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人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2章 基因和染色体的关系第2节 基因在染色体上导学案及答案
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这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2章 基因和染色体的关系第2节 基因在染色体上导学案及答案，共25页。
第2节 基因在染色体上
课程内容标准
核心素养对接
1．基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上，进一步体会假说—演绎法。
2．从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律作出现代解释。
3．认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。
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．通过对萨顿的思路分析，领悟并尝试运用类比推理的科学研究方法。(科学思维)
3．利用果蝇作为实验材料，理解摩尔根等人通过“假说—演绎法”的科学思维方法，证明基因位于染色体上的科学探究过程。(科学探究)
[对应学生用书P50]
1．研究方法：类比推理法。
2．内容：基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
3．依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
项目
基因
染色体
生殖过程中
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，形态结构相对稳定
存
在
体细胞
成对
成对
配子
成单
成单
体细胞中来源
成对基因一个来自父方，一个来自母方
一对同源染色体，一条来自父方，一条来自母方
形成配子时
非同源染色体上的非等位基因自由组合
非同源染色体自由组合
1．实验者：美国生物学家摩尔根。
2．科学探究方法：假说—演绎法。
3．实验现象
4．实验现象的解释
(1)假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
(2)遗传图解：
雌配子
雄配子
1/2XW
1/2Y
1/2XW
1/4XWXW(红眼雌性)
1/4XWY(红眼雄性)
1/2Xw
1/4XWXw(红眼雌性)
1/4XwY(白眼雄性)
5.结论：基因在染色体上。
6．发展：一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
1．基因分离定律的实质
2．基因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。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验所用的实验方法相同。( × )
(2)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。( √ )
(3)蝗虫的所有基因都位于染色体上。( × )
(4)非等位基因都位于非同源染色体上。( × )
(5)等位基因随同源染色体的分开而分离，发生在减数分裂Ⅰ的后期。( √ )
2．微思考
果蝇是一种小型蝇类，以发酵烂水果上的酵母为食，因此在有水果的地方常常可以看到。如图为雌雄果蝇体细胞染色体示意图，据图回答有关问题：
(1)果蝇作为遗传学的实验材料的优点是什么？
提示 ①相对性状多且明显；②培养周期短；③成本低，易饲养；④染色体数目少，便于观察；⑤具有性染色体。
(2)果蝇体细胞中含有几对同源染色体？哪些是常染色体，哪些是性染色体？
提示 4对 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为常染色体，X、Y为性染色体。
(3)性染色体只存在于生殖细胞中吗？
提示 不是。常染色体和性染色体既存在于体细胞中，也存在于生殖细胞中。
[对应学生用书P52]
任务驱动一 摩尔根的果蝇杂交实验
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)萨顿通过类比推理法得出“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。
提示 ①②④⑤⑥
(2)决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色，w基因控制白色。那么，一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代能否出现白眼雌果蝇？
提示 因为后代的雌果蝇一定含有来自父方的显性的红眼基因，所以后代中不可能出现白眼雌果蝇。
(3)摩尔根证明基因位于染色体上，采用的是类比推理吗？
提示 不是。采用的是假说—演绎法。
(4)结合孟德尔遗传规律的发现过程和萨顿假说的提出，比较假说—演绎法和类比推理有什么不同？
提示 假说—演绎法对提出的假说进行实验验证，得出相应结论；类比推理只根据类比事物、现象之间的相同、相似之处作出假设，但没有对假设进行实验验证，因此类比推理得出的结论不具备逻辑的必然性。
1．实验现象——发现问题
P F1 F2
红眼 雌
× ―→―→
白眼 雄
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：
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
[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：
测交：F1红眼(雌)×F2白眼(雄)
XWXw XwY
↓ ↓
配子：XW Xw Xw Y
↓
子代：XWXw XwXw XWY XwY
红眼 白眼 红眼 白眼
(雌) (雌) (雄) (雄)
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
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：
测交：红眼(雌) × 白眼(雄)
XWXw XwYw
↓ ↓
配子：XW Xw Xw Yw
↓
子代：XWXw XwXw XWYw XwYw
红眼 白眼 红眼 白眼
(雌) (雌) (雄) (雄)
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：
测交：F1红眼(雌)×F2白眼(雄)
Ww ww
↓ ↓
配子： W w w
↓
子代： Ww ww
红眼 白眼
1 ∶ 1
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。
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：
测交：白眼(雌)×野生红眼(雄)
XwXw XWY
↓ ↓
配子： Xw XW Y
↓
子代：XWXw XwY
红眼(雌) 白眼(雄)
1 ∶ 1
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：
测交：白眼(雌)×野生型红眼(雄)
XwXw XWYW
↓ ↓
配子：Xw XW YW
↓
子代：XWXw XwYW
红眼(雌) 红眼(雄)
1 ∶ 1
③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：
测交：白眼(雌)×野生型红眼(雄)
ww WW
↓ ↓
配子： w W
↓
子代： Ww
红眼
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。
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
B [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。]
(2020·全国卷Ⅰ)已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅；截翅＝3∶1。据此无法判断的是( )
A．长翅是显性性状还是隐性性状
B．亲代雌蝇是杂合子还是纯合子
C．该等位基因位于常染色体还是X染色体上
D．该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在
