高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 基因在染色体上导学案

第2节　基因在染色体上

基础知识·双基夯实

一、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。

(1)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，也有相对稳定的 形态结构 。

(2)在体细胞中基因成对存在， 染色体 也是成对的。在配子中成对的 基因 只有一个，同样，成对的 染色体 也只有一条。

(3)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。

(4) 非等位 基因在形成配子时自由组合， 非同源 染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。

二、基因位于染色体上的实验证据

1．实验现象

P　　　红眼(♀)×白眼(♂)

　　　　　　　　↓

F1　　　　 红眼 (♀、♂)

　　　　　　　　↓雌雄交配

F2　　　红眼(♂、♀)　 1/4白眼 (♂)

2．实验现象的解释

F2

3．实验现象解释的验证方法： 测交 。

4．实验结论：基因在 染色体 上。

5．发展：一条染色体上有 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．基因的分离定律的实质

(1)在杂合子的细胞中，位于一对 同源染色体 上的等位基因，具有一定的 独立性 。

(2)在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随 同源染色体 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。

2．基因的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。

〔活学巧练〕

判断下列叙述的正误

(1)萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上。(　×　)

(2)基因在染色体上呈线性排列。(　√　)

(3)非等位基因在形成配子时均是自由组合的。(　×　)

(4)X染色体上的基因控制的性状遗传不遵循孟德尔遗传规律。(　×　)

(5)一对等位基因应位于一对同源染色体上。(　√　)

(6)染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多个基因。(　√　)

〔思考〕

1．非等位基因都遵循孟德尔的自由组合定律吗？

提示：不是，因为遵循孟德尔的自由组合定律的基因是非同源染色体上的非等位基因，而同源染色体上的非等位基因则不能自由组合。

2．果蝇中的X染色体和Y染色体上的基因遵循孟德尔的遗传规律吗？

提示：遵循，因为X、Y染色体是一对同源染色体，上面的等位基因遵循孟德尔基因分离定律。

〔学霸记忆〕

1．萨顿的“基因与染色体行为存在平行关系”的假说运用了类比推理法；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。

课内探究·名师点睛

萨顿的假说

要点归纳　　

1．研究对象及材料：1903年，萨顿用蝗虫细胞为实验材料研究精子和卵细胞的形成过程。

2．假说的依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。

3.提出假说利用的方法——类比推理法：萨顿将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出“基因位于染色体上”的假说。

[易错提醒]　并非所有的基因都位于染色体上

(1)位于染色体上的基因：真核生物细胞核基因。

(2)非染色体上的基因：

①真核生物线粒体、叶绿体基因：虽然叶绿体和线粒体中没有染色体，但线粒体、叶绿体中的DNA上也具有基因。

②原核生物的基因：原核生物无染色体，原核生物所有的基因都不在染色体上。

典例剖析　　

典例1　1903年，美国遗传学家萨顿关于“基因位于染色体上”的假说是如何提出的？(　C　)

A．通过实验研究得出的结论

B．运用假说—演绎法提出的

C．运用类比推理提出的

D．运用系统分析法提出的

[解析]　萨顿提出“基因位于染色体上”的假说运用的是类比推理法，他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说，C正确。

┃┃变式训练1 ■

　(2020·甘肃天水一中高一期中)萨顿依据“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”，提出“基因在染色体上”的假说，以下哪项不属于他所依据的“平行”关系？(　C　)

A．基因和染色体在体细胞中都成对存在，在配子中都只有成对中的一个

B．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中也自由组合

C．一条染色体上有许多个基因

D．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，也有相对稳定的形态结构

[解析]　基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只有成对中的一个，这说明基因和染色体之间存在平行关系，A项不符合题意。非同源染色体上的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中也自由组合，这也体现了基因与染色体之间存在平行关系，B项不符合题意。一条染色体上有许多个基因，并不能体现基因与染色体之间存在平行关系，C项符合题意。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，也有相对稳定的形态结构，这体现了基因与染色体之间存在平行关系，D项不符合题意。

基因位于染色体上的实验证据

要点归纳　　

1．实验者：美国遗传学家摩尔根

2．实验材料：果蝇。

选材原因：(1)相对性状多、明显；(2)培养周期短；(3)成本低；(4)易饲养；(5)染色体数目少，便于观察等。

3．果蝇的染色体组成：

4.实验现象

P　　　　　　F1　　　　　　F2

―→―→

(1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状；

(2)F1全为红眼→红眼是显性性状；

(3)F2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)白眼性状的表现与性别相联系。

5．理论解释

(1)性染色体与常染色体

性染色体：雌雄异体的生物决定性别的染色体。

常染色体：与性别决定无直接关系的染色体。

(2)遗传分析图解：假设控制果蝇白眼的基因(用w表示)位于X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。

说明：在遗传分析图解的书写过程中，常染色体上基因不需标明其位于常染色体上，性染色体上基因需将性染色体及其上基因一同写出。如XWY。

(3)测交实验验证

由测交结果可见：红眼和白眼的比例为11，验证了控制果蝇红眼与白眼的基因位于X染色体上。

6．实验结论：基因在染色体上。

7．通过基因定位发现：基因在染色体上呈线性排列。

基因线性排列是指基因是一个接着一个，之间没有重复、倒位、分枝等现象。

基因定位：就是要将基因定位于某一染色体上，并测定基因在特定染色体上线性排列的顺序和相对距离。

知识贴士,　　常染色体上的基因与性染色体上的基因书写时，一般是将常染色体上的基因写在前面，如AaXBY。

典例剖析　　

典例2　(2020·江苏启东中学高一月考)在野生型果蝇与白眼雄性突变体果蝇的杂交实验中，摩尔根最早能够推断白眼基因位于X染色体上所依据的实验结果是(　B　)

