1、学年人教版必修2 第2章 第2节 基因在染色体上 学案第2节基因在染色体上学习目标导引核心素养对接关键术语1.概述性染色体上的基因传递和性别相关联；2.举例说明基因与性状的关系。1.生命观念认同基因在染色体上，形成结构与功能观；2.科学思维分析果蝇眼色遗传实验，归纳并概括规律；3.科学探究通过实验，判断基因在染色体上的位置。类比推理等位基因|预知概念|一、萨顿的假说1.研究方法类比推理。2.依据基因和染色体行为存在明显的平行关系。项目基因染色体性质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，保持相对稳定的形态结构存在体细胞成对成对形式配子成对中的一个成对中的一条来源成对的基因一个来自
2、父方、一个来自母方同源染色体一条来自父方，一条来自母方行为非等位基因在形成配子时自由组合非同源染色体在形成配子时自由组合3.内容基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因位于染色体上。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.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：F1的结果说明红眼是显性性状。F2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。F2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：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。解
3、释：（4）测交验证：亲本中的白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配子代雌性红蝇雌性白蝇雄性红蝇雄性白蝇1111。（5）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.摩尔根的新发现基因和染色体的关系（1）一条染色体上有多个基因。（2）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规律内容基因的分离定律基因的自由组合定律描述对象一对同源染色体上的等位基因非同源染色体上的非等位基因行为特点具有一定的独立性分离或组合互不干扰发生时间减数分裂过程中减数分裂过程中结果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自由组合|过程评价|1.萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验
4、所用的实验方法相同（）2.摩尔根用红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交，发现F2中白眼果蝇全部是雄性的（）3.生物体内所有的基因都位于染色体上（）4.摩尔根和他的合作者研究发现，一条染色体上只有一个DNA，一个DNA上有多个呈线性排列的基因（）5.等位基因随着同源染色体的分离而分离，非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而组合（）答案1.2.3.4.5.|联想质疑|基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。果蝇体细胞中染色体的组成及基因在染色体上的分布。分离和自由组合定律的细胞学基础。名师点拨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
5、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。（3）原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。（1）所有的基因都在染色体上吗？哪种染色体上的基因所控制的性状与性别有关？提示：不是，线粒体和叶绿体中也含有基因。性染色体上含有的基因所控制的性状与性别有关。（2）为什么说同源染色体的形态、大小不完全相同？提示：对于常染色体而言，同源染色体的形态、大小相同，但两条性染色体大小形态则可能不同。（3）摩尔根和孟德尔的实验材料、目的均不同，但他们都采取了哪种科学研究方法？提示：假说演绎法。科学探究1萨顿的假说萨顿通过类比推理法得出“基
6、因在染色体上”的结论，下列能为该结论提供证据的是。基因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，染色体保持相对稳定的形态结构；基因和染色体在体细胞中都成对存在；一个DNA分子上有很多个基因，一条染色体上有一个或两个DNA分子；基因和染色体在配子中都成单存在；等位基因一个来自父本一个来自母本，同源染色体一个来自父本一个来自母本；形成配子时，等位基因分离的同时非等位基因自由组合，同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合。提示：。【探究应用】大量事实表明，萨顿发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此做出如下推测，哪一项是没有说服力的（）A.基因在染色体上B.同源染色体分离导致等位
7、基因分离C.每条染色体上都有许多基因D.非同源染色体自由组合使非等位基因自由组合解析萨顿用蝗虫细胞作材料研究了精子和卵细胞的形成过程，并提出了如下推论：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，因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。而摩尔根则是通过果蝇的杂交实验、测交实验等对基因位于染色体上提供了充足的实验证据。但是“每条染色体上都有许多基因”的结论不是上述实验证明的，而且通过基因行为与染色体行为的平行关系也得不出这一结论。答案C【一题多变】科学的研究方法是取得成功的关键，人类探索基因神秘踪迹历程中，进行了如下研究：1866年孟德尔的豌豆杂交实验：提出了生物的
