,由組合,疑難探究 1．孟德爾遺傳規(guī)律中的遺傳因子與基因有何對應(yīng) 關(guān)系？ 講解 (1)分離定律中的一對遺傳因子指一對 同源染色體上的等位基因。 (2)自由組合定律中的不同對的遺傳因子指位 于非同源染色體上的非等位基因。,2．兩個遺傳定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是什么？ 講解 (1)分離定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是同源染色 體分離。如下圖：,(2)自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是非同源染色體的自由組合。如下圖： 3．兩個定律有何聯(lián)系？ 講解 (1)適用范圍：均適用于真核生物核基 因的遺傳。 (2)作用時間：同時進(jìn)行，均發(fā)生在減數(shù)第一 次分裂的后期。,對點講練 例3 下列關(guān)于孟德爾遺傳規(guī)律現(xiàn)代解釋的敘述錯 誤的是 ( ) A．非同源染色體上的非等位基因的分離和組合 是互不干擾的 B．同源染色體上的等位基因具有一定的獨立性 C．同源染色體上的等位基因分離，非等位基因 自由組合 D．同源染色體上的等位基因分離，非同源染色 體上的非等位基因自由組合,解析 孟德爾的遺傳規(guī)律中，同源染色體上的非等位基因是不能自由組合的，自由組合的是非同源染色體上的非等位基因。 答案 C,課時作業(yè) 一、選擇題 1．1903年，美國遺傳學(xué)家薩頓關(guān)于“基因位于染 色體上”的假說是如何提出的 ( ) A．通過做實驗研究得出的結(jié)論 B．運用假說——演繹法提出的 C．運用類比推理提出的 D．運用系統(tǒng)分析法提出的,解析 薩頓關(guān)于“基因位于染色體上”的假說運用的是類比推理，他將看不見的基因與看得見的染色體的行為進(jìn)行類比，根據(jù)其驚人的一致性，提出基因位于染色體上的假說。但類比推理得出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要觀察和實驗的檢驗。 答案 C,2．下列關(guān)于基因在二倍體生物的細(xì)胞中存在方式 的敘述，正確的是 ( ) A．在體細(xì)胞中成對存在，在配子中成單存在 B．在體細(xì)胞和配子中都成單存在 C．在體細(xì)胞和配子中都成對存在 D．在體細(xì)胞中成單存在，在配子中成對存在 解析 基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān) 系，在體細(xì)胞中基因成對存在，染色體也是成 對的；在配子中，由于減數(shù)分裂，成對的基因 只有一個，同樣，染色體也只有一條。,A,3．右圖是科學(xué)家對果蠅一條染色體上的基因測 定結(jié)果，下列有關(guān)該圖說法正確的是( ) A．控制朱紅眼與深紅眼的基因是等位基因 B．控制白眼和朱紅眼的基因在遺傳時遵循基 因的分離定律 C．該染色體上的基因在后代中都能表達(dá) D．該染色體上的基因呈線性排列,解析 等位基因應(yīng)該是位于同源染色體的同一位置上、控制相對性狀的基因，等位基因的遺傳符合基因分離定律，故A、B錯；在個體發(fā)育過程中基因選擇性表達(dá)，故C錯。 答案 D,4．下列敘述中錯誤的是 ( ) A．在減數(shù)分裂過程中，同源染色體分開，其 上的等位基因分離 B．在減數(shù)分裂過程中，所有的非等位基因都 可以自由組合 C．果蠅的紅眼(或白眼)基因只存在于X染色體 上 D．等位基因總是一個來自于父方，一個來自 于母方,解析 同源染色體一條來自父方，一條來自母方,而等位基因分別位于一對同源染色體上，因此等位基因也是一個來自父方，一個來自母方。細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂時，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，而非同源染色體上的非等位基因會隨著非同源染色體的自由組合而組合。 答案 B,5．下列各項中不能說明基因和染色體行為存在平 行關(guān)系的是 ( ) A．基因、染色體在生殖過程中的完整性、獨 立性 B．體細(xì)胞中基因(染色體)成對存在，配子中 成單存在 C．成對的基因(染色體)都是一個來自父方， 一個來自母方 D．