第2节 基因在染色体上
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,更需要敢于质疑、勇于探索求真的科学精神。
新知探究一 萨顿的假说
活动:阅读教材P29关于萨顿的假说内容,回答下列问题。
问题(1):萨顿采用了什么研究方法
提示:类比推理法。
问题(2):萨顿类比的对象是谁
提示:将看不见的基因和看得见的染色体进行类比。
问题(3):萨顿的假说提出的依据是什么
提示:基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
问题(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—演绎法和类比推理法的主要区别。
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;类比推理法只根据类比事物、现象之间的相同或相似之处做出假设,但没有对假设进行实验验证,因此类比推理法得出的结论不具备逻辑的必然性。
(1)假说内容:基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的,即基因就在染色体上。
(2)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
独立性 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 方式 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(同源染色体)一条来自父方,一条来自母方
分配 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
(3)图解:
1.大量事实表明,基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此做出如下推测,哪一项是没有说服力的( C )
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.每条染色体上都有许多基因
D.非同源染色体自由组合使非等位基因自由组合
解析:萨顿用蝗虫细胞作材料研究了精子和卵细胞的形成过程,并提出了推论: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,因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。但是“每条染色体上都有许多基因”的结论,无法通过基因行为与染色体行为的平行关系得出。
2.下列各项中不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是( D )
A.体细胞中基因和染色体成对存在,生殖细胞中二者都是成单存在
B.体细胞中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
C.非同源染色体及其上的非等位基因自由组合
D.基因和染色体在生殖过程中都可能发生变异
解析:在生殖过程中基因和染色体的变异是随机发生的,没有必然的联系,不能体现两者间的平行关系。
新知探究二 基因位于染色体上的实验证据
资料1:果蝇以发酵烂水果为食,广泛分布于世界各温带地区。早在1909年由遗传学家摩尔根把它带上了遗传学研究的历史舞台,在此后约30年的时间中,果蝇成为经典遗传学的“主角”。
问题(1):果蝇作为实验材料的优点有哪些
提示:①相对性状多且区分明显;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。
资料2:
如图是果蝇体细胞的染色体组成,由于果蝇染色体数目较少,仅由4对(8条)染色体组成,因而成为遗传研究的良好生物材料之一。
问题(2):如图表示 (填“雌”或“雄”)果蝇的染色体组成,其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为 ,X、Y为 。
提示:雄 常染色体 性染色体
问题(3):摩尔根果蝇杂交实验F2中红眼∶白眼=3∶1表明果蝇的红眼和白眼性状是受一对等位基因控制的,所不同的是白眼性状的表现,总是与性别相关联。对此现象摩尔根等人提出了怎样的假说来解释该实验现象
提示: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。
问题(4):摩尔根等人做出该假说的依据是什么
提示:白眼性状的遗传和性别相关联,而且与X染色体的遗传相似。
问题(5):请用遗传图解的形式解释摩尔根果蝇杂交实验结果。
提示:
F2
♀ 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)
问题(6):假设控制果蝇白眼的基因只位于Y染色体上,该假设能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗 为什么
提示:不能。若控制果蝇白眼的基因只位于Y染色体上,则在摩尔根果蝇杂交实验的F1中,雄果蝇应为白眼。
问题(7):让F1中的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇测交,能否证明摩尔根的假说成立 说出你的理由。
提示:不能。
基因在X染色体上 基因在常染色体上
由表可知,无论基因在常染色体上还是在X染色体上,测交的结果都相同,即无法将基因与X染色体关联起来。
问题(8):F1中的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交得到白眼雌果蝇,利用该白眼雌果蝇如何验证摩尔根的假说成立 写出遗传图解。
提示:
基因在X染色体 基因在常染色体
由表格可知,在杂交子代中,雌果蝇全为红眼,雄果蝇全为白眼,性状表现与性别相联系,说明控制眼色的基因与X染色体直接关联,由此可证明假说成立。
(1)观察现象。
①果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。
②F1全为红眼,红眼是显性性状。
③F2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。
④F2中只有雄果蝇出现白眼性状,说明果蝇眼色的表现与性别相关联。
(2)提出问题:白眼性状的表现为何总与性别相关联。
(3)做出假设,解释现象。
(4)实验验证:验证方法——测交。
(5)实验结论:决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上。
(6)基因和染色体关系:摩尔根进一步证明了一条染色体上有许多个基因;基因在染色体上呈线性排列。
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。
3.摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列相关叙述中错误的是( D )
A.果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律
B.摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样,都采用了假说—演绎法
C.摩尔根所做的假设是控制白眼的基因只位于X染色体上,亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY
D.F2中红眼雌果蝇的基因型只有XWXW
解析:F2中红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw。
4.摩尔根的果蝇杂交实验成为“基因在染色体上的实验证据”的经典。下列实验中,可以成功验证摩尔根演绎推理正确的是( A )
A.白眼雌×红眼雄→红眼雌∶白眼雄=1∶1
B.红眼雌×白眼雄→红眼雌∶红眼雄=1∶1
C.红眼雌×白眼雄→红眼雌∶白眼雌∶红眼雄∶白眼雄=1∶1∶1∶1
D.A、B、C都不是
解析:验证摩尔根演绎推理必须选用测交的实验,测交为待测个体与隐性纯合子进行杂交,白眼雌(XwXw)×红眼雄(XWY)→红眼雌(XWXw)∶白眼雄(XwY)=1∶1,由此可见,后代中雌雄的表型不同,并且能够根据后代的表型及比例确定控制眼色的基因位于X染色体上;B项实验虽运用了测交实验,但是后代中雌雄表型相同,因此不能确定控制眼色的基因只存在于X染色体上,也有可能在常染色体上;C项实验无论基因在常染色体上,还是在X染色体上,都可能会出现相同的结果。
新知探究三 孟德尔遗传规律的现代解释
活动:阅读教材P32,回答下列问题。
问题(1):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是指位于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。
问题(2):说出基因的分离定律的实质。
提示: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;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,分别进入不同的配子中,独立地随配子遗传给后代。
问题(3):说出基因的自由组合定律的实质。
提示: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,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。
资料:
某一年生草本植物种群的花色、茎的高矮和叶的宽窄分别受三对等位基因A、a,B、b和C、c控制,某个体中基因与染色体的位置关系如图所示,思考并回答下列问题。
问题(4):图中A与b、A与c是否为等位基因
提示:不是,均为非等位基因。
问题(5):图中每对等位基因是否遵循分离定律
提示:是。
问题(6):图中A、a与B、b是否遵循自由组合定律 说出判断依据。
提示:不遵循,两对基因位于一对同源染色体上。
问题(7):上述非等位基因中,能自由组合的是哪些
提示:非同源染色体上的非等位基因能自由组合,即A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)。
问题(8):不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换,写出该生物能产生的配子类型。
提示:AbC、Abc、aBC、aBc。
(1)基因分离定律的细胞学解释
①图解
②分离定律的细胞学基础:等位基因随同源染色体的分开而分离。
(2)基因自由组合定律的细胞学解释
①图解
②自由组合定律的细胞学基础:等位基因随同源染色体的分开而分离的同时,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。
1.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基因自由组合定律,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)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.等位基因与非等位基因的辨析
项目 等位基因 非等位基因
位置 同源染色体 的同一位置 同源染色体的不同位置或非同源染色体上
特点 控制一对相对性状 控制不同相对性状
行为 随同源染色体 分开而分离 非同源染色体上的非等位基因,随非同源染色体的自由组合而自由组合
续表
项目 等位基因 非等位基因
图示 ①A和a、B和b、C和c为等位基因。②A和B、A和C、B和C、A和b等均为非等位基因,其中A和B位于一条染色体上,A和b位于同源染色体上,不能自由组合;A和C、B和C位于非同源染色体上,可自由组合
5.下列关于孟德尔遗传规律的现代解释的说法中,错误的是( C )
A.等位基因位于一对同源染色体上,总是成对存在的
B.受精时,雌雄配子的结合是随机的,结合机会相等
C.非同源染色体上的等位基因的分离或组合是互不干扰的
D.控制不同性状的基因的分离和组合互不干扰
解析:非同源染色体上不会存在等位基因。
6.在常染色体上的A、B、C三个基因分别对a、b、c完全显性。用隐性个体与纯合个体杂交得F1,F1测交结果为AaBbcc∶Aabbcc∶aaBbCc∶aabbCc=1∶1∶1∶1,则下列能正确表示F1基因型的是( C )
解析:测交为杂合子与隐性纯合子杂交,由于隐性纯合子aabbcc产生的配子只有一种abc,结合测交结果的基因型及比值可知,F1(AaBbCc)产生的配子种类有Abc、aBC、ABc、abC,并且四种配子比例相等,由四种配子可以看出,A和c基因、a和C基因位于同一条染色体上,即对应图C。
[科研情境]
野生型果蝇(纯合子)的眼形是圆眼,某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇,他想探究果蝇眼形的遗传方式,设计了图甲实验。雄果蝇性染色体放大图如图乙所示。据图分析回答下列问题。
探究:(1)果蝇眼形中的显性性状是哪个 说明理由。
提示:圆眼。圆眼和棒眼杂交后代F1表型圆眼为显性。
(2)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1,但仅在雄果蝇中有棒眼,则控制圆眼、棒眼的基因可能位于X染色体的Ⅱ1区段,也可能位于X和Y染色体的Ⅰ区段,请设计实验来证明基因的位置。
提示:①用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配,得到棒眼雌果蝇。
②用棒眼雌果蝇与野生型雄果蝇交配,观察子代的表型。
预期结果与结论:①若子代有棒眼果蝇,且全为雄蝇,则圆、棒眼基因位于X染色体的Ⅱ1区段。
②若子代中没有棒眼果蝇出现,全为圆眼果蝇,则圆、棒眼基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅰ。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.萨顿发现基因和染色体的行为存在明显的平行关系,并据此提出了基因位于染色体上的假说。 2.摩尔根等人的果蝇杂交实验证明,染色体携带着基因,此外摩尔根等人还证明一条染色体上有许多个基因,基因在染色体上呈线性排列。 3.孟德尔遗传规律的现代解释是位于同源染色体上的等位基因随同源染色体的分开而分离,位于非同源染色体上的非等位基因可以自由组合。
随堂反馈
1.20世纪初,美国遗传学家萨顿提出了遗传的染色体学说,该学说提出的依据是基因和染色体的行为存在明显的“平行”关系。下列不属于所依据的“平行”关系的是( 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.在形成配子时,某些非等位基因之间、非同源染色体之间可以自由组合
C.杂合子黄色圆粒豌豆自交后代中出现四种性状
D.在配子形成和受精过程中,基因和染色体都有一定的独立性和完整性
解析:C项的描述无法体现基因和染色体的关系。
2.摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上的位置时,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( C )
A.①为假说,②为推论,③为实验验证
B.①为观察,②为假说,③为推论
C.①为问题,②为假说,③为实验验证
D.①为推论,②为假说,③为实验验证
解析:摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上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”;做出的假设是“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。
3.如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因,下列相关说法错误的是( D )
A.果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目
B.基因在染色体上呈线性排列
C.黄身基因与白眼基因的遗传不遵循自由组合定律
D.细胞内的基因都在染色体上
解析:一条染色体上有多个基因,所以果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目;基因在染色体上呈线性排列;黄身基因与白眼基因位于同一条染色体上,因此它们的遗传不遵循自由组合定律;真核细胞细胞核内的基因位于染色体上,细胞质内的基因位于线粒体和叶绿
体中。
4.据图判断,下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( A )
解析:基因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自由组合。在选项A中的与是位于同源染色体上的基因,是不能自由组合的。
5.(2021·全国乙卷,32)果蝇的灰体对黄体是显性性状,由X染色体上的1对等位基因(用A/a表示)控制;长翅对残翅是显性性状,由常染色体上的1对等位基因(用B/b表示)控制。回答下列问题。
(1)请用灰体纯合子雌果蝇和黄体雄果蝇为实验材料,设计杂交实验以获得黄体雌果蝇。(要求用遗传图解表示杂交过程。)
(2)若用黄体残翅雌果蝇与灰体长翅雄果蝇(XAYBB)作为亲本杂交得到F1,F1相互交配得F2,则F2中灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅= ,F2中灰体长翅雌蝇出现的概率为 。
