高中生物第2节 基因在染色体上导学案

这是一份高中生物第2节 基因在染色体上导学案，共18页。

素养达成
1.通过分析基因在染色体上的证明过程，理解结构决定功能的基本观点，进一步领悟“假说—演绎法”。(生命观念)
2．通过实验，判断基因在染色体上的位置。(科学探究)
加拿大前外交官朗宁曾在竞选省议员时，由于他幼儿时期吃过中国奶妈的奶水一事，受到政敌的攻击，说他身上一定有中国血统。朗宁反驳说：“你们是喝牛奶长大的，你们身上一定有牛的血统了！”你知道朗宁反驳使用的是生物学中的什么方法吗？
学习主题一 萨顿的假说及摩尔根的果蝇杂交实验
任务一 分析教材P30～31图2－8、2－9和2－10，结合相关文字内容，讨论下列相关问题：
1．萨顿得出“基因在染色体上”的结论，下列能为该结论提供证据的是 。
①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；
②基因和染色体在体细胞中都成对存在；
③一个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；
④基因和染色体在配子中都成单存在；
⑤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；
⑥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。
2．如何判断控制某种性状的基因是位于常染色体上，还是位于性染色体上？
3．摩尔根证明基因位于染色体上，采用的是什么方法？
任务二 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，请据图回答下列问题：
1．用果蝇作实验材料有何优点？
2.是不是所有的同源染色体形态、大小都相同？
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来解释这一问题？
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)
任务三 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＝1∶1∶1∶1。
1．能否确定灰体的显隐性？能否进一步确定H、h位于常染色体上还是X染色体上？
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。
果蝇X染色体上一些基因的示意图
摩尔根果蝇杂交实验的假说—演绎分析
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)白眼性状的表现与性别相联系。即控制眼色的基因位于X染色体上，Y染色体上没有相关基因。各种果蝇的基因型及表型如下表：
[注：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野生型纯种红眼雄果蝇交配。(显雄与隐雌杂交)
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。
【重点笔记】
1．与性染色体有关的两个“并非”
(1)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有性染色体。
②雌雄同株的植物无性染色体。
(2)并非所有生物的X染色体都比Y染色体短，如人的X染色体比Y染色体长。
2．“假说—演绎法”：在观察和分析基础上提出问题→通过推理和想象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，则证明假说是正确的；反之，则假说是错误的。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”。

1．(合格考)下列相关叙述错误的是( )
A．萨顿提出了基因位于染色体上的假说
B．萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系
C．萨顿证明了果蝇的白眼基因位于性染色体上
D．萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑
2．(合格考)在摩尔根所做的果蝇野生型与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键的实验结果是( )
A．白眼突变体与野生型杂交，F1全部表现为野生型，雌雄比例为1∶1
B．F1相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性
C.F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为1∶1
D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性
3．(等级考)果蝇的红眼和白眼是X染色体上的一对等位基因控制的相对性状。用一对红眼雌、雄果蝇交配，子一代中出现白眼果蝇。下列说法不正确的是( )
A．红眼对白眼是显性
B．子一代的白眼果蝇既有雄性也有雌性
C．子一代的雌果蝇中有1/2为杂合子
D．子一代的雄果蝇既有红眼也有白眼
学习主题二 孟德尔遗传规律的现代解释
任务一 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哪些？
2．图中属于非等位基因的有哪些？
3．上述非等位基因中，能自由组合的有哪些？
4．分离定律和自由组合定律发生在减数分裂的什么时期？
任务二 孟德尔遗传定律中的遗传因子与染色体上的基因对应关系是怎样的？
任务三 等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？
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：
(2)自由组合定律的细胞学基础是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，如图：
【重点笔记】