8、性状由遗传因子控制；1903年萨顿研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程，提出假说：基因在染色体上；1910年摩尔根进行果蝇杂交实验：找到基因在染色体上的实验证据。他们在研究的过程中所使用的科学研究方法依次为？提示：假说演绎法类比推理假说演绎法类比推理与假说演绎法的比较（1）类比推理：将未知事物同已知事物的性质类比，依据其相似性，提出关于未知事物某些性质的假说类比推理得出的结论，并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。萨顿根据蝗虫细胞中染色体与基因的平行关系，由可见的染色体的行为推测看不见的基因的行为，但这种方法得出的结论不一定是正确的，是一种思维的产物。（2）假说演绎法：在观察和分
9、析基础上提出问题通过推理和想像提出解释问题的假说根据假说进行演绎推理通过实验检验演绎推理的结论若实验结果与预期结论相符，证明假说是正确的；反之，假说是错误的。无论是孟德尔还是摩尔根，都利用该方法，先通过杂交实验发现问题，并提出解释问题的假说，然后再设计测交实验进行验证，在测交实验出现结果以前，先运用自己的假说预测实验结果即演绎。科学探究2基因位于染色体上的实验证据1.图1为摩尔根的果蝇杂交实验图解，图2为雌雄果蝇的染色体组成示意图。请据图思考下列问题：（1）用果蝇作为实验材料有何优点？提示：相对性状多、明显；培养周期短；成本低；易饲养；染色体数目少，便于观察等。（2）据图2思考：是不是所有的同
10、源染色体形态、大小都相同？提示：不是，常染色体中同源染色体的大小和形态相同，但性染色体的形态、大小可能不同。（3）摩尔根通过杂交实验发现了什么问题？他又做出怎样的假设解释这个问题？提示：白眼性状的表现总是与性别相联系。控制白眼的基因只位于X染色体上，在Y染色体上没有它的等位基因。（4）根据摩尔根的假设，红眼、白眼雌雄果蝇的基因型分别有哪些？（相关基因用W和w表示）提示：雌果蝇：红眼XWXW、XWXw，白眼XwXw；雄果蝇：红眼XWY，白眼XwY。2.已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制（相关基因用H、h表示），一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中灰体黄体灰体黄体1111。（1）能否确定灰体
11、的显隐性？能否进一步确定H、h位于常染色体还是X染色体上？提示：不能，不能。（2）经查资料得知，灰体对黄体为显性，且H、h位于X染色体上，请写出题干中灰体雌蝇和黄体雄蝇的基因型，并从它们的子代中选择两个组合证明控制灰体和黄体的基因位于X染色体上。提示：XHXh、XhY；XHXhXHY或XhXhXHY。【探究应用】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，w基因控制白色。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.白眼雌果蝇解析先写出亲代基因型。红眼雌果蝇：XWXW或XWXw，红眼雄果蝇：XWY。若XWXWXWYXW
12、XW（红眼雌果蝇）、XWY（红眼雄果蝇）；若XWXwXWYXWXW（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，后代中不可能出现白眼雌果蝇。答案D【一题多变】（1）用题中的杂交方法，能否判断出红眼雌果蝇是纯合体还是杂合体？为什么？提示：能，因为如果红眼雌果蝇是纯合体，则后代都是红眼果蝇；如果红眼雌果蝇是杂合体，则后代中雌果蝇都是红眼，但雄果蝇中一半是红眼一半是白眼。（2）一只红眼雌果蝇和一只白眼雄果蝇杂交，子代的表现型有哪些可能？提示：如果红眼雌果蝇是纯合体，则后代中的雌雄果蝇都是红眼；如果是杂合体，则无论是雄果蝇还是雌果蝇，都一半是红眼一半是白眼。
13、科学探究3孟德尔遗传规律的现代解释如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，和、和是两对同源染色体，请回答：（1）图中属于等位基因的有哪些？（2）图中非等位基因有哪些？（3）上述非等位基因中，能自由组合的是哪些？（4）分离定律和自由组合定律发生在什么时期？提示：（1）A与a、B与b、C与c。（2）除（1）之外，其他情况均属非等位基因。（3）A/a与C、c、B/b与C、c可自由组合。（4）发生在减数分裂过程中，具体地说都发生在减数第一次分裂后期。【探究应用】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，下列有关叙述正确的是（）A.从性染色体组成情况上看，该果蝇只能形成一种配子B.e基因
14、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D、d之间不能自由组合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，从性染色体组成情况上看，它能形成X、Y两种配子；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；A、a与D、d位于两对同源染色体上，减数分裂时，A、a与D、d之间能够自由组合；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，产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，即