解析:(1)亲本灰体纯合子雌果蝇的基因型为XAXA,黄体雄果蝇基因型为XaY,二者杂交,子一代基因型和表型为XAXa(灰体雌果蝇)、XAY(灰体雄果蝇),想要获得黄体雌果蝇XaXa,则需要再让子一代与亲代中的黄体雄果蝇杂交,相应遗传图解见答案。子二代中黄体雌果蝇即为目标果蝇,选择即可。(2)已知长翅对残翅是显性性状,基因位于常染色体上,用黄体残翅雌果蝇(XaXabb)与灰体长翅雄果蝇(XAYBB)作为亲本杂交得到F1,F1的基因型为XAXaBb、XaYBb,F1相互交配得F2,分析每对基因的遗传,可知F2中长翅∶残翅=(1BB+2Bb)∶(1bb)=3∶1,灰体∶黄体=(1XAXa+1XAY)∶(1XaXa+1XaY)=1∶1,故灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅=(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)∶(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)=3∶1∶3∶1,F2中灰体长翅雌蝇(XAXaB )出现的概率为1/4×3/4=3/16。
答案:
(1)
(2)3∶1∶3∶1 3/16
选题测控导航表
知识点 题号
1.萨顿的假说及基因与染色体的关系 1,3
2.摩尔根果蝇杂交实验 2,6,10
3.孟德尔遗传规律的现代解释 4,5,7,8,9
1.已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体,根据萨顿的假说,下列关于该果蝇减数分裂产生配子的说法中,正确的是( D )
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
解析:果蝇精子中无同源染色体,不含成对基因;果蝇的体细胞中含同源染色体,基因一般是成对的,由于一条染色体上含多个基因,故基因不止一个;同源染色体一条来自母方,一条来自父方,不会同时来自母方或父方。
2.红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配,子一代雌雄果蝇都表现红眼,这些果蝇交配产生的子二代中,红眼雄果蝇占1/4,白眼雄果蝇占1/4,红眼雌果蝇占1/2。下列叙述错误的是( C )
A.红眼对白眼是显性
B.眼色的遗传遵循分离定律
C.眼色和性别表现为自由组合
D.子二代红眼雌果蝇有两种基因型
解析:若控制眼色的基因用M、m表示,该过程遗传图解为P:红眼雌果蝇(XMXM)×白眼雄果蝇(XmY)→F1:红眼雌果蝇(XMXm)×红眼雄果蝇(XMY)→F2:红眼雌果蝇(XMXM、XMXm)∶红眼雄果蝇(XMY)∶白眼雄果蝇(XmY)=2∶1∶1。由于控制眼色的基因位于性染色体上,所以眼色和性别不会自由组合。
3.下列有关基因和染色体关系的叙述中,错误的是( D )
A.减数分裂时同源染色体互相分离,这与成对的基因互相分离到配子中相符合
B.非同源染色体和非等位基因在形成配子时,均有自由组合的情形
C.基因与染色体的行为存在一致性
D.染色体的个数与基因的数目相同
解析:基因与染色体行为存在平行关系,但染色体的个数与基因的数目并不相同,每条染色体上有许多个基因。
4.孟德尔发现的遗传规律对下列哪种生物不适用( B )
A.玉米 B.颤蓝细菌
C.果蝇 D.人类
解析:孟德尔的遗传规律的实质是在减数分裂过程中,等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,所以只有能进行减数分裂的真核生物,其细胞核遗传才遵循孟德尔遗传规律。玉米、果蝇、人类都属于真核生物,能进行减数分裂,所以适用孟德尔遗传规律;颤蓝细菌属于原核生物,不进行减数分裂,不适用孟德尔遗传规律。
5.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( B )
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
解析:MM、mm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,伴随着丝粒分裂,姐妹染色单体的分开而分离;Mm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,伴随着同源染色体的分开而分离。
6.摩尔根在果蝇杂交实验中获得了关于基因与染色体关系的重要成果。摩尔根用纯合红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,得到F1均为红眼,F1雌雄个体杂交,F2雌果蝇均为红眼,雄果蝇中红眼与白眼各占1/2。摩尔根假设控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上(用XA和Xa表示),并对上述杂交实验进行了解释。请回答下列问题。
(1)依据摩尔根的假设,写出上述杂交实验得到的F2的相应基因型:红眼雄果蝇 ;白眼雄果蝇 ;红眼雌果蝇 。
(2)为了验证上述假设的正确性,摩尔根等人选取 眼雌果蝇与 眼雄果蝇进行了一次杂交实验,所得子代的表型及比例为 ,即证明假设是正确的。
解析:(1)据题干“纯合红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,得到F1均为红眼”可知,红眼为显性性状,则亲本的基因型为XAXA×XaY,得到的F1基因型为XAXa、XAY,F1雌雄个体杂交,得到的F2表型及基因型为红眼雄果蝇XAY、白眼雄果蝇XaY、红眼雌果蝇XAXA或XAXa。
(2)为了验证假设的正确性,摩尔根等人选取了红眼雄果蝇和白眼雌果蝇进行杂交,若控制眼色的基因在X染色体上,则后代白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇=1∶1。
答案:(1)XAY XaY XAXA或XAXa
(2)白 红 白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇=1∶1
7.如图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图,下列叙述错误的是( C )
A.在有丝分裂中期,X染色体和常染色体的着丝粒都排列在赤道板上
B.在有丝分裂后期,基因cn、cl、v、w会出现在细胞的同一极
C.朱红眼基因cn、暗栗色眼基因cl为一对等位基因
D.在减数分裂Ⅱ后期,基因cn、cl、v、w可能出现在细胞的同一极
解析:朱红眼基因cn、暗栗色眼基因cl位于一条常染色体上,不是等位基因,等位基因位于同源染色体的同一位置。
8.如图表示某生物细胞分裂过程,两对等位基因A、a和B、b分别位于两对同源染色体上,若不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换,则下列叙述正确的是( B )
A.细胞Ⅱ可能是次级卵母细胞,无同源染色体
B.细胞Ⅳ中有2个B基因和2个b基因
C.细胞Ⅴ中可能含有2条染色体,1个b基因
D.细胞Ⅲ中的染色体数目与核DNA数目的比例始终为1∶2
解析:由细胞Ⅱ和Ⅳ细胞质不均等分裂可知,细胞Ⅰ是卵原细胞,细胞Ⅱ是初级卵母细胞,细胞Ⅲ是第一极体,细胞Ⅳ是次级卵母细胞,细胞Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ是第二极体,细胞Ⅷ是卵细胞。细胞Ⅱ中含有两对同源染色体;细胞Ⅷ中含有B和b基因,说明减数分裂Ⅰ过程中含有B和b基因的同源染色体没有分开,因此,细胞Ⅳ中有2个B基因和2个b基因,细胞Ⅲ中只含有a基因所在的染色体,故细胞Ⅴ含有一条染色体,一个a基因,不含有b基因;细胞Ⅲ在减数分裂Ⅱ后期染色体数目与核DNA数目之比为1∶1。
9.如图为果蝇的原始生殖细胞示意图。图中1、1′,2、2′,3、3′,4、4′表示染色体;B、b,D、d,V、v,W、w分别表示控制不同性状的基因。据图回答下列问题。
(1)此原始生殖细胞是 细胞。
(2)图中的 属于常染色体且为同源染色体,而 属于性染色体且为同源染色体。
(3)正常情况下此原始生殖细胞经减数分裂产生的生殖细胞中的非同源染色体组合最多有 种。
(4)该果蝇的基因型可写成 。
(5)如图所示的一个初级性母细胞经减数分裂可以产生 个 种生殖细胞;该果蝇经减数分裂可产生 种基因组成类型的配子。
解析:(1)果蝇的4和4′是一对同型的性染色体,说明该果蝇为雌性,该原始生殖细胞为卵原细胞。(2)从果蝇的染色体组成可看出,图中1和1′、2和2′、3和3′属于常染色体,4和4′属于性染色体。(3)非同源染色体的自由组合方式最多有24=16(种)。(4)根据图中显示基因可以写出该果蝇的基因型为VvDdBbXWXw。(5)一个初级卵母细胞经减数分裂可形成1个卵细胞和3个极体,故生殖细胞只有1个,对应1种类型;该果蝇经减数分裂可形成多个卵细胞,根据基因的自由组合定律,其基因组成类型为24=16(种)。
答案:(1)卵原 (2)1、1′,2、2′,3、3′ 4、4′ (3)16
(4)VvDdBbXWXw (5)1 1 16
10.摩尔根利用果蝇进行遗传实验研究,证明了基因在染色体上。请回答下列相关问题。
(1)摩尔根在一群红眼果蝇中,发现了一只白眼雄果蝇,并让它与正常的红眼雌果蝇交配,结果F1全是红眼果蝇,这表明 是显性性状。
(2)摩尔根让F1中的红眼雌、雄果蝇相互交配,结果F2中,红眼果蝇与白眼果蝇的数量比为3∶1,这说明果蝇眼色的遗传遵循 定律。
(3)F2红眼果蝇中有雌雄个体,而白眼果蝇全是雄性,可推测控制眼色的基因位于性染色体上。现有纯种的红眼雌、雄果蝇和白眼的雌、雄果蝇,请从中选择亲本,只做一次杂交实验,以确定果蝇的眼色基因与X、Y染色体的关系。
杂交实验:选择 交配。
结果预期:
若子代中 ,说明在X、Y染色体上都存在控制果蝇眼色的基因。若子代中 ,说明控制果蝇眼色的基因只在X染色体上。
解析:(1)白眼雄果蝇与正常的红眼雌果蝇交配,结果F1全是红眼果蝇,这表明红眼是显性性状。
(2)F1中的红眼雌、雄果蝇相互交配,F2中红眼果蝇与白眼果蝇的数量比为3∶1,这一比例符合孟德尔一对相对性状杂交实验的性状分离比,这说明果蝇眼色的遗传遵循基因的分离定律。
(3)杂交实验中选择(纯种的)红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配。
结果预期:如果X、Y染色体上都存在控制果蝇眼色的基因(设控制眼色的基因为B、b),即亲本基因型为XbXb、XBYB,则子代基因型为XBXb、XbYB,即子代中(雌、雄果蝇)全为红眼;如果控制果蝇眼色的基因只在X染色体上,则亲本基因型为XbXb、XBY,则子代基因型为XBXb、XbY,即子代中雌果蝇全为红眼,雄果蝇全为白眼。
答案:(1)红眼 (2)基因的分离
(3)(纯种的)红眼雄果蝇与白眼雌果蝇
(雌、雄果蝇)全为红眼
雌果蝇全为红眼,雄果蝇全为白眼第2章 章末整合提升
一、必备知识——构建知识导图
二、关键能力——发展核心素养
(一)减数分裂过程中形成的配子种类
(1)就1对同源染色体而言,其精原细胞能产生2种类型的精子。
(2)就2对同源染色体而言,其精原细胞能产生4种类型的精子。
(3)具有n对同源染色体的一个生物体,其精原细胞能产生2n种类型的精子。
(4)一个具有n对同源染色体的精原细胞能产生2种类型的精子。
(5)一个具有n对同源染色体的卵原细胞能产生1种类型的卵细胞。
[例1] 某雄性动物的基因型为AaBb,且这两对基因独立遗传。下列关于该动物产生配子的叙述,不正确的是(不考虑基因突变和互换)( D )
A.一个精原细胞产生的配子的基因组成和比例可能是AB∶ab=1∶1
B.一个精原细胞产生配子的基因组成和比例可能是Ab∶aB=1∶1
C.该动物产生的配子的基因组成和比例是AB∶ab∶Ab∶aB=1∶1∶
1∶1
D.一个次级精母细胞产生精细胞的基因组成和比例可能是AB∶ab=
1∶1
解析:由于某雄性动物的基因型为AaBb,且这两对基因独立遗传,一个精原细胞(AaBb)产生的配子的基因组成和比例可能是AB∶ab=1∶1或Ab∶aB=1∶1;该动物产生的配子的基因组成和比例是AB∶ab∶Ab∶aB=1∶1∶1∶1;不考虑基因突变和互换,一个次级精母细胞只能产生一种两个精细胞。
(二)两对等位基因在染色体上的位置分布
1.位于两对同源染色体上,遵循自由组合定律。
2.位于一对同源染色体上,每对基因均遵循分离定律。有以下两种
情况:
[例2] 如图表示孟德尔揭示两个遗传定律时所选用的豌豆植株体内相关基因控制的性状、显隐性及其在染色体上的分布。下列叙述正确的是( A )
A.甲、乙、丙、丁都可以作为研究基因分离定律的材料
B.丁个体自交后代的高茎个体中纯合子占1/4
C.丙、丁表示个体减数分裂时,可以揭示基因的自由组合定律的实质
D.丙个体自交,子代表型比例为9∶3∶3∶1,属于假说—演绎的实验验证阶段
解析:甲、乙、丙、丁均含有等位基因,都可以作为研究基因分离定律的材料;图丁个体自交后代中DDYY∶DdYy∶ddyy=1∶2∶1,其中高茎中纯合子占1/3;图丁中两对等位基因位于一对同源染色体上,不能用来揭示基因的自由组合定律的实质;图丙个体自交,子代表型比例为9∶3∶3∶1,属于假说—演绎的提出问题阶段。
(三)判断基因位置的相关实验
判断基因是位于常染色体上还是X染色体上
方法一
(1)实验设计:正交与反交(不知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若两组杂交结果相同,则该基因位于常染色体上。
②若两组杂交结果不同,且子代表型与性别有关,则该基因位于X染色体上。
方法二
(1)实验设计:隐性的雌性个体×显性的雄性个体(知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若子代中的雄性个体全表现为隐性性状,雌性个体全表现为显性性状,则该基因位于X染色体上。
②若子代中的雌雄个体中既有显性性状又有隐性性状,且各占1/2,或雌雄个体全表现为显性性状,则该基因位于常染色体上。
方法三
(1)实验设计:选多组显性的雌性个体×显性的雄性个体(知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若隐性性状只出现在雄性子代中,则该基因位于X染色体上。
②若隐性性状同时出现在雌性与雄性子代中,则该基因位于常染色
体上。
注意:实验设计时,若是XY型性别决定方式,一般选择隐性的雌性个体和纯合显性的雄性个体作亲本;若是ZW型性别决定方式,一般选择隐性的雄性个体和纯合显性的雌性个体作亲本。
[例3] 果蝇灰身和黑身由一对等位基因(A/a)控制,灰身对黑身为显性。让一只纯合的灰身雌果蝇与一只黑身雄果蝇交配得到F1,F1雌雄个体随机交配得到F2。下列分析不正确的有( B )
①统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例,可以判定A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上
②统计F2雄性和雌性个体的性状分离比,可以判定A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上
③统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例,可以判定A/a是位于常染色体上,还是位于X、Y染色体同源区段上
④统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例,可以判定A/a是仅位于X染色体上,还是位于X、Y染色体同源区段上
A.四项 B.三项 C.两项 D.一项
解析:无论A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上,还是位于X、Y染色体同源区段上,F2中灰身∶黑身均为3∶1,故仅统计灰身和黑身的比例无法确定基因的位置,①③④错误;若A/a位于常染色体上,后代中的黑身雌雄均有,若A/a位于X染色体上,后代的黑身只有雄性,故根据F2雌雄的性状分离比,可以判定A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上,②正确。
(四)“男孩患病”与“患病男孩”的概率计算
在遗传病的概率计算中,“男孩患病”与“患病男孩”的概率是不同的,“男孩患病”的概率是指双亲后代的男孩中患者的概率,而“患病男孩”则指双亲所有后代中既是男孩又是患者的概率。我们可以从以下三个方面理清它们的关系。
1.对于一对或多对常染色体上的等位基因(独立遗传)控制的遗传病:
男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子概率,
患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×1/2。
由于常染色体与人的性别决定无关,因此常染色体上的基因控制的遗传病在后代中的表现与性别无关。由此可见,“1/2”是指自然状况下男女的出生概率均为1/2。
2.性染色体上的基因控制的性状与人类的性别这一“性状”是“连锁”的,计算有关概率问题时有以下规律:
若病名在前、性别在后,已知双亲基因型可直接作图解,从全部后代中找出患病男女,即可求得患病男(女)的概率,而不需再乘1/2。
患病男孩的概率=患病男孩在后代全部孩子中的概率。
若性别在前、病名在后,求概率问题时只考虑相应性别中的发病情况,根据图解可直接求得。男孩患病的概率=后代男孩中患病的概率
3.当多种遗传病并存时,只要有伴性遗传病,求“患病男(女)孩”概率时一律不用乘1/2。
[例4] 人的正常色觉(B)对红绿色盲(b)是显性,为伴性遗传;褐眼(A)对蓝眼(a)是显性,为常染色体遗传。有一个蓝眼色觉正常的女子与一个褐眼色觉正常的男子婚配,生了一个蓝眼红绿色盲的男孩,这对夫妇生出蓝眼红绿色盲男孩的概率是 ,这对夫妇再生出的男孩为蓝眼红绿色盲的概率是 。
