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基因在染色體上學案
班 姓名 時間：
學習目標：
1.基于基因和染色體的相關事實,運用歸納、概括、演繹推理等科學思維,闡明基因在染色體上,進一步體會假說—演繹法。
2.從基因和染色體關系的角度,對孟德爾遺傳規律作出現代解釋。
3.認同科學研究需要豐富的想象力,更需要敢于質疑、勇于探索求真的科學精神。
探究一　
活動:閱讀教材P29關于薩頓的假說內容,回答下列問題。
問題(1):薩頓采用了什么研究方法
問題(2):薩頓類比的對象是誰
問題(3):薩頓的假說提出的依據是什么
問題(4):結合孟德爾遺傳規律的發現過程和薩頓假說的提出,比較假說—演繹法和類比推理法的主要區別。
點拔：
(1)假說內容:基因(遺傳因子)是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的,即基因就在染色體上。
(2)依據:基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。
項目 基因 染色體
獨立性 基因在雜交過程中保持完整性和獨立性 染色體在配子形成和受精過程中,具有相對穩定的形態結構
存在 方式 在體細胞中基因成對存在,在配子中只有成對的基因中的一個 在體細胞中染色體成對存在,在配子中只有成對的染色體中的一條
來源 體細胞中成對的基因一個來自父方,一個來自母方 體細胞中成對的染色體(同源染色體)一條來自父方,一條來自母方
分配 非等位基因在形成配子時自由組合 非同源染色體在減數分裂Ⅰ的后期自由組合
(3)圖解:
探究二　
資料1:果蠅以發酵爛水果為食,廣泛分布于世界各溫帶地區。早在1909年由遺傳學家摩爾根把它帶上了遺傳學研究的歷史舞臺,在此后約30年的時間中,果蠅成為經典遺傳學的“主角”。
問題(1):果蠅作為實驗材料的優點有哪些
資料2:
如圖是果蠅體細胞的染色體組成,由于果蠅染色體數目較少,僅由4對(8條)染色體組成,因而成為遺傳研究的良好生物材料之一。
問題(2):如圖表示　　　　(填“雌”或“雄”)果蠅的染色體組成,其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為　　　　,X、Y為　　　　。
問題(3):摩爾根果蠅雜交實驗F2中紅眼∶白眼=3∶1表明果蠅的紅眼和白眼性狀是受一對等位基因控制的,所不同的是白眼性狀的表現,總是與性別相關聯。對此現象摩爾根等人提出了怎樣的假說來解釋該實驗現象
問題(4):摩爾根等人做出該假說的依據是什么
問題(5):請用遺傳圖解的形式解釋摩爾根果蠅雜交實驗結果。
問題(6):假設控制果蠅白眼的基因只位于Y染色體上,該假設能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗嗎 為什么
問題(7):讓F1中的紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅測交,能否證明摩爾根的假說成立 說出你的理由。
問題(8):F1中的紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交得到白眼雌果蠅,利用該白眼雌果蠅如何驗證摩爾根的假說成立 寫出遺傳圖解。
點拔：
(1)觀察現象。
①果蠅的紅眼和白眼是一對相對性狀。
②F1全為紅眼,紅眼是顯性性狀。
③F2中紅眼∶白眼=3∶1,符合分離定律,紅眼和白眼受一對等位基因控制。
④F2中只有雄果蠅出現白眼性狀,說明果蠅眼色的表現與性別相關聯。
(2)提出問題:白眼性狀的表現為何總與性別相關聯。
(3)做出假設,解釋現象。
(4)實驗驗證:驗證方法——測交。
(5)實驗結論:決定果蠅紅眼和白眼的基因位于X染色體上。
(6)基因和染色體關系:摩爾根進一步證明了一條染色體上有許多個基因;基因在染色體上呈線性排列。
(7)與性染色體有關的兩個“并非”
并非所有的生物都有性染色體。
①由性染色體決定性別的生物才有性染色體。
②雌雄同株的植物無性染色體。
并非所有生物的X染色體都比Y染色體短,如人的X染色體比Y染色體長。
探究三　
活動:閱讀教材P32,回答下列問題。
問題(1):孟德爾遺傳定律中的遺傳因子與染色體上的基因對應關系是怎樣的
問題(2):說出基因的分離定律的實質。
問題(3):說出基因的自由組合定律的實質。