15、各占1/4。答案D【一题多变】（1）A、a和B、b的遗传是否遵循自由组合定律？为什么？提示：不遵循，因为它们位于同一对同源染色体上。（2）果蝇有四对同源染色体，如果只考虑染色体的组合情况而不考虑基因型，则有多少种组合方式？提示：16种。（1）基因的分离定律与减数分裂的关系（2）基因的自由组合定律与减数分裂的关系【运用概念】1.能证明基因与染色体之间存在平行关系的实验是（）A.摩尔根的果蝇杂交实验B.孟德尔的具有一对相对性状的豌豆杂交实验C.孟德尔的具有两对相对性状的豌豆杂交实验D.细胞全能性的实验解析孟德尔的实验证明的是分离定律和自由组合定律；细胞全能性实验证明细胞中含有全套的遗传物质；摩尔根
16、的果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上。答案A2.下图能正确表示基因分离定律实质的是（）解析基因分离定律的实质是：杂合子在产生配子时，等位基因随同源染色体的分离而分离，独立地进入不同的配子中。答案C3.摩尔根的重要贡献是（）A.首先提出基因就在染色体上的假说B.总结了遗传学上的三大定律C.用实验证明了基因位于染色体上D.首先提出了“基因”一词解析萨顿首先提出基因就在染色体上的假说；遗传学上的三大定律，孟德尔提出了两个，摩尔根提出了一个；约翰逊首先把遗传因子用“基因”一词代替；摩尔根用实验证明了基因位于染色体上。答案C【科学思维】4.我国科学家研究认为精子对胚胎早期发育具有决定作用，这就意味着父亲
17、的基因更强大。下列有关基因和染色体的叙述正确的是（）A.基因都存在于细胞核中B.基因在染色体上呈线性排列C.一条染色体上有一个基因D.染色体就是由基因组成的解析基因主要存在于细胞核中，但细胞质中也有少量的基因存在；基因在染色体上呈线性排列，这也说明一条染色体上有许多个基因；染色体主要由DNA和蛋白质组成。答案B5.下列各种基因型的个体自交后代表现型比例为9331的是（）解析由比例9331可知，涉及两对等位基因，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。答案C课时提升训练（时间：30分钟满分：50分）【运用概念】1.已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该
18、昆虫减数分裂产生配子的说法，正确的是（）A.果蝇的精子中含有成对基因B.果蝇的体细胞中只含有一个基因C.果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自于父方，也可以同时来自于母方D.在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个解析根据萨顿的假说，基因和染色体行为存在着明显的平行关系，在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个，同样也只有成对染色体中的一条；体细胞中成对的基因一个来自于父方，一个来自于母方；同源染色体也是如此。答案D2.下列对染色体、核DNA、基因三者关系的叙述中，正确的是（）A.一条染色体上含有一个或两个DNA分子，一个DNA分子上含
19、有一个基因B.都能进行复制、分离和传递，且三者行为一致C.染色体是基因的唯一载体D.在生物的传宗接代中，基因的行为决定着染色体的行为解析一个DNA分子上含有许多个基因；染色体是基因的主要载体；染色体的行为决定基因的行为。答案B3.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（）精原细胞形成初级精母细胞时初级精母细胞形成次级精母细胞时次级精母细胞形成精细胞时精细胞形成精子时A. B.C. D.解析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第二次分裂，伴随着丝点分裂，姐妹染色单体的分开而分离；Mm是一对等位基因，位于一对同源
20、染色体上，它们的分离发生在减数第一次分裂，伴随着同源染色体的分开而分离。答案B4.下列关于果蝇的叙述，错误的是（）A.体细胞中有4对同源染色体，其中有3对常染色体，1对性染色体B.白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无等位基因C.白眼雄果蝇产生的配子中一半含有白眼基因，一半不含白眼基因D.白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，后代全部表现为红眼果蝇解析设控制红眼与白眼的基因用W、w表示，白眼雌果蝇产生的配子为Xw一种，红眼雄果蝇产生的配子有XW和Y两种，雌雄配子随机结合，产生XWXw和XwY，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼。答案D5.如图是科学家对果蝇一条染色体上的基因测定结果，下列有关该图的
21、说法正确的是（）A.控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因B.控制白眼和朱红眼的基因在遗传时遵循基因的分离定律C.该染色体上的基因在后代中都能表达D.该染色体上的基因呈线性排列解析等位基因是位于同源染色体的同一位置上、控制一对相对性状的基因，等位基因的遗传符合基因分离定律，A、B错误；在个体发育过程中基因存在选择性表达，C错误。答案D6.下列关于基因和染色体在减数分裂过程中行为变化的描述，错误的是（）A.同源染色体分离的同时，等位基因也随之分离B.非同源染色体自由组合，使所有非等位基因之间发生自由组合C.染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开D.非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越
22、多解析基因的行为和染色体的行为是平行的，在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分离而彼此分离，A正确；非同源染色体上的非等位基因自由组合，但同源染色体上的非等位基因不能自由组合，B错误；基因位于染色体上，故在染色单体分开时，复制而来的两个基因随之分开，C正确；位于非同源染色体上的非等位基因才能自由组合，非同源染色体越多，非等位基因组合的种类越多，D正确。答案B7.下列关于基因和染色体的叙述，错误的是（）A.体细胞中成对的等位基因或同源染色体在杂交过程中保持独立性B.受精卵中成对的等位基因或同源染色体一半来自母方，另一半来自父方C.减数分裂时，成对的等位基因或同源染色体彼此分离并分别进入不