C [由分析可知：长翅为显性性状，A错误；由分析可知，不论位于常染色体上还是X染色体上，亲代雌蝇都是杂合子，B错误；由分析可知：该等位基因位于常染色体还是X染色体上无法确定，C正确；由分析可知：不论位于常染色体上还是X染色体上，该等位基因在雌蝇体细胞中都成对存在，D错误。]
[举一反三] 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。
红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子代雌、雄果蝇都表现红眼，这些雌雄果蝇交配产生的后代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列相关叙述错误的是( )
A．红眼对白眼是显性
B．眼色遗传符合分离定律
C．眼色和性别表现自由组合
D．红眼和白眼基因位于X染色体上
C [非同源染色体上的非等位基因自由组合，眼色与性别基因均位于性染色体上，不表现自由组合。]
任务驱动二 孟德尔遗传规律的现代解释
1．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，请回答下列问题：
(1)图中属于等位基因的有哪些？
提示 A与a、B与b、C与c。
(2)图中非等位基因有哪些？
提示 除(1)之外，其他情况均属非等位基因。
(3)上述非等位基因中，能自由组合的是哪些？
提示 A/a与C、c、B/b与C、c可自由组合。
(4)分离定律和自由组合定律发生在什么时期？
提示 发生在减数分裂过程中，具体地说都发生在减数第一次分裂后期。
2．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？
提示 (1)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。
(2)自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。
3．等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？
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。
1．分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，如下图：
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，如下图：
(2019·江苏卷)如图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。不考虑突变的情况下，下列叙述正确的是( )
A．1与2、3、4互为等位基因，与6、7、8互为非等位基因
B．同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8
C．1与3都在减数分裂Ⅰ分离，1与2都在减数分裂Ⅱ分离
D．1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子
B [不考虑突变的情况下，1与2不是等位基因，而是相同基因。1与3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A错误。不考虑突变的情况下，同一个体的精原细胞的染色体与体细胞相同，有丝分裂前期时一条染色体上含两条姐妹染色单体，故也含有图中的基因1～8，B正确。不考虑突变的情况下，若发生了交叉互换引起的基因重组，则1与3也可能在减数分裂Ⅱ分离，1与2也可能在减数分裂Ⅰ分离，C错误。1与6在同一条染色体的两条姐妹染色单体上，故1与6不能组合形成重组型的配子，D错误。]
如图表示某一昆虫个体的基因组成，以下判断正确的是(不考虑交叉互换)( )
A．基因A、a与B、b遗传时遵循自由组合定律
B．该个体的一个初级精母细胞产生2种精细胞
C．有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为ABC或abc
D．该个体与另一相同基因型的个体交配，后代基因型比例为9∶3∶3∶1
B [基因A、a与B、b位于同一对同源染色体上，不遵循自由组合定律，A错误；一个初级精母细胞所产生的精细胞基因型只有2种，即ABC和abc或ABc和abC，B正确；有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为AaBbCc，C错误；不考虑交叉互换，该个体产生的配子种类及比例为ABC∶abc∶ABc∶abC＝1∶1∶1∶1，其与另一相同基因型个体交配，后代基因型有9种，比例为1∶2∶2∶1∶4∶1∶2∶2∶1，D错误。]
[举一反三] 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。
下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( )
A．从性染色体情况上看，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
D [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，从性染色体情况看，它能形成两种配子；e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；A、a与B、b位于同一对同源染色体上，减数分裂形成配子时，A、B进入一个配子，a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，可产生DXe、dXe、DY、dY四种配子，且数量相等。]
知识网络构建
关键知识积累
1.基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
2.由于果蝇易饲养，繁殖快，后代多，所以常用它作为遗传学研究的实验材料。
3.基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多个基因。
4.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。
5.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。
[对应学生用书P57]
1．(2021·山东济南高一月考)大量事实表明，萨顿发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此作出的如下推测，哪一项是没有说服力的( )
A．基因在染色体上
B．同源染色体分离导致等位基因分离
C．每条染色体上有许多基因
D．非同源染色体自由组合使非等位基因重组
C [“每条染色体上有许多基因”的结论，不能说明基因遗传与染色体行为的平行关系。]
2．下图能正确表示基因分离定律实质的是( )
C [基因分离定律的实质：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，独立地进入不同的配子中。]
3．摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时，经历了若干过程。
①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？
②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上。
③对F1红眼雌果蝇进行测交。
上面三个叙述中( )
A．①为假说，②为推论，③为实验
B．①为观察，②为假说，③为推论
C．①为问题，②为假说，③为实验
D．①为推论，②为假说，③为实验
C [摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时采用的方法是假说—演绎法，根据现象提出的问题是“白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关”；作出的假设是“白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上，Y染色体上无对应的等位基因”；然后利用F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交，验证假设，因此C项正确。]
4．基因型为Mm的动物，在其精子形成过程中，基因MM、mm、Mm分开分别发生在( )
①精原细胞形成初级精母细胞时
②初级精母细胞形成次级精母细胞时
③次级精母细胞形成精细胞时
④精细胞形成精子时
A．①②③ B．③③②
C．②②③ D．②③④
