高中生物第2章 基因和染色体的关系第2节 基因在染色体上导学案

微专题一　探究基因在染色体上的位置

[对应学生用书P68]

[核心精要]

[实验设计]

1．若相对性状的显隐性是未知的，且亲本均为纯合子，则用正交和反交的方法。

(1)若正交和反交子代雌雄表型相同⇒常染色体上

(2)若正交和反交子代雌雄表型不同⇒X染色体上

2．若相对性状的显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交。即：

二、基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传

[实验设计]

1．适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。

2．设计思路

(1)基本思路一：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：

(2)基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：

三、基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于常染色体上

[实验设计]

1．设计思路

隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选F1中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。即：

2．结果推断

四、探究两对基因是位于一对同源染色体上还是两对同源染色体上

[实验设计]

1．若两对基因位于两对同源染色体上，则遵循自由组合定律，F1自交后代性状分离比为9∶3∶3∶1，测交后代性状分离比为1∶1∶1∶1。

2．若两对等位基因位于一对同源染色体上，不考虑交叉互换，则产生两种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现自交还可能产生三种表型；考虑交叉互换，则产生四种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现四种表型，但自交后代性状分离比不表现为9∶3∶3∶1，而是表现为两多、两少的比例。

[对点训练]

1．(2021·湖南长沙调研)科学家在研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。现有各种纯种果蝇若干，可利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体的同源区段上还是仅位于X染色体上。请完成推断过程：

(1)实验方法：首先选用纯种果蝇作亲本进行杂交，雌、雄两亲本的表型分别为母本表型：________(填“刚毛”或“截毛”)；父本表型：________(填“刚毛”或“截毛”)。

(2)预测结果：若子代雄果蝇表现为______，则此对基因位于X、Y染色体的同源区段上，子代雄果蝇基因型为________；若子代雄果蝇表现为______，则此对基因只位于X染色体上，子代雄果蝇基因型为________。

(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因的遗传遵循___________________________定律。

解析　(1)要验证这对等位基因是位于X、Y染色体的同源区段上还是仅位于X染色体上，可选择纯种截毛雌果蝇(XbXb)和纯种刚毛雄果蝇(XBYB或XBY)杂交。(2)若这对基因位于X、Y染色体的同源区段上，则亲本的基因型组合为XbXb×XBYB，子代雌雄果蝇均表现为刚毛，且雄果蝇的基因型为XbYB；若这对基因只位于X染色体上，则亲本的基因型组合为XbXb×XBY，子代雌果蝇表现为刚毛，雄果蝇表现为截毛，且雄果蝇的基因型为XbY。(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因是一对等位基因，其遗传遵循基因的分离定律。

答案　(1)截毛　刚毛　(2)刚毛　XbYB　截毛　XbY　(3)基因的分离

2．科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，写出遗传图解，并简要说明推断过程。

解析　本题涉及一次杂交实验且性状的显隐性已知，直接用雌蝇(隐性性状)与雄蝇(显性性状)杂交即可。

答案　

用纯种截刚毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若子一代雌雄果蝇均为刚毛，则这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，若子一代雄果蝇为截刚毛，雌果蝇为刚毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。

3．(2021·豫南九校联考)“秃顶”是一种性状表现，它和“非秃顶”是一对相对性状，由基因B和b控制，其中男性只有基因型为BB时才表现为非秃顶，而女性只有基因型为bb时才表现为秃顶。秃顶这一性状在男性中出现的概率比女性中的高。某人怀疑控制该性状的基因位于X染色体和Y染色体的同源区段上，他想用灵长类动物狒狒做杂交实验来证明自己的想法。请你帮助他完成实验设计并对预测结果进行说明(假设狒狒的秃顶和非秃顶的遗传情况与人一样)。

实验步骤：

(1)挑选一只表型为________的雄狒狒和多只表型为________的雌狒狒做杂交实验，得到大量后代F1。

(2)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

实验结果和结论：

(1)若_______________________________________________________________________ ___________________________________________________________，则基因在常染色体上。

(2)若_______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________，则基因在X染色体和Y染色体的同源区段上。

解析　狒狒是灵长类动物，有许多和人类一样的性状。一般判断基因是否位于X染色体和Y染色体的同源区段上，会选择隐性纯合子作为母本，显性纯合子作为父本，观察子代表型。按题意雌性秃顶的基因型为bb(或XbXb)，雄性非秃顶的基因型为BB(或XBYB)，雌雄个体之间相互交配，结果如下：