解析:根据题意可推出双亲基因型分别为aaXBXb、AaXBY,因此生出蓝眼孩子的概率为1/2,红绿色盲男孩(全部后代中红绿色盲的男孩)的概率为1/4,故生出蓝眼红绿色盲男孩的概率为1/2×1/4=1/8;而该夫妇再生出的男孩是红绿色盲的概率为1/2,所以这对夫妇再生出的男孩为蓝眼红绿色盲的概率为1/2×1/2=1/4。
答案:1/8 1/4
三、综合应用——形成核心价值观
[例5] 某种两性花植物,花的颜色由两对等位基因(H、h,R、r)控制,基因组成与花的颜色的对应关系见表。
基因组成 H RR H Rr 其余基因组成
花的颜色 红色 粉红色 白色
回答下列问题。
(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种,请参照甲类型,画出另外两种类型(竖线表示染色体,圆点表示基因)。
类型编号 甲 乙 丙
基因在染色 体上的位置
(2)取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,则基因在染色体上的位置关系如表中 所示。
(3)若用自交实验来探究这两对基因在染色体上的位置关系,则应选用基因型为 的植株进行自交,如果子代植株的表现型及比例是 ,说明这两对基因位于 ,遵循基因自由组合定律。
(4)假设两对基因独立遗传,以基因型为HhRr的植株为亲本自交,F1中所有开红色花的植株再自交,则F2中开白色花的植株所占的比例为 。
解析:(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种,H、h与R、r分别位于两对同源染色体上,在遗传过程中遵循自由组合定律;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、r连锁,h、R连锁;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、R连锁,h、r连锁。后两种情况不遵循自由组合定律。(2)如果取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,该白花植株的基因型是HHrr或hhRR,即亲本产生的配子的类型是Hr、hR两种,因此H、r连锁在一条染色体上,h、R连锁在另一条染色体上,则基因在染色体上的位置关系如表中乙所示。(3)如果两对等位基因分别位于两对同源染色体上,且遵循基因的自由组合定律,基因型为HhRr的植株自交,后代的基因型及比例是H R ∶H rr∶hhR ∶hhrr=9∶3∶3∶1,其中H RR为红花,比例是3/4×1/4,H Rr为粉红花,比例是3/4×1/2,其他为白花,比例是1-3/16-3/8=7/16,因此红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7。(4)基因型HhRr的植株为亲本自交,F1中红花植株的基因型是HHRR∶HhRR=1∶2,开红色花的植株再自交,后代中开白色花的植株所占的比例为hhRR=2/3×1/4=1/6。
答案:(1)(两者位置不可颠倒)
(2)乙()类型
(3)HhRr 红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7 非同源染色体上(两对染色体上、不同染色体上)
(4)1/6
[例6] 正常人的体细胞中含有23对同源染色体,分别编号为1～23号。在人类的遗传病中,有一种叫21三体综合征的染色体异常遗传病,表现为智力低于正常人,身体发育缓慢等。对患者染色体进行检查,发现患者比正常人多了一条21号染色体。
(1)正常人产生的配子中染色体的组合类型共有 种,从理论上分析,一对夫妇所生的两个孩子(非同卵双胞胎)所含染色体组成完全相同的概率是 。
(2)请从减数分裂和受精作用的角度分析21三体综合征患者产生的可能原因。有以下几种情况：
①异常精子(24条)和正常卵细胞(23条)结合形成的。
②正常精子(23条)和异常卵细胞(24条)结合形成的。
(3)若一个正常人与一个21三体综合征患者婚配,他们的后代发病率是 ,原因是 。
解析:(1)正常人的体细胞中含有23对同源染色体,经减数分裂产生的配子中含有23条染色体,由于非同源染色体的自由组合,导致了配子中染色体组合类型有223种。从理论上讲,丈夫产生的两个相同的精子与妻子产生的两个相同的卵细胞分别结合后,所形成的两个受精卵发育成的个体染色体组成才完全相同,所以一对夫妇所生两个孩子所含染色体组成完全相同的概率为1/223×1/223=1/246。(2)由题干可知,21三体综合征患者体内为47条染色体,可能是正常精子(23条)和异常卵细胞(24条)结合而成的,也可能是异常精子(24条)和正常卵细胞(23条)结合而成的。异常精子或异常卵细胞的形成可能是减数第一次分裂后期,21号同源染色体不分离,或减数第二次分裂后期,姐妹染色单体分开后形成的两条21号子染色体移向同一极造成的。(3)21三体综合征患者产生的配子,有一半的可能为正常配子(23条),一半的可能为异常配子(24条),所以当患者与正常人婚配后,子代发病率为1/2。
答案:(1)223 1/246 (2)①后期 同源染色体 后期 姐妹染色单体 ②后期 同源染色体
后期 姐妹染色单体 (3)1/2 患者产生的配子一半正常(23条),一半异常(24条)
第2章 章末综合检测
选题测控导航表
知识点 题号
1.减数分裂和受精作用 1,2,3,4,6,7,8, 9,18,20,21
2.基因在染色体上 5,10,11,14
3.伴性遗传 12,13,15,16,17
4.综合考查 19,22,23,24,25
一、选择题:本题共20小题,共45分。第1～15小题,每小题2分；第16～20小题,每小题3分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列有关人体细胞正常增殖过程中着丝粒分裂后的叙述,正确的是( B )
A.细胞中的DNA数目是46或92
B.细胞中染色体数目是46或92
C.细胞的细胞质一定会均等分裂
D.细胞中一定含有4个染色体组
解析:着丝粒分裂发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期,若是有丝分裂后期,则细胞中核DNA数目为92个,若为减数第二次分裂后期,则细胞中核DNA数目为46个,此外在细胞质中也有少量的DNA;着丝粒分裂发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期,若是有丝分裂后期,则细胞中染色体数目为92条,若为减数第二次分裂后期,则细胞中染色体数目为46条;若为次级卵母细胞减数第二次分裂后期,则细胞质不均等分裂;若为减数第二次分裂后期,则细胞中只有2个染色体组。
2.下列有关同源染色体概念的叙述,正确的是( C )
A.一条染色体经复制产生的两条染色体
B.分别来自父母双方的两条染色体
C.在减数分裂过程中能联会的两条染色体
D.形状大小一般都相同的两条染色体
解析:同源染色体不是复制而成的;一条来自父方,一条来自母方的染色体不一定是同源染色体,如来自父方的2号染色体和来自母方的3号染色体;同源染色体的两两配对叫作联会,所以联会的两条染色体一定是同源染色体;同源染色体形状和大小一般相同,但是大小、形状相同的染色体不一定是同源染色体。
3.下列关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述,错误的是( B )
A.有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离
B.有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会
C.一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同
D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上
解析:同源染色体联会只发生在减数第一次分裂前期。
4.下列关于受精作用及结果的叙述,错误的是( D )
A.精卵相互识别的基础是糖蛋白
B.后代可产生不同于双亲的变异
C.后代从双亲各获得一半的染色体
D.后代继承了双亲的全部遗传性状
解析:细胞识别与细胞膜上的糖蛋白有关,故精卵相互识别的基础是细胞膜上的糖蛋白;进行有性生殖的生物,后代具有更大的变异性,可产生不同于双亲的变异;受精卵中所含染色体一半来自父方、一半来自母方,即后代从双亲各获得一半的染色体而非DNA;受精作用使后代产生不同于双亲的变异,受精卵中的细胞质几乎全部由卵细胞提供,故后代继承了双亲的部分遗传性状。
5.判断下列有关基因与染色体关系的叙述中,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;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;摩尔根等人通过果蝇杂交实验证明了控制果蝇眼色的基因位于X染色体上;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。
6.下列有关减数分裂和受精作用的描述中,正确的是( D )
A.受精卵中的遗传物质一半来自卵细胞,一半来自精子
B.减数分裂过程中,着丝粒分裂伴随着同源染色体的分离
C.非同源染色体的自由组合是配子多样性的唯一原因
D.受精卵中的染色体数和本物种体细胞染色体数相同
解析:受精卵中的细胞核遗传物质一半来自卵细胞,一半来自精子,而细胞质遗传物质几乎都来自卵细胞;减数分裂过程中,着丝粒分裂发生在减数第二次分裂后期,而同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期;非同源染色体的自由组合是配子多样性的原因之一,互换也可以导致配子具有多样性;受精卵中的染色体数和本物种体细胞染色体数相同。
7.若1个含12条染色体的精原细胞经过1次有丝分裂后,接下来进行1次减数分裂可得( B )
A.8个细胞,都含有12条染色体
B.8个细胞,都含有6条染色体
C.4个细胞含有6条染色体,4个细胞含有12条染色体
D.6个细胞,都含有12条染色体
解析:有丝分裂子细胞染色体数目不变,1个含12条染色体的精原细胞经过1次有丝分裂后,形成2个含12条染色体的精原细胞。减数分裂子细胞染色体数目减半,1个含12条染色体的精原细胞经过1次减数分裂形成4个含6条染色体的精细胞,2个精原细胞经过1次减数分裂形成8个含6条染色体的精细胞。
8.1个有3对同源染色体AaBbCc(A和a、B和b、C和c表示同源染色体,下同)的卵原细胞实际能产生几种类型的卵细胞 1个有3对同源染色体AaBbCc的精原细胞实际能产生几种类型的精子 1个体细胞中具有3对同源染色体(AaBbCc)的生物体从染色体组成角度看,实际能产生几种类型的精子 (不考虑基因突变和互换)( A )
A.1,2,8 B.1,2,3
C.3,3,3 D.2,2,8
解析:1个卵原细胞经减数分裂只能产生1个卵细胞;1个精原细胞能产生4个精子,如果不考虑基因突变和互换,这4个精子两两相同,有2种类型;1个体细胞中具有3对同源染色体的生物体,由于非同源染色体自由组合,能产生23种类型的精子,即8种类型。
9.某生物体细胞中染色体数为2N,如图中a表示染色体数,b表示染色单体数,c表示核DNA分子数,则能正确表示该生物细胞有丝分裂后期和减数第二次分裂后期的分别是( D )
A.①② B.①④ C.②③ D.②④
解析:由题干可知,该生物体细胞中染色体数为2N,有丝分裂后期染色体数暂时加倍,应为4N,每条染色体上含1个DNA分子,核DNA分子数也为4N,应为图②;减数第一次分裂结束后产生的次级精母细胞(次级卵母细胞和第一极体)中染色体数为N,减数第二次分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色体数暂时加倍为2N,染色单体数为0,每条染色体上含1个DNA分子,核DNA分子数为2N,应为图④。
10.果蝇的红眼(W)对白眼(w)为显性,相关基因位于X染色体上;黑背(A)对彩背(a)为显性,相关基因位于常染色体上,基因型为AA的个体无法存活。则黑背红眼雄果蝇与黑背白眼雌果蝇杂交,后代中( C )
A.雌果蝇中黑背白眼果蝇占1/3
B.雄果蝇中红眼∶白眼=1∶1
C.黑背∶彩背=2∶1
D.彩背白眼果蝇有1/2为雄性
解析:黑背红眼雄果蝇(AaXWY)与黑背白眼雌果蝇(AaXwXw)杂交,后代雌果蝇全为红眼,雄果蝇全为白眼;由于基因型为AA的个体无法存活,所以后代中黑背(Aa)∶彩背(aa)=2∶1;彩背白眼果蝇全为雄性。
11.如图显示了果蝇某一条染色体及部分基因所处位置,该图能表明( D )
A.一条染色体上有多个DNA
B.染色体上的绝大多数片段都是基因
C.深红眼基因和朱红眼基因互为等位基因
D.该染色体上的基因在果蝇的每个细胞中不一定都能表达
解析:一条染色体上含有1个或2个DNA;由题图可知,染色体上绝大多数片段不是基因;题图显示,深红眼基因和朱红眼基因位于一条染色体上,它们不属于等位基因;基因具有选择性表达的特点该染色体上的基因不会在每个细胞中都表达。
12.果蝇的灰身与黑身是一对相对性状,红眼与白眼为另一对相对性状。现有两只亲代果蝇杂交,子代表型及比例如图所示。请据图分析,控制灰身与黑身的基因(A、a)位于什么染色体上,哪种性状为显性性状,控制红眼与白眼的基因(B、b)位于什么染色体上,哪种性状为隐性性状( A )
A.常、灰身,X、白眼
B.X、灰身,常、白眼
C.常、黑身,X、红眼
D.X、黑身,常、红眼
解析:由题图中数据可知,后代中灰身∶黑身=3∶1,且雌雄比例相同,故灰身为显性性状,控制灰身与黑身的基因位于常染色体上。红眼∶白眼=3∶1,但白眼性状仅出现于雄性个体,故红眼为显性性状,控制红眼与白眼的基因位于X染色体上。
13.基因A和a位于X、Y染色体同源区段上。假定某女孩的基因型是XaXa,其祖父和外祖父的基因型均是XaYA,祖母和外祖母的基因型均是XAXa,不考虑基因突变和染色体变异,下列说法正确的是( A )
A.可以确定该女孩的一个基因a必然来自祖母
B.可以确定该女孩的一个基因a必然来自祖父
C.可以确定该女孩的一个基因a必然来自外祖母
D.可以确定该女孩的一个基因a必然来自外祖父
解析:某女孩的基因型是XaXa,因此父亲和母亲中一定都含有基因Xa,由于祖父基因型是XaYA,因此父亲的基因型一定为XaYA,所以父亲的基因Xa一定来自祖母,由于外祖父的基因型是XaYA,外祖母的基因型是XAXa,所以母亲的基因型为XAXa或XaXa,因此母亲的基因Xa来自外祖母或外祖父。由以上分析可以确定该女孩的一个基因a必然来自祖母,该女孩的另一个基因a来自外祖母或外祖父。
14.某一对相对性状受一对等位基因(A和a)控制,如果这一对等位基因位于常染色体上,则在生物种群中有AA、Aa、aa三种基因型,如果只存在于X染色体上,则有M种基因型,如果存在于X和Y染色体的同源区段,则有N种基因型,那么M和N分别为( C )
A.5和5 B.5和6
C.5和7 D.3和6
解析:基因如果只在X染色体上,则雌性有3种基因型,雄性有2种基因型;如果在X和Y染色体的同源区段,则雌性有3种基因型,雄性有4种基因型。
15.如图为果蝇性染色体结构简图。要判断果蝇某伴性遗传基因位于片段Ⅰ上还是片段Ⅱ1上,现用一只表型是隐性的雌蝇与一只表型为显性的雄蝇杂交,不考虑突变,若后代:①雌性为显性,雄性为隐性;②雌性为隐性,雄性为显性,可推断①、②两种情况下该基因分别位于( D )
A.Ⅰ;Ⅰ B.Ⅱ1;Ⅰ
C.Ⅱ1或Ⅰ;Ⅱ1 D.Ⅱ1或Ⅰ;Ⅰ
解析:一只表型为隐性的雌蝇与一只表型为显性的雄蝇杂交,根据题意分析,如果基因在Ⅰ上,则表型为显性的雄性可以有3种基因型(X和Y上都是显性基因,X上是显性基因,Y上是隐性基因,X上是隐性基因、Y上是显性基因),所以后代有以下几种情况:雌性和雄性都为显性,雌性为显性、雄性为隐性,雌性为隐性、雄性为显性,①②两种情况都可能出现;如果基因在Ⅱ1上,则后代雌性为显性,雄性为隐性,符合①的结果。
16.选纯种果蝇进行杂交实验,正交:朱红眼×暗红眼♀,F1中只有暗红眼;反交:暗红眼×朱红眼♀,F1中雌性为暗红眼,雄性为朱红眼。与上述性状相关的基因为A和a,下列说法错误的是( D )
A.正、反交实验常被用于判断有关基因所在的染色体类型
B.反交的实验结果说明这对控制眼色的基因不在常染色体上
C.正、反交的子代中,雌性果蝇的基因型都是XAXa
D.若正、反交的F1中雌、雄果蝇均自由交配,则其后代表型的比例都是1∶1∶1∶1
解析:正、反交实验常用于判断有关基因在常染色体上,还是在性染色体上,若正、反交结果相同,则位于常染色体上,若不同则在性染色体上;纯种暗红眼♀×纯种朱红眼的正交实验中,F1只有暗红眼,说明暗红眼为显性,F1中雌果蝇的基因型为XAXa,F1中雌雄果蝇自由交配,其后代表型的比例是1(XAY,暗红眼)∶2(XAXA、XAXa,暗红眼♀)∶1(XaY,朱红眼);纯种朱红眼♀(XaXa)×纯种暗红眼(XAY)的反交实验中,F1雌性为暗红眼(XAXa),雄性为朱红眼(XaY),F1中雌雄果蝇自由交配,其后代表型的比例是1(XAXa,暗红眼♀)∶1(XaXa,朱红眼♀)∶1(XAY,暗红眼)∶1(XaY,朱红眼)。
17.人的X染色体和Y染色体大小、形态不完全相同,但存在着同源区(Ⅱ)和非同源区(Ⅰ、Ⅲ),如图所示。下列有关叙述正确的是( C )
A.Ⅰ片段上隐性基因控制的遗传病,男性患病率低于女性
B.Ⅱ片段上基因控制的遗传病,表现与性别无关
C.Ⅲ片段上基因控制的遗传病,患病者全为男性
D.由于X、Y染色体形态不完全相同,故减数分裂时无法联会配对
解析:Ⅰ片段上隐性基因控制的遗传病,属于伴X染色体隐性遗传病,该遗传病的男性患病率高于女性;Ⅱ片段上基因位于X、Y的同源区段,其控制的遗传病,表现为伴性遗传;Ⅲ片段是男性特有的区域,其片段上的基因控制的遗传病,患者全为男性;虽然X、Y染色体形态不完全相同,但减数分裂时能联会配对并分离。
