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第2章　基因和染色體的關系
第2節(jié)　基因在染色體上
素養(yǎng)目標：1.生命觀念：掌握基因在染色體上，并能利用此觀念解釋各種情景中的生 命現(xiàn)象。 2.科學思維：依據(jù)薩頓的假說，理解基因與染色體的行為存在著明顯的平 行關系。3.科學探究：利用果蠅作為實驗材料，理解摩爾根等人通過假說－演繹法， 證明基因位于染色體上的科學探究過程。
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研習任務一　薩頓的假說
梳理　教材
1. 假說內容
基因是由 攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因就在 上。
染色體　
染色體　
2. 依據(jù)：基因和染色體的行為存在明顯的 關系。
項目 基因 染色體
性質 在雜交過程中保持 在配子形成和受精過程中，保持相 對
存在
形式
體細胞 成對 成對
配子
來源 成對的基因一個來自 、一個來自 一條來自父方，一條來 自母方
行為 在形成配子時 自由組合 _____________在減數(shù)分裂 Ⅰ的后期 自由組合
平行　
完整性和
獨立性　
穩(wěn)定的形態(tài)結構　
成對中的一個
成對中的一條
父方
母方　
同源染色體　
非等位基因　
非同源染色體　
×
×
√
互動　探究
基因都位于染色體上嗎？
提示：并非所有的基因都位于染色體上。在真核生物中，細胞核基因位于染色體上， 但細胞質基因位于線粒體和葉綠體的DNA上；在原核生物中，細胞內無染色體，其 基因位于擬核區(qū)的DNA和質粒DNA上；病毒中有基因，但無染色體。
重點　理解
基因與染色體關系圖示
隨堂　練習
A. 基因、染色體在生殖過程中的完整性和獨立性
B. 體細胞中基因、染色體成對存在，配子中二者都是單一存在
C. 體細胞中成對的基因、同源染色體都是一個（條）來自母方，一個（條）來自父 方
D. 等位基因、非同源染色體的自由組合
解析：在減數(shù)第一次分裂后期，等位基因隨同源染色體的分開而分離，非同源染色體 上的非等位基因自由組合。
D
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研習任務二　基因位于染色體上的實驗證據(jù)
梳理　教材
1. 實驗者：美國生物學家 。
2. 實驗科學方法：假說－演繹法。
3. 實驗材料：果蠅。
（1）果蠅作為遺傳學研究的實驗材料的優(yōu)點
①個體小，容易飼養(yǎng)。
②繁殖速度快，在室溫下10多天就繁殖一代。
③后代數(shù)量大，一只雌果蠅一生能產生幾百個后代。
④有明顯的相對性狀，便于觀察和統(tǒng)計。
⑤染色體數(shù)目少（4對），便于觀察。
摩爾根　
（2）果蠅體細胞中的染色體
項目 雌性 雄性
圖示
同源
染色體 4對 4對
染色
體組成 6＋XX 6＋XY
常染色體 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
性染色體 XX XY
4. 實驗證據(jù)
（1）實驗過程
（2）
（3）假設與解釋
①假設：控制果蠅紅眼、白眼的基因只位于 染色體上， 染色體上無相應 的等位基因。
②解釋
X　
Y　
（4）測交驗證：白眼雄蠅和F1中的紅眼雌蠅交配→子代：雌性紅蠅∶雌性白蠅∶雄 性紅蠅∶雄性白蠅＝ 。
（5）實驗結論：控制果蠅紅眼、白眼的基因只位于 染色體上→基因位于染色 體上。
1∶1∶1∶1　
X　
5. 摩爾根的新發(fā)現(xiàn)——基因和染色體的關系
（1）人的體細胞中有23對染色體，基因大約有2.6萬個，可以推測：一條染色體上 有 基因。
（2）基因在染色體上呈線性排列。
多個　
√
×
√
√
互動　探究
1. 利用摩爾根果蠅雜交實驗中F1中的紅眼雌果蠅與F2中的白眼雄果蠅進行雜交，根據(jù) 子代表現(xiàn)，能否判斷白眼基因位于X染色體上？
提示：不能判斷，因為白眼基因位于X染色體上與白眼基因位于常染色體上時，子代 的表型及比例相同。
2. 據(jù)圖回答下列有關問題：
（1）果蠅體細胞中含有 　　對同源染色體，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為 　　，X、Y為 　　。
（2）性染色體只存在于生殖細胞中嗎？
提示：（1）4　常染色體　性染色體