B [MM、mm的产生是通过DNA复制形成的，因此位于姐妹染色单体上，它们的分离发生在减数分裂Ⅱ和有丝分裂后期，伴随着丝粒分裂、姐妹染色单体的分开而分离。Mm基因是一对等位基因，位于一对同源染色体上，它们的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，伴随同源染色体的分开而分离。]
课时作业(8) 基因在染色体上
[对应学生用书P196]
1．果蝇体细胞中的染色体组成可表示为( )
A．3＋X或3＋Y
B．6＋X或6＋Y
C．6＋XX或6＋YY
D．6＋XX或6＋XY
D [果蝇的体细胞中共有4对(8条)染色体，其中有3对(6条)为常染色体，1对是性染色体，雌性果蝇的性染色体是XX，雄性果蝇的性染色体为XY。]
2．下列叙述错误的是( )
A．在减数分裂过程中，同源染色体分开，其上的等位基因分离
B．在减数分裂过程中，所有的非等位基因都可能自由组合
C．果蝇的红眼基因只存在于X染色体上
D．同源染色体一条来自父方，一条来自母方
B [等位基因位于同源染色体上，减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合；控制果蝇红眼、白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上没有相关基因；同源染色体一条来自父方、一条来自母方。]
3．已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该昆虫减数分裂产生配子的说法，正确的是( )
A．果蝇的精子中含有成对基因
B．果蝇的体细胞中只含有一个基因
C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方
D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个
D [根据萨顿的假说，基因和染色体行为存在着明显的平行关系，在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个，同样也只有成对染色体中的一条；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．(2021·山西太原高一月考)根据基因与染色体的相应关系，非等位基因的概念可描述为( )
A．染色体不同位置上的不同基因
B．同源染色体上不同位置上的基因
C．非同源染色体上的不同基因
D．同源染色体相同位置上的基因
A [非等位基因是指同源染色体上不同位置的基因以及非同源染色体上的基因，强调的都是不同位置上的基因。B、C所述的内容包含于非等位基因的概念中，D所述的不是非等位基因。]
5．下列关于果蝇的叙述，错误的是( )
A．体细胞中有4对同源染色体，其中有3对常染色体，1对性染色体
B．白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无等位基因
C．白眼雄果蝇产生的配子中一半含有白眼基因，一半不含白眼基因
D．白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，后代全部表现为红眼果蝇
D [设控制红眼与白眼的基因用W、w表示，白眼雌果蝇产生的配子为Xw一种，红眼雄果蝇产生的配子有XW和Y两种，雌雄配子随机结合，产生XWXw和XwY，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼。]
6．基因位于染色体上的实验证据是摩尔根的果蝇杂交实验，所用科学方法是假说—演绎法，摩尔根在实验中所发现的新问题是( )
A．F1果蝇全是红色
B．F2果蝇出现性状分离
C．F2果蝇红眼和白眼之间的数量比是3∶1
D．白眼性状的表现总是与性别相联系
D [孟德尔和摩尔根用相对性状的亲本杂交，都发现子一代是显性性状，A错误；孟德尔和摩尔根用相对性状的亲本杂交，都发现F2果蝇出现性状分离，且分离比是3∶1，B、C错误；摩尔根的实验发现白眼性状的表现总是与性别相联系，D正确。]
7．(2021·湖南邵东一中高一期末)据图分析，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( )
A B
C D
A [A和a、D和d位于同一对同源染色体上，两对等位基因属于同源染色体上的非等位基因，它们的遗传不遵循基因自由组合定律，与题意相符，A正确；B和b、A和a这两对等位基因分别位于两对同源染色体上，属于非同源染色体上的非等位基因，它们的遗传遵循基因自由组合定律，与题意不符，B错误；A和a、C和c这两对等位基因分别位于两对同源染色体上，属于非同源染色体上的非等位基因，它们的遗传遵循基因自由组合定律，与题意不符，C错误；C和c、D和d这两对等位基因位于两对同源染色体上，它们的遗传遵循基因自由组合定律，与题意不符，D错误。]
8．果蝇的红眼(R)对白眼(r)是显性，控制眼色的基因位于X染色体上。现用一对果蝇杂交，一方为红眼，另一方为白眼，杂交后F1中雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，雌果蝇与亲本雄果蝇眼色相同，那么亲本果蝇的基因型为( )
A．XRXR×XrY B．XrXr×XRY
C．XRXr×XrY D．XRXr×XRY
B [根据题意，F1雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，因此，亲本雌果蝇一定为纯合体，由此排除C和D；若选A，则子代雌果蝇与亲代雄果蝇的眼色会不同，因此，只有当雌性亲本为隐性个体，雄性亲本为显性个体时，才符合题中条件，即XrXr×XRY。]
9．红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1全是红眼，F1自交所得的F2中红眼雌果蝇121只，红眼雄果蝇60只，白眼雌果蝇0只，白眼雄果蝇59只，则F2卵细胞中具有R和r及精子中具有R和r的比例是( )
A．卵细胞：R∶r＝1∶1
B．卵细胞：R∶r＝3∶1
C．精子：R∶r＝3∶1
D．精子：R∶r＝1∶0
B [红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1全是红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状。F1自交所得的F2中红眼雌果蝇121只，红眼雄果蝇60只，白眼雌果蝇0只，白眼雄果蝇59只，说明控制眼色的R、r基因位于X染色体上，所以亲本的基因型是XRXR×XrY，F1基因型为XRXr、XRY。F1自交所得的F2基因型为XRXR、XRXr、XRY、XrY，所以F2卵细胞中具有R和r的比例是3∶1，F2精子中具有R和r的比例是1∶1。]
10．(2020·山东临沂高一月考)如图所示为果蝇细胞分裂图，请据图回答下列问题：
(1)图Ⅱ的细胞叫____________。每个细胞有________对同源染色体。
(2)图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ连续的分裂过程是否是一个细胞周期？为什么？___________________ _______________________________________________________________________。
(3)若图Ⅲ中的a变形后的精子与一只红眼雌果蝇产生的卵细胞结合发育成一只白眼雄果蝇，则b含有的性染色体为________。
解析 (1)已知图Ⅰ为精原细胞，则图Ⅱ为初级精母细胞经减数分裂Ⅰ后产生的次级精母细胞，因同源染色体分离，染色体数目减半，所以无同源染色体。(2)细胞周期是针对连续分裂的细胞而言，经减数分裂形成的配子染色体数减半，不再进行分裂。(3)一个精原细胞经减数分裂产生的4个精细胞，两两相同，即两个含XW、两个含Y。由a变形后的精子与一只红眼雌果蝇产生的卵细胞结合发育成一只白眼雄果蝇，可知a含Y染色体，b与a相同，故也含Y染色体。
答案 (1)次级精母细胞 0 (2)不是。因为减数分裂不可能周而复始地进行连续分裂 (3)Y
11．(2021·山东德州检测)萨顿运用类比推理方法提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说。摩尔根起初对此假说持怀疑态度。他和其他同事设计果蝇杂交实验对此进行研究。杂交实验图解如下：
P 红眼(雌)×白眼(雄)
↓
F1 红眼(雌、雄)
↓F1雌雄交配
F2 红眼(雌、雄) 白眼(雄)
3/4 1/4
请回答下列问题：