18.如图分别表示对几种生物体(二倍体)内正在分裂的细胞进行观察的结果,下列有关假设和推论正确的是( C )
A.若图甲表示有丝分裂过程中的某阶段,则下一时期细胞中央将出现赤道板
B.若图乙表示有丝分裂过程中的某阶段,则着丝粒分裂可能发生在这一阶段
C.若图乙表示减数分裂过程中的某阶段,则同源染色体的分离可发生在这一阶段
D.若图丙表示雄果蝇精巢内的几种细胞,则f组细胞中可能出现四
分体
解析:赤道板不是真实存在的细胞结构,不会出现在细胞分裂过程中;图乙中有染色单体,图乙不可能表示有丝分裂后期,因此不可能发生着丝粒分裂;若图乙表示减数分裂过程某阶段,则为间期(染色体复制完成后)和减数第一次分裂过程,同源染色体的分离可发生在该过程中;若图丙表示果蝇精巢内的几种细胞,f组细胞可能处于有丝分裂后期或末期,不可能出现四分体。
19.对下列各图的描述中,正确的是( D )
A.甲图中生物自交后产生基因型为Aadd个体概率为1/4
B.乙图细胞DNA和染色单体均为8条
C.丙图家系中男性患者明显多于女性患者,该病最有可能是伴X染色体隐性遗传病
D.丁图表示某果蝇染色体组成,其配子基因型可有AXB、aXB、AY、aY四种
解析:甲图中生物的基因型为AaDd,自交后产生基因型为Aadd个体的概率为1/2Aa×1/4dd=1/8;乙图细胞中没有染色单体;丙图家系中,有一家庭的双亲均为患者,它们的女儿正常,说明该病最有可能是常染色体显性遗传病;丁图表示某雄果蝇的染色体组成,该果蝇的基因型为AaXBY,产生的配子的基因型有AXB、aXB、AY、aY四种。
20.如图表示某动物细胞分裂过程中核DNA含量的变化曲线,下列说法正确的是( C )
A.a属于减数第一次分裂,b属于减数第二次分裂
B.①与④过程中核DNA含量增加的原因是着丝粒的分裂
C.a过程可使精原细胞的数目增加,b过程能产生生殖细胞
D.互换发生的时期是④
解析:a属于有丝分裂,b属于减数分裂;①④过程中核DNA含量增加的原因都是DNA复制;有丝分裂可使精原细胞的数目增加,减数分裂能产生生殖细胞;互换发生在⑤,②对应有丝分裂时期,不会发生互换。
二、非选择题:本题共5小题,共55分。
21.(13分)下列是有关二倍体生物的细胞分裂图示,请据图分析回答下列问题。
(1)互换一般发生在图1中的 段。
(2)图5细胞对应于图2中的 段。D2E2染色体的行为变化,与图1中的 段变化相同。
(3)图3～图5中具有同源染色体的是 。图5产生的子细胞的名称为 。图3～图5中的哪一个细胞是孟德尔定律自由组合定律产生的细胞学基础 。
(4)图3细胞中有 对同源染色体,有 个四分体。①和⑤在前一时期是 。
(5)若图1纵坐标是细胞周期中细胞核的DNA数,则图3～图5中 细胞的DNA含量与图1中的D1E1段的相等。
解析:(1)互换一般发生在减数第一次分裂前期,即图1中的B1C1段。
(2)图5细胞处于减数第二次分裂后期,对应于图2中的E2F2段;图2中D2E2段染色体行为变化是着丝粒分裂,与图1中的C1D1段变化相同。
(3)图3～图5中具有同源染色体的是图3和图4,图5产生的子细胞的名称为卵细胞和极体,孟德尔定律中的自由组合定律产生的细胞学基础是图4。
(4)图3含有4对同源染色体,但不含四分体,因为四分体出现在减数分裂过程中,而图3细胞进行的是有丝分裂;①和⑤在前一时期是一个着丝粒连接的姐妹染色单体。
(5)若图1纵坐标是细胞周期中细胞的DNA数,则D1E1段表示细胞中DNA数与体细胞中DNA数相等,图3和图4中DNA数目都是体细胞的2倍,图5细胞中DNA数目与体细胞相等。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)B1C1
(2)E2F2 C1D1
(3)图3和图4 卵细胞和极体 图4(2分)
(4)4 0 一个着丝粒连接的姐妹染色单体(2分)
(5)图5(2分)
22.(8分)小鼠是动物遗传学非常好的实验材料,某科研小组在一鼠群中偶然发现一只雄鼠患有某种遗传病,该遗传病由显性基因B控制,研究发现其双亲都未携带该致病基因。欲确定该致病基因B的位置,让这只雄鼠与正常雌鼠杂交,得到足够多的F1个体,分析并回答相关问题(不考虑X、Y染色体同源区段)。
(1)若F1中雌雄鼠都既有患病的又有正常的,则基因B位于
上。
(2)若F1中雌鼠全部患病,而雄鼠全部正常,则基因B位于
上。
(3)若F1中雌鼠全部正常,而雄鼠全部患病,则基因B位于
上。
(4)若F1中雌鼠和雄鼠全部正常,则基因B可能位于 中。
解析:患病雄鼠与正常雌鼠的基因型有四种可能:①若分别是Bb和bb,则F1个体中雌雄鼠都既有患病的也有正常的,比例接近1∶1,说明基因B位于常染色体上;②若分别是XBY和XbXb,则F1个体中雌鼠全部患病,而雄鼠全部正常,说明基因B位于X染色体上;③若分别是XYB和XX,则F1个体中雌鼠全部正常,而雄鼠全部患病,说明基因B位于Y染色体上;④若基因B位于细胞质或体细胞中,则F1个体中雌鼠和雄鼠全部正常。
答案:(每空2分)
(1)常染色体 (2)X染色体 (3)Y染色体 (4)细胞质或体细胞
23.(10分)果蝇的黄体和灰体受一对等位基因控制。用一对灰体果蝇杂交,F1的表型及比例为灰体雌蝇∶灰体雄蝇∶黄体雄蝇=2∶1∶1。回答下列问题。
(1)控制果蝇黄体和灰体的基因位于 (填“常”或“X”)染色体上,判断依据是 。
(2)将一只黄体雄蝇与一只灰体雌蝇杂交,后代可能出现的结果是
。
(3)以题干中的果蝇为材料设计一次杂交实验获得黄体雌蝇,请简要写出实验思路。
解析:(1)F1中雌雄果蝇的性状表现不相同,说明这对相对性状的遗传与性别有关,控制果蝇黄体和灰体的基因位于X染色体上。
(2)现假设果蝇的灰体和黄体由R、r控制,由以上分析可知,黄体是隐性性状,灰体是显性性状,将一只黄体雄蝇(XrY)与一只灰体雌蝇(XRXR或XRXr)杂交,若灰体雌蝇的基因型为XRXR,则后代雌雄果蝇均为灰体,若灰体雌蝇的基因型为XRXr,则后代雌雄果蝇具有灰体和黄体。
(3)要通过一次杂交实验获得黄体雌蝇(XrXr),则所选雄蝇的基因型为XrY,雌蝇的基因型为XrXr或XRXr,再结合题干中的果蝇可知,应该选择F1中的黄体雄蝇(XrY)与亲代灰体雌蝇(XRXr)杂交。
答案:(除标注外,每空2分)
(1)X F1中雌雄果蝇的性状表现不相同
(2)雌雄果蝇均为灰体、雌雄果蝇具有灰体和黄体(3分)
(3)将F1中的黄体雄蝇与亲代灰体雌蝇杂交。(3分)
24.(14分)鼠的毛色有灰色和黑色两种类型,受一对等位基因A、a控制,尾有短尾和长尾的区别,受一对等位基因B、b控制。现有灰色短尾雌鼠与黑色长尾雄鼠杂交,F1均为灰色短尾。F1与黑色长尾鼠杂交,F2中灰色短尾∶灰色长尾∶黑色短尾∶黑色长尾=1∶1∶1∶1。请回答相关问题。
(1)鼠的毛色中显性性状是 ,判断依据是 。
(2)控制这两对性状的基因位于 对同源染色体上,原因是 。
(3)上述实验 (填“能”或“不能”)说明控制短尾和长尾的这对基因位于X染色体上,原因是 。
(4)现已知控制灰色和黑色的基因位于常染色体上,控制短尾和长尾的基因位于X染色体上。请从F2中选取合适的个体通过一次杂交实验进行验证,并做简要说明。
解析:(1)灰色短尾雌鼠与黑色长尾雄鼠杂交,F1均为灰色短尾,可以说明灰色和短尾是显性性状。
(2)鼠的毛色和尾的长短受两对等位基因控制,F1与黑色长尾鼠杂交,F2中灰色短尾∶灰色长尾∶黑色短尾∶黑色长尾=1∶1∶1∶1,说明控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。
(3)根据题意,不能由F1和F2的表型判断出长尾和短尾的遗传与性别相关联,故不能说明控制短尾和长尾的这对基因位于X染色体上。
答案:(除标注外,每空2分)
(1)灰色 灰色鼠与黑色鼠杂交,F1均为灰色
(2)两 F1与黑色长尾鼠杂交,后代出现四种表型,并且数量比为1∶1∶1∶1
(3)不能(1分) 不能根据F1和F2的表型判断出长尾和短尾的遗传是否与性别相关联
(4)方法1:让F2中灰色短尾的雌、雄鼠杂交,如果后代中灰色∶黑
色=3∶1,且与性别无关,则控制毛色灰色与黑色的基因位于常染色体上;如果后代中短尾雌∶短尾雄∶长尾雄=2∶1∶1,则控制短尾与长尾的基因位于X染色体上(或后代中灰色短尾雌鼠∶灰色短尾雄鼠∶灰色长尾雄鼠∶黑色短尾雌鼠∶黑色短尾雄鼠∶黑色长尾雄鼠=6∶3∶3∶2∶1∶1,则控制毛色灰色与黑色的基因位于常染色体上,控制短尾与长尾的基因位于X染色体上)(3分)
方法2:让F2中灰色长尾雌鼠与灰色短尾雄鼠杂交,如果后代中灰色∶黑色=3∶1,且与性别无关,则控制毛色灰色与黑色的基因位于常染色体上;如果后代只有短尾雌鼠和长尾雄鼠,且二者比例为1∶1,则控制短尾与长尾的基因位于X染色体上(或后代中灰色短尾雌鼠∶灰色长尾雄鼠∶黑色短尾雌鼠∶黑色长尾雄鼠=3∶3∶1∶1,则控制毛色灰色与黑色的基因位于常染色体上,控制短尾与长尾的基因位于X染色体上)(3分)
25.(10分)鹅(性别决定为ZW型)的豁眼与正常眼是一对相对性状,由H、h和M、m两对独立遗传的等位基因控制。有M无H时,表现为豁眼,其余情况表现为正常眼。豁眼雌鹅具有优良的产蛋性能,为研究豁眼性状的遗传特点,研究人员让纯合豁眼雄鹅与纯合正常眼雌鹅杂交,F1中雄鹅皆为正常眼,雌鹅皆为豁眼。请回答下列问题。
(1)根据实验结果推测H、h等位基因位于 (填“常”或“Z”)染色体,M、m等位基因位于 (填“常”或“Z”)染色体。
(2)亲本雌鹅基因型可能为 。
(3)F1豁眼雌鹅可能为纯合子或杂合子,选用 (填“纯合”或“杂合”)豁眼雄鹅与之杂交进行鉴别,若子代表现为
,则该F1豁眼雌鹅为杂合子。
解析:(1)由F1杂交结果可知,H、h等位基因位于Z染色体上,M、m等位基因位于常染色体上。
(2)亲本雌鹅为纯合正常眼,其基因型可能为MMZHW或mmZHW。
(3)由父本和母本的基因型可推知,F1豁眼雌鹅的基因型为MMZhW或MmZhW,若要鉴别其基因型为纯合子还是杂合子,可选用杂合豁眼雄鹅MmZhZh与之交配,当F1豁眼雌鹅为杂合子MmZhW时,子代M、m基因为M ∶mm=3∶1,子代H、h基因为ZhZh∶ZhW=1∶1,表现为雌雄个体均为豁眼∶正常眼=3∶1。
答案:(每空2分)
(1)Z 常 (2)MMZHW或mmZHW (3)杂合 雌雄个体均为豁眼∶正常眼=3∶1第3节 伴性遗传
1.通过分析伴性遗传现象,总结人类红绿色盲的遗传规律及伴性遗传的特点。
2.学会构建人类遗传病的系谱图。
3.通过对常见遗传病的学习,了解遗传病对人类的危害。
新知探究一 伴性遗传与人类红绿色盲的遗传
资料:汤姆辨别不出红绿色盲检查图中的图形,被医生确诊为红绿色盲,而他的父母色觉都正常。根据上述信息回答下列问题。
问题(1):已知人类红绿色盲基因b及其正常基因B仅位于X染色体上。请填写下表:
性别 女性 男性
基因型 XbXb XbY
表型 正常 正常(携带者) 正常
提示:XBXB XBXb XBY 色盲 色盲
问题(2):汤姆是红绿色盲患者,他的妻子露丝色觉正常,但露丝的父亲是色盲患者。汤姆、露丝夫妇婚后所生的孩子会患色盲吗 请写出遗传图解进行说明。
提示:会。由题意可以判断露丝为红绿色盲携带者,婚配的遗传图解
如下:
根据遗传图解得出:汤姆和露丝婚后所生的孩子中,色盲和正常概率各为1/2。
问题(3):汤姆的外祖父是色盲患者,外祖母色觉正常且不携带致病基因,试分析汤姆色盲基因的遗传途径。
提示:汤姆色盲基因的遗传途径为外祖父→母亲→汤姆。
问题(4):为什么色盲女性的父亲和儿子一定是色盲患者
提示:男性只有一条X染色体,当女性患色盲时,基因型为XbXb,其中一条X染色体必然来自父亲,故父亲的基因型为XbY,表现为色盲;色盲女性若生一个儿子,则必将一条X染色体传给儿子,故儿子的基因型为XbY,一定患色盲。
问题(5):从致病基因遗传角度,总结这一过程体现了伴X染色体隐性遗传病的什么特点。
提示:隔代遗传和交叉遗传。
问题(6):色盲调查结果显示,人群中男性色盲患病率远远高于女性,试分析出现该差异的原因。
提示:女性体细胞内两条X染色体上同时有b基因(XbXb)时,才会表现出色盲;男性体细胞中只有一条X染色体,只要存在色盲基因b,就表现为色盲,所以色盲患者总是男性多于女性。
问题(7):从男女的发病率和代与代之间的连续性分析,能得出红绿色盲遗传的哪些特点 色盲基因的传递有什么规律
提示:男性患者多于女性患者、隔代遗传。男性患者的色盲基因只能来自母亲,以后只能传给女儿,具有交叉遗传的特点。
(1)伴性遗传
①概念:性染色体上的基因所控制的性状遗传,与性别相关联的现象。
②常见实例:人类的红绿色盲、抗维生素D佝偻病和果蝇的眼色遗传等。
(2)人类红绿色盲症
①致病基因及其位置
a.显隐性:红绿色盲基因是隐性基因。
b.位置:红绿色盲基因位于X染色体上,Y染色体上没有等位基因。
②遗传特点
a.患者中男性远多于女性。
b.具有交叉遗传现象,即男性患者的基因只能从母亲遗传而来,以后只能遗传给女儿。
1.下列关于人类红绿色盲的叙述,正确的是( A )
A.在遗传上与性别相关联,患者中男性多于女性
B.带有红绿色盲基因的个体为携带者
C.Y染色体上无致病基因的等位基因,因此该性状的遗传不遵循基因的分离定律
D.具有“双亲都患病,子女不一定患病”的遗传特点
解析:人类红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,患者中男性远多于女性;红绿色盲基因是隐性基因,带有红绿色盲基因的表型正常的个体为携带者;致病基因位于X染色体上,Y染色体上无致病基因的等位基因,但X染色体和Y染色体为同源染色体,因此该性状的遗传遵循基因的分离定律;人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,具有“双亲都患病、子女一定患病”的遗传特点。
2.下列关于人类红绿色盲的说法,正确的是( A )
A.父亲正常,女儿必正常;母亲色盲,儿子必色盲
B.若女孩是色盲基因携带者,则该色盲基因是由父方遗传来的
C.人类色盲基因b或它的等位基因B存在于X和Y染色体上
D.男性色盲基因不传儿子只传女儿,女儿一定会生下患色盲的外孙
解析:女孩有两条X染色体,色盲基因携带者的色盲基因可能来自母方或父方;Y染色体上没有色盲基因及其等位基因;男性色盲基因会传给女儿,女儿可能是携带者,但不一定生下患色盲的外孙。
新知探究二 抗维生素D佝偻病的遗传特点
资料:如图是抗维生素D佝偻病的某家系遗传图谱,据图思考。
问题(1):已知抗维生素D佝偻病基因D仅位于X染色体上。请填写下表:
性别 女性 男性
基因型 XDXD XDXd XdY
表型 正常 抗维生素D 佝偻病
提示:XdXd XDY 抗维生素D佝偻病 抗维生素D佝偻病 正常
问题(2):患者中女性和男性的比例是否相同 分析原因。
提示:不同,女性多于男性。女性只有同时具备两个隐性基因时才表现正常,而男性只要X染色体上有一个隐性基因就表现正常。
问题(3):与伴X染色体隐性遗传病相比,抗维生素D佝偻病在世代连续性方面有何不同
提示:伴X染色体隐性遗传病往往表现为隔代遗传,抗维生素D佝偻病往往是代代有患者,具有连续遗传现象。
问题(4):该病男患者的母亲及女儿以及正常女性的父亲及儿子表型如何
提示:该病男患者的母亲和女儿一定是患者;正常女性的父亲和儿子一定正常。
问题(5):在抗维生素D佝偻病家系中,男性患者与正常女性结婚所生后代中,女性都是患者,男全都正常。分析其原因。
提示:男性患者和正常女性的基因型分别为XDY和XdXd,他们结婚所生子女中,男性均为XdY,女性均为XDXd,所以,女性均患病,男性均正常。
问题(6):若致病基因仅位于Y染色体上,这种遗传病的遗传有何特点
提示:患者全为男性,表现为“父病子必病”。
(1)抗维生素D佝偻病的遗传方式:伴X染色体显性遗传。
(2)抗维生素D佝偻病的遗传特点
①患者中女性多于男性。
②具有世代连续性。
③男性患者的母亲和女儿一定患病。
3.抗维生素D佝偻病是由位于X染色体上的显性致病基因决定的一种遗传病,这种疾病的遗传特点之一是( D )
A.男患者与女患者结婚,其女儿正常
B.男患者与正常女子结婚,其子女均正常
C.女患者与正常男子结婚,必然是儿子正常、女儿患病
D.患者的正常子女不携带该患者传递的致病基因
解析:抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病,男患者与女患者结婚,其女儿都是患者;男患者与正常女子结婚,其女儿都是患者,儿子都正常;女患者与正常男子结婚,若女患者是纯合子,其子女都是患者,若女患者是杂合子,其儿子和女儿都是50%正常、50%患病;正常子女不可能带有显性遗传病致病基因。
4.人类钟摆型眼球震颤是伴X染色体显性遗传病,下列基因传递途径不可能发生的是( D )
A.外祖父→母亲→女儿
B.外祖母→母亲→儿子
C.祖母→父亲→女儿
D.祖母→父亲→儿子
解析:祖母患病,可将致病基因传给父亲,父亲一定将致病基因传给女儿,不可能传给儿子,因为致病基因位于X染色体上。
新知探究三 性别决定及伴性遗传理论在实践中的应用
资料:家鸡的性别决定方式属于ZW型,其毛色中,芦花和非芦花是一对相对性状,假设控制芦花的基因为B,控制非芦花的基因为b,且B、b基因仅位于Z染色体上。
问题(1):现有纯种雌、雄芦花鸡和非芦花鸡若干可供选择作杂交亲本,如果你想从F1中选择饲养母鸡以获得蛋鸡,请思考如何设计杂交方案。
提示:选择芦花雌鸡(ZBW)与非芦花雄鸡(ZbZb)作亲本杂交。F1中雄鸡均为芦花,雌鸡均为非芦花,可以根据羽毛的特征将早期雏鸡的雌性和雄性分开。遗传图解如下:
问题(2):鸡的性别决定(ZW型)与人的性别决定(XY型)在决定性别方面有哪些不同
提示:ZW型中异型的ZW代表雌性个体,同型的ZZ代表雄性个体。XY型中同型的XX代表女性个体,异型的XY代表男性个体。
问题(3):若有一非芦花雌鸡和一芦花雄鸡杂交,得到的子代中无论雌鸡还是雄鸡,均有芦花和非芦花类型。试推断亲代鸡的基因型。
提示:这对鸡的基因型分别为ZbW和ZBZ-,后代无论雌鸡还是雄鸡,均有芦花和非芦花类型,则亲代雄鸡的基因型必为ZBZb。
(1)性别决定
①性别决定的常见方式
a.