A．白眼突变体果蝇与野生型果蝇杂交，F1全部表现为野生型，且雌雄比例为11

B．F1中雌雄果蝇杂交，后代出现性状分离，且白眼全部为雄性

C．F1中雌性果蝇与白眼雄性果蝇杂交，后代出现白眼果蝇，且雌雄比例为11

D．白眼雌性果蝇与野生型雄性果蝇杂交，后代白眼果蝇全部为雄性，野生型全部为雌性

[解析]　白眼突变体果蝇与野生型果蝇杂交，F1全部表现为野生型，且雌雄比例为11，只能说明野生型相对于突变体为显性，不能据此推断白眼基因位于X染色体上，A项不符合题意；F1雌雄果蝇杂交，后代中出现性状分离，且白眼果蝇全部为雄性，说明白眼的遗传与性别有关，又由于白眼的遗传与X染色体的遗传相似，摩尔根据此推断白眼基因位于X染色体上，B项符合题意；F1中雌性果蝇与白眼雄性果蝇杂交，后代出现白眼果蝇，且雌雄比例为11，单凭该结果不能推断白眼基因位于X染色体上，C项不符合题意；白眼雌性果蝇与野生型雄性果蝇杂交是一个测交实验，可以用来验证白眼基因位于X染色体上的推断是否正确，但不是摩尔根最早推断白眼基因位于X染色体上所依据的实验结果，D项不符合题意。

┃┃变式训练2 ■

　(2020·福建师大附中期中)摩尔根研究控制果蝇白眼的基因在染色体上的位置时经历了若干过程，下列叙述依次为(　C　)

①白眼性状是如何遗传的，为何与性别有关　②控制白眼的基因仅位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因　③对F1红眼雌果蝇进行测交

A．①为假说，②为推论，③为实验验证

B．①为观察，②为假说，③为推论

C．①为问题，②为假说，③为实验验证

D．①为推论，②为假说，③为实验验证

[解析]　摩尔根研究控制果蝇白眼的基因在染色体上的位置时采用的方法是假说一演绎法。根据实验现象提出的问题是白眼性状是如何遗传的，为何与性别有关；作出的假设是控制白眼的基因仅位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因；利用F1红眼雌果蝇进行测交实验，验证假说。

孟德尔遗传规律的现代解释

要点归纳　　

1．分离定律和自由组合定律比较：

知识贴士　　1.同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同时进行，都发生在减数第一次分裂后期。,2.减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因，而不是所有的非等位基因。因为同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。

典例剖析　　

典例3　(2020·四川成都外国语学校期中)下列关于孟德尔遗传规律现代解释的叙述，错误的是(　C　)

A．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

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．基因的分离定律与基因的自由组合定律体现在减数分裂过程中

[解析]　基因的自由组合定律的现代解释认为，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，A正确；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；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，C错误；基因的分离定律与基因的自由组合定律体现在减数分裂过程中，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，D正确。

┃┃变式训练3 ■

　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(　D　)

A．从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子

B．e基因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]　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，只从性染色体情况看，它能产生X、Y两种配子，A错误；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，B错误；A、a与B、b这两对等位基因位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，C错误；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇的基因型可表示为DdXeY，能产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，D正确。

指点迷津·拨云见日

1．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。

2．两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的分开而分离，如图所示：

(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，如图所示：

[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原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。

典例4　(2020·广东广州期末)根据如图所示基因在染色体上的分布情况判断，下列选项不遵循基因的自由组合定律的是(　A　)

[解析]　A、a与D、d位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，A错误；A、a与B、B位于两对同源染色体上，在遗传过程中遵循基因的自由组合定律，B正确；A、a与C、c位于两对同源染色体上，在遗传过程中遵循基因的自由组合定律，C正确；C、c与D、d位于两对同源染色体上，在遗传过程中遵循基因的自由组合定律，D正确。

教材问题·解疑答惑

问题探讨☞P29

1．人类基因组测序工作看似简单，其实程序非常复杂，工作耗时长，为了降低成本，减少工作量，应首先确定测哪些染色体。

2．1～22号常染色体所含遗传信息相同，只需测一对同源染色体中的一条。XY染色体之间具有不同的基因和碱基序列，所以一共测定22条常染色体和X、Y两条性染色体。

思考·讨论☞P30

提示：同意。

思考·讨论☞P31

1．提示：能，用F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇测交，子代雌雄果蝇均有红眼和白眼两种表型，且比例相等。或用白眼雌果蝇与红眼雄果蝇测交，子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼。

2．提示：不能，若控制白眼的基因只在Y染色体上，F1中不会出现红眼雄果蝇。

练习与应用☞P32

一、概念检测

1．(1)√　位于一对同源染色体上相同位置的基因为等位基因，控制同一性状的不同类型。

(2)×　非等位基因可以位于同源染色体的不同位置上。

2．B　染色体由DNA和蛋白质组成，而基因是DNA片段，不包括蛋白质。

3．D　非同源染色体自由组合，只能使非同源染色体上的非等位基因自由组合，不能使同源染色体上的非等位基因自由组合。

二、拓展应用

1．提示：白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，所以通过眼睛颜色能判断性别；而白眼雄果蝇与红眼雌果蝇杂交，子代可能均为红眼或雌雄果蝇均有红眼和白眼，所以通过眼睛颜色不能判断性别。其他杂交组合不能通过眼色判断子代果蝇的性别。

2．提示：这些生物的体细胞中的染色体数目虽然减少一半，但仍具有一整套非同源染色体。这一组染色体携带有控制该生物体所有性状的一整套基因。

3．提示：人体细胞染色体数目变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动。未发现其他常染色体数目变异的婴儿，很可能是因为发生这类变异的受精卵不能发育，或在胚胎早期就死亡了。