資料:
某一年生草本植物種群的花色、莖的高矮和葉的寬窄分別受三對等位基因A、a,B、b和C、c控制,某個體中基因與染色體的位置關系如圖所示,思考并回答下列問題。
問題(4):圖中A與b、A與c是否為等位基因
問題(5):圖中每對等位基因是否遵循分離定律
問題(6):圖中A、a與B、b是否遵循自由組合定律 說出判斷依據。
問題(7):上述非等位基因中,能自由組合的是哪些
問題(8):不考慮同源染色體非姐妹染色單體間的互換,寫出該生物能產生的配子類型。
點拔：
1.基因分離定律的細胞學解釋
①圖解
②分離定律的細胞學基礎:等位基因隨同源染色體的分開而分離。
2.基因自由組合定律的細胞學解釋
①圖解
②自由組合定律的細胞學基礎:等位基因隨同源染色體的分開而分離的同時,位于非同源染色體上的非等位基因自由組合。
3.基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由組合定律,只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾遺傳規律,如葉綠體、線粒體中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。
(3)并不是所有生物中的基因都遵循孟德爾遺傳規律,如原核生物細胞中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。
4.等位基因與非等位基因的辨析
項目 等位基因 非等位基因
位置 同源染色體 的同一位置 同源染色體的不同位置或非同源染色體上
特點 控制一對相對性狀 控制不同相對性狀
行為 隨同源染色體 分開而分離 非同源染色體上的非等位基因,隨非同源染色體的自由組合而自由組合
項目 等位基因 非等位基因
圖示 ①A和a、B和b、C和c為等位基因。②A和B、A和C、B和C、A和b等均為非等位基因,其中A和B位于一條染色體上,A和b位于同源染色體上,不能自由組合;A和C、B和C位于非同源染色體上,可自由組合
總結歸納：
完善概念圖 關鍵語句
1.薩頓發現基因和染色體的行為存在明顯的平行關系,并據此提出了基因位于染色體上的假說。 2.摩爾根等人的果蠅雜交實驗證明,染色體攜帶著基因,此外摩爾根等人還證明一條染色體上有許多個基因,基因在染色體上呈線性排列。 3.孟德爾遺傳規律的現代解釋是位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體的分開而分離,位于非同源染色體上的非等位基因可以自由組合。
同步練習：　　
1.20世紀初,美國遺傳學家薩頓提出了遺傳的染色體學說,該學說提出的依據是基因和染色體的行為存在明顯的“平行”關系。下列不屬于所依據的“平行”關系的是(　　)
A.基因和染色體在體細胞中都成對存在,在配子中都只有成對中的一個
B.在形成配子時,某些非等位基因之間、非同源染色體之間可以自由組合
C.雜合子黃色圓粒豌豆自交后代中出現四種性狀
D.在配子形成和受精過程中,基因和染色體都有一定的獨立性和完整性
2.摩爾根研究白眼雄果蠅基因的顯隱性及其在染色體上的位置時,經歷了若干過程。①白眼性狀是如何遺傳的,是否與性別有關 ②白眼由隱性基因控制,僅位于X染色體上。③對F1紅眼雌果蠅進行測交。上面三個敘述中(　　)
A.①為假說,②為推論,③為實驗驗證
B.①為觀察,②為假說,③為推論
C.①為問題,②為假說,③為實驗驗證
D.①為推論,②為假說,③為實驗驗證
3.如圖表示果蠅某一條染色體上的幾個基因,下列相關說法錯誤的是(　　)
A.果蠅細胞內基因數目要遠遠多于染色體數目
B.基因在染色體上呈線性排列
C.黃身基因與白眼基因的遺傳不遵循自由組合定律
D.細胞內的基因都在染色體上
4.據圖判斷,下列選項中不遵循基因自由組合定律的是(　　)
5.(2021·全國乙卷,32)果蠅的灰體對黃體是顯性性狀,由X染色體上的1對等位基因(用A/a表示)控制;長翅對殘翅是顯性性狀,由常染色體上的1對等位基因(用B/b表示)控制。回答下列問題。
(1)請用灰體純合子雌果蠅和黃體雄果蠅為實驗材料,設計雜交實驗以獲得黃體雌果蠅。(要求用遺傳圖解表示雜交過程。)
(2)若用黃體殘翅雌果蠅與灰體長翅雄果蠅(XAYBB)作為親本雜交得到F1,F1相互交配得F2,則F2中灰體長翅∶灰體殘翅∶黃體長翅∶黃體殘翅=　　　　　　　,F2中灰體長翅雌蠅出現的概率為　　　　。