b.ZW型
②性别决定的时期:精卵结合时。
(2)伴性遗传的应用
①推断致病基因的来源、后代的患病概率,指导人类本身的优生优育。
若一对夫妇中女性患血友病(伴X染色体隐性遗传),则建议这对夫妇生女孩,因为他们所生的男孩全部是血友病患者,所生女孩虽为致病基因携带者,但表型正常。若患有抗维生素D佝偻病的男子与一正常女性结婚,则建议他们生男孩,因为他们所生女孩100%是抗维生素D佝偻病患者,而男孩则全都正常。
②根据性状推断后代的性别,指导生产实践。
a.鸡的性别决定方式是ZW型。雌鸡的一对性染色体是异型的ZW,雄鸡的一对性染色体是同型的ZZ。
b.家鸡羽毛芦花(B)与非芦花(b)是一对相对性状,基因B、b位于Z染色体上。芦花雌鸡与非芦花雄鸡杂交,F1中雄鸡为芦花,雌鸡为非芦花。根据羽毛的特征把早期雏鸡的雌雄分开,从而做到多养母鸡、多产蛋。
伴性遗传与孟德尔遗传定律的关系
伴性遗传既是对两个遗传定律的补充,又是对它们的进一步延伸,其相同之处在于都是基因随染色体进入配子,不同之处在于两个遗传定律是基因在所有染色体上的遗传现象,而伴性遗传仅是性染色体上的基因所控制的遗传现象。
(1)伴性遗传与基因分离定律的关系
①伴性遗传是由一对等位基因控制一对相对性状的遗传,因此符合基因分离定律,在形成配子时,性染色体上的等位基因也彼此分离。
②性染色体有同型性染色体和异型性染色体两种组合形式,因此伴性遗传有其特殊性:
a.雄性个体中,有些基因只存在于X染色体上,Y染色体上无相应的等位基因。
b.由于控制性状的基因位于性染色体上,因此性状的遗传都与性别联系在一起,在写表型和统计后代比例时,也一定要和性别联系起来。
(2)伴性遗传与基因自由组合定律的关系
在研究既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对及两对以上相对性状的遗传现象时,由性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理,由常染色体上的一对等位基因控制的遗传性状按分离定律处理,性染色体上的基因和常染色体上的基因是位于不同对同源染色体上的基因,按照基因的自由组合定律处理。
5.家蚕的性别决定为ZW型(雄性的性染色体为ZZ,雌性的性染色体为ZW)。正常家蚕幼虫的皮肤不透明,由显性基因A控制,“油蚕”幼虫的皮肤透明,由隐性基因a控制,A对a为显性,位于Z染色体上。以下杂交组合方案中,能在幼虫时期根据皮肤特征,区分其后代幼虫雌雄的是( D )
A.ZAZA×ZAW B.ZAZA×ZaW
C.ZAZa×ZAW D.ZaZa×ZAW
解析:ZAZA×ZAW,后代的基因型是ZAZA、ZAW,无论是雌性还是雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZAZA×ZaW,后代基因型是ZAZa、ZAW,无论是雌性还是雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZAZa×ZAW,后代的基因型是ZAZA、ZAZa、ZAW、ZaW,后代雌性幼虫的皮肤一半是透明的,一半是不透明的,雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZaZa×ZAW,后代基因型是ZAZa、ZaW,后代雌性幼虫的皮肤全部是透明的,雄性幼虫的皮肤全部是不透明的。
6.某对夫妇在进行遗传咨询时给医生提供了如下信息:两人的父母均正常,但是女方表型正常的哥哥在婚后已经生下一个患血友病(伴X染色体隐性遗传病)的男孩。医生应当给出的合理建议是( D )
A.建议这对夫妇生男孩,因为男孩一定正常
B.建议这对夫妇生女孩,因为女孩一定是正常的
C.由于妻子有1/2的概率为携带者,后代无论男女均可能患病
D.无法对该对夫妇给出具体的建议,因为无法判断他们的基因型
解析:女方哥哥的儿子患血友病与女方的家族没有关系,因为患病男孩的X染色体是来自母亲的。
新知探究四 遗传系谱图中遗传方式的判断
活动:某种遗传病受一对等位基因(A、a)控制,如图为该遗传病的系谱图。
问题(1):该遗传病的遗传方式可能是什么 不可能是什么遗传方式
提示:可能是常染色体显性、常染色体隐性或伴X染色体隐性遗传;不可能是伴Y染色体遗传病或伴X染色体显性遗传病。
问题(2):若Ⅱ1为纯合子,该病是什么遗传方式 Ⅱ2和Ⅲ2的基因型分别是什么
提示:常染色体显性遗传;AA或Aa,aa。
问题(3):若该病为伴X染色体显性遗传病,则该遗传系谱图第Ⅲ代中表型不正确的是哪个个体
提示:Ⅲ1和Ⅲ2。
问题(4):若该病为常染色体隐性遗传病,Ⅰ1和Ⅱ1基因型相同的概率是多少
提示:100%。
问题(5):如何判断细胞核中的某基因是在常染色体上还是在性染色体上
提示:常利用隐性XX(ZZ)个体与显性XY(ZW)个体杂交,如果后代雄性(雌性)均为隐性性状,雌性(雄性)均为显性性状,则基因在性染色体上。
问题(6):如何判断某一性状是由细胞核基因控制,还是细胞质基因控制
提示:利用正交和反交,可判断细胞核遗传和细胞质遗传。如果正反交结果不同,而且具有母系遗传的特点,则是细胞质遗传。
遗传系谱图的判定方法
(1)确定型系谱图的判断——“1排2定”法。
特别说明:确定基因在常染色体上还是X染色体上,若为隐性遗传病,应以女患者为突破口,分析女患者的父亲或儿子;若为显性遗传病,以男患者为突破口,分析男患者的母亲或女儿。
(2)不确定型遗传系谱图。
①依据系谱图相关信息判断最可能的情况:
②依据题干附加条件判断:
上述系谱图可能为伴X染色体隐性遗传,也可能为常染色体隐性遗传。若题干附加“1号个体不携带致病基因”,则为伴X染色体隐性遗传;若题干附加“1号个体携带致病基因”,则为常染色体隐性遗传。
7.如图是人类某遗传病的遗传系谱图,下列说法不正确的是( C )
A.该病的致病基因不可能是X染色体上的显性基因
B.该病的致病基因可能位于Y染色体上
C.由于后代中只有男性患者,因此该病一定为伴性遗传
D.该病的致病基因可能是常染色体上的显性基因或隐性基因
解析:由系谱图可知,父亲和儿子均患病,女儿和母亲均不患病,则该病的致病基因不可能是X染色体上的显性基因,致病基因可能位于Y染色体上。该病可能为伴性遗传病,也可能为常染色体显性或隐性遗传病。
8.以下遗传系谱图均为一对等位基因控制的遗传病,根据人类遗传病系谱图中各世代个体的表型进行判断,下列说法不正确的是( D )
A.①是常染色体隐性遗传
B.②最可能是伴X染色体隐性遗传
C.③最可能是伴X染色体显性遗传
D.④可能是伴X染色体显性遗传
解析:①双亲正常女儿患病,一定是常染色体隐性遗传,如果致病基因位于X染色体上,则其父亲必为患者;②双亲正常,后代有病,必为隐性遗传病,因后代患者全为男性,可知致病基因最可能位于X染色体上,由母亲传递而来;③父亲有病,母亲正常,子代女儿全患病,儿子全正常,最可能为伴X染色体显性遗传病,不排除有其他遗传病的可能但概率非常低;④父亲有病,儿子全患病,女儿正常,最可能为伴Y染色体遗传病,不可能为伴X染色体显性遗传病,其他遗传病的可能性非常小。
[生活情境]
某野生小家鼠(XY型)种群有正常尾个体和弯曲尾个体,正常尾和弯曲尾是由1对等位基因T(t)控制的。从野生种群中选择亲本进行了如下两项杂交实验:①弯曲尾雌性群体与正常尾雄性群体随机交配,F1的雌雄个体中均有弯曲尾和正常尾;②弯曲尾雌性群体与弯曲尾雄性群体随机交配,F1的雌性均为弯曲尾,雄性有弯曲尾和正常尾。回答下列问题。
探究:(1)根据杂交实验①能不能判断基因T、t的位置 说明原因。
提示:不能,T(t)在常染色体上和在X染色体上都符合杂交实验①的结果。
(2)根据杂交实验②的结果,可知基因T(t)位于哪条染色体上 并说出显性性状。
提示:X染色体。显性性状为弯曲尾。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联,这种现象叫作伴性遗传。 2.红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,其特点有交叉遗传、患者中男性远多于女性等。 3.抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病,其特点主要是患者中女性多于男性。 4.根据伴性遗传的规律可以由其他性状判断出后代的性别,推算后代的患病概率从而指导优生。
随堂反馈
1.下列有关性别决定的叙述,正确的是( C )
A.含X染色体的配子数目∶含Y染色体的配子数目=1∶1
B.XY型性别决定的生物,Y染色体都比X染色体短小
C.含X染色体的精子和含Y染色体的精子数量相等
D.各种生物细胞中的染色体都可分为性染色体和常染色体
解析:含X染色体的配子数目(含X染色体的精子和卵细胞)多于含Y染色体的配子数目(只有精子含Y染色体);果蝇是XY型性别决定的生物,其Y染色体比X染色体大;含X染色体的精子和含Y染色体的精子数量相等;无性别区分的生物体内没有性染色体。
2.下列关于某X染色体上显性基因导致的遗传病的叙述正确的是( B )
A.如果父亲患病,女儿一定不患此病
B.如果祖母患病,孙女可能患此病
C.如果外祖父患病,外孙一定患此病
D.如果母亲患病,儿子一定患此病
解析:父亲的X染色体一定传给女儿,所以父亲患病,女儿一定患此病;祖母患病,可能是纯合体也可能是杂合体,所以父亲可能患病,因此孙女可能患此病;外祖父患病,母亲一定患病,但可能是纯合体也可能是杂合体,所以外孙不一定患此病;母亲患病,可能是纯合体也可能是杂合体,所以其儿子不一定患此病。
3.下列有关性染色体的叙述正确的是( D )
A.性染色体上的基因都可以控制性别
B.性别受性染色体控制而与基因无关
C.性染色体在所有细胞中成对存在
D.女儿的性染色体必有一条来自父亲
解析:性染色体上的基因并不都是控制性别的,但是遗传时一定与性别有关;生物的性别受性染色体控制也与基因有关;性染色体在生殖细胞中一般不成对存在;女儿的体细胞中有两条X染色体,分别来自父亲和母亲。
4.鸡的性别决定方式属于ZW型,现有一只纯种雌性芦花鸡与一只纯种雄性非芦花鸡交配多次,F1中雄性均为芦花鸡,雌性均为非芦花鸡。让F1中的雌雄鸡自由交配产生F2。据此推测错误的是( C )
A.控制芦花和非芦花性状的基因在Z染色体上
B.F2雄鸡中芦花鸡的比例与F2雌鸡中芦花鸡的比例相等
C.F2中雄鸡有一种表型,雌鸡有两种表型
D.将F2中的芦花鸡雌雄交配,产生的F3中芦花鸡占3/4
解析:根据题意一只纯种雌性芦花鸡与一只纯种雄性非芦花鸡交配多次,F1中雄性均为芦花鸡,雌性均为非芦花鸡,表现出母本与雄性后代相同,父本与雌性后代相同,说明控制该性状的基因不在W染色体上而在Z染色体上;F2雌鸡与雄鸡中芦花鸡的比例相等,均各自占50%;A基因为芦花,a基因为非芦花,则母本芦花鸡是ZAW,父本非芦花鸡是ZaZa,则F1中的雌雄鸡基因型分别为ZaW、ZAZa,所以产生的F2雄鸡为ZaZa和ZAZa,雌鸡为ZAW和ZaW,可见雌鸡和雄鸡都有两种表型;已知F2雄鸡为ZaZa和ZAZa,雌鸡为ZAW和ZaW,将F2中的芦花鸡雌雄交配,即ZAW和ZAZa杂交,则产生的F3中非芦花鸡占1/4,芦花鸡占3/4。
5.如图为某家族红绿色盲的遗传图解,色盲基因用b表示。图中除男孩Ⅲ3和他的外祖父Ⅰ4是红绿色盲外,其他人色觉都正常,回答下列问题。
(1)Ⅲ3的基因型是 ,Ⅲ2的基因型可能是 。
(2)Ⅱ中与男孩Ⅲ3的红绿色盲基因有关的亲属的基因型是 ,与该男孩的亲属关系是 。
(3)Ⅳ1是红绿色盲基因携带者的概率是 。
解析:(1)红绿色盲是伴X染色体隐性遗传,所以Ⅲ3 的基因型为XbY。因Ⅱ1和Ⅱ2表型正常,所以Ⅱ1的基因型为XBY,Ⅱ2的基因型为XBXb,由此可知,Ⅲ2的基因型为XBXB或XBXb,概率各为1/2。(2)分析系谱图可知,Ⅲ3的色盲基因Xb来源于Ⅱ2,而Ⅱ2的表型正常,因此Ⅱ2的基因型为XBXb。(3)根据(1)分析可知,Ⅲ2的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb,而Ⅲ1的基因型为XBY,因此,Ⅳ1是红绿色盲基因携带者的概率为(1/2)×(1/2)=1/4。
答案:(1)XbY XBXb或XBXB (2)XBXb 母子 (3)1/4
选题测控导航表
知识点 题号
1.伴性遗传与伴X染色体隐性遗传病 1,2,5,8,10,12
2.伴X染色体显性及伴Y遗传病 6,7
3.性别决定及伴性遗传理论在实践中的应用 3,4,9,11,13,14,15
1.如图为某家族的红绿色盲系谱图。已知人类红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,则7号个体的色盲基因来自( B )
A.1号 B.2号 C.3号 D.4号
解析:人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,因此,7号个体的色盲基因只能来自其母亲(5号);由于1号个体正常,故5号个体的色盲基因来自2号个体。
2.与常染色体遗传相比,伴性遗传的特点是( A )
①正反交结果一般不同
②男性患者多于女性患者,或女性患者多于男性患者
③可连续遗传或交叉遗传
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
解析:伴性遗传正交与反交结果不同,而常染色体遗传正反交结果相同;常染色体遗传男女患者比例大致相同,而X染色体隐性遗传病男性患者多于女性患者,X染色体显性遗传病女性患者多于男性患者;显性遗传往往可代代遗传,隔代遗传为隐性遗传,这不是伴性遗传所特有的特点。
3.小明家里的一对芦花鸡产卵孵化出的100只雏鸡的羽毛颜色如图(鸡的性别决定为ZW型)。下列据图所做分析,不正确的是( C )
A.鸡的羽毛颜色遗传属于伴性遗传
B.羽毛非芦花的性状为隐性性状
C.子代母鸡的数量是公鸡的两倍
D.亲、子代芦花母鸡的基因型相同
解析:假设相关基因用B、b表示,据题图分析可知,亲本的基因型为ZBZb×♀ZBW,子代基因型ZBZB、ZBZb、ZBW、ZbW各占1/4,理论上子代母鸡的数量与公鸡的数量相等;亲、子代芦花母鸡的基因型都是ZBW。
4.下列与性别决定有关的叙述,正确的是( B )
A.果蝇中雌性个体的性染色体组成是XY
B.玉米的雌花和雄花中的染色体组成相同
C.鸟类的雌性个体都有两条同型的性染色体
D.环境不会影响生物性别的表现
解析:正常情况下,果蝇中雌性个体的性染色体组成是XX,XY为雄性个体;玉米是雌雄同株异花的植物,同一个体所有细胞的染色体组成相同;鸟类的性别决定方式是ZW型,鸟类雌性个体都有两条异型的性染色体;有些生物的性别受环境的影响,如温度可影响某些爬行动物的性别分化。
5.(2021·全国甲卷,5)果蝇的翅型、眼色和体色3个性状由3对独立遗传的基因控制,且控制眼色的基因位于X染色体上。让一群基因型相同的果蝇(果蝇M)与另一群基因型相同的果蝇(果蝇N)作为亲本进行杂交,分别统计子代果蝇不同性状的个体数量,结果如图所示。已知果蝇N表现为显性性状灰体红眼。下列推断错误的是( A )
A.果蝇M为红眼杂合体雌蝇
B.果蝇M体色表现为黑檀体
C.果蝇N为灰体红眼杂合体
D.亲本果蝇均为长翅杂合体
解析:分析柱形图,果蝇M与果蝇N作为亲本进行杂交,子代中长翅∶残翅=3∶1,说明长翅为显性性状,残翅为隐性性状,亲本关于翅型的基因型均为Aa(假设控制翅型的基因为A/a);子代灰体∶黑檀体=1∶1,同时灰体为显性性状,亲本关于体色的基因型为Bb×bb(假设控制体色的基因为B/b);子代红眼∶白眼=1∶1,红眼为显性性状,且控制眼色的基因位于X染色体上,假设控制眼色的基因为W/w,故亲本关于眼色的基因型为XwXw×XwY或XwXw×XWY。3个性状由3对独立遗传的基因控制,遵循基因的自由组合定律,因为N表现为显性性状灰体红眼,故N基因型为AaBbXWXw或AaBbXWY,则M的基因型对应为AabbXwY或AabbXwXw。由以上分析可知A项错误。
6.抗维生素D佝偻病是X染色体显性遗传病,下列哪项不是该病的遗传特点( D )
A.患者女性多于男性
B.男性患者的女儿全部发病
C.患者的双亲中至少有一个患者
D.母亲患病,其儿子必定患病
解析:X染色体显性遗传病是指携带有显性致病基因就表现为患病,所以患者女性多于男性;男性患者将其X染色体显性致病基因传递给其女儿,则女儿全部患病;患者的X染色体显性致病基因来自其双亲之一,所以其双亲至少有一个患者;母亲患病,可能是纯合子或杂合子,若为杂合子,则其儿子可能正常。
7.某遗传病患者与一个正常女子结婚,医生告诉他们只能生男孩。据此推测该病的遗传方式为( C )
A.伴Y染色体遗传 B.常染色体显性遗传
C.伴X染色体显性遗传 D.伴X染色体隐性遗传
解析:如果是伴Y染色体遗传,则男性患者的儿子一定患病;如果是常染色体显性遗传,则该病的遗传与性别无关;如果是伴X染色体显性遗传,则男性患者的致病基因只传给女儿,使女儿都患病,而儿子的X染色体来自母亲,儿子不患病;如果是伴X染色体隐性遗传,正常女子可能是携带者,则所生男孩可能患病。
8.下列关于性染色体及其基因的遗传方式和特点的说法中,正确的是( B )
A.具有同型性染色体的生物,发育成雌性个体,具有异型性染色体的生物发育成雄性个体
B.X、Y染色体在减数分裂Ⅰ后期分离,X、X染色体在减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期分离
C.伴X染色体隐性遗传中,男性发病率高,且女性患者的母亲和儿子均为患者
D.性染色体上的基因只符合伴性遗传的特点,而不遵循孟德尔定律
解析:ZW型性别决定与XY型性别决定不同,ZW型性别决定中,ZW个体为雌性,ZZ个体为雄性;伴X染色体隐性遗传中,女性患者的父亲和儿子均为患者;性染色体上的基因遵循孟德尔遗传定律。
9.已知鸡蛋壳的青色和白色性状分别由常染色体上的一对等位基因(G、g)控制,青色为显性。鸡羽的芦花性状由Z染色体上的显性基因B控制,非芦花性状由Z染色体上的隐性基因b控制。现用非芦花公鸡(甲)和产白壳蛋的芦花母鸡(乙)进行相关实验,请分析回答下列问题。
(1)将甲、乙共同养殖,若杂交后代(F1)出现了产青壳蛋和产白壳蛋两种类型的母鸡,则甲的基因型为 ,理论上F1中产青壳蛋母鸡的比例为 。
(2)若要获得纯合的产青壳蛋母鸡,首先应选择F1中基因型为 的个体与亲代中的 (填“甲”或“乙”)共同养殖,得到回交后代(BC1)。如何从BC1中准确选择符合要求的个体呢 你的实验思路是
。