減數(shù)第一次分裂后期非等位基因(非同源染 色體)的自由組合,解析 在生物的體細(xì)胞中，染色體、基因成對存在，并且一個來自父方，一個來自母方；在減數(shù)分裂形成配子時，等位基因隨同源染色體分開而分離，非等位基因隨非同源染色體自由組合而自由組合，并分別進(jìn)入不同的配子，表現(xiàn)出一定的獨立性和完整性。 答案 B,6．位于常染色體上的A、B、C三個基因分別對a、 b、c完全顯性。用隱性性狀個體與顯性純合個 體雜交得F1，F(xiàn)1測交結(jié)果為aabbcc∶AaBbCc∶ aaBbcc∶AabbCc＝1∶1∶1∶1，則下列正確表 示F1基因型的是 ( ),解析 在測交過程中，隱性性狀的親本產(chǎn)生的配子的基因型為abc，將測交后代個體中的abc三個基因去掉，就可得到F1產(chǎn)生的配子的基因型及比例為abc∶ABC∶aBc∶AbC=1∶1∶1∶1，則說明AC、ac分別連鎖，位于一對同源染色體上，B、b位于另一對同源染色體上，故B選項正確。 答案 B,7．下圖示一對同源染色體及其上的等位基 因，下列說法中錯誤的是( ) A．來自父方的染色體與來自母方的染色 體之間發(fā)生了交叉互換 B．B與b的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂 C．A與a的分離僅發(fā)生在減數(shù)第一次分裂 D．A與a的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂或 減數(shù)第二次分裂,解析 從圖中可以看出1和2為同源染色體，在1和2的姐妹單體間發(fā)生了交叉互換，所以1上的基因組成AaBB, 2上的基因組成Aabb。A和a的分離不僅發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期同源染色體的分離，還會發(fā)生在減數(shù)第二次分裂著絲點一分為二時。 答案 C,8．基因型為AaBb的動物，不考慮交叉互換，在其 精子的形成過程中，基因AA分開發(fā)生在( ) A．精原細(xì)胞形成初級精母細(xì)胞的過程中 B．初級精母細(xì)胞形成次級精母細(xì)胞的過程中 C．次級精母細(xì)胞形成精細(xì)胞的過程中 D．精細(xì)胞形成精子的過程中,解析 同源染色體分開發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過程中，姐妹染色單體分開則發(fā)生在減數(shù)第二次分裂中?；蛐蜑锳aBb的動物，在形成精子的過程中，AA在姐妹染色單體上，所以基因AA分開是在減數(shù)第二次分裂中發(fā)生的，即次級精母細(xì)胞形成精細(xì)胞的過程中。 答案 C,9．如圖分別表示同一動物不同細(xì)胞的分裂圖像， 可能導(dǎo)致等位基因彼此分離的圖像是( ),解析 等位基因位于同源染色體上，只有在減數(shù)分裂中隨著同源染色體的分開而分離，發(fā)生的時期是減數(shù)第一次分裂后期。題目已知這是同一個動物的細(xì)胞分裂圖像，所以A圖所示是有絲分裂的后期，B圖是減數(shù)第一次分裂后期，C圖是減數(shù)第二次分裂后期，D圖是有絲分裂中期。 答案 B,10．科學(xué)的研究方法是取得成功的關(guān)鍵，假說演 繹法和類比推理是科學(xué)研究中常用的方法。 下面是人類探明基因神秘蹤跡的歷程： ①孟德爾的豌豆雜交實驗：提出遺傳因子(基 因) ②薩頓研究蝗蟲的精子和卵細(xì)胞形成過 程中提出假說：基因在染色體上 ③摩爾根進(jìn)行果蠅雜交實驗：找到基因在染色 體上的實驗證據(jù) 他們在研究的過程中所使用的科學(xué)研究方法依 次為 ( ),A．①假說－演繹法 ②假說－演繹法 ③類比推理 B．①假說—演繹法 ②類比推理 ③類比推理 C．①假說—演繹法 ②類比推理 ③假說—演繹法 D．①類比推理 ②假說—演繹法 ③類比推理 解析 孟德爾的豌豆雜交實驗為假說—演繹法；薩頓提出假說“基因在染色體上”為類比推理；摩爾根進(jìn)行果蠅雜交實驗也是假說—演繹法。 答案 C,二、簡答題 11．右圖所示某生物卵原細(xì)胞中的染色體和染色 體上的基因，請回答： (1)同源染色體是 。 (2)非同源染色體是 。 (3)等位基因是 。 (4)非等位基因是_______________________。 (5)按自由組合定律遺傳的基因是__________。 (6)不能進(jìn)入同一配子的基因是____________。 (7)形成配子時能進(jìn)行自由組合的基因是 _ ______。 (8)此圖除表示卵原細(xì)胞外，還可表示 細(xì)胞和 細(xì)胞。