(1)上述果蝇杂交实验现象________(填“支持”或“不支持”)萨顿的假说。根据同时期其他生物学家发现果蝇体细胞中有4对染色体(3对常染色体，1对性染色体)的事实，摩尔根等人提出以下假设：______________________________________________，从而使上述遗传现象得到合理的解释(不考虑眼色基因位于Y染色体上的情况)。
(2)摩尔根等人通过测交等方法力图验证他们提出的假设。以下实验图解是他们完成的测交实验之一：
P 红眼(F1雌)×白眼(雄)
↓
测交子代 红眼(雌) 红眼(雄) 白眼(雌) 白眼(雄)
1/4 1/4 1/4 1/4
(说明：测交亲本中的红眼雌果蝇来自杂交实验的F1)
①上述测交实验现象并不能充分验证其假设，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②为充分验证其假设，需在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。写出该实验中亲本的基因型：____________。预期子代的基因型：雌性为________，雄性为________(提示：控制眼色的等位基因为W、w，亲本从上述测交子代中选取)。
解析 (1)在摩尔根的实验中，F2中只有雄性果蝇出现了白眼性状，这说明该对相对性状的遗传是与性别有关的，控制眼色的基因只位于X染色体上可以圆满地解释相应的现象，这说明该实验是支持萨顿假说的。(2)利用F1中的雌果蝇进行测交实验时，无论基因在X染色体上还是在常染色体上，后代均会出现1∶1∶1∶1的性状分离比。根据性染色体传递的规律，可以选用显性的雄果蝇和隐性的雌果蝇杂交，如果控制眼色的基因在X染色体上，后代中的雄性与亲本中的雌性具有相同的性状，而后代中的雌性与亲本中的雄性的性状相同，与基因在常染色体上的情况是不同的。
答案 (1)支持 控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上 (2)①控制眼色的基因无论位于常染色体上还是位于X染色体上，测交实验结果皆相同 ②XwXw、XWY XWXw XwY
12．用纯合子果蝇作为亲本进行两对相对性状的遗传实验，结果如下：
P
F1
①灰身红眼♀×
黑身白眼
灰身红眼♀、
灰身红眼
②黑身白眼♀×
灰身红眼
灰身红眼♀、
灰身白眼
下列说法错误的是( )
A．实验中属于显性性状的是灰身、红眼
B．体色和眼色的遗传符合自由组合定律
C．若组合①的F1随机交配，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4
D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为1/8
C [根据第①组的实验可以判断灰身、红眼是显性性状；根据第②组的后代可以判断控制眼色遗传的基因位于X染色体上。假设控制体色的基因用B和b表示，控制眼色的基因用A和a表示，第①组中的F1的基因型为BbXAXa和BbXAY，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4×1/2＝3/8；第②组中F1的基因型为BbXAXa和BbXaY，则F2中黑身白眼的概率为1/4×1/2＝1/8。]
13．下图甲、乙、丙、丁表示四株豌豆体细胞中的两对基因及其在染色体上的位置，下列分析错误的是( )
A．甲、乙豌豆杂交后代的性状分离比为3∶1
B．甲、丙豌豆杂交后代有4种基因型、2种表型
C．乙豌豆自交后代的性状分离比为1∶2∶1
D．丙、丁豌豆杂交后代的表型相同
C [图示中的两对等位基因分别位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。甲、乙豌豆杂交即AaBb×AaBB，后代的性状分离比为A_B_∶aaB_＝3∶1，A正确；甲、丙豌豆杂交即AaBb×AAbb，后代有4种基因型(AABb、AAbb、AaBb、Aabb)、2种表型(A_B_、A_bb)，B正确；乙豌豆(AaBB)自交，后代的性状分离比为A_BB∶aaBB＝3∶1，C错误；丙、丁豌豆杂交即AAbb×Aabb，后代的基因型为AAbb、Aabb，表型相同，D正确。]
14．(多选)果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1雌雄个体相互交配，实验结果如下：
子代
雌果蝇
雄果蝇
F1
大翅620
大翅617
F2
大翅2 159
大翅1 011、小翅982
下列分析正确的是( )
A．果蝇翅形大翅对小翅为显性
B．根据实验结果判断果蝇的翅形遗传遵循基因分离定律
C．根据实验结果可证明控制翅形的基因位于X染色体上
D．F2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型
ABC [大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性。根据题中信息“F2：大翅雌果蝇2 159只，大翅雄果蝇1 011只，小翅雄果蝇982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律，又因为小翅果蝇只出现在雄性中，可推知控制翅形的基因位于X染色体上。遗传图解如下：
可见，F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa。]
15．(多选)果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上；长翅基因(B)对残翅基因(b)为显性，位于常染色体上。现用一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅。下列叙述正确的是( )
A．亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr
B．亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2
C．F1出现长翅雄果蝇的概率为3/16
D．白眼残翅雌果蝇能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞
ABD [结合题干信息可知，双亲均为长翅，F1中有残翅，则双亲基因型为Bb和Bb，F1中长翅∶残翅＝3∶1，已知F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅，因为残翅占1/4，可推知白眼占1/2，得出亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr，亲本雄果蝇的基因型为BbXrY，A正确。亲本雌果蝇的卵细胞中Xr占1/2，亲本雄果蝇的精子中Xr占1/2，亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2，B正确。F1出现长翅的概率为3/4，出现长翅雄果蝇的概率为3/4×1/2＝3/8，C错误。白眼残翅雌果蝇的基因型为bbXrXr，其初级卵母细胞基因型为bbbbXrXrXrXr，经减数分裂Ⅰ后，次级卵母细胞的基因型为bbXrXr，D正确。]
16．实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点(说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖、存活)，请设计一套杂交方案，同时研究以下两个问题：
问题一：研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制，并作出判断。
问题二：研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于Ⅱ号同源染色体上，并作出判断。
(1)杂交方案：
①选取______________和______________两亲本杂交得F1；
②F1____________________得F2；
③分析判断。
(2)对问题一的推断及结论：
若F2出现性状分离，且灰体与黑檀体果蝇数目之比为________________，说明控制该对性状的是一对等位基因；反之，则不是由一对等位基因控制的。
(3)对问题二的推断及结论：
如果F2出现________种表型，且分离比为________________，说明性状的遗传符合自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于Ⅱ号同源染色体上。反之，则可能位于Ⅱ号同源染色体上。
解析 如果果蝇灰体、黑檀体是由一对等位基因控制的，则该对性状的遗传符合基因的分离定律，F2的性状分离比表现为3∶1，否则就不是由一对等位基因控制；如果控制灰体、黑檀体的等位基因不位于Ⅱ号同源染色体上，则体色和翅形这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，F2的性状分离比是9∶3∶3∶1，否则控制果蝇体色的基因就可能位于Ⅱ号同源染色体上。
