生物第2节 基因在染色体上导学案

这是一份生物第2节 基因在染色体上导学案，共14页。学案主要包含了萨顿的假说，基因位于染色体上的实验证据，孟德尔遗传规律的现代解释等内容，欢迎下载使用。
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。在配子中只有成对的__基因__中的一个，同样，也只有成对的__染色体__中的一条。
(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__染色体在减数分裂Ⅰ的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 eq \f(3,4)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。
〔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。
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)体细胞中基因成对存在，配子中只含一个基因。( × )
(2)性染色体上的基因都与性别决定有关。( × )
(3)摩尔根提出白眼基因位于X染色体上的假说，最关键的实验结果是F2白眼全部是雄性。( √ )
(4)白眼残翅雌果蝇(bbXrXr)能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞。( √ )
(5)果蝇细胞内的基因都位于染色体上。( × )
(6)在减数分裂中，等位基因彼此分离的同时，非等位基因自由组合。( × )
〔思考〕
1．摩尔根果蝇杂交实验与孟德尔一对相对性状的杂交实验相比，有何异同？(科学思维)
提示：(1)相同点：都运用了假说—演绎法的科学研究方法；F2都出现了性状分离现象。
(2)不同点：果蝇的杂交遗传中，眼色遗传与性别有关。
2．生物中的所有基因都遵循孟德尔遗传规律吗？(科学思维)
提示：(1)并不是所有生物中的基因都遵循孟德尔遗传规律，如原核生物细胞中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔遗传规律，如叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
3．生物的非等位基因都遵循自由组合定律吗？(科学思维)
提示：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，同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。
课内探究·名师点睛
知识点
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 (2022·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。
变式训练1
(2022·山东省烟台市高一下学期期中)下列关于基因和染色体关系的叙述中，正确的是( D )
A．基因全部在染色体上
B．染色体是由基因组成的
C．一条染色体上有一个基因
D．染色体上的基因以一定的次序排列
[解析] 线粒体和叶绿体中含有少量DNA，所以也有基因，A错误；染色体是由蛋白质和DNA组成的，B错误；一条染色体上有一个或两个DNA分子，有若干个基因，C错误；基因在染色体上呈线性排列，D正确。
知识点
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
(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：雌蝇都是红眼，雄蝇都是白眼，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 (不定项)(2022·河北石家庄市辛集中学高一月考)摩尔根通过果蝇眼色的杂交实验，证明了萨顿的假说。下图为果蝇眼色杂交实验图解，下列相关叙述正确的是 ( ACD )
A．萨顿通过观察蝗虫细胞内的染色体变化规律，推论出基因在染色体上的假说
B．控制果蝇白眼的基因位于Y染色体上，控制红眼的基因位于X染色体上
C．若让红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交，则可通过子代的眼色来辨别性别
D．根据图中信息可推断，控制果蝇红眼和白眼的一对等位基因遵循分离定律
[解析] 萨顿通过观察蝗虫细胞内的染色体变化规律，根据染色体行为与基因行为的一致性，提出基因在染色体上的假说，A正确；控制果蝇白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，属于伴X隐性遗传，B错误；若让红眼雄果蝇(XBY)与白眼雌果蝇(XbXb)杂交，后代雄果蝇(XbY)全为白眼，雌果蝇(XBXb)全为红眼，故可通过子代的眼色来辨别性别，C正确；F2代红眼果蝇与白眼果蝇之比为3∶1，说明控制果蝇红眼和白眼的一对等位基因符合孟德尔的分离定律，D正确。故选ACD。
变式训练2
(2022·河北省保定市易县中学高一月考)判断下列有关基因与染色体关系的叙述，不正确的是( B )
A．基因在染色体上的提出者是萨顿，证明者是摩尔根
B．萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上