答案：
探究一　
活動:閱讀教材P29關于薩頓的假說內容,回答下列問題。
問題(1):薩頓采用了什么研究方法
提示:類比推理法。
問題(2):薩頓類比的對象是誰
提示:將看不見的基因和看得見的染色體進行類比。
問題(3):薩頓的假說提出的依據是什么
提示:基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。
問題(4):結合孟德爾遺傳規律的發現過程和薩頓假說的提出,比較假說—演繹法和類比推理法的主要區別。
提示:假說—演繹法對提出的假說進行實驗驗證,得出相應結論;類比推理法只根據類比事物、現象之間的相同或相似之處做出假設,但沒有對假設進行實驗驗證,因此類比推理法得出的結論不具備邏輯的必然性。
點拔：
(1)假說內容:基因(遺傳因子)是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的,即基因就在染色體上。
(2)依據:基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。
項目 基因 染色體
獨立性 基因在雜交過程中保持完整性和獨立性 染色體在配子形成和受精過程中,具有相對穩定的形態結構
存在 方式 在體細胞中基因成對存在,在配子中只有成對的基因中的一個 在體細胞中染色體成對存在,在配子中只有成對的染色體中的一條
來源 體細胞中成對的基因一個來自父方,一個來自母方 體細胞中成對的染色體(同源染色體)一條來自父方,一條來自母方
分配 非等位基因在形成配子時自由組合 非同源染色體在減數分裂Ⅰ的后期自由組合
(3)圖解:
探究二　
資料1:果蠅以發酵爛水果為食,廣泛分布于世界各溫帶地區。早在1909年由遺傳學家摩爾根把它帶上了遺傳學研究的歷史舞臺,在此后約30年的時間中,果蠅成為經典遺傳學的“主角”。
問題(1):果蠅作為實驗材料的優點有哪些
提示:①相對性狀多且區分明顯;②培養周期短;③成本低;④易飼養;⑤染色體數目少,便于觀察等。
資料2:
如圖是果蠅體細胞的染色體組成,由于果蠅染色體數目較少,僅由4對(8條)染色體組成,因而成為遺傳研究的良好生物材料之一。
問題(2):如圖表示　　　　(填“雌”或“雄”)果蠅的染色體組成,其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為　　　　,X、Y為　　　　。
提示:雄　常染色體　性染色體
問題(3):摩爾根果蠅雜交實驗F2中紅眼∶白眼=3∶1表明果蠅的紅眼和白眼性狀是受一對等位基因控制的,所不同的是白眼性狀的表現,總是與性別相關聯。對此現象摩爾根等人提出了怎樣的假說來解釋該實驗現象
提示:控制白眼的基因在X染色體上,而Y染色體上不含有它的等位基因。
問題(4):摩爾根等人做出該假說的依據是什么
提示:白眼性狀的遺傳和性別相關聯,而且與X染色體的遺傳相似。
問題(5):請用遺傳圖解的形式解釋摩爾根果蠅雜交實驗結果。
提示:
　　　F2
　　 ♀　 　 1/2XW 1/2Y
1/2XW 1/4XWXW (紅眼雌性) 1/4XWY (紅眼雄性)
1/2Xw 1/4XWXw (紅眼雌性) 1/4XwY (白眼雄性)
問題(6):假設控制果蠅白眼的基因只位于Y染色體上,該假設能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗嗎 為什么
提示:不能。若控制果蠅白眼的基因只位于Y染色體上,則在摩爾根果蠅雜交實驗的F1中,雄果蠅應為白眼。
問題(7):讓F1中的紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅測交,能否證明摩爾根的假說成立 說出你的理由。
提示:不能。
基因在X染色體上 基因在常染色體上
由表可知,無論基因在常染色體上還是在X染色體上,測交的結果都相同,即無法將基因與X染色體關聯起來。
問題(8):F1中的紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交得到白眼雌果蠅,利用該白眼雌果蠅如何驗證摩爾根的假說成立 寫出遺傳圖解。
提示:
基因在X染色體 基因在常染色體
由表格可知,在雜交子代中,雌果蠅全為紅眼,雄果蠅全為白眼,性狀表現與性別相聯系,說明控制眼色的基因與X染色體直接關聯,由此可證明假說成立。