23、同配子D.雌雄配子结合形成合子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合解析等位基因是指位于一对同源染色体的相同位置上、控制相对性状的基因，同源染色体是指形状和大小一般都相同，而且一条来自父方、一条来自母方的两条染色体。可见，体细胞中成对的等位基因或同源染色体在杂交过程中保持独立性，受精卵中成对的等位基因或同源染色体一半来自母方，另一半来自父方，A、B正确；减数分裂时，成对的等位基因随同源染色体的分离而分别进入不同的配子中，C正确；减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，D错误。答案D8.下列关于孟德尔遗传规律现代解释的叙述，错误的是（）A.非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是
24、互不干扰的B.同源染色体上的等位基因具有一定的独立性C.同源染色体上的等位基因分离，非等位基因自由组合D.同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合解析孟德尔的遗传规律中，同源染色体上的非等位基因是不能自由组合的，自由组合的是非同源染色体上的非等位基因。答案C【科学思维】9.根据基因与染色体的相应关系，非等位基因的概念可描述为（）A.染色体不同位置上的不同基因B.同源染色体上不同位置上的基因C.非同源染色体上的不同基因D.同源染色体相同位置上的基因解析非等位基因是指同源染色体上不同位置的基因以及非同源染色体上的基因，强调的都是不同位置上的基因。答案A10.果蝇的红眼（R）对
25、白眼（r）为显性，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中雄果蝇与亲代雌果蝇眼色相同，雌果蝇与亲代雄果蝇眼色相同，那么亲代果蝇的基因型为（）A.XRXRXrY B.XrXrXRYC.XRXrXrY D.XRXrXRY解析根据题意，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会不同。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XrXrXRY。答案B11.下列关于减数分裂过程中基因和染色体的叙述，不正确的是（）A.在间期，染色体的复制使细胞核中的基
26、因数目加倍B.在减数第一次分裂后期，染色单体分开，染色体数目加倍C.在减数分裂结束时，子细胞的细胞核中，染色体数目减半D.染色体的行为变化决定了基因的行为变化解析在减数第一次分裂前的间期，染色体复制的实质是DNA复制，使其中DNA含量加倍；在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，染色体数目不变，在减数第二次分裂后期时，着丝点才发生分裂，染色单体分开。减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，结果子细胞的细胞核中，染色体数目和DNA含量减半；基因主要位于染色体上，所以染色体的行为变化决定了基因的行为变化。答案B12.A和a为控制果蝇体色的一对等位基因，只存在于X染色体上。在细胞分裂过程中，发生该
27、等位基因分离的细胞是（）A.初级精母细胞 B.精原细胞C.初级卵母细胞 D.卵原细胞解析在减数分裂过程中同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分开，X染色体与Y染色体可视为同源染色体，但控制果蝇体色的基因A，a位于X染色体上而在Y染色体上不存在。因此仅存在于X染色体上的等位基因要发生分离，则该细胞中应含有两条X染色体。等位基因随同源染色体分离而分开发生在减数第一次分裂过程中，故该细胞应为初级卵母细胞。答案C13.图甲表示某果蝇体细胞染色体组成，图乙表示该果蝇所产生的一个异常的生殖细胞，据图回答下列问题：（1）果蝇的一个精原细胞中X染色体上的W基因在期形成两个W基因，这两个W基因在期发生分离
28、。（2）基因B、b与W的遗传遵循定律，原因是_。（3）该精原细胞进行减数分裂时，次级精母细胞后期性染色体的组成为。（4）图乙所示的是一个异常的精细胞，造成这种异常的原因是在该精细胞形成过程中，_。解析（1）果蝇X染色体上的两个W基因是DNA分子复制的结果，发生在细胞分裂的间期，这两个W基因位于姐妹染色单体上，故其分离发生在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。（2）由于B、b基因位于常染色体上，而W基因位于性染色体上，故它们的遗传遵循基因的自由组合定律。（3）经减数第一次分裂产生的次级精母细胞中没有同源染色体，所含有的性染色体是X或Y，由于后期着丝点分裂，染色单体分开，因此含有的性染色体是XX或Y
29、Y。（4）图乙细胞内含有两条Y染色体，原因可能是减数第二次分裂后期着丝点分裂后两条Y染色体进入了同一精细胞中。答案（1）间有丝分裂后期或减数第二次分裂后（2）基因的自由组合这两对基因位于非同源染色体上（3）XX或 YY（4）减数第二次分裂中两条Y染色体进入了同一精细胞中14.据图回答下列问题：（1）此图为性果蝇的染色体组成图。此图中有对同源染色体。与性别决定有关的染色体是图中的染色体。（2）此图所代表的果蝇能产生种染色体组合的配子。（3）写出此果蝇的基因型：。在减数分裂过程中遵循分离定律的基因是，能够发生自由组合的基因是。（4）果蝇的一个原始生殖细胞在形成生殖细胞的过程中，性染色体上的W基因在期形成两个W基因，这两个W基因在期发生分离。解析此图为雄性果蝇染色体组成图，细胞内共有4对同源染色体，形成的配子共有24种染色体组合。此