2）不是。常染色體和性染色體既存在于體細胞中，也存在于生殖細胞中。
（1）實驗一：F2中白眼雄果蠅與F1中紅眼雌果蠅交配。
①基因在性染色體上 ②基因在常染色體上
說明：①②實驗結果相同，故根據(jù)本實驗結果無法驗證假說，但通過本實驗得到了白 眼雌果蠅。
重點　理解
摩爾根果蠅測交實驗的分析
（2）實驗二：利用實驗一得到的白眼雌果蠅與野生型純種紅眼雄果蠅交配。
①基因在性染色體上 ②基因在常染色體上
說明：雜交子代中，雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，性狀表現(xiàn)與①相同，與②不 同，由此可證明假說成立。
隨堂　練習
A. 白眼雌×紅眼雄→紅眼雌∶白眼雄＝1∶1
B. 紅眼雌×白眼雄→紅眼雌∶紅眼雄＝1∶1
C. 紅眼雌×紅眼雄→白眼雌∶紅眼雌∶紅眼雄∶白眼雄＝1∶1∶1∶1
D. A、B、C項都不是
解析：白眼雌（XwXw）×紅眼雄（XWY）→紅眼雌（XWXw）∶白眼雄（XwY）＝ 1∶1，由此可見，后代中雌雄的表型不同，并且能夠根據(jù)后代的表型及其比例確定控 制眼色的基因位于X染色體上，A項正確。
A
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研習任務三　孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋
規(guī)律內容 基因的分離定律 基因的自由組合定律
描述對象 一對同源染色體上的 非同源染色體上的
行為特點 具有一定的 分離或組合
發(fā)生時間 過程中 減數(shù)分裂過程中
結果 隨同源染色體的分開 而 非同源染色體上的非等位基因
等位基因　
非等位基因　
獨立性　
互不干擾　
減數(shù)分裂　
等位基因　
分離　
自
由組合　
梳理　教材
分離定律與自由組合定律的比較
規(guī)律內容 基因的分離定律 基因的自由組合定律
圖示
圖示
基因的自由組合定律
基因的分離定律
×
×
√
互動　探究
某生物的兩對相對性狀分別受A/a和B/b控制。一個基因型為AaBb的個體中，A和B基 因位于一條染色體上，a和b位于其同源染色體上。該生物自交，后代的性狀表現(xiàn)如 何？測交呢？ （不考慮互換）
提示：自交后代共有兩種表型，比例為A_B_∶aabb＝3∶1；測交后代也有兩種表 型，比例為AaBb∶aabb＝1∶1。
重點　理解
1. 關于基因分離定律和自由組合定律的幾點說明
（1）同源染色體上等位基因的分離與非同源染色體上的非等位基因間的自由組合同 時進行，都發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ后期。
（2）同源染色體上每對等位基因的遺傳均遵循基因的分離定律。
（3）減數(shù)分裂時自由組合的是非同源染色體上的非等位基因（即兩對等位基因必須 位于兩對同源染色體上），而不是所有的非等位基因，因為同源染色體上的非等位基 因的遺傳不遵循自由組合定律。
（4）真核生物的細胞核基因位于染色體上，細胞質基因位于葉綠體和線粒體的DNA 上；真核生物細胞質中的基因與原核生物中的基因在遺傳過程中均不遵循孟德爾的兩 個遺傳規(guī)律。
2. 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、非同源染色體
特點 控制一對相對性狀 控制不同性狀
行為 隨同源染色體的分開而分離 非同源染色體上的非等位基因，隨非同源染色體自由組合而自由組合
圖 示 （1）A和a、B和b、C和c為等位基因
（2）A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位于其同源染色體上，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
（1）真核生物進行有性生殖時，位于不同對染色體上的非等位基因遵循自由組 合定律。
圖示位置
配子種類 4種（AB、Ab、aB、ab）
自交 基因型：9種
表型：4種
9A_B_∶3A_bb∶3aaB_∶1aabb
測交 基因型：4種
表型：4種
1AaBb∶1Aabb∶1aaBb∶1aabb
3. 基因位置的確定
通過驗證是否遵循自由組合定律來確定細胞核內兩對基因的位置（以AaBb為例）
（2）若A、a、B、b位于一對染色體上，則不遵循自由組合定律。
圖示
位置
配子
種類 2種（AB、ab） 2種（Ab、aB）
自交 基因型：3種