答案 (1)①长翅灰体 残翅黑檀体 ②雌雄果蝇杂交 (2)1∶3或3∶1 (3)4 9∶3∶3∶1
第2节 基因在染色体上
课程内容标准
核心素养对接
1．基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上，进一步体会假说—演绎法。
2．从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律作出现代解释。
3．认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。
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．通过对萨顿的思路分析，领悟并尝试运用类比推理的科学研究方法。(科学思维)
3．利用果蝇作为实验材料，理解摩尔根等人通过“假说—演绎法”的科学思维方法，证明基因位于染色体上的科学探究过程。(科学探究)
[对应学生用书P50]
1．研究方法：类比推理法。
2．内容：基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
3．依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
项目
基因
染色体
生殖过程中
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，形态结构相对稳定
存
在
体细胞
成对
成对
配子
成单
成单
体细胞中来源
成对基因一个来自父方，一个来自母方
一对同源染色体，一条来自父方，一条来自母方
形成配子时
非同源染色体上的非等位基因自由组合
非同源染色体自由组合
1．实验者：美国生物学家摩尔根。
2．科学探究方法：假说—演绎法。
3．实验现象
4．实验现象的解释
(1)假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
(2)遗传图解：
雌配子
雄配子
1/2XW
1/2Y
1/2XW
1/4XWXW(红眼雌性)
1/4XWY(红眼雄性)
1/2Xw
1/4XWXw(红眼雌性)
1/4XwY(白眼雄性)
5.结论：基因在染色体上。
6．发展：一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
1．基因分离定律的实质
2．基因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。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验所用的实验方法相同。( × )
(2)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。( √ )
(3)蝗虫的所有基因都位于染色体上。( × )
(4)非等位基因都位于非同源染色体上。( × )
(5)等位基因随同源染色体的分开而分离，发生在减数分裂Ⅰ的后期。( √ )
2．微思考
果蝇是一种小型蝇类，以发酵烂水果上的酵母为食，因此在有水果的地方常常可以看到。如图为雌雄果蝇体细胞染色体示意图，据图回答有关问题：
(1)果蝇作为遗传学的实验材料的优点是什么？
提示 ①相对性状多且明显；②培养周期短；③成本低，易饲养；④染色体数目少，便于观察；⑤具有性染色体。
(2)果蝇体细胞中含有几对同源染色体？哪些是常染色体，哪些是性染色体？
提示 4对 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为常染色体，X、Y为性染色体。
(3)性染色体只存在于生殖细胞中吗？
提示 不是。常染色体和性染色体既存在于体细胞中，也存在于生殖细胞中。
[对应学生用书P52]
任务驱动一 摩尔根的果蝇杂交实验
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)萨顿通过类比推理法得出“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。
提示 ①②④⑤⑥
(2)决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色，w基因控制白色。那么，一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代能否出现白眼雌果蝇？
提示 因为后代的雌果蝇一定含有来自父方的显性的红眼基因，所以后代中不可能出现白眼雌果蝇。
(3)摩尔根证明基因位于染色体上，采用的是类比推理吗？
提示 不是。采用的是假说—演绎法。
(4)结合孟德尔遗传规律的发现过程和萨顿假说的提出，比较假说—演绎法和类比推理有什么不同？
提示 假说—演绎法对提出的假说进行实验验证，得出相应结论；类比推理只根据类比事物、现象之间的相同、相似之处作出假设，但没有对假设进行实验验证，因此类比推理得出的结论不具备逻辑的必然性。
1．实验现象——发现问题
P F1 F2
红眼 雌
× ―→―→
白眼 雄
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：
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
[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：
测交：F1红眼(雌)×F2白眼(雄)
XWXw XwY
↓ ↓
配子：XW Xw Xw Y
↓
子代：XWXw XwXw XWY XwY
红眼 白眼 红眼 白眼
(雌) (雌) (雄) (雄)
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
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：
测交：红眼(雌) × 白眼(雄)
XWXw XwYw
↓ ↓
配子：XW Xw Xw Yw
↓
子代：XWXw XwXw XWYw XwYw
红眼 白眼 红眼 白眼
(雌) (雌) (雄) (雄)
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：
测交：F1红眼(雌)×F2白眼(雄)
Ww ww
↓ ↓
配子： W w w
↓
子代： Ww ww
红眼 白眼
1 ∶ 1
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。
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：
测交：白眼(雌)×野生红眼(雄)
XwXw XWY
↓ ↓
配子： Xw XW Y
↓
子代：XWXw XwY
红眼(雌) 白眼(雄)
1 ∶ 1
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：
测交：白眼(雌)×野生型红眼(雄)
XwXw XWYW
↓ ↓
配子：Xw XW YW
↓
子代：XWXw XwYW
红眼(雌) 红眼(雄)
1 ∶ 1
③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：
测交：白眼(雌)×野生型红眼(雄)
ww WW
↓ ↓
配子： w W
↓
子代： Ww
红眼
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。
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
B [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。]
(2020·全国卷Ⅰ)已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅；截翅＝3∶1。据此无法判断的是( )
A．长翅是显性性状还是隐性性状
B．亲代雌蝇是杂合子还是纯合子
C．该等位基因位于常染色体还是X染色体上
D．该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在
C [由分析可知：长翅为显性性状，A错误；由分析可知，不论位于常染色体上还是X染色体上，亲代雌蝇都是杂合子，B错误；由分析可知：该等位基因位于常染色体还是X染色体上无法确定，C正确；由分析可知：不论位于常染色体上还是X染色体上，该等位基因在雌蝇体细胞中都成对存在，D错误。]
[举一反三] 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。