C．摩尔根证明了控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上
D．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基因
[解析] 萨顿蝗虫细胞观察实验采用类比推理法提出基因位于染色体上，摩尔根的果蝇杂交实验采用假说—演绎法，证明基因在染色体上，A正确；萨顿蝗虫细胞观察实验采用类比推理法提出基因位于染色体上，B错误；摩尔根通过果蝇眼色杂交实验，证明了控制果蝇眼色基因位于X染色体，C正确；基因是有遗传效应的DNA片段，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基因，D正确。
知识点
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 (2022·辽宁盘锦高一下期中)摩尔根将基因定位到染色体上，从而在细胞水平上为孟德尔遗传规律提供了有力的支持。下列相关表述，不正确的是( D )
A．分离定律的实质是在减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分离而分离
B．自由组合定律的实质是在减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因随同源染色体上的等位基因彼此分离而自由组合
C．当生物的性别由性染色体决定时，性染色体上的基因所控制的性状就会和性别相关联，表现出伴性遗传
D．伴性遗传的实质和基因分离定律的实质不同，所以伴性遗传并不遵循基因的分离定律
[解析] 分离定律的实质是在减数分裂形成配子的过程中，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，A正确；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分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因随同源染色体上的等位基因彼此分离而自由组合，B正确；伴性遗传指的是位于性染色体上的基因所决定的性状在遗传上总是和性别相关联，C正确；伴性遗传只是相关基因位于性染色体上，一般遵循基因的分离定律，D错误。
变式训练3
(2022·广东珠海二中高一下期中)关于下列图解的理解，正确的是( C )
A．基因自由组合定律的实质表现在图中的④⑤⑥
B．③⑥过程表示减数分裂过程
C．图1中③过程的随机性是子代Aa占eq \f(1,2)的原因之一
D．图2子代中aaBB的个体在aaB_中占eq \f(1,16)
[解析] 基因自由组合定律的实质表现在图中的④⑤，A错误；③⑥过程表示受精作用，B错误；图1中③过程的随机性是子代Aa占eq \f(1,2)的原因之一，C正确；图2子代中aaBB的个体在aaB_中占eq \f(1,3)，D错误。
指点迷津·拨云见日
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。
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号常染色体每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只需对同源染色体中的一条进行DNA测序即可。XY染色体之间具有不同的基因和碱基序列，所以两条性染色体都需要测定DNA序列，因此测定22条常染色体和X、Y两条性染色体共24条染色体。
思考·讨论☞P30
提示：同意。
思考·讨论☞P31
1．提示：能，用F2的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，获得白眼雌果蝇，用白眼雌果蝇与F1的红眼雄果蝇测交，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、F2代雄果蝇应该都为白眼。
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相同或为等位基因，控制同一种性状的相同或不同类型。
(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遗传信息。
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。
巩固训练·课堂达标
1．下列不属于基因和染色体行为存在平行关系证据的是( A )
A．基因有完整性和独立性，但染色体的结构会发生变化，从染色体转变成染色质
B．在体细胞中，基因和染色体都是成对存在的
C．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
D．在减数分裂过程中，非等位基因与非同源染色体都会发生自由组合
[解析] 基因有完整性和独立性，但染色体的结构会发生变化，从染色体转变成染色质，这说明了基因和染色体的不同，不属于平行关系，A符合题意；体细胞中基因、染色体成对存在，减数分裂产生的配子中二者都是单一存在，B不符合题意；体细胞中同源染色体和成对的基因均是一个来自父方，一个来自母方，说明基因和染色体之间存在平行关系，C不符合题意；在减数分裂过程中，非等位基因与非同源染色体都会发生自由组合，D不符合题意。