點拔：
(1)觀察現象。
①果蠅的紅眼和白眼是一對相對性狀。
②F1全為紅眼,紅眼是顯性性狀。
③F2中紅眼∶白眼=3∶1,符合分離定律,紅眼和白眼受一對等位基因控制。
④F2中只有雄果蠅出現白眼性狀,說明果蠅眼色的表現與性別相關聯。
(2)提出問題:白眼性狀的表現為何總與性別相關聯。
(3)做出假設,解釋現象。
(4)實驗驗證:驗證方法——測交。
(5)實驗結論:決定果蠅紅眼和白眼的基因位于X染色體上。
(6)基因和染色體關系:摩爾根進一步證明了一條染色體上有許多個基因;基因在染色體上呈線性排列。
(7)與性染色體有關的兩個“并非”
并非所有的生物都有性染色體。
①由性染色體決定性別的生物才有性染色體。
②雌雄同株的植物無性染色體。
并非所有生物的X染色體都比Y染色體短,如人的X染色體比Y染色體長。
探究三　
活動:閱讀教材P32,回答下列問題。
問題(1):孟德爾遺傳定律中的遺傳因子與染色體上的基因對應關系是怎樣的
提示:①分離定律中的一對遺傳因子是指位于一對同源染色體上的一對等位基因。
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。
問題(2):說出基因的分離定律的實質。
提示:在雜合子的細胞中,位于一對同源染色體上的等位基因,具有一定的獨立性;在減數分裂形成配子的過程中,等位基因會隨同源染色體的分開而分離,分別進入不同的配子中,獨立地隨配子遺傳給后代。
問題(3):說出基因的自由組合定律的實質。
提示:位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的;在減數分裂過程中,同源染色體上的等位基因彼此分離的同時,非同源染色體上的非等位基因自由組合。
資料:
某一年生草本植物種群的花色、莖的高矮和葉的寬窄分別受三對等位基因A、a,B、b和C、c控制,某個體中基因與染色體的位置關系如圖所示,思考并回答下列問題。
問題(4):圖中A與b、A與c是否為等位基因
提示:不是,均為非等位基因。
問題(5):圖中每對等位基因是否遵循分離定律
提示:是。
問題(6):圖中A、a與B、b是否遵循自由組合定律 說出判斷依據。
提示:不遵循,兩對基因位于一對同源染色體上。
問題(7):上述非等位基因中,能自由組合的是哪些
提示:非同源染色體上的非等位基因能自由組合,即A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)。
問題(8):不考慮同源染色體非姐妹染色單體間的互換,寫出該生物能產生的配子類型。
提示:AbC、Abc、aBC、aBc。
點拔：
1.基因分離定律的細胞學解釋
①圖解
②分離定律的細胞學基礎:等位基因隨同源染色體的分開而分離。
2.基因自由組合定律的細胞學解釋
①圖解
②自由組合定律的細胞學基礎:等位基因隨同源染色體的分開而分離的同時,位于非同源染色體上的非等位基因自由組合。
3.基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由組合定律,只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾遺傳規律,如葉綠體、線粒體中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。
(3)并不是所有生物中的基因都遵循孟德爾遺傳規律,如原核生物細胞中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。
4.等位基因與非等位基因的辨析
項目 等位基因 非等位基因
位置 同源染色體 的同一位置 同源染色體的不同位置或非同源染色體上
特點 控制一對相對性狀 控制不同相對性狀
行為 隨同源染色體 分開而分離 非同源染色體上的非等位基因,隨非同源染色體的自由組合而自由組合
項目 等位基因 非等位基因
圖示 ①A和a、B和b、C和c為等位基因。②A和B、A和C、B和C、A和b等均為非等位基因,其中A和B位于一條染色體上,A和b位于同源染色體上,不能自由組合;A和C、B和C位于非同源染色體上,可自由組合
總結歸納：
完善概念圖 關鍵語句