红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子代雌、雄果蝇都表现红眼，这些雌雄果蝇交配产生的后代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列相关叙述错误的是( )
A．红眼对白眼是显性
B．眼色遗传符合分离定律
C．眼色和性别表现自由组合
D．红眼和白眼基因位于X染色体上
C [非同源染色体上的非等位基因自由组合，眼色与性别基因均位于性染色体上，不表现自由组合。]
任务驱动二 孟德尔遗传规律的现代解释
1．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，请回答下列问题：
(1)图中属于等位基因的有哪些？
提示 A与a、B与b、C与c。
(2)图中非等位基因有哪些？
提示 除(1)之外，其他情况均属非等位基因。
(3)上述非等位基因中，能自由组合的是哪些？
提示 A/a与C、c、B/b与C、c可自由组合。
(4)分离定律和自由组合定律发生在什么时期？
提示 发生在减数分裂过程中，具体地说都发生在减数第一次分裂后期。
2．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？
提示 (1)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。
(2)自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。
3．等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？
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。
1．分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，如下图：
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，如下图：
(2019·江苏卷)如图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。不考虑突变的情况下，下列叙述正确的是( )
A．1与2、3、4互为等位基因，与6、7、8互为非等位基因
B．同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8
C．1与3都在减数分裂Ⅰ分离，1与2都在减数分裂Ⅱ分离
D．1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子
B [不考虑突变的情况下，1与2不是等位基因，而是相同基因。1与3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A错误。不考虑突变的情况下，同一个体的精原细胞的染色体与体细胞相同，有丝分裂前期时一条染色体上含两条姐妹染色单体，故也含有图中的基因1～8，B正确。不考虑突变的情况下，若发生了交叉互换引起的基因重组，则1与3也可能在减数分裂Ⅱ分离，1与2也可能在减数分裂Ⅰ分离，C错误。1与6在同一条染色体的两条姐妹染色单体上，故1与6不能组合形成重组型的配子，D错误。]
如图表示某一昆虫个体的基因组成，以下判断正确的是(不考虑交叉互换)( )
A．基因A、a与B、b遗传时遵循自由组合定律
B．该个体的一个初级精母细胞产生2种精细胞
C．有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为ABC或abc
D．该个体与另一相同基因型的个体交配，后代基因型比例为9∶3∶3∶1
B [基因A、a与B、b位于同一对同源染色体上，不遵循自由组合定律，A错误；一个初级精母细胞所产生的精细胞基因型只有2种，即ABC和abc或ABc和abC，B正确；有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为AaBbCc，C错误；不考虑交叉互换，该个体产生的配子种类及比例为ABC∶abc∶ABc∶abC＝1∶1∶1∶1，其与另一相同基因型个体交配，后代基因型有9种，比例为1∶2∶2∶1∶4∶1∶2∶2∶1，D错误。]
[举一反三] 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。
下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( )
A．从性染色体情况上看，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
D [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，从性染色体情况看，它能形成两种配子；e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；A、a与B、b位于同一对同源染色体上，减数分裂形成配子时，A、B进入一个配子，a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，可产生DXe、dXe、DY、dY四种配子，且数量相等。]
知识网络构建
关键知识积累
1.基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
2.由于果蝇易饲养，繁殖快，后代多，所以常用它作为遗传学研究的实验材料。
3.基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多个基因。
4.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。
5.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。
[对应学生用书P57]
1．(2021·山东济南高一月考)大量事实表明，萨顿发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此作出的如下推测，哪一项是没有说服力的( )
A．基因在染色体上
B．同源染色体分离导致等位基因分离
C．每条染色体上有许多基因
D．非同源染色体自由组合使非等位基因重组
C [“每条染色体上有许多基因”的结论，不能说明基因遗传与染色体行为的平行关系。]
2．下图能正确表示基因分离定律实质的是( )
C [基因分离定律的实质：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，独立地进入不同的配子中。]
3．摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时，经历了若干过程。
①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？
②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上。
③对F1红眼雌果蝇进行测交。
上面三个叙述中( )
A．①为假说，②为推论，③为实验
B．①为观察，②为假说，③为推论
C．①为问题，②为假说，③为实验
D．①为推论，②为假说，③为实验
C [摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时采用的方法是假说—演绎法，根据现象提出的问题是“白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关”；作出的假设是“白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上，Y染色体上无对应的等位基因”；然后利用F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交，验证假设，因此C项正确。]
4．基因型为Mm的动物，在其精子形成过程中，基因MM、mm、Mm分开分别发生在( )
①精原细胞形成初级精母细胞时
②初级精母细胞形成次级精母细胞时
③次级精母细胞形成精细胞时
④精细胞形成精子时
A．①②③ B．③③②
C．②②③ D．②③④
B [MM、mm的产生是通过DNA复制形成的，因此位于姐妹染色单体上，它们的分离发生在减数分裂Ⅱ和有丝分裂后期，伴随着丝粒分裂、姐妹染色单体的分开而分离。Mm基因是一对等位基因，位于一对同源染色体上，它们的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，伴随同源染色体的分开而分离。]