1．同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循分离定律，非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。
2．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才遵循自由组合定律。
(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．(合格考)据图分析，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( )
2．(合格考)下列各种基因型的个体自交后代表型比例为9∶3∶3∶1的是( )
3．(等级考)如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列相关说法错误的是( )
A．果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目
B．基因在染色体上呈线性排列
C．黄身基因与白眼基因的遗传不遵循自由组合定律
D．细胞内的基因都在染色体上
4．(等级考)现有纯种果蝇品系①～④，其中品系①的性状均为显性，品系②～④均只有一种性状是隐性，其他性状都是显性。这四个品系的隐性性状及控制隐性性状的基因所在的染色体如表所示，若要验证基因的自由组合定律，可选择交配的品系组合为( )
A.①×④ B．①×②
C．②×③ D．②×④

1．下列各项中不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是( )
A．体细胞中基因和染色体成对存在，生殖细胞中二者都是成单存在
B．体细胞成对的基因和同源染色体都是一个来自父方，一个来自母方
C．非同源染色体及其上的非等位基因自由组合
D．基因和染色体在生殖过程中都可能发生变异
2．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子一代雌雄果蝇都表现红眼，这些果蝇交配产生的子二代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列叙述错误的是( )
A．红眼对白眼是显性
B．眼色的遗传遵循分离定律
C．眼色和性别表现为自由组合
D．子二代红眼雌果蝇有两种基因型
3．下图能正确表示分离定律的实质的是( )
4．如图是科学家对果蝇一条染色体上基因的测定结果，下列有关该图的说法正确的是( )
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
5．1909年摩尔根用纯合红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，得到F1均为红眼，F1雌雄个体杂交，F2雌果蝇均为红眼，雄果蝇中红眼与白眼各占1/2。摩尔根假设控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上(用XA和Xa表示)，并对上述杂交实验进行了解释。请回答下列问题：
(1)依据摩尔根的假设，写出上述杂交实验得到的F2的相应基因型：红眼雄果蝇________；白眼雄果蝇________；红眼雌果蝇____________________。
(2)为了验证上述假设的正确性，摩尔根等人选取________眼雌果蝇与________眼雄果蝇进行了一次杂交实验，所得子代的表型及比例为________________，即证明假设是正确的。
教材第29页►【问题探讨】
1．因为基因位于染色体上，要测定某个基因的序列，首先要知道该基因位于哪条染色体上；人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，其上分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只对其中1条进行测序就可以了；而性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和2条性染色体X和Y，共24条。
2．人的体细胞中有23对(46条)染色体，其中22对常染色体为同源染色体，具有相同的DNA序列，而X染色体与Y染色体具有不同的DNA序列。
教材第31页►【思考·讨论】
1．使该实验中F1的红眼雌蝇和P中的白眼雄蝇进行测交如果后代中红眼果蝇∶白眼果蝇数量比为1∶1，即可验证解释。
2．不可以。如果白眼基因位于Y染色体上时，三代中的雄蝇应均为白眼，但是F1中的雄蝇为红眼，故白眼基因不可能位于Y染色体上。
教材第32页►【练习与应用】
一、概念检测
1．(1)√ 位于一对同源染色体上相同位置的基因是相同基因(如D与D)或等位基因(如D与d)，它们控制着同一种性状(如茎的高度)。
(2)× 非等位基因可能位于同源染色体上，也可能位于非同源染色体上。
2．B 染色体主要由DNA和蛋白质组成。
3．D 位于同源染色体上的非等位基因不会随着非同源染色体的自由组合而发生自由组合。
二、拓展应用
1．提示：因为控制白眼的基因是隐性基因且位于X染色体上。用其他杂交组合不能通过眼睛颜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，携带有控制该种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，未发现其他染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异的受精卵不能发育或在胚胎期就死亡了的缘故。
第2节 基因在染色体上
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务一
1．提示：①②④⑤⑥
2．提示：用具有相对性状的亲本进行正交、反交，若正、反交后代雌雄个体中性状表现一致，则为常染色体上的基因所控制；若正、反交后代雌雄个体性状表现有明显差异，则为性染色体上的基因所控制。
3．提示：采用的是“假说—演绎法”。
任务二
1．提示：①相对性状多、易于区分；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。