答案　实验步骤：

(1)非秃顶　秃顶　(2)F1雌雄个体之间相互交配，得到F2，观察F2中秃顶和非秃顶的个体数量及性别比例

实验结果和结论：

(1)F2的雌性个体中非秃顶∶秃顶＝3∶1，雄性个体中非秃顶∶秃顶＝1∶3　(2)F2的雌雄个体中均为非秃顶∶秃顶＝1∶1

4．某种羊的性别决定为XY型。已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛对白毛为显性。回答下列问题：

(1)公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角，nn无角；母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角。若多对杂合体公羊与杂合体母羊杂交，则理论上，子一代群体中母羊的表型及其比例为______________；公羊的表型及其比例为________________。

(2)某同学为了确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，我们认为根据这一实验数据，不能确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，还需要补充数据，如统计子二代中白毛个体的性别比例，若____________________________，则说明M/m是位于X染色体上；若________________________，则说明M/m是位于常染色体上。

(3)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，基因型有________种；当其仅位于X染色体上时，基因型有______种；当其位于X和 Y染色体的同源区段时(如图所示)，基因型有______种。

解析　(1)根据题中已知条件，交配的公羊和母羊均为杂合子，则子代的基因型及其比例为NN∶Nn∶nn＝1∶2∶1，已知母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角，则子一代群体中母羊的表型及其比例为有角∶无角＝1∶3；公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角，nn无角，则子一代群体中公羊的表型及其比例为有角∶无角＝3∶1。(2)若M/m位于常染色体上，则子二代白毛个体中雌雄比例为1∶1；若M/m位于X染色体上，则子二代的基因型为XMXM、XMXm、XMY、XmY，其中白色个体均为雄性。(3)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，其基因型有AA、Aa、aa 3种；当其仅位于X染色体上时，其基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY，共5种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，其基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XaYa、XAYa、XaYA，共7种。

答案　(1)有角∶无角＝1∶3　有角∶无角＝3∶1　

(2)白毛个体全为雄性　白毛个体中雄性∶雌性＝1∶1

(3)3　5　7

5．在XY型性别决定生物中，X、Y是同源染色体，但是形态差别较大，存在同源区域和非同源区域。图甲中Ⅰ表示X和Y染色体的同源区域，在该区域上基因成对存在，Ⅱ和Ⅲ是非同源区域，在Ⅱ和Ⅲ上分别含有X和Y所特有的基因，在果蝇的X和Y染色体上含有图乙所示的基因，其中A和a分别控制果蝇的刚毛和截毛性状，E和e分别控制果蝇的红眼和白眼性状。请据图分析回答下列问题：

(1)果蝇的E和e基因位于图甲中的______(填序号)区域，A和a基因位于图甲中的________(填序号)区域。

(2)图甲中的X和Y之间有交叉互换现象的是________(填序号)区域，发生在__________________期。

(3)红眼雌果蝇和红眼雄果蝇的基因型分别为__________________和________。

(4)已知某一刚毛雄果蝇的体细胞中有A和a两种基因，请写出该果蝇可能的基因型，并设计实验探究基因A和a在性染色体上的位置状况。

①可能的基因型：__________________。

②设计实验：__________________________________________________________。

③预测结果：如果后代中雌性个体全为刚毛，雄性个体全为截毛，说明________________ ________________；如果后代中雌性个体全为截毛，雄性个体全为刚毛，说明___________ _____________________________。

解析　(1)由题图可知，A和a在X、Y染色体上都含有，应位于图甲中的Ⅰ区域，而E和e只存在于X染色体上，应位于图甲中的Ⅱ区域。(2)减数分裂Ⅰ前期(四分体时期)，X、Y染色体上同源区域中的非姐妹染色单体可能发生交叉互换，即图甲中的Ⅰ区域。(3)由于控制眼色的基因E、e位于X和Y染色体的非同源区域，所以，红眼雄果蝇的基因型为XEY，红眼雌果蝇的基因型为XEXE或XEXe。(4)由于基因A和a位于图甲中的Ⅰ区域，且刚毛对截毛为显性，所以，刚毛雄果蝇的基因型为XAYa或XaYA。要探究基因A和a在X、Y染色体上的位置，应让该果蝇与截毛雌果蝇(XaXa)杂交，再根据后代的表型确定基因位置。

答案　(1)Ⅱ　Ⅰ　(2)Ⅰ　减数分裂Ⅰ前(四分体)　

(3)XEXE或XEXe　XEY　(4)①XAYa或XaYA　②让该果蝇与截毛雌果蝇杂交，分析后代的表型情况　③A和a分别位于X和Y染色体上　A和a分别位于Y和X染色体上