2024-2025學(xué)年新教材高中生物第2章基因和染色體的關(guān)系第2節(jié)基因在染色體上學(xué)案新人教版必修21

PAGE11-第2節(jié)基因在染色體上課程要求核心素養(yǎng)學(xué)問導(dǎo)圖說明進(jìn)行有性生殖的生物體，其遺傳信息通過配子傳遞給子代。1.通過對(duì)薩頓的假說的學(xué)習(xí)，理解基因在染色體上的理論證據(jù)。(生命觀念、科學(xué)思維)2．結(jié)合摩爾根的果蠅雜交試驗(yàn)，理解基因位于染色體上的試驗(yàn)證據(jù)。(生命觀念、科學(xué)思維)3．構(gòu)建模型圖，理解孟德爾遺傳定律的現(xiàn)代說明。(科學(xué)思維)基礎(chǔ)學(xué)問·雙基夯實(shí)一、薩頓的假說1．內(nèi)容：基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的。也就是說，基因就在染色體上。2．依據(jù)基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系。(1)基因在雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性。染色體在配子形成和受精過程中，也有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)。(2)在體細(xì)胞中基因成對(duì)存在，染色體也是成對(duì)的。在配子中成對(duì)的基因只有一個(gè)，同樣，成對(duì)的染色體也只有一條。(3)體細(xì)胞中成對(duì)的基因一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方。同源染色體也是如此。(4)非等位基因在形成配子時(shí)自由組合，非同源染色體在減數(shù)第一次分裂后期也是自由組合的。二、基因位于染色體上的試驗(yàn)證據(jù)1．試驗(yàn)現(xiàn)象P紅眼(♀)×白眼(♂)↓F1紅眼(♀、♂)↓雌雄交配F2eq\f(3,4)紅眼(♂、♀)1/4白眼(♂)2．試驗(yàn)現(xiàn)象的說明F2♂♀eq\f(1,2)XWeq\f(1,2)Yeq\f(1,2)XWeq\f(1,4)XWXW(紅眼雌性)eq\f(1,4)XWY(紅眼雄性)eq\f(1,2)Xweq\f(1,4)XWXw(紅眼雌性)eq\f(1,4)XwY(白眼雄性)3．試驗(yàn)現(xiàn)象說明的驗(yàn)證方法：測(cè)交。4．試驗(yàn)結(jié)論：基因在染色體上。5．發(fā)展：一條染色體上有多個(gè)基因，基因在染色體上呈線性排列。三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代說明1．基因的分別定律的實(shí)質(zhì)(1)在雜合子的細(xì)胞中，位于一對(duì)同源染色體上的等位基因，具有肯定的獨(dú)立性。(2)在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會(huì)隨同源染色體的分開而分別，分別進(jìn)入兩個(gè)配子中，獨(dú)立地隨配子遺傳給后代。2．基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)(1)位于非同源染色體上的非等位基因的分別或組合是互不干擾的。(2)在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分別的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合?！不顚W(xué)巧練〕推斷下列敘述的正誤(1)薩頓利用假說—演繹法，推想基因位于染色體上。(×)(2)基因在染色體上呈線性排列。(√)(3)非等位基因在形成配子時(shí)均是自由組合的。(×)(4)X染色體上的基因限制的性狀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。(×)(5)一對(duì)等位基因應(yīng)位于一對(duì)同源染色體上。(√)(6)染色體和基因并不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，一條染色體上含有很多個(gè)基因。(√)〔思索〕1．非等位基因都遵循孟德爾的自由組合定律嗎？提示：不是，因?yàn)樽裱系聽柕淖杂山M合定律的基因是非同源染色體上的非等位基因，而同源染色體上的非等位基因則不能自由組合。2．果蠅中的X染色體和Y染色體上的基因遵循孟德爾的遺傳規(guī)律嗎？提示：遵循，因?yàn)閄、Y染色體是一對(duì)同源染色體，上面的等位基因遵循孟德爾基因分別定律?！矊W(xué)霸記憶〕1．薩頓的“基因與染色體行為存在平行關(guān)系”的假說運(yùn)用了類比推理法；摩爾根的果蠅雜交試驗(yàn)利用了假說—演繹法。2．基因在染色體上呈線性排列，一條染色體上有很多基因。3．基因分別定律的實(shí)質(zhì)是等位基因伴同源染色體的分開而分別。4．基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)是等位基因伴同源染色體分開而分別的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛薩頓的假說要點(diǎn)歸納1．