解析:(1)由题可知,甲的基因型为 ZbZb,乙的基因型为ggZBW,甲、乙共同养殖,杂交后代(F1)出现了产青壳蛋(G )和产白壳蛋(gg)两种类型的母鸡,因此甲的基因型为GgZbZb。F1中产青壳蛋母鸡的比例为1/2×1/2=1/4。(2)要获得纯合的产青壳蛋母鸡,其基因型为GGZW,应选择F1中基因型为GgZbW与亲代中的甲GgZbZb,共同养殖,得到回交后代(BC1)。若该个体为GG,该个体与gg(Gg)交配后代全为G ,表型全为产青壳蛋,因此实验思路为选择BC1中产青壳蛋的母鸡,与甲(或F1中的公鸡)共同养殖,若子代母鸡全部都产青壳蛋,则该母鸡是符合要求的个体。
答案:(1)GgZbZb 1/4
(2)GgZbW 甲 选择BC1中产青壳蛋的母鸡,与甲(或F1中的公鸡)共同养殖,若子代母鸡全部都产青壳蛋,则该母鸡是符合要求的个体
10.山羊性别决定方式为XY型。下面的系谱图表示了山羊某种性状的遗传,图中深色表示该种性状的表现者。已知该性状受一对等位基因控制,在无变异的条件下,回答下列问题。
(1)据系谱图推测,该性状为 (填“隐性”或“显性”)性状。
(2)假设控制该性状的基因仅位于Y染色体上,依照Y染色体上基因的遗传规律,在第Ⅲ代中表型不符合该基因遗传规律的个体是 (填个体编号)。
(3)若控制该性状的基因仅位于X染色体上,则系谱图中一定是杂合子的个体是 (填个体编号),可能是杂合子的个体是 (填个体编号)。
解析:(1)由Ⅱ1、Ⅱ2不表现该性状,而Ⅲ1表现该性状,可判断该性状为隐性性状。(2)若控制该性状的基因仅位于Y染色体上,则该性状应该由雄性亲本传给雄性子代。Ⅱ1不具有该性状,所以Ⅲ1也应不具有该性状;Ⅱ3具有该性状,所以Ⅲ4应具有该性状,Ⅲ3不应具有该性状。(3)若控制该性状的基因仅位于X染色体上,则所有雄性个体都不可能是杂合子。假设该性状由基因A、a控制,则Ⅰ2、Ⅱ2、Ⅱ4、Ⅲ2、Ⅲ3的基因型分别是XAXa、XAXa、XAXa、XAXA或XAXa、XaXa。
答案:(1)隐性 (2)Ⅲ1、Ⅲ3和Ⅲ4
(3)Ⅰ2、Ⅱ2、Ⅱ4 Ⅲ2
11.(2020·全国Ⅰ卷)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( C )
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
解析:亲代全为长翅,后代出现了截翅,可推出长翅为显性性状;不管控制长翅和截翅的等位基因位于常染色体上还是X染色体上,亲代雌蝇都是杂合子;不管该等位基因位于常染色体上还是X染色体上,后代性状都可能表现出现题述比例,故无法判断该等位基因的位置;雌蝇的性染色体组成是XX,该等位基因不管位于常染色体上还是X染色体上,在雌性个体中都是成对存在的。
12.下列关于由X染色体上隐性基因决定的人类遗传病的说法,正确的是( C )
A.患者双亲必有一方是患者,人群中的患者男性多于女性
B.女性患者的后代中,儿子都患病,女儿都正常
C.有一个患病女儿的正常女性,其儿子患病的概率为1/2
D.表现正常的夫妇,性染色体上不可能携带该致病基因
解析:假设某伴X染色体隐性遗传病由B、b基因控制,则患者的基因型为XbY或XbXb,男性只要X染色体上有隐性基因,就是患者,而女性需要两条X染色体上都要有隐性基因才是患者,因此人群中的男性患者多于女性患者。若患者的基因型是XbY,其父母的基因型可能是XBY、XBXb,都正常;女性患者(XbXb)的后代中,儿子的基因型一定是XbY,都患病,女儿的基因型为X-Xb,是否患病,还取决于父亲的基因型;若某正常女性有一个患病女儿(XbXb),则该女性基因型一定是XBXb,其儿子患病的概率为1/2;表现正常的夫妇,男方的基因型一定是XBY,女方的基因型可能是XBXB或XBXb,女方性染色体上可能携带该致病基因。
13.果蝇中,正常翅(A)对短翅(a)为显性,该等位基因位于常染色体上;红眼(B)对白眼(b)为显性,该等位基因位于X染色体上。现有一只纯合红眼短翅雌果蝇和一只纯合白眼正常翅雄果蝇杂交得F1,F1中雌雄果蝇杂交得F2,你认为下列杂交结果正确的是( A )
A.F1中无论雌雄都是红眼正常翅
B.F2雄果蝇中纯合子与杂合子的比例不相等
C.F2雄果蝇的红眼基因来自F1的父方
D.F2雌果蝇中正常翅个体与短翅个体的数目相等
解析:一只纯合红眼短翅雌果蝇(aaXBXB)和一只纯合白眼正常翅雄果蝇(AAXbY)杂交得F1,则F1的雌果蝇的基因型为AaXBXb,雄果蝇的基因型为AaXBY,即F1中无论雌雄都是红眼正常翅;F2雄果蝇中,位于X染色体上的等位基因B、b,由于Y上无对应的等位基因,视为纯合,但常染色体上的等位基因A、a,基因型为1AA∶2Aa∶1aa,纯合子与杂合子的比例相等;F2雄果蝇中红眼基因来自F1的雌性个体,而F1的父本为纯合白眼正常翅雄果蝇,只能给F1雌性白眼基因,故F2雄果蝇中红眼基因来自F1的母方;由F1基因型为Aa×Aa知,F2雌果蝇中正常翅个体与短翅个体为3∶1。
14.某种雌雄异株的植物有宽叶和狭叶两种类型;宽叶由显性基因B控制,狭叶由隐性基因b控制,B和b均位于X染色体上,基因b使雄配子致死。以下说法错误的是( D )
A.若后代全为宽叶雄株个体,则亲本基因型为XBXB×XbY
B.若后代全为宽叶,雌、雄植株各半,则亲本基因型是XBXB×XBY
C.若后代雌雄各半,狭叶个体占1/4,则亲本基因型是XBXb×XBY
D.若后代性别比为1∶1,宽叶个体占3/4,则亲本基因型是XBXb×XbY
解析:若后代全为宽叶雄株个体XBY,雌性亲本产生的配子只有一种是XB,因此雌性亲本的基因型是XBXB,雄性亲本只产生Y的配子,又根据题意可以知道,基因b使雄配子致死,因此雄性亲本的基因型是XbY;后代全为宽叶,雌、雄植株各半时,雄性亲本产生Y和X的两种配子,又根据题意,基因b使雄配子致死,因此雄性亲本的基因型是XBY,后代的雄性植株全是宽叶,雌性亲本只产生一种XB的配子,因此雌性亲本的基因型是XBXB;若后代性别比为1∶1,雄性亲本产生Y和X两种配子,又根据题意,基因b使雄配子致死,因此雄性亲本的基因型是XBY,后代宽叶与狭叶之比是3∶1,说明雌性亲本含有狭叶基因,因此雌性亲本的基因型是XBXb。
15.某家族有甲、乙两种遗传病(甲病由基因A、a控制,乙病由基因B、b控制),两对等位基因独立遗传,根据家族的患病情况绘制出如下遗传系谱图,请据图分析回答下列问题。
(1)甲病的遗传方式是 遗传。乙病的遗传方式不可能是 遗传和 遗传。
(2)若只研究甲病,Ⅱ3为杂合子的概率是 ,Ⅱ3与一个正常男性婚配,生了一个患病孩子,则再生一个患病女孩的概率为 。
(3)根据乙病最可能的遗传方式推测,Ⅲ10的基因型是 ,若她与一个母亲患甲病的正常男性结婚,生出一个女孩表现正常的概率是 。
解析:(1)由遗传系谱图可知,Ⅱ6和Ⅱ7不患甲病,生出Ⅲ9患甲病,故甲病的遗传方式是常染色体隐性遗传。若乙病为伴Y染色体遗传病,则系谱图中所有男性均患病,所有女性均正常,故乙病的遗传方式不可能为伴Y染色体遗传。若乙病为伴X染色体隐性遗传病,则患乙病女性Ⅰ1的儿子应全都患乙病,故乙病的遗传方式不可能是伴X染色体隐性遗传。(2)只研究甲病时,由于Ⅱ4的基因型为aa,所以Ⅰ1、Ⅰ2的基因型均为Aa,故Ⅱ3为杂合子的概率是2/3,她与一个正常男性婚配,生了一个患病孩子,可以推得Ⅱ3和正常男性的基因型一定都为Aa,因此再生一个患病女孩的概率为1/4×1/2=1/8。(3)根据系谱图中乙病女性患者多于男性患者推测,乙病最可能是伴X染色体显性遗传病,则Ⅲ10的基因型为1/3AAXBXb、2/3AaXBXb,与之婚配的男性母亲患甲病,故此正常男性的基因型为AaXbY,他们所生女儿不患甲病的概率是1-2/3×1/4=5/6,不患乙病的概率是1/2,故生出一个女孩表现正常的概率是5/6×1/2=5/12。
答案:(1)常染色体隐性 伴Y染色体 伴X染色体隐性 (2)2/3 1/8 (3)AAXBXb或AaXBXb 5/12新课程标准内容 学科核心素养
1.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。 2.说明进行有性生殖的生物体,其遗传信息通过配子传递给子代。 3.概述性染色体上的基因传递和性别相关联。 1.生命观念:通过减数分裂的过程,阐明形成配子过程中染色体的行为变化,认同遗传信息在亲子代间的连续性。 2.科学思维:运用细胞减数分裂的模型,阐明遗传信息在有性生殖中的传递;通过归纳与概括伴性遗传的特点,阐明染色体上的基因与性别相关联。 3.科学探究:通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。 4.社会责任:运用遗传的观点,解释常规遗传学在实践中的应用。
第1节 减数分裂和受精作用
第1课时 减数分裂
1.通过建构精子形成过程的模型,描述减数分裂过程中染色体的动态变化。
2.通过比较精子和卵细胞形成过程的异同,阐明减数分裂的概念以及各时期的特征。
3.通过对细胞有丝分裂和减数分裂过程的比较,区分有丝分裂和减数分裂的图像。
新知探究一 精子的形成过程
活动:阅读教材P18～21及图22,请思考回答下列问题。
问题(1):精子形成的场所是哪里
提示:睾丸。
问题(2):精原细胞形成精子时,染色体复制几次 细胞分裂几次
提示:染色体复制一次,细胞连续分裂两次。
问题(3):精原细胞经染色体复制后成为初级精母细胞,初级精母细胞的染色体数目是否加倍 判断的依据是什么
提示:不加倍。着丝粒的数目没有加倍。
问题(4):什么样的两条染色体称为同源染色体
提示:减数分裂Ⅰ中配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一条来自父方、一条来自母方。
问题(5):减数分裂Ⅰ的主要特征有哪些
提示:同源染色体联会形成四分体;四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换;同源染色体分离,分别移向细胞两极。
问题(6):减数分裂Ⅰ过程中,联会的生物学意义是什么
提示:有利于同源染色体分离,使染色体数目减半。
问题(7):减数分裂Ⅱ的主要特征是什么 试列表比较减数分裂Ⅱ与有丝分裂有何相同和不同之处。
提示:染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开。
项目 减数分裂Ⅱ 有丝分裂
相 同 点 ①前、中期一条染色体由两条姐妹染色单体组成 ②后期着丝粒一分为二,姐妹染色单体分开形成两条子染色体
不 同 点 ①细胞中不含同源染色体 ②分裂后产生的是染色体数目减半的生殖细胞 ①细胞中含有同源染色体 ②分裂后产生染色体数目不变的体细胞
问题(8):请用文字与箭头的形式归纳精子形成过程。
提示:精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精细胞→精子。
问题(9):与精原细胞相比,精子中的染色体数与核DNA分子数发生了什么变化
提示:染色体数和核DNA分子数减半。
(1)同源染色体:配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一条来自父方、一条来自母方。
(2)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。
(3)减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ(减数第一次分裂)。
1.联会和四分体
(1)相互关系:
同源染色体四分体
(2)数量关系:1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子
2.比较减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ
名称 项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
着丝粒 不分裂 分裂
染色体 2n→n,减半 n →2n→n, 不减半
DNA数目 4n→2n,减半 2n →n,减半
染色体 主要行为 同源染色体联会、 分离,非同源 染色体自由组合 染色单 体分开
同源染色体 有 无
1.在初级精母细胞中不存在的行为是( B )
A.同源染色体配对
B.姐妹染色单体分离
C.同源染色体彼此分离
D.非姐妹染色单体之间交换片段
解析:同源染色体配对和非姐妹染色单体之间交换片段均发生在减数分裂Ⅰ前期,同源染色体彼此分离发生在减数分裂Ⅰ后期,姐妹染色单体分离发生在减数分裂Ⅱ后期,初级精母细胞中不存在该行为。
2.马蛔虫体细胞有两对染色体,下列有关其精原细胞减数分裂过程的叙述,错误的是( C )
A.减数分裂Ⅰ后期移向两极的染色体不相同
B.减数分裂Ⅱ细胞质会发生均等分裂
C.初级精母细胞联会时形成4个四分体
D.精细胞中不存在同源染色体
解析:减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,所以移向两极的染色体不相同;精原细胞在减数分裂Ⅱ末期,细胞质会发生均等分裂,形成两个大小相等的精细胞;马蛔虫体细胞有两对染色体,所以其初级精母细胞联会时形成2个四分体;由于减数分裂Ⅰ过程中,同源染色体已分离,故减数分裂形成的精细胞中不存在同源染色体。
新知探究二 卵细胞和精子形成的异同点
活动:如图是某动物细胞减数分裂各时期的示意图,请据图思考回答下列问题。
问题(1):如图所示的是精子形成过程还是卵细胞的形成过程 请简述判断的理由。
提示:精子形成过程,因为减数分裂Ⅰ末期形成两个子细胞时细胞质是均等分裂的。
问题(2):请将图中细胞分裂图像按正确分裂顺序排序。
提示:③⑥②④①⑤。
问题(3):试比较精子和卵细胞形成过程有哪些不同点。
提示:①细胞质的分裂方式不同,精子形成过程细胞质均等分裂,初级卵母细胞和次级卵母细胞分裂时细胞质不均等分裂;②生殖细胞数量不同,精子形成过程最终形成4个精子,卵细胞形成过程最终形成1个卵细胞;③精子形成过程需要变形,而卵细胞形成过程不需要变形。
问题(4):精子和卵细胞形成过程有何相同点。
提示:染色体复制一次,细胞连续分裂两次,子细胞中染色体数目减半。
卵细胞形成过程与精子形成过程的比较
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
场所 睾丸 卵巢
细胞质是否 均等分裂 均等分裂 存在不均等分裂
续表
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
是否变形 变形 不变形
结果 一个精原细胞 ↓ 4个精子 一个卵原细胞 ↓ 1个卵细胞、3个极体
3.下列关于减数分裂形成卵细胞过程的叙述中,正确的是( C )
①卵原细胞经减数分裂形成的只有卵细胞 ②对体细胞染色体数为2n的生物来说,次级卵母细胞中存在同源染色体 ③着丝粒在减数分裂Ⅱ后期分裂 ④同源染色体的分离导致子细胞中染色体数目减半 ⑤减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半,核DNA含量不变 ⑥染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅱ末期
A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④ D.⑥
解析:卵原细胞经减数分裂形成的细胞除卵细胞外还有极体,①错误;对体细胞染色体数为2n的生物来说,由于在减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离,所以在次级卵母细胞中不存在同源染色体,②错误;减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半,核DNA含量也减半,⑤错误;染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ末期结束时,⑥错误。
4.下列有关两个细胞分裂图像的说法正确的是( D )
A.①②均是卵细胞形成过程中的细胞
B.①②中均含两对同源染色体
C.①能产生4种类型的生殖细胞
D.②能产生1种类型的生殖细胞
解析:由细胞中染色体变化的规律及细胞质的分裂情况可知,细胞①是初级精母细胞,正处于减数分裂Ⅰ后期,含两对同源染色体,其中非同源染色体已完成组合,它只能产生2种(4个)生殖细胞(精细胞);细胞②是次级卵母细胞,正处于减数分裂Ⅱ后期,不含同源染色体,只能产生1种(1个)生殖细胞(卵细胞)。
新知探究三 减数分裂过程中相关数量变化
活动:以人体为例分析精原细胞减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中染色体和核DNA含量变化规律。
问题(1):请绘制减数分裂过程中一个细胞内染色体和核DNA分子数目变化曲线。
提示:
问题(2):在减数分裂Ⅱ后期染色体加倍的原因是什么 染色单体和核DNA也加倍了吗
提示:着丝粒断裂导致染色体加倍,染色单体数为0,核DNA不加倍。
问题(3):在减数分裂Ⅰ后期的初级精母细胞和减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞中,移向细胞一极的染色体数目和形态结构相同吗
提示:数目相同,形态结构不同。初级精母细胞中的染色体含有姐妹染色单体。
核DNA含量与染色体数量变化的原因分析
(1)核DNA含量加倍的原因是DNA的复制;减半的原因是细胞分裂。
(2)染色体数量加倍的原因是着丝粒分裂;减半的原因是细胞分裂。
1.每条染色体上DNA含量变化的分析
如图所示曲线既适用于减数分裂,也适用于有丝分裂,相关分析如下:
项目 A→B B→C C→D E→F
特点 及其 变化
对应 减数 分裂 时期 减数分裂 前的间期 减数分裂 Ⅰ和减数 分裂Ⅱ的 前期、中期 减数 分裂 Ⅱ后期 减数 分裂Ⅱ 末期
对应 有丝 分裂 时期 间期 前期和 中期 后期 末期
2.染色(单)体、核DNA、同源染色体数目的判断方法
(1)确定染色体数
①若以有丝分裂或减数分裂图示形式出现,可根据“着丝粒数=染色体数”来确定。
②若已知体细胞染色体数,判断其他各时期染色体数。有丝分裂只有后期染色体数暂时加倍,其他各时期与体细胞染色体数一致。若是减数分裂,则减数分裂Ⅰ时期与体细胞染色体数一致,减数分裂 Ⅰ 之后染色体数目为体细胞的一半(减数分裂 Ⅱ 后期,着丝粒分裂,染色体数暂时加倍)。
(2)确定染色单体数
①染色单体出现在复制后,着丝粒分裂前这段时期,染色单体数=染色体数×2。
②在DNA复制前和着丝粒分裂后的时期,染色单体数为零。
(3)确定核DNA数
①有染色单体时,核DNA数=染色单体数。