1AABB∶2AaBb∶
1aabb
表型：2種
3A_B_∶1aabb 基因型：3種
1AAbb∶2AaBb∶
1aaBB
表型：3種
1A_bb∶2A_B_∶1aaB_
測交 基因型：2種
1AaBb∶laabb
表型：2種
1AaBb∶1aabb 基因型：2種
1Aabb∶1aaBb
表型：2種
1Aabb∶1aaBb
4. 判斷兩對等位基因是否位于同一對同源染色體上的方法
首先選擇合適的親本雜交獲得雙雜合子，再選擇適合的方法，根據(jù)后代是否出現(xiàn)特定 分離比，可判斷控制兩對相對性狀的基因的位置。
（1）自交法：雙雜合子自交，如果后代分離比符合3∶1，則控制兩對相對性狀的基 因位于同一對同源染色體上；如果后代分離比符合9∶3∶3∶1，則控制兩對相對性狀 的基因位于兩對同源染色體上。
（2）測交法：雙雜合子測交，如果測交后代分離比符合1∶1，則控制兩對相對性狀 的基因位于同一對同源染色體上；如果測交后代分離比符合1∶1∶1∶1，則控制兩對 相對性狀的基因位于兩對同源染色體上。
隨堂　練習
A. 一對相對性狀的遺傳一定遵循基因的分離定律而不遵循基因的自由組合定律
B. 分離定律和自由組合定律都發(fā)生在配子的產生過程中
C. 多對等位基因遺傳時，在等位基因分離的同時，非等位基因自由組合
D. 若符合自由組合定律，雙雜合子自交后代一定出現(xiàn)9∶3∶3∶1的性狀分離比
解析：一對相對性狀可能由多對等位基因控制，因此一對相對性狀的遺傳可能遵循基 因的分離定律，可能也遵循自由組合定律，A項錯誤；多對等位基因遺傳時，在等位 基因分離的同時，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合，C項錯誤；若符合自 由組合定律，雙雜合子自交后代可能出現(xiàn)9∶3∶3∶1的性狀分離比，也可能出現(xiàn) 15∶1、9∶7或9∶3∶4等的性狀分離比，D項錯誤。
B
A. 三對基因的遺傳遵循基因的自由組合定律
B. 基因型為AaDd的個體與基因型為aaDd的個體雜交的后代會出現(xiàn)4種表 型，比例為3∶3∶1∶1
C. 如果基因型為AaBb的個體在產生配子時沒有發(fā)生互換，則它只產生4種 配子
D. 基因型為AaBb的個體自交后代會出現(xiàn)4種表型，比例為9∶3∶3∶1
B
解析：題圖中A和B、a和b基因位于一對染色體上，屬于連鎖基因，不遵循基因的自 由組合定律，A錯誤；基因A/a與D/d的遺傳遵循自由組合定律，因此基因型為AaDd的 個體與基因型為aaDd的個體雜交的后代會出現(xiàn)4種表型，比例為（1∶1）×（3∶1） ＝3∶3∶1∶1，B正確；如果基因型為AaBb的個體在產生配子時沒有發(fā)生互換，則它 只產生2種配子，為AB和ab，C錯誤；圖中A和B、a和b基因位于一對染色體上，不遵 循基因的自由組合定律，因此基因型為AaBb的個體自交后代不會出現(xiàn)9∶3∶3∶1的 性狀分離比，D錯誤。
[知識結構]
[主題要點]
1. 摩爾根運用“假說－演繹法”，通過果蠅雜交實驗證明了薩頓假說。
2. 果蠅正常體細胞中含有3對常染色體和1對性染色體。
3. 基因位于染色體上，一條染色體上有許多個基因，基因在染色體上呈線性排列。
4. 等位基因是指位于同源染色體的同一位置上，控制著相對性狀的基因；非等位基 因在體細胞內有兩種存在方式，一是非同源染色體上的非等位基因，二是同源染色體 上（同一個染色體上）的非等位基因。
5. 基因的分離定律和自由組合定律的實質分別是：在減數(shù)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，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給 后代；在減數(shù)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。
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課堂小測試
A. ①假說－演繹法　②假說－演繹法?、弁评矸?br/>B. ①假說－演繹法　②推理法?、弁评矸?br/>C. ①假說－演繹法?、谕评矸ā、奂僬f－演繹法
D. ①推理法　②假說－演繹法?、弁评矸?br/>C
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解析：①孟德爾通過豌豆雜交實驗，揭示遺傳因子傳遞規(guī)律，采用了假說－演繹法； ②薩頓采用推理法提出了“基因在染色體上”的假說；③摩爾根采用假說－演繹法證 明了基因位于染色體上，即C正確，A、B、D錯誤。