课时作业(8) 基因在染色体上
[对应学生用书P196]
1．果蝇体细胞中的染色体组成可表示为( )
A．3＋X或3＋Y
B．6＋X或6＋Y
C．6＋XX或6＋YY
D．6＋XX或6＋XY
D [果蝇的体细胞中共有4对(8条)染色体，其中有3对(6条)为常染色体，1对是性染色体，雌性果蝇的性染色体是XX，雄性果蝇的性染色体为XY。]
2．下列叙述错误的是( )
A．在减数分裂过程中，同源染色体分开，其上的等位基因分离
B．在减数分裂过程中，所有的非等位基因都可能自由组合
C．果蝇的红眼基因只存在于X染色体上
D．同源染色体一条来自父方，一条来自母方
B [等位基因位于同源染色体上，减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合；控制果蝇红眼、白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上没有相关基因；同源染色体一条来自父方、一条来自母方。]
3．已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该昆虫减数分裂产生配子的说法，正确的是( )
A．果蝇的精子中含有成对基因
B．果蝇的体细胞中只含有一个基因
C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方
D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个
D [根据萨顿的假说，基因和染色体行为存在着明显的平行关系，在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个，同样也只有成对染色体中的一条；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．(2021·山西太原高一月考)根据基因与染色体的相应关系，非等位基因的概念可描述为( )
A．染色体不同位置上的不同基因
B．同源染色体上不同位置上的基因
C．非同源染色体上的不同基因
D．同源染色体相同位置上的基因
A [非等位基因是指同源染色体上不同位置的基因以及非同源染色体上的基因，强调的都是不同位置上的基因。B、C所述的内容包含于非等位基因的概念中，D所述的不是非等位基因。]
5．下列关于果蝇的叙述，错误的是( )
A．体细胞中有4对同源染色体，其中有3对常染色体，1对性染色体
B．白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无等位基因
C．白眼雄果蝇产生的配子中一半含有白眼基因，一半不含白眼基因
D．白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，后代全部表现为红眼果蝇
D [设控制红眼与白眼的基因用W、w表示，白眼雌果蝇产生的配子为Xw一种，红眼雄果蝇产生的配子有XW和Y两种，雌雄配子随机结合，产生XWXw和XwY，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼。]
6．基因位于染色体上的实验证据是摩尔根的果蝇杂交实验，所用科学方法是假说—演绎法，摩尔根在实验中所发现的新问题是( )
A．F1果蝇全是红色
B．F2果蝇出现性状分离
C．F2果蝇红眼和白眼之间的数量比是3∶1
D．白眼性状的表现总是与性别相联系
D [孟德尔和摩尔根用相对性状的亲本杂交，都发现子一代是显性性状，A错误；孟德尔和摩尔根用相对性状的亲本杂交，都发现F2果蝇出现性状分离，且分离比是3∶1，B、C错误；摩尔根的实验发现白眼性状的表现总是与性别相联系，D正确。]
7．(2021·湖南邵东一中高一期末)据图分析，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( )
A B
C D
A [A和a、D和d位于同一对同源染色体上，两对等位基因属于同源染色体上的非等位基因，它们的遗传不遵循基因自由组合定律，与题意相符，A正确；B和b、A和a这两对等位基因分别位于两对同源染色体上，属于非同源染色体上的非等位基因，它们的遗传遵循基因自由组合定律，与题意不符，B错误；A和a、C和c这两对等位基因分别位于两对同源染色体上，属于非同源染色体上的非等位基因，它们的遗传遵循基因自由组合定律，与题意不符，C错误；C和c、D和d这两对等位基因位于两对同源染色体上，它们的遗传遵循基因自由组合定律，与题意不符，D错误。]
8．果蝇的红眼(R)对白眼(r)是显性，控制眼色的基因位于X染色体上。现用一对果蝇杂交，一方为红眼，另一方为白眼，杂交后F1中雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，雌果蝇与亲本雄果蝇眼色相同，那么亲本果蝇的基因型为( )
A．XRXR×XrY B．XrXr×XRY
C．XRXr×XrY D．XRXr×XRY
B [根据题意，F1雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，因此，亲本雌果蝇一定为纯合体，由此排除C和D；若选A，则子代雌果蝇与亲代雄果蝇的眼色会不同，因此，只有当雌性亲本为隐性个体，雄性亲本为显性个体时，才符合题中条件，即XrXr×XRY。]
9．红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1全是红眼，F1自交所得的F2中红眼雌果蝇121只，红眼雄果蝇60只，白眼雌果蝇0只，白眼雄果蝇59只，则F2卵细胞中具有R和r及精子中具有R和r的比例是( )
A．卵细胞：R∶r＝1∶1
B．卵细胞：R∶r＝3∶1
C．精子：R∶r＝3∶1
D．精子：R∶r＝1∶0
B [红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1全是红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状。F1自交所得的F2中红眼雌果蝇121只，红眼雄果蝇60只，白眼雌果蝇0只，白眼雄果蝇59只，说明控制眼色的R、r基因位于X染色体上，所以亲本的基因型是XRXR×XrY，F1基因型为XRXr、XRY。F1自交所得的F2基因型为XRXR、XRXr、XRY、XrY，所以F2卵细胞中具有R和r的比例是3∶1，F2精子中具有R和r的比例是1∶1。]
10．(2020·山东临沂高一月考)如图所示为果蝇细胞分裂图，请据图回答下列问题：
(1)图Ⅱ的细胞叫____________。每个细胞有________对同源染色体。
(2)图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ连续的分裂过程是否是一个细胞周期？为什么？___________________ _______________________________________________________________________。
(3)若图Ⅲ中的a变形后的精子与一只红眼雌果蝇产生的卵细胞结合发育成一只白眼雄果蝇，则b含有的性染色体为________。
解析 (1)已知图Ⅰ为精原细胞，则图Ⅱ为初级精母细胞经减数分裂Ⅰ后产生的次级精母细胞，因同源染色体分离，染色体数目减半，所以无同源染色体。(2)细胞周期是针对连续分裂的细胞而言，经减数分裂形成的配子染色体数减半，不再进行分裂。(3)一个精原细胞经减数分裂产生的4个精细胞，两两相同，即两个含XW、两个含Y。由a变形后的精子与一只红眼雌果蝇产生的卵细胞结合发育成一只白眼雄果蝇，可知a含Y染色体，b与a相同，故也含Y染色体。
答案 (1)次级精母细胞 0 (2)不是。因为减数分裂不可能周而复始地进行连续分裂 (3)Y
11．(2021·山东德州检测)萨顿运用类比推理方法提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说。摩尔根起初对此假说持怀疑态度。他和其他同事设计果蝇杂交实验对此进行研究。杂交实验图解如下：
P 红眼(雌)×白眼(雄)
↓
F1 红眼(雌、雄)
↓F1雌雄交配
F2 红眼(雌、雄) 白眼(雄)
3/4 1/4
请回答下列问题：
(1)上述果蝇杂交实验现象________(填“支持”或“不支持”)萨顿的假说。根据同时期其他生物学家发现果蝇体细胞中有4对染色体(3对常染色体，1对性染色体)的事实，摩尔根等人提出以下假设：______________________________________________，从而使上述遗传现象得到合理的解释(不考虑眼色基因位于Y染色体上的情况)。
(2)摩尔根等人通过测交等方法力图验证他们提出的假设。以下实验图解是他们完成的测交实验之一：
P 红眼(F1雌)×白眼(雄)