②无染色单体时,核DNA数=染色体数。
(4)确定同源染色体数
①有丝分裂全过程都有同源染色体。
②减数分裂Ⅰ后,受精作用前无同源染色体,其他各时期均含同源染色体。
③同源染色体的对数等于染色体数的一半。
5.在减数分裂过程中,没有染色单体的时期是( B )
A.减数分裂Ⅰ后期 B.减数分裂Ⅱ后期
C.减数分裂Ⅱ前期 D.减数分裂Ⅱ中期
解析:减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成染色体,所以不存在染色单体。
6.如图表示雄果蝇(2n=8)进行某种细胞分裂时,处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列叙述错误的是( D )
A.该过程表示精原细胞进行的减数分裂
B.②表示染色单体数,③表示核DNA数
C.Ⅰ阶段细胞中含有8条染色体、4对同源染色体
D.互换发生在Ⅱ和Ⅲ所处阶段
解析:根据Ⅳ染色体、核DNA减半,可判断该过程表示精原细胞进行的减数分裂过程,Ⅰ可代表精原细胞,Ⅱ可代表初级精母细胞,Ⅲ可代表次级精母细胞,Ⅳ可代表精细胞;图中①为染色体,②为染色单体,③为核DNA;Ⅰ阶段细胞中没有染色单体,染色体∶核DNA=1∶1,且染色体数目与体细胞数目相同,可代表体细胞或原始生殖细胞,细胞中含有8条染色体、4对同源染色体;互换发生在减数分裂Ⅰ的前期(四分体时期),应属于Ⅱ所处阶段。
新知探究四 细胞分裂图像的判断
活动:研究人员对某高等生物(2n)细胞分裂过程中染色体形态、数目进行了观察分析,得到如图所示的图像。请结合该图解回答下列问题。
问题(1):图中含有同源染色体的细胞有哪些
提示:A、B、C、E。
问题(2):图中表示正在进行有丝分裂的细胞有哪些
提示:A、C。
问题(3):图B细胞进行的是哪种分裂 处于何时期 说出判断依据。
提示:图B细胞含有同源染色体,且同源染色体分离,应处于减数分裂Ⅰ的后期。
问题(4):图D细胞进行的是哪种分裂 处于何时期 说出判断依据。
提示:图D细胞不含同源染色体,且着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ的后期。
细胞分裂图像题的两种判断方法
(1)根据染色体的特点辨别细胞分裂方式——“三看法”
口诀:一看数,二看体,三看行为比一比。
(2)依据细胞质分配识别减数分裂不同时期的图像
7.如图为某一高等动物体内的一组细胞分裂示意图,据图分析正确的是( D )
A.图②产生的子细胞不一定为精细胞
B.图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤
C.一般不用该生物的性腺作为观察减数分裂的实验材料
D.该生物的正常体细胞中含有4条染色体
解析:④细胞中同源染色体分离,且细胞质均等分裂,该高等动物为雄性动物;图②细胞处于减数分裂Ⅱ后期,且细胞质均等分裂,称为次级精母细胞,其分裂形成的子细胞一定为精细胞。体细胞进行的是有丝分裂,图中属于有丝分裂过程的有③⑤。动物的精巢(睾丸)是观察动物细胞减数分裂的最佳材料,卵巢中同一时期进行减数分裂的卵原细胞很少,并且它的分裂是不完整的,故一般不用雌性动物的性腺作为观察减数分裂的实验材料。
8.图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系;图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像,据图判断下列分析不正确的是( D )
A.图1中AB段的形成是核DNA复制的结果,图2中丙细胞将发生CD段的变化
B.图2中的乙表示初级卵母细胞正在发生同源染色体分离
C.图2中甲、乙、丙细胞中所含染色体数分别为8、4、2
D.图1中D点时期细胞中染色体数与A点时期染色体数目相等
解析:图1中AB段形成的原因是核DNA复制,图2中丙细胞将发生CD段的变化,即着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体;图2中的乙细胞中同源染色体分离,且细胞质不均等分裂,所以该图表示初级卵母细胞正在发生同源染色体分离;图2中甲、乙、丙细胞中所含染色体数分别为8、4、2;图1中CD段发生着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,所以D点时期细胞中染色体数是A点时期染色体数目的两倍。
[生活情境]
唐氏综合征又称21三体综合征,是一种常见的染色体异常遗传病,患者的智力低于常人,身体发育缓慢,并且表现出特殊的面容。对患者进行染色体检查,可以看到患者比正常人多了一条21号染色体。
探究:(1)21三体综合征产生的原因是什么
提示: 父方或母方产生生殖细胞时减数分裂异常,产生了21号染色体多一条的精子或卵细胞,该异常的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子完成受精作用,会出现21三体综合征患者。
(2)若确定母方卵原细胞减数分裂异常,产生了一个21号染色体多一条的卵细胞,试分析该卵细胞产生的原因。
提示:可能是母方减数分裂Ⅰ同源染色体没有正常分离,也可能是减数分裂Ⅱ着丝粒分裂后两条子染色体没有正常分离(移向两极)所致。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.进行有性生殖的生物,在由原始生殖细胞产生成熟生殖细胞的过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次,最终使成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。减数分裂的特点是染色体只复制一次,而细胞分裂两次,导致染色体数目减半。 2.减数分裂Ⅰ的主要特征:①同源染色体联会形成四分体;②四分体中的非姐妹染色单体之间可以发生互换;③同源染色体分离,非同源染色体自由组合。 3.减数分裂Ⅱ的主要特征:每条染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极。
随堂反馈
1.下列关于四分体的叙述中,正确的是( D )
A.有丝分裂和减数分裂过程中都会出现四分体
B.一个四分体中含有四条染色体和四个DNA分子
C.次级精母细胞中的四分体数是初级精母细胞中的1/2
D.人的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可形成23个四分体
解析:在减数分裂Ⅰ前期,联会后的每对同源染色体形成四分体,一个四分体中含有四条染色单体,而有丝分裂过程中不会出现四分体;一个四分体中含有两条染色体、四条染色单体和四个DNA分子;次级精母细胞中不存在四分体;人的精原细胞中含有23对同源染色体,在减数分裂前的间期,染色体复制后成为初级精母细胞,此时细胞中的染色体数目不变,因此人的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可形成23个四分体。
2.如图为某动物细胞分裂示意图,下列关于该图的叙述不正确的是( B )
A.在减数分裂Ⅰ前期时,④与⑦、⑤与⑥联会,形成两个四分体
B.在减数分裂Ⅰ后期时,移向同一极的染色体均含同源染色体
C.④是一条染色体,包含两条染色单体①和③,它们通过一个着丝粒②相连
D.细胞中含有两对同源染色体,其中④和⑦为一对同源染色体
解析:题图中④和⑦为一对同源染色体,⑤和⑥也为一对同源染色体。题图中每条染色体均包含两条姐妹染色单体,且染色体的着丝粒均位于赤道板两侧,表示处于减数分裂Ⅰ中期;在减数分裂Ⅰ前期时,同源染色体两两配对,发生联会,形成四分体;在减数分裂Ⅰ后期时,同源染色体分离,移向同一极的染色体均不含同源染色体。
3.以下细胞中既含有同源染色体,又含有染色单体的是( A )
①有丝分裂中期细胞 ②有丝分裂后期细胞 ③减数分裂Ⅰ中期细胞 ④减数分裂Ⅱ中期细胞
⑤减数分裂Ⅰ后期细胞 ⑥减数分裂Ⅱ后期细胞
A.①③⑤ B.②③④
C.①③④ D.④⑤⑥
解析:有丝分裂后期及减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色单体消失;减数分裂Ⅱ中期虽有染色单体,但不含同源染色体。
4.下列有关人体的减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的比较,正确的是( D )
A.在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中都有同源染色体
B.在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中都有姐妹染色单体的分离
C.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中染色体数目不可能相同
D.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中核DNA含量不可能相同
解析:减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,因此减数分裂Ⅱ过程中不含同源染色体;在减数分裂Ⅰ过程中没有姐妹染色单体的分离;减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ后期染色体数目相同;减数分裂Ⅰ过程中核DNA含量为减数分裂Ⅱ过程的二倍,故两者不可能相同。
5.如图是发生在某生物体内的细胞减数分裂部分过程模式图,请据图回答下列问题。
(1)由图可知该生物属于 (填“动物”或“植物”),该过程发生的场所是 。
(2)减数分裂过程的正确顺序是 (用甲、乙、丙、丁序号表示)。
(3)图丙中,细胞含有 条染色单体,有 对同源染色体。
(4)图丁中,细胞含有 个四分体。
解析:(1)动物细胞没有细胞壁,由图可知该生物属于动物,由于甲细胞的同源染色体分离,且细胞质不均等分裂,所以可判断是初级卵母细胞。因此该过程发生的场所是卵巢。(2)据题图分析可知,该过程的正确顺序是丁→甲→乙→丙。(3)图丙表示减数分裂Ⅱ后期,细胞中含有0条染色单体,有0对同源染色体。(4)图丁所示的细胞同源染色体联会,形成四分体,共有2个四分体。
答案:(1)动物 卵巢
(2)丁→甲→乙→丙
(3)0 0 (4)2
选题测控导航表
知识点 题号
1.减数分裂相关概念 1,8
2.减数分裂过程及相关数量变化 2,3,5,6
3.精卵形成的异同点 7,11
4.细胞分裂的图像判断 4,9,10,12,13,14,15
1.下列关于同源染色体和四分体的叙述中,正确的是( C )
A.同源染色体在细胞分裂过程中一定能够配对
B.同源染色体的大小、形状一定都相同
C.一个四分体一定是一对同源染色体
D.一对同源染色体一定是一个四分体
解析:有丝分裂过程中不会发生同源染色体的配对;同源染色体的大小、形状一般都相同,但也有例外,如X染色体和Y染色体的大小、形状不同;四分体是同源染色体两两配对后形成的,所以一个四分体是一对同源染色体;只有在减数分裂Ⅰ前期两两配对的一对同源染色体才能构成一个四分体。
2.某种动物的体细胞内有24条染色体,这种动物的细胞在减数分裂Ⅱ后期有着丝粒( C )
A.6个 B.12个
C.24个 D.48个
解析:若某种动物的体细胞内有24条染色体,经过减数分裂Ⅰ后染色体数目减半成为12条;在减数分裂Ⅱ后期,由于着丝粒的分裂染色体成为24条,所以有着丝粒24个。
3.如图表示某高等动物细胞(2n)在分裂过程中某一时期的染色体(a)、染色单体(b)、核DNA(c)三者之间的数量关系。正常情况下,此时细胞内不可能发生( B )
A.染色体在纺锤体的牵引下移向细胞两极
B.存在于细胞中某一极的染色体数目可能为2n
C.同源染色体联会,四分体的非姐妹染色单体间发生互换
D.无同源染色体联会,染色体的着丝粒排列在赤道板上
解析:图示表明此时细胞内的每条染色体都含有两条姐妹染色单体。对于染色体数目为2n的高等动物细胞而言,如果存在于细胞中某一极的染色体数为2n,则此时染色体的着丝粒已经分裂,姐妹染色单体已经分开形成染色体,不可能存在图示的数量关系。
4.体细胞染色体数为2n的某生物细胞分裂图像如图,下列相关描述中,正确的是( C )
A.图示细胞中有两对同源染色体、两个四分体
B.图示细胞分裂后期有四条染色体、八条染色单体
C.④是一条染色体,包含①、③两条姐妹染色单体
D.在分裂后期,该细胞中移向同一极的染色体均为非同源染色体
解析:图示细胞处于有丝分裂中期,有四条染色体、两对同源染色体,没有四分体;图示细胞分裂后期有八条染色体,无染色单体;在分裂后期,该细胞中移向同一极的染色体中,既有同源染色体又有非同源染色体。
5.在卵细胞形成过程中,减数分裂Ⅰ过程中不会出现的是( C )
A.同源染色体联会
B.同源染色体分离
C.着丝粒分裂
D.同源染色体的非姐妹染色单体的互换
解析:同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期;同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期;着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期;同源染色体的非姐妹染色单体的互换发生在减数分裂Ⅰ的前期。
6.在某植物根尖每个处于有丝分裂后期的细胞中都有40条染色体。下表中,能正确表示该植物减数分裂Ⅱ中期和后期每个细胞中染色体数目和染色单体数目的是( B )
项 目 减数分裂Ⅱ中期 减数分裂Ⅱ后期
染色 体/条 染色单 体/条 染色 体/条 染色单 体/条
甲 10 20 20 10
乙 10 20 20 0
丙 20 40 20 10
丁 20 40 40 0
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
解析:在有丝分裂后期由于着丝粒分裂,染色单体分开成为子染色体,使染色体数目加倍,可知生物体的体细胞内染色体数目为20条。减数分裂Ⅰ结束,染色体数目减半,在减数分裂Ⅱ中期,染色单体不分开,这时染色体数目为10条,染色单体数目为20条,减数分裂Ⅱ后期,染色单体分开成为子染色体,染色体数目为20条,无染色单体。
7.卵巢中的5个卵原细胞经过减数分裂形成( C )
A.20个卵细胞
B.10个卵细胞和10个极体
C.5个卵细胞和15个极体
D.5个卵细胞和5个极体
解析:1个卵原细胞经过减数分裂能产生1个卵细胞和3个极体,所以5个卵原细胞经过减数分裂能产生5个卵细胞和15个极体。
8.某同学总结了有关细胞分裂过程中染色体、核DNA、染色单体之间的数量关系,其中正确的是( C )
A.次级精母细胞中核DNA分子数目是正常体细胞中染色体数目的两倍
B.次级精母细胞后期的染色体数目是正常体细胞中染色体数目的一半
C.初级精母细胞中染色体的数目和次级精母细胞中核DNA分子数目相同
D.初级精母细胞中染色单体数目和次级精母细胞后期染色体数目相同
解析:次级精母细胞中核DNA分子数目与正常体细胞中染色体数相同;次级精母细胞后期的染色体的数目与正常体细胞中的染色体数目相同;初级精母细胞中染色体的数目和次级精母细胞中核DNA分子数目相同;初级精母细胞中染色单体数目是次级精母细胞后期染色体数目的两倍。
9.如图是雌性动物的一个细胞,据图回答下列问题。
(1)图中细胞的名称是 ,处在 (填具体时期)。
(2)图中有 对同源染色体,它们是 。
(3)形成配子时,非同源染色体有 种组合的可能性。而一个这样的细胞,最后只能产生 种配子。
(4)发生互换时,a可能与 交换片段,以增加配子种类的多样性。
解析:(1)由题图可知,A与B联会,C与D联会,说明细胞正处于减数分裂Ⅰ前期,由题意可知,细胞名称为初级卵母细胞。(2)图中有两对同源染色体,分别是A和B、C和D。(3)该细胞分裂时,非同源染色体自由组合,可以有A与C、B与D或A与D、B与C四种组合。如果只有一个初级卵母细胞,经减数分裂只能形成一种卵细胞,即上述四种组合中的一种。(4)同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换可增加配子种类的多样性。
答案:(1)初级卵母细胞 减数分裂Ⅰ前期
(2)2 A和B、C和D (3)4 1 (4)b或b′
10.根据下列某雄性动物生殖器官中细胞的分裂示意图,回答下列问题。
(1)图A表示的细胞分裂方式是 ,处于 期。该细胞中有 条染色体, 条染色单体。
(2)图B所示细胞分裂产生的子细胞的名称是 ,每个子细胞中有 条染色体。
(3)图A、B所示的细胞中,具有同源染色体的细胞是图 所示的细胞,图A、B所示细胞中核DNA分子数目之比为 。
解析:图A所示的细胞正在发生同源染色体的分离,处于减数分裂Ⅰ后期;图B所示的细胞中着丝粒分开,姐妹染色单体分开,处于减数分裂Ⅱ后期;图B所示的细胞是次级精母细胞,其分裂产生的子细胞是精细胞。图B所示的细胞经减数分裂Ⅰ产生,已经发生了同源染色体的分离。
答案:(1)减数分裂 减数分裂Ⅰ后 6 12
(2)精细胞 3 (3)A 2∶1
11.下列关于精子和卵细胞形成过程的叙述中,错误的是( B )
A.精子形成过程需要变形,而卵细胞形成过程不需要变形
B.卵细胞形成过程中细胞质都是不均等分裂
C.一个精原细胞经过减数分裂可形成4个精细胞
D.精子与卵细胞形成过程中,都是染色体复制一次,细胞分裂两次
解析:精子形成过程需要变形,而卵细胞形成过程不需要变形;卵细胞形成过程中,第一极体分裂形成第二极体时细胞质是均等分裂的;一个精原细胞经过减数分裂可形成4个精细胞;精子与卵细胞形成过程中,都是染色体复制一次,细胞分裂两次。
12.如图是某生物的精细胞,根据图中的染色体类型和数目,判断至少需要几个精原细胞( A )
A.2 B.3 C.4 D.5
解析:减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,类似有丝分裂,同一个次级精母细胞产生的精细胞中染色体是相同的。图中②和④中染色体的组成是相同的,都是白色,说明是来自同一个次级精母细胞;而①中两条染色体都是黑色,所以与②和④可能是来自同一个初级精母细胞。③中大染色体为白色,小染色体为黑色;而⑤中大染色体为黑色,小染色体为白色,说明它们可能是来自同一个初级精母细胞,但不可能与①、②和④来自同一个初级精母细胞。因此,根据图中的染色体类型和数目,判断其至少来自2个精原细胞。