2．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．提示：发现：白眼性状的表现总是与性别相联系；假设：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．提示：红眼雌果蝇基因型为XWXW、XWXw，白眼雌果蝇基因型为XWXW；红眼雄果蝇基因型为XWY，白眼雄果蝇基因型为XwY。
任务三
1．提示：不能；不能。
2．提示：XHXh、XhY；XHXh×XHY或XhXh×XHY。
【过程评价】
1．解析：萨顿提出了“基因在染色体上”的假说，该假说的提出在当时并没有科学的实验依据作为支撑；摩尔根运用假说—演绎法证明了果蝇的白眼基因位于X染色体上。
答案：C
2．解析：A项能说明野生型相对于突变型是显性性状，但不能判断白眼基因位于X染色体上，与题意不符；B项能说明这一对性状的遗传与性别有关，即控制该性状的基因位于X染色体上，且这是在摩尔根果蝇杂交实验中最早出现的实验现象，与题意相符；C项属于测交类型，不能说明白眼基因位于X染色体上，与题意不符；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，与题意不符。
答案：B
3．解析：一对红眼雌、雄果蝇交配，子一代中出现白眼果蝇，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状，A正确；由题意知，一对红眼雌、雄果蝇亲本的基因型为XAXa和XAY，后代白眼果蝇的性别是雄性，B错误；亲本的基因型为XAXa和XAY个体杂交，后代雌性个体的基因型为XAXA、XAXa，且比例是1∶1，C正确；亲本的基因型为XAXa和XAY，子一代的雄果蝇既有红眼也有白眼，D正确。
答案：B
学习主题二
【任务驱动】
任务一
1．提示：A与a、B与b、C与c。
2．提示：除1题情况之外，其他情况均属非等位基因。
3．提示：A（或a）和C（或c）、B（或b）和C（或c）可自由组合。
4．提示：都发生在减数分裂Ⅰ后期。
任务二
提示：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；自由组合定律中不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。
任务三
提示：等位基因位于一对同源染色体的相同位置；非等位基因位于非同源染色体上或同源染色体的不同位置。
【过程评价】
1．解析：基因的自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合。与是位于一对同源染色体上的两对等位基因，是不能自由组合的，A正确。
答案：A
2．解析：由比例9∶3∶3∶1可知，涉及两对等位基因，且两对等位基因遵循基因的自由组合定律，分别位于两对同源染色体上。
答案：C
3．解析：一条染色体上有多个基因，所以果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目，A正确；基因在染色体上呈线性排列，B正确；黄身基因与白眼基因位于同一条染色体上，因此它们的遗传不遵循自由组合定律，C正确；果蝇细胞核内的基因位于染色体上，细胞质内的基因位于线粒体中，D错误。
答案：D
4．解析：验证自由组合定律时，注意控制两对相对性状的基因应位于两对同源染色体上，分析题表可知，上述题干中②的残翅、③的黑身和④的紫红眼基因分别位于两对染色体上，所以可选择的组合为②×④、③×④，D正确。
答案：D
高效课堂·实践运用
1．解析：在生殖过程中基因和染色体的变异是随机发生的，没有必然的联系，不能体现二者间的平行关系，故选D。
答案：D
2．解析：若控制眼色的基因用M、m表示，该过程遗传图解为P红眼雌蝇（XMXM）×白眼雄蝇（XmY）→F1红眼雌蝇（XMXm）×红眼雄蝇（XMY）→F2红眼雌蝇（XMXM、XMXm）∶红眼雄蝇（XMY）∶白眼雄蝇（XmY）＝2∶1∶1。由于控制眼色的基因位于性染色体上，所以眼色和性别不会自由组合。
答案：C
3．解析：基因的分离定律的实质是：杂合子在产生配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
答案：C
4．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的分离定律，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：D
5．解析：（1）据题干“纯合红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，得到F1均为红眼”可知，红眼为显性性状，亲本的基因型为XAXA×XaY，则得到的F1基因型为XAXa、XAY，F1雌雄个体杂交，得到的F2表型及基因型为红眼雄果蝇XAY、白眼雄果蝇XaY、红眼雌果蝇XAXA和XAXa。（2）为了验证假设的正确性，摩尔根等人选取了红眼雄果蝇和白眼雌果蝇进行杂交，若控制眼色的基因在X染色体上，则后代白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇＝1∶1。
答案：（1）XAY XaY XAXA和XAXa
（2）白 红 白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇＝1∶1
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
品系
①
②
③
④
隐性性状
均为显性
残翅
黑身
紫红眼
基因所在染色体
Ⅱ、Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
网络建构
主干落实
1.基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
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．基因的分离定律的实质是：等位基因随同源染色体的分开而分离。
4．基因的自由组合定律的实质是：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。
5．摩尔根的果蝇杂交实验运用了“假说—演绎法”。