A. 基因位于染色體上，染色體是基因的載體
B. 形成配子時，細胞中成對的基因分開，同源染色體也分開，分別進入不同的配子 中
C. 形成配子時，細胞中非等位基因自由組合，非同源染色體也自由組合
D. 體細胞中成對的基因一個來自父方，一個來自母方，同源染色體中也如此
A
解析：基因位于染色體上是根據(jù)基因與染色體的平行行為推測得出的結論，不能體現(xiàn) 基因與染色體的平行行為，A項符合題意；形成配子時，細胞中成對的基因分開，同 源染色體也分開，分別進入不同配子，基因與染色體行為一致，體現(xiàn)了基因與染色體 的平行行為，B項不符合題意；形成配子時，細胞中非等位基因自由組合，非同源染 色體也自由組合，基因與染色體行為一致，體現(xiàn)了基因與染色體的平行行為，C項不 符合題意；體細胞中成對的基因一個來自父方，一個來自母方，同源染色體也是如 此，基因與染色體行為一致，體現(xiàn)了基因與染色體的平行行為，D項不符合題意。
A. 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
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. 基因分離定律與自由組合定律的細胞學基礎相同，且都發(fā)生在減數(shù)分裂過程中
解析：自由組合定律的實質是等位基因分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自 由組合，C錯誤。
C
A. 從染色體情況來看，該果蠅只能形成一種配子
B. e基因控制的性狀在雌、雄個體中出現(xiàn)的概率相等
C. 形成配子時基因A、a與B、b間自由組合
D. 只考慮3、4與7、8兩對染色體時，該個體能形成四種配子，并且 配子數(shù)量相等
D
解析：由圖可知，該果蠅為雄性個體，圖中7為X染色體，8為Y染色體，因此，只從 性染色體情況看，它能形成X、Y兩種配子，若同時考慮常染色體和性染色體，則能 形成24種配子，A錯誤；e基因位于X染色體上，Y染色體上沒有它的等位基因，所以e 基因控制的性狀，在雌、雄個體中出現(xiàn)的概率不相等，B錯誤；A、a與B、b位于同一 對同源染色體上，減數(shù)分裂形成配子時，A、B會進入一個配子，a、b會進入另一個 配子，因此，A、a與B、b之間不能自由組合，C錯誤；只考慮3、4與7、8兩對同源染 色體時，該果蠅基因型可寫為DdXeY，可產生DXe、dXe、DY、dY四種配子且數(shù)量相 等，D正確。
解析：（1）因為果蠅具有易飼養(yǎng)，繁殖快，后代數(shù)目多，染色體 數(shù)少，有多對易于區(qū)分的相對性狀等特點，所以是遺傳學研究的 理想材料。
易飼養(yǎng)，繁殖快，后代數(shù)目多；染色
體數(shù)少；有多對易于區(qū)分的相對性狀（答出2點即可）
（2）若該細胞進行減數(shù)分裂，當處于減數(shù)第一次分裂前期時，將形成4個四分體。
解析：（2）圖中細胞有4對同源染色體，減數(shù)第一次分裂時，同源染 色體兩兩聯(lián)會形成四分體，故將形成4個四分體。
（3）由圖示可知，D基因位于5、6染色體的同源區(qū)段（填“同源”或“非同 源”），該個體5、6染色體上的基因型書寫是XDYd。
解析：（3）由圖可知，D和d基因是X和Y染色體上的等位基因，故D 基因位于5、6染色體的同源區(qū)段。該個體5、6染色體是性染色體，其 上的基因型書寫是XDYd。
（4）如果只考慮1、2與3、4兩對染色體時，該個體的基因型為AaBb。若該個體的一 個精原細胞形成的精子的基因型為AB，不考慮互換，則同時產生的另外三個精子的 基因型為AB、ab、ab。
解析：（4）由圖可知，1、2與3、4兩對染色體是常染色體，若只考 慮1、2與3、4兩對染色體時，該個體的基因型為AaBb。A/a和B/b基因 位于非同源染色體上，遵循基因的自由組合定律，若該個體的一個精 原細胞（AaBb）形成的精子的基因型為AB，不考慮互換，和該精子 來源于同一個次級精母細胞的精子基因型為AB，另兩個精子基因型 相同，應為ab，故同時產生的另外三個精子的基因型為AB、ab、ab。

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