1.薩頓發現基因和染色體的行為存在明顯的平行關系,并據此提出了基因位于染色體上的假說。 2.摩爾根等人的果蠅雜交實驗證明,染色體攜帶著基因,此外摩爾根等人還證明一條染色體上有許多個基因,基因在染色體上呈線性排列。 3.孟德爾遺傳規律的現代解釋是位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體的分開而分離,位于非同源染色體上的非等位基因可以自由組合。
同步練習：　　
1.20世紀初,美國遺傳學家薩頓提出了遺傳的染色體學說,該學說提出的依據是基因和染色體的行為存在明顯的“平行”關系。下列不屬于所依據的“平行”關系的是(　C　)
A.基因和染色體在體細胞中都成對存在,在配子中都只有成對中的一個
B.在形成配子時,某些非等位基因之間、非同源染色體之間可以自由組合
C.雜合子黃色圓粒豌豆自交后代中出現四種性狀
D.在配子形成和受精過程中,基因和染色體都有一定的獨立性和完整性
解析:C項的描述無法體現基因和染色體的關系。
2.摩爾根研究白眼雄果蠅基因的顯隱性及其在染色體上的位置時,經歷了若干過程。①白眼性狀是如何遺傳的,是否與性別有關 ②白眼由隱性基因控制,僅位于X染色體上。③對F1紅眼雌果蠅進行測交。上面三個敘述中(　C　)
A.①為假說,②為推論,③為實驗驗證
B.①為觀察,②為假說,③為推論
C.①為問題,②為假說,③為實驗驗證
D.①為推論,②為假說,③為實驗驗證
解析:摩爾根研究白眼雄果蠅基因的顯隱性及其在染色體上的位置時采用的方法是假說—演繹法,根據現象提出的問題是“白眼性狀是如何遺傳的,是否與性別有關”;做出的假設是“白眼由隱性基因控制,僅位于X染色體上,Y染色體上無對應的等位基因”;然后利用F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅進行測交,驗證假設。
3.如圖表示果蠅某一條染色體上的幾個基因,下列相關說法錯誤的是(　D　)
A.果蠅細胞內基因數目要遠遠多于染色體數目
B.基因在染色體上呈線性排列
C.黃身基因與白眼基因的遺傳不遵循自由組合定律
D.細胞內的基因都在染色體上
解析:一條染色體上有多個基因,所以果蠅細胞內基因數目要遠遠多于染色體數目;基因在染色體上呈線性排列;黃身基因與白眼基因位于同一條染色體上,因此它們的遺傳不遵循自由組合定律;真核細胞細胞核內的基因位于染色體上,細胞質內的基因位于線粒體和葉綠
體中。
4.據圖判斷,下列選項中不遵循基因自由組合定律的是(　A　)
解析:基因自由組合定律的實質是位于非同源染色體上的非等位基因自由組合。在選項A中的與是位于同源染色體上的基因,是不能自由組合的。
5.(2021·全國乙卷,32)果蠅的灰體對黃體是顯性性狀,由X染色體上的1對等位基因(用A/a表示)控制;長翅對殘翅是顯性性狀,由常染色體上的1對等位基因(用B/b表示)控制。回答下列問題。
(1)請用灰體純合子雌果蠅和黃體雄果蠅為實驗材料,設計雜交實驗以獲得黃體雌果蠅。(要求用遺傳圖解表示雜交過程。)
(2)若用黃體殘翅雌果蠅與灰體長翅雄果蠅(XAYBB)作為親本雜交得到F1,F1相互交配得F2,則F2中灰體長翅∶灰體殘翅∶黃體長翅∶黃體殘翅=　　　　　　　,F2中灰體長翅雌蠅出現的概率為　　　　。
解析:(1)親本灰體純合子雌果蠅的基因型為XAXA,黃體雄果蠅基因型為XaY,二者雜交,子一代基因型和表型為XAXa(灰體雌果蠅)、XAY(灰體雄果蠅),想要獲得黃體雌果蠅XaXa,則需要再讓子一代與親代中的黃體雄果蠅雜交,相應遺傳圖解見答案。子二代中黃體雌果蠅即為目標果蠅,選擇即可。(2)已知長翅對殘翅是顯性性狀,基因位于常染色體上,用黃體殘翅雌果蠅(XaXabb)與灰體長翅雄果蠅(XAYBB)作為親本雜交得到F1,F1的基因型為XAXaBb、XaYBb,F1相互交配得F2,分析每對基因的遺傳,可知F2中長翅∶殘翅=(1BB+2Bb)∶(1bb)=3∶1,灰體∶黃體=(1XAXa+1XAY)∶(1XaXa+1XaY)=1∶1,故灰體長翅∶灰體殘翅∶黃體長翅∶黃體殘翅=(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)∶(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)=3∶1∶3∶1,F2中灰體長翅雌蠅(XAXaB　)出現的概率為1/4×3/4=3/16。
答案:
(1)
(2)3∶1∶3∶1　 3/16

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