13.某研究小组从某动物的组织中提取了一些细胞,测定细胞中的染色体数目(无变异发生),将这些细胞分为三组,每组的细胞数统计如图甲,图乙是取自该组织中的一个细胞。下列对图中所示结果的分析正确的是( C )
A.该组织可能来自卵巢,乙细胞属于b组
B.a组细胞中染色体数目∶核DNA分子数目=1∶1
C.b组细胞中可能有进行减数分裂的细胞
D.c组中有一部分细胞可能正在发生同源染色体的分离
解析:乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,且细胞质均等分裂,为初级精母细胞,因此该组织可能来自睾丸;乙细胞中染色体数为2n属于b组;若a组细胞处于减数分裂Ⅱ前期和中期,此时细胞中染色体数目∶核DNA分子数目=1∶2;b组细胞所处时期包括有丝分裂前期、中期,减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ后期、末期,因此b组细胞中可能有进行减数分裂的细胞;c组细胞中染色体数目加倍,只能表示有丝分裂后期、末期的细胞,不会发生同源染色体的分离。
14.下列有关某生物体各细胞分裂示意图的叙述中,不正确的是( B )
A.图①处于减数分裂Ⅰ中期,细胞内有2对同源染色体
B.图②处于减数分裂Ⅱ后期,细胞内有4条姐妹染色单体
C.图③处于减数分裂Ⅱ中期,该生物体细胞中染色体数目为4条
D.四幅图可排序为①③②④,出现在该动物体精子(或卵细胞)的形成过程中
解析:分析题图可知,图①处于减数分裂Ⅰ中期,细胞内有2对同源染色体,8条姐妹染色单体;图②处于减数分裂Ⅱ后期,细胞内有4条染色体,没有姐妹染色单体;图③处于减数分裂Ⅱ中期,该生物体细胞中染色体数目为4条;图④为生殖细胞,四幅图可排序为①③②④,出现在该动物体精子(或卵细胞)的形成过程中。
15.根据每个细胞核中DNA 相对含量的不同,将某高等哺乳动物精巢中连续增殖的精原细胞分为A、B、C三组,每组细胞数目如图一所示;将精巢中参与配子形成过程的细胞分为D、E、F三组,每组细胞数目如图二所示;根据细胞中每条染色体上的 DNA 含量的变化绘制曲线,如图三所示。请分析回答下列问题。
(1)图一中的 B 组细胞位于图三中的 段,C组细胞 ( 填“位于”“不位于”或“不都位于”) 图三中的乙～丙段,理由是
。
(2)图二中,属于精细胞的是 组表示的细胞,E组细胞的名称是 。F组细胞位于图三中的 段。
(3)图三中,丙→丁变化的时期是
。
解析:(1)图一中的B组细胞处于S期,对应于图三中的甲～乙段,此时细胞中主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成;C组细胞所含DNA数目是体细胞的2倍,应包括处于有丝分裂前期、中期和后期的细胞,其中后期细胞中每条染色体只含一个DNA分子,因此C组细胞并不都位于图三的乙～丙段。
(2)图二中,D组细胞所含DNA含量为体细胞的一半,为精细胞;E组包括精原细胞和处于减数分裂Ⅱ前期、中期和后期的细胞,称为精原细胞或次级精母细胞;F组包括处于减数分裂Ⅰ的细胞,该组细胞中每条染色体含有2个DNA分子,因此位于图三中的乙～丙段。
(3)图三中,丙→丁变化为着丝粒分裂,对应的时期是有丝分裂后期或减数分裂第二次分裂后期。
答案:(1)甲～乙 不都位于 有丝分裂后期的细胞中每条染色体上只有一个DNA分子
(2)D 精原细胞、次级精母细胞 乙～丙
(3)有丝分裂后期或减数分裂第二次分裂后期第2课时 减数分裂的观察实验、受精作用
1.借助模型构建,阐述配子中染色体组合的多样性。
2.通过归纳与概括,说明减数分裂和受精作用在遗传信息传递中的作用。
3.运用模型、装片观察模拟减数分裂过程中染色体的行为变化。
新知探究一 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂可形成精细胞,再通过变形形成精子。在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而可据此识别减数分裂的各个时期。
2.实验目的
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。
3.实验材料的选择
宜选用雄性(填“雄性”或“雌性”)个体的生殖器官。
4.实验步骤
低倍镜
观察—在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞
高倍镜
观察—先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞,再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目
绘图—根据观察结果,尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图
问题(1):当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时,你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期
提示:依据减数分裂不同时期染色体的不同特征来判断。
问题(2):减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比,中期细胞中染色体的不同点是什么 末期呢
提示:减数分裂Ⅰ中期,每对同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧;末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成,其数目是体细胞染色体数目的一半,每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ中期,所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板位置;末期细胞两极的染色体不含染色单体。
问题(3):通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点,可以推测一个精原细胞在不同分裂时期的染色体变化,这一做法能够成立的逻辑前提是什么
提示:同一生物的不同细胞,所含遗传物质相同,增殖的过程相同,不同细胞可能处于细胞分裂的不同阶段。因此,可以通过观察多个精原细胞的减数分裂,推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
选用雄性个体生殖器官作为实验材料的原因
(1)一般来说,雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。
(2)雌性动物排卵排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞,排出的细胞先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期,只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ,因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。
1.下列关于观察细胞减数分裂过程实验的叙述中,错误的是( D )
A.可用蝗虫卵母细胞、蚕豆花粉母细胞的装片观察减数分裂
B.用桃花的雄蕊制成的装片比用桃花的雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象
C.能观察到减数分裂现象的装片中,可能观察到同源染色体联会现象
D.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
解析:蝗虫卵母细胞和蚕豆花粉母细胞都属于原始生殖细胞,会进行减数分裂,可以作为观察减数分裂的实验材料;桃花的雄蕊中进行减数分裂的花粉母细胞数量较多,而桃花的雌蕊中进行减数分裂的胚囊母细胞数量较少,故用桃花的雄蕊制成的装片比用桃花的雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象;减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体联会,可以通过观察细胞减数分裂装片来观察联会现象;洋葱根尖细胞进行有丝分裂,不会进行减数分裂,故用洋葱根尖制成的装片可以观察到有丝分裂的细胞,但有丝分裂过程中没有同源染色体联会现象的发生。
2.一个班级分组进行观察减数分裂的实验,下列操作及表述正确的是( A )
A.换用高倍镜时,从侧面观察,防止物镜与装片碰擦
B.因观察材料较少,性母细胞较小,显微镜视野应适当调亮
C.为观察染色体的形态,换用高倍镜后用粗准焦螺旋调节焦距
D.一个视野中,用10×物镜看到8个细胞,用40×物镜则可看到32个细胞
解析:高倍镜镜头较长,换用时应从侧面观察,防止物镜与装片碰擦;本实验要用高倍镜观察,视野应适当调亮,但原因不是材料少,性母细胞小;观察染色体的形态需要用高倍镜,换用高倍镜后只能用细准焦螺旋调节焦距;放大倍数越大,看到的细胞数目越少。
新知探究二 配子中染色体组合的多样性
资料:在不考虑互换的情况下,分析下列细胞产生配子的种类。
问题(1):若图甲所示为一个精原细胞,则能形成多少种精子 若甲图所示为一个卵原细胞,则能形成多少种卵细胞
提示:2种精子,A和a。1种卵细胞,A或a。
问题(2):若图乙所示为一个精原细胞,则能形成多少种精子 若图乙所示精原细胞数量足够多,则能产生多少种精子
提示:2种精子,AB和ab或Ab和aB。若图乙所示精原细胞数量足够多,则能产生4种精子,即AB、ab、Ab、aB。
问题(3):若图乙所示为一个卵原细胞,则能形成多少种卵细胞 若图乙所示卵原细胞数量足够多,则能产生多少种卵细胞
提示:1个卵原细胞可以形成1个卵细胞,即AB或ab或Ab或aB。若图乙所示卵原细胞数量足够多时可产生4种卵细胞,即AB、ab、Ab、aB。
问题(4):含有n对同源染色体的精原细胞,且数量足够多,则可能产生多少种精子,产生每一种精子的比例是多少
提示:可能产生2n种精子,产生每一种精子的比例为1/2n。
问题(5):考虑四分体的互换,分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞,减数分裂最多能产生几种精子和卵细胞
提示:①1个精原细胞减数分裂和变形后产生4个精子,在不发生互换的情况下,4个精子两两相同,即有2种类型;若四分体时期发生互换,则4个精子各不相同,即4种类型。
②无论是否发生互换,1个卵原细胞经减数分裂后,只能产生1个卵细胞,即1种类型。
(1)配子中染色体组合多样性的原因
①减数第一次分裂后期,非同源染色体的自由组合。
②四分体时期,同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换。
(2)配子来源的判断方法
①以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例,如图所示。
由图可知,E和F、G和H的染色体组成完全相同,分别来自同一次级精母细胞C、D;E(F)与G(H)中的染色体“互补”,来自同一个初级精母细胞。
②二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)如图所示。
由图可知,E和F,G和H的染色体组成大同小异,分别来自同一次级精母细胞C、D;E(F)与G(H)中的染色体“互补”,来自同一初级精母细胞。
(3)减数分裂产生配子的种类
①对个体而言,由于一个个体能产生许多性原细胞,不同的性原细胞减数分裂时非同源染色体组合方式不同,因此,一个个体经减数分裂最多能产生2n种配子(二倍体),n代表同源染色体的对数。
②只考虑非同源染色体自由组合,不考虑互换的情况。Y与y、R与r分别表示两对同源染色体。
配子种类 细胞或个体 YyRr能产生 配子的种类 n对同源染色体 产生的配子种类
一个精原细胞 2种(YR、yr 或Yr、yR) 2种
一个雄性个体 4种(YR、yr、 Yr、yR) 2n种
一个卵原细胞 1种(YR或yr 或Yr或yR) 1种
一个雌性个体 4种(YR、yr、 Yr、yR) 2n种
③若考虑互换,会增加配子的种类,如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
根据染色体组成判断配子来源的方法
(1)若两个精细胞中染色体完全相同,则它们可能来自同一个次级精母细胞。简记为“同为同一次”。
(2)若两个精细胞中染色体恰好“互补”,则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。简记为“补为同一初”。
(3)若两个精细胞中的染色体有的相同,有的互补,只能判定可能来自同一个生物体不同精原细胞的减数分裂过程。简记为“同、补同一体”。
3.如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析,在不考虑互换的情况下,下列相关叙述不正确的是( D )
A.上述精细胞至少来自4个精原细胞
B.⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C.上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D.①⑦可能来自同一个精原细胞
解析:在不考虑互换的情况下,每个精原细胞可产生两个不同的次级精母细胞(染色体互补),每个次级精母细胞又可产生2个基因组成相同的精细胞,因此图中①④可能来自同一个精原细胞,②⑥可能来自同一个精原细胞,③⑦可能来自同一个精原细胞,⑤⑧可能来自同一个精原细胞,因此上述精细胞至少来自4个精原细胞;1个次级精母细胞能产生2个相同的精细胞,图中8个精细胞的基因型各不相同,至少来自8个次级精母细胞;由于同一个精原细胞产生的精细胞,基因组成相同或互补,故①⑦不可能来自同一个精原细胞。
4.某动物能产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种精子(无互换和基因突变),下列说法正确的是( B )
A.这四种精子可能来自同一个精原细胞
B.这四种精子可能来自两个精原细胞
C.这四种精子可能来自两个次级精母细胞
D.这四种精子可能来自三个次级精母细胞
解析:在无互换和基因突变的情况下,一个精原细胞减数分裂只能产生两种精子;由题意可知,AB和ab可能来自一个精原细胞,而Ab和aB可能来自另一个精原细胞,所以这四种精子可能来自两个精原细胞;每个次级精母细胞只能形成一种精子。
新知探究三 受精作用
资料:如图所示为生物体的有性生殖过程。
问题(1):从减数分裂角度分析,生殖细胞与原始生殖细胞相比,染色体数目有何变化
提示:染色体数目减半,且不含同源染色体。
问题(2):从受精作用角度分析,受精卵与生殖细胞相比,染色体数目有何变化
提示:受精卵染色体数目恢复为体细胞染色体数目,且出现同源染色体。
问题(3):结合细胞膜的成分,讨论精子与卵细胞相互识别的物质基础是什么 精子与卵细胞融合的过程体现了生物膜的什么特点
提示:精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖蛋白。精子与卵细胞相互融合体现了生物膜的流动性。
问题(4):受精卵中的染色体一半来自精子,一半来自卵细胞,是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质 试分析原因。
提示:不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方,但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方(卵细胞)。
问题(5):受精作用的实质是什么 受精作用有什么意义
提示:受精作用的实质是精子和卵细胞的细胞核融合成为受精卵。减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性,以及生物的遗传和变异具有重要的意义。
(1)受精作用的细胞学基础
①细胞膜的信息交流功能——同种生物的精子和卵细胞相互识别。
②细胞膜的流动性——精子和卵细胞融合为受精卵。
(2)受精卵中的遗传物质(DNA)并非一半来自父方、一半来自母方。因为细胞质中含有少量遗传物质(DNA),而受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞。经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自精子(父方)、一半来自卵细胞(母方)。受精作用使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数目,且出现同源染色体。
(3)减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定,也维持了遗传信息在亲子代间的连续性。
(4)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因
5.如图是生物的有性生殖过程。下列叙述正确的是( A )
A.非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中
B.由过程Ⅱ可知受精卵中的细胞质主要来自精子
C.同源染色体的分离发生在过程Ⅰ和Ⅱ中
D.仅有过程Ⅰ即可维持亲子代间染色体数目的恒定
解析:分析题图可知,过程Ⅰ是减数分裂,过程Ⅱ是受精作用。非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期;受精卵中的细胞质主要来自卵细胞;同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中;过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子代间染色体数目的恒定。
6.下列关于精子和卵细胞结合成受精卵过程的叙述,正确的是( A )
①受精卵中的遗传物质主要来自染色体 ②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞 ③受精时精子全部进入卵细胞内 ④受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方
A.①②④ B.②③④ C.①③④ D