2．摩尔根从野生型果蝇培养瓶中发现了一只白眼雄性个体。他将白眼雄果蝇与红眼雌果蝇杂交，F1全部是红眼。再让F1红眼果蝇相互交配，F2性别比为1∶1，红眼占eq \f(3,4)，但所有雌性全为红眼，白眼只限于雄性。为了解释这种现象，他提出了有关假设。你认为最为合理的假设是( A )
A．白眼基因位于X染色体上
B．红眼基因位于Y染色体上
C．白眼基因表现出雄性传雌性再传雄性的交叉遗传
D．红眼性状为隐性性状
[解析] 假设白眼基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，该现象就能得到合理解释。
3．(2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)对染色体、DNA基因三者来说，错误的是( C )
A．染色体主要是由DNA和蛋白质组成
B．一般一条染色体上有一个DNA
C．DNA的片段就是基因
D．一个DNA上有许多个基因
[解析] 染色体主要由DNA和蛋白质组成，A正确；一般一条染色体上有一个DNA，复制后每条染色体有两个DNA分子，B正确；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，因此，DNA片段不都是基因，C错误；一个DNA上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列，D正确。
4．(2022·四川省蒲江县蒲江中学高一期中)下列有关遗传学家及其成果的说法错误的是( B )
A．孟德尔通过豌豆杂交实验提出了“遗传因子的分离和自由组合定律”
B．萨顿提出并证明了“染色体是遗传因子的载体”
C．约翰逊提出了用“基因”一词代替了孟德尔的“遗传因子”
D．摩尔根通过果蝇杂交实验证明了“基因在染色体上”
[解析] 孟德尔通过豌豆杂交实验，运用假说—演绎法，提出了“遗传因子的分离和自由组合定律”，A正确；萨顿根据基因和染色体行为的平行关系运用类比推理法，推测基因在染色体上，B错误；约翰逊提出了用“基因”一词代替了孟德尔的“遗传因子”，C正确；摩尔根通过果蝇杂交实验，运用假说—演绎法，证明了基因在染色体上，D正确。故选B。
5．如图是科学家根据果蝇的遗传实验，绘制出的果蝇某一条染色体上的某些基因的位置，请据图回答：
(1)染色体的主要成分是__蛋白质__和__DNA__。
(2)基因和染色体行为存在着明显的___平行__关系。
(3)__萨顿__提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说，即遗传的染色体学说。绘出果蝇的基因在染色体上位置图的第一位学者是__摩尔根__。
(4)该染色体上控制朱红眼和深红眼的两个基因，在形成配子时，是否遵循孟德尔的遗传规律？并说明理由。__不遵循，因为它们位于同一条染色体上__。
[解析] (1)染色体的主要成分是蛋白质和DNA；(2)基因和染色体行为存在着明显的平行关系；(3)萨顿运用类比推理法提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说，即遗传的染色体学说；摩尔根运用假说—演绎法证明了“基因在染色体上”，他也是第一位绘出果蝇的基因在染色体上位置图的学者；(4)控制朱红眼和深红眼的两个基因位于同一条染色体上，因此它们的遗传不遵循孟德尔遗传定律。
课标要求
核心素养
说明基因与染色体的关系；运用基因与染色体的关系阐明孟德尔遗传规律的实质。
1．通过对萨顿的假说的学习，理解基因在染色体上的理论证据。(生命观念、科学思维)
2．结合摩尔根的果蝇杂交实验，理解基因位于染色体上的实验证据。(生命观念、科学思维)
3．构建模型图，理解孟德尔遗传定律的现代解释。(科学思维)
♀
eq \f(1,2)__XW__
eq \f(1,2)__Y__
eq \f(1,2)__XW__
eq \f(1,4)XWXW(红眼雌性)
eq \f(1,4)XWY(红眼雄性)
eq \f(1,2)__Xw__
eq \f(1,4)XWXw(红眼雌性)
eq \f(1,4)XwY(__白眼雄性__)
比较项目
基因的行为
染色体的行为
特性
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，具有相对稳定的形态结构
存在形式
在体细胞中基因成对存在，在配子中只有成对的基因中的一个
在体细胞中染色体成对存在，在配子中只有成对的染色体中的一条
来源
体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方
体细胞中成对的染色体(即同源染色体)一条来自父方，一条来自母方
组合方式
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Ⅰ的后期自由组合
性别
雌性
雄性
图示
同源染色体
4对
4对
常染色体
Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ
Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ
性染色体
XX
XY
染色体组成
6＋XX(同型)
6＋XY(异型)
定律
比较
项目
分离定律
自由组合定律
描述对象
一对同源染色体上的一对等位基因
分别位于两对或两对以上同源染色体上的两对或两对以上的等位基因
行为特点
分离具有一定的独立性
分离或组合互不干扰
发生时间
同时进行，均发生在减数分裂Ⅰ的后期
结果
随同源染色体分开，等位基因分离
非同源染色体上的非等位基因自由组合