探討對(duì)象及材料：1903年，薩頓用蝗蟲細(xì)胞為試驗(yàn)材料探討精子和卵細(xì)胞的形成過程。2．假說的依據(jù)：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系。比較項(xiàng)目基因的行為染色體的行為特性基因在雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性染色體在配子形成和受精過程中，具有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)存在形式在體細(xì)胞中基因成對(duì)存在，在配子中只有成對(duì)的基因中的一個(gè)在體細(xì)胞中染色體成對(duì)存在，在配子中只有成對(duì)的染色體中的一條來源體細(xì)胞中成對(duì)的基因一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方體細(xì)胞中成對(duì)的染色體(即同源染色體)一條來自父方，一條來自母方組合方式非等位基因在形成配子時(shí)自由組合非同源染色體在減數(shù)分裂Ⅰ的后期自由組合3.提出假說利用的方法——類比推理法：薩頓將看不見的基因與看得見的染色體的行為進(jìn)行類比，依據(jù)其驚人的一樣性，提出“基因位于染色體上”的假說。[易錯(cuò)提示]并非全部的基因都位于染色體上(1)位于染色體上的基因：真核生物細(xì)胞核基因。(2)非染色體上的基因：①真核生物線粒體、葉綠體基因：雖然葉綠體和線粒體中沒有染色體，但線粒體、葉綠體中的DNA上也具有基因。②原核生物的基因：原核生物無染色體，原核生物全部的基因都不在染色體上。典例剖析典例11903年，美國(guó)遺傳學(xué)家薩頓關(guān)于“基因位于染色體上”的假說是如何提出的？(C)A．通過試驗(yàn)探討得出的結(jié)論B．運(yùn)用假說—演繹法提出的C．運(yùn)用類比推理提出的D．運(yùn)用系統(tǒng)分析法提出的[解析]薩頓提出“基因位于染色體上”的假說運(yùn)用的是類比推理法，他將看不見的基因與看得見的染色體的行為進(jìn)行類比，依據(jù)其驚人的一樣性，提出基因位于染色體上的假說，C正確。┃┃變式訓(xùn)練1■(2024·甘肅天水一中高一期中)薩頓依據(jù)“基因和染色體的行為存在明顯的平行關(guān)系”，提出“基因在染色體上”的假說，以下哪項(xiàng)不屬于他所依據(jù)的“平行”關(guān)系？(C)A．基因和染色體在體細(xì)胞中都成對(duì)存在，在配子中都只有成對(duì)中的一個(gè)B．非等位基因在形成配子時(shí)自由組合，非同源染色體在減數(shù)分裂中也自由組合C．一條染色體上有很多個(gè)基因D．基因在雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性，染色體在配子形成和受精過程中，也有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)[解析]基因和染色體在體細(xì)胞中都是成對(duì)存在的，在配子中都只有成對(duì)中的一個(gè)，這說明基因和染色體之間存在平行關(guān)系，A項(xiàng)不符合題意。非同源染色體上的非等位基因在形成配子時(shí)自由組合，非同源染色體在減數(shù)分裂中也自由組合，這也體現(xiàn)了基因與染色體之間存在平行關(guān)系，B項(xiàng)不符合題意。一條染色體上有很多個(gè)基因，并不能體現(xiàn)基因與染色體之間存在平行關(guān)系，C項(xiàng)符合題意?；蛟陔s交過程中保持完整性和獨(dú)立性；染色體在配子形成和受精過程中，也有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，這體現(xiàn)了基因與染色體之間存在平行關(guān)系，D項(xiàng)不符合題意?；蛭挥谌旧w上的試驗(yàn)證據(jù)要點(diǎn)歸納1．試驗(yàn)者：美國(guó)遺傳學(xué)家摩爾根2．試驗(yàn)材料：果蠅。選材緣由：(1)相對(duì)性狀多、明顯；(2)培育周期短；(3)成本低；(4)易飼養(yǎng)；(5)染色體數(shù)目少，便于視察等。3．果蠅的染色體組成：性別雌性雄性圖示同源染色體4對(duì)4對(duì)常染色體Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、ⅣⅡ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ性染色體XXXY染色體組成6＋XX(同型)6＋XY(異型)4.試驗(yàn)現(xiàn)象PF1Feq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(,紅眼雌,×,白眼雄))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(紅眼雌,×,紅眼雄))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(紅眼雌2/4,紅眼雄1/4))3/4,白眼雄1/4))(1)果蠅的紅眼、白眼是一對(duì)相對(duì)性狀；(2)F1全為紅眼→紅眼是顯性性狀；(3)F2紅眼白眼＝31→符合分別定律，紅眼和白眼受一對(duì)等位基因限制；(4)白眼性狀的表現(xiàn)與性別相聯(lián)系。5．理論說明(1)性染色體與常染色體性染色體：雌雄異體的生物確定性別的染色體。常染色體：與性別確定無干脆關(guān)系的染色體。(2)遺傳分析圖解：假設(shè)限制果蠅白眼的基因(用w表示)位于X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。說明：在遺傳分析圖解的書寫過程中，常染色體上基因不需標(biāo)明其位于常染色體上，性染色體上基因需將性染色體及其上基因一同寫出。如XWY。(3)測(cè)交試驗(yàn)驗(yàn)證由測(cè)交結(jié)果可見：紅眼和白眼的比例為11，驗(yàn)證了限制果蠅紅眼與白眼的基因位于X染色體上。6．試驗(yàn)結(jié)論：基因在染色體上。7．通過基因定位發(fā)覺：基因在染色體上呈線性排列?；蚓€性排列是指基因是一個(gè)接著一個(gè)，之間沒有重復(fù)、倒位、分枝等現(xiàn)象?；蚨ㄎ唬壕褪且獙⒒蚨ㄎ挥谀骋蝗旧w上，并測(cè)定基因在特定染色體上線性排列的依次和相對(duì)距離。學(xué)問貼士,常染色體上的基因與性染色體上的基因書寫時(shí)，一般是將常染色體上的基因?qū)懺谇懊?，如AaXBY。典例剖析典例2(2024·江蘇啟東中學(xué)高一月考)在野生型果蠅與白眼雄性突變體果蠅的雜交試驗(yàn)中，摩爾根最早能夠推斷白眼基因位于X染色體上所依據(jù)的試驗(yàn)結(jié)果是(B)A．白眼突變體果蠅與野生型果蠅雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)為野生型，且雌雄比例為11B．F1中雌雄果蠅雜交，后代出現(xiàn)性狀分別，且白眼全部為雄性C．F1中雌性果蠅與白眼雄性果蠅雜交，后代出現(xiàn)白眼果蠅，且雌雄比例為11D．白眼雌性果蠅與野生型雄性果蠅雜交，后代白眼果蠅全部為雄性，野生型全部為雌性[解析]白眼突變體果蠅與野生型果蠅雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)為野生型，且雌雄比例為11，只能說明野生型相對(duì)于突變體為顯性，不能據(jù)此推斷白眼基因位于X染色體上，A項(xiàng)不符合題意；F1雌雄果蠅雜交，后代中出現(xiàn)性狀分別，且白眼果蠅全部為雄性，說明白眼的遺傳與性別有關(guān)，又由于白眼的遺傳與X染色體的遺傳相像，摩爾依據(jù)此推斷白眼基因位于X染色體上，B項(xiàng)符合題意；F1中雌性果蠅與白眼雄性果蠅雜交，后代出現(xiàn)白眼果蠅，且雌雄比例為11，單憑該結(jié)果不能推斷白眼基因位于X染色體上，C項(xiàng)不符合題意；白眼雌性果蠅與野生型雄性果蠅雜交是一個(gè)測(cè)交試驗(yàn)，可以用來驗(yàn)證白眼基因位于X染色體上的推斷是否正確，但不是摩爾根最早推斷白眼基因位于X染色體上所依據(jù)的試驗(yàn)結(jié)果，D項(xiàng)不符合題意。┃┃變式訓(xùn)練2■(2024·福建師大附中期中)摩爾根探討限制果蠅白眼的基因在染色體上的位置時(shí)經(jīng)驗(yàn)了若干過程，下列敘述依次為(C)①白眼性狀是如何遺傳的，為何與性別有關(guān)②限制白眼的基因僅位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因③對(duì)F1紅眼雌果蠅進(jìn)行測(cè)交A．①為假說，②為推論，③為試驗(yàn)驗(yàn)證B．①為視察，②為假說，③為推論C．①為問題，②為假說，③為試驗(yàn)驗(yàn)證D．①為推論，②為假說，③為試驗(yàn)驗(yàn)證[解析]摩爾根探討限制果蠅白眼的基因在染色體上的位置時(shí)采納的方法是假說一演繹法。依據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象提出的問題是白眼性狀是如何遺傳的，為何與性別有關(guān)；作出的假設(shè)是限制白眼的基因僅位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因；利用F1紅眼雌果蠅進(jìn)行測(cè)交試驗(yàn)，驗(yàn)證假說。孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代說明要點(diǎn)歸納1．分別定律和自由組合定律比較：定律比較項(xiàng)目分別定律自由組合定律描述對(duì)象一對(duì)同源染色體上的一對(duì)等位基因分別位于兩對(duì)或兩對(duì)以上同源染色體上的兩對(duì)或兩對(duì)以上的非等位基因行為特點(diǎn)分別具有肯定的獨(dú)立性分別或組合互不干擾發(fā)生時(shí)間同時(shí)進(jìn)行，均發(fā)生在減數(shù)分裂I的后期結(jié)果伴同源染色體分開，等位基因分別非同源染色體上的非等位基因自由組合學(xué)問貼士1.同源染色體上等位基因的分別與非同源染色體上的非等位基因間的自由組合同時(shí)進(jìn)行，都發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期。,2.減數(shù)分裂時(shí)自由組合的是非同源染色體上的非等位基因，而不是全部的非等位基因。因?yàn)橥慈旧w上的非等位基因不遵循自由組合定律。典例剖析典例3(2024·四川成都外國(guó)語學(xué)校期中)下列關(guān)于孟德爾遺傳規(guī)律現(xiàn)代說明的敘述，錯(cuò)誤的是(C)A．非同源染色體上的非等位基因的分別或組合是互不干擾的B．同源染色體上的等位基因具有肯定的獨(dú)立性C．同源染色體上的等位基因分別，非等位基因自由組合D．基因的分別定律與基因的自由組合定律體現(xiàn)在減數(shù)分裂過程中[解析]基因的自由組合定律的現(xiàn)代說明認(rèn)為，非同源染色體上的非等位基因的分別或組合是互不干擾的，A正確；在雜合子的細(xì)胞中，位于一對(duì)同源染色體上的等位基因，具有肯定的獨(dú)立性，B正確；同源染色體上的等位基因彼此分別的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合，C錯(cuò)誤；基因的分別定律與基因的自由組合定律體現(xiàn)在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分別的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合，D正確。┃┃變式訓(xùn)練3■如圖表示果蠅的一個(gè)細(xì)胞，其中數(shù)字表示染色體，字母表示基因，下列敘述正確的是(D)A．從染色體狀況上看，該果蠅只能形成一種配子B．e基因限制的性狀在雌雄個(gè)體中出現(xiàn)的概率相等C．形成配子時(shí)基因A、a與B、b間自由組合D．只考慮3、4與7、8兩對(duì)染色體時(shí)，該個(gè)體能形成四種配子，并且配子數(shù)量相等[解析]由圖可知，該果蠅為雄性個(gè)體，圖中7為X染色體，8為Y染色體，因此，只從性染色體狀況看，它能產(chǎn)生X、Y兩種配子，A錯(cuò)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基因限制的性狀，在雄性個(gè)體中出現(xiàn)的概率高于在雌性個(gè)體中出現(xiàn)的概率，B錯(cuò)誤；A、a與B、b這兩對(duì)等位基因位于一對(duì)同源染色體上，不遵循基因的自由組合定律，C錯(cuò)誤；只考慮3、4與7、8兩對(duì)同源染色體時(shí)，該果蠅的基因型可表示為DdXeY，能產(chǎn)生DXe、dXe、DY、dY四種配子且數(shù)量相等，D正確。指引迷津·撥云見日1．遺傳因子與染色體上基因的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)分別定律中的一對(duì)遺傳因子指一對(duì)同源染色體上的一對(duì)等位基因。(2)自由組合定律中的不同對(duì)的遺傳因子指位于非同源染色體上的非等位基因。2．兩個(gè)遺傳定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)(1)分別定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是等位基因伴同源染色體的分開而分別，如圖所示：(2)自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是等位基因伴同源染色體分開而分別，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合，如圖所示：[特殊提示]基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規(guī)律①并不是全部的非等位基因都遵循自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。②并不是真核生物中全部的基因都遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，葉綠體、線粒體中的基因都不遵循孟德爾的遺傳規(guī)律。③原核生物中的基因都不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。典例4(2024·廣東廣州期末)依據(jù)如圖所示基因在染色體上的分布狀況推斷，下列選項(xiàng)不遵循基因的自由組合定律的是(A)[解析]A、a與D、d位于一對(duì)同源染色體上，不遵循基因的自由組合定律，A錯(cuò)誤；A、a與B、B位于兩對(duì)同源染色體上，在遺傳過程中遵循基因的自由組合定律，B正確；A、a與C、c位于兩對(duì)同源染色體上，在遺傳過程中遵循基因的自由組合定律，C正確；C、c與D、d位于兩對(duì)同源染色體上，在遺傳過程中遵循基因的自由組合定律，D正確。

教材問題·解疑答惑問題探討?P291．人類基因組測(cè)序工作看似簡(jiǎn)潔，其實(shí)程序特別困難，工作耗時(shí)長(zhǎng)，為了降低成本，削減工作量，應(yīng)首先確定測(cè)哪