↓
测交子代 红眼(雌) 红眼(雄) 白眼(雌) 白眼(雄)
1/4 1/4 1/4 1/4
(说明：测交亲本中的红眼雌果蝇来自杂交实验的F1)
①上述测交实验现象并不能充分验证其假设，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②为充分验证其假设，需在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。写出该实验中亲本的基因型：____________。预期子代的基因型：雌性为________，雄性为________(提示：控制眼色的等位基因为W、w，亲本从上述测交子代中选取)。
解析 (1)在摩尔根的实验中，F2中只有雄性果蝇出现了白眼性状，这说明该对相对性状的遗传是与性别有关的，控制眼色的基因只位于X染色体上可以圆满地解释相应的现象，这说明该实验是支持萨顿假说的。(2)利用F1中的雌果蝇进行测交实验时，无论基因在X染色体上还是在常染色体上，后代均会出现1∶1∶1∶1的性状分离比。根据性染色体传递的规律，可以选用显性的雄果蝇和隐性的雌果蝇杂交，如果控制眼色的基因在X染色体上，后代中的雄性与亲本中的雌性具有相同的性状，而后代中的雌性与亲本中的雄性的性状相同，与基因在常染色体上的情况是不同的。
答案 (1)支持 控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上 (2)①控制眼色的基因无论位于常染色体上还是位于X染色体上，测交实验结果皆相同 ②XwXw、XWY XWXw XwY
12．用纯合子果蝇作为亲本进行两对相对性状的遗传实验，结果如下：
P
F1
①灰身红眼♀×
黑身白眼
灰身红眼♀、
灰身红眼
②黑身白眼♀×
灰身红眼
灰身红眼♀、
灰身白眼
下列说法错误的是( )
A．实验中属于显性性状的是灰身、红眼
B．体色和眼色的遗传符合自由组合定律
C．若组合①的F1随机交配，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4
D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为1/8
C [根据第①组的实验可以判断灰身、红眼是显性性状；根据第②组的后代可以判断控制眼色遗传的基因位于X染色体上。假设控制体色的基因用B和b表示，控制眼色的基因用A和a表示，第①组中的F1的基因型为BbXAXa和BbXAY，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4×1/2＝3/8；第②组中F1的基因型为BbXAXa和BbXaY，则F2中黑身白眼的概率为1/4×1/2＝1/8。]
13．下图甲、乙、丙、丁表示四株豌豆体细胞中的两对基因及其在染色体上的位置，下列分析错误的是( )
A．甲、乙豌豆杂交后代的性状分离比为3∶1
B．甲、丙豌豆杂交后代有4种基因型、2种表型
C．乙豌豆自交后代的性状分离比为1∶2∶1
D．丙、丁豌豆杂交后代的表型相同
C [图示中的两对等位基因分别位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。甲、乙豌豆杂交即AaBb×AaBB，后代的性状分离比为A_B_∶aaB_＝3∶1，A正确；甲、丙豌豆杂交即AaBb×AAbb，后代有4种基因型(AABb、AAbb、AaBb、Aabb)、2种表型(A_B_、A_bb)，B正确；乙豌豆(AaBB)自交，后代的性状分离比为A_BB∶aaBB＝3∶1，C错误；丙、丁豌豆杂交即AAbb×Aabb，后代的基因型为AAbb、Aabb，表型相同，D正确。]
14．(多选)果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1雌雄个体相互交配，实验结果如下：
子代
雌果蝇
雄果蝇
F1
大翅620
大翅617
F2
大翅2 159
大翅1 011、小翅982
下列分析正确的是( )
A．果蝇翅形大翅对小翅为显性
B．根据实验结果判断果蝇的翅形遗传遵循基因分离定律
C．根据实验结果可证明控制翅形的基因位于X染色体上
D．F2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型
ABC [大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性。根据题中信息“F2：大翅雌果蝇2 159只，大翅雄果蝇1 011只，小翅雄果蝇982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律，又因为小翅果蝇只出现在雄性中，可推知控制翅形的基因位于X染色体上。遗传图解如下：
可见，F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa。]
15．(多选)果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上；长翅基因(B)对残翅基因(b)为显性，位于常染色体上。现用一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅。下列叙述正确的是( )
A．亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr
B．亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2
C．F1出现长翅雄果蝇的概率为3/16
D．白眼残翅雌果蝇能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞
ABD [结合题干信息可知，双亲均为长翅，F1中有残翅，则双亲基因型为Bb和Bb，F1中长翅∶残翅＝3∶1，已知F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅，因为残翅占1/4，可推知白眼占1/2，得出亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr，亲本雄果蝇的基因型为BbXrY，A正确。亲本雌果蝇的卵细胞中Xr占1/2，亲本雄果蝇的精子中Xr占1/2，亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2，B正确。F1出现长翅的概率为3/4，出现长翅雄果蝇的概率为3/4×1/2＝3/8，C错误。白眼残翅雌果蝇的基因型为bbXrXr，其初级卵母细胞基因型为bbbbXrXrXrXr，经减数分裂Ⅰ后，次级卵母细胞的基因型为bbXrXr，D正确。]
16．实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点(说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖、存活)，请设计一套杂交方案，同时研究以下两个问题：
问题一：研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制，并作出判断。
问题二：研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于Ⅱ号同源染色体上，并作出判断。
(1)杂交方案：
①选取______________和______________两亲本杂交得F1；
②F1____________________得F2；
③分析判断。
(2)对问题一的推断及结论：
若F2出现性状分离，且灰体与黑檀体果蝇数目之比为________________，说明控制该对性状的是一对等位基因；反之，则不是由一对等位基因控制的。
(3)对问题二的推断及结论：
如果F2出现________种表型，且分离比为________________，说明性状的遗传符合自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于Ⅱ号同源染色体上。反之，则可能位于Ⅱ号同源染色体上。
解析 如果果蝇灰体、黑檀体是由一对等位基因控制的，则该对性状的遗传符合基因的分离定律，F2的性状分离比表现为3∶1，否则就不是由一对等位基因控制；如果控制灰体、黑檀体的等位基因不位于Ⅱ号同源染色体上，则体色和翅形这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，F2的性状分离比是9∶3∶3∶1，否则控制果蝇体色的基因就可能位于Ⅱ号同源染色体上。
答案 (1)①长翅灰体 残翅黑檀体 ②雌雄果蝇杂交 (2)1∶3或3∶1 (3)4 9∶3∶3∶1
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