,,解析 (1)同源染色體形態(tài)、大小相同，一條來自父方，一條來自母方。 (2)非同源染色體形態(tài)、大小不同。1、3,1、4,2、3,2、4都是非同源染色體。 (3)等位基因指在同源染色體上，相同位置并且控制相對性狀的基因。 (4)非等位基因可在同源染色體上，也可在非同源染色體上。 (5)自由組合定律遺傳的基因一定是非同源染色體上的非等位基因。,(6)根據(jù)分離定律等位基因不能進(jìn)入同一配子。 (7)形成配子時自由組合的是非同源染色體上的非等位基因。 (8)同一物種精原細(xì)胞、卵原細(xì)胞、體細(xì)胞含有相同的染色體數(shù)。 答案 1和2,3和4 (2)1和3,2和3,1和4,2和4 (3)A和a，B和b (4)A和B，A和b，a和B，a和b (5)A和B，A和b，a和B，a和b (6)A和a，B和b (7)A和B，A和b，a和B，a和b (8)精原 體,二、簡答題 11．右圖所示某生物卵原細(xì)胞中的染色體和染色 體上的基因，請回答： (1)同源染色體是 。 (2)非同源染色體是 。 (3)等位基因是 。 (4)非等位基因是_______________________。 (5)按自由組合定律遺傳的基因是__________。 (6)不能進(jìn)入同一配子的基因是____________。 (7)形成配子時能進(jìn)行自由組合的基因是 _ ______。 (8)此圖除表示卵原細(xì)胞外，還可表示 細(xì)胞和 細(xì)胞。,,,二、簡答題 11．右圖所示某生物卵原細(xì)胞中的染色體和染色 體上的基因，請回答： (1)同源染色體是 。 (2)非同源染色體是 。 (3)等位基因是 。 (4)非等位基因是_______________________。 (5)按自由組合定律遺傳的基因是__________。 (6)不能進(jìn)入同一配子的基因是____________。 (7)形成配子時能進(jìn)行自由組合的基因是 _ ______。 (8)此圖除表示卵原細(xì)胞外，還可表示 細(xì)胞和 細(xì)胞。,,12．回答下列Ⅰ、Ⅱ小題： Ⅰ.雄果蠅的X染色體來自親本中的________果 蠅，并將其傳給下一代中的________果蠅。雄 果蠅的白眼基因位于______染色體上，______ 染色體上沒有該基因的等位基因，所以白眼這 個性狀表現(xiàn)伴性遺傳。 Ⅱ.已知果蠅剛毛和截毛這對相對性狀由X和Y 染色體上一對等位基因控制，剛毛基因(B)對 截毛基因(b)為顯性?，F(xiàn)有基因型分別為XBXB、 XBYB、XbXb和XbYb的四種果蠅。,(1)根據(jù)需要從上述四種果蠅中選擇親本，通過兩代雜交，使最終獲得的后代果蠅中，雄性全部表現(xiàn)為截毛，雌性全部表現(xiàn)為剛毛，則第一代雜交親本中，雄性的基因型是__________，雌性的基因型是________；第二代雜交親本中，雄性的基因型是____________，雌性的基因型是________，最終獲得的后代中，截毛雄果蠅的基因型是__________，剛毛雌果蠅的基因型是________。,(2)根據(jù)需要從上述四種果蠅中選擇親本，通過兩代雜交，使最終獲得的后代果蠅中雌性全部表現(xiàn)為截毛，雄性全部表現(xiàn)為剛毛，應(yīng)如何進(jìn)行實驗？(用雜交實驗的遺傳圖解表示即可) 解析 雄性個體的X染色體只能來自上一代的母本，并傳給下一代的雌性個體；由于果蠅的眼色遺傳是伴性遺傳，而在雄果蠅的X染色體和Y染色體有一部分是非同源的，因此判斷果蠅的眼色基因位于X染色體上，在Y染色體上沒有它的等位基因。,剛毛為顯性(B)，截毛為隱性(b)，要最終獲得雄性全為截毛(XbYb)，雌性全為剛毛(XBX－)，XB只能由上一代個體的雄性個體提供，且它提供的Y一定是Yb，因此第二代雜交親本基因型為XBYb和XbXb，要想獲得XBYb的雄性個體，那么第一代雜交親本的基因型應(yīng)該為XbYb和XBXB。 要使最終獲得的雌性果蠅全部為截毛(XbXb)，雄性果蠅全部為剛毛(XBY－或X－YB)，那么第二代雜交親本中雌性個體只能提供Xb，雄性個體提供的X染色體也只能是Xb,提供的Y染色體應(yīng)為YB。因此第二代雜交親本的基因型為XbYB和XbXb。要想獲得XbYB的雄性個體，第一代雜交親本果蠅應(yīng)選擇XBYB和XbXb進(jìn)行雜交。,答案 I．雌 雌 X Y Ⅱ.(1)XbYb XBXB XBYb XbXb XbYb XBXb (2) P XbXb XBYB 截毛雌蠅 剛毛雄蠅 ↓ F1 XbYB XbXb 剛毛雄蠅 截毛雌蠅 ↓ F2 XbXb XbYB 雌蠅均為截毛 雄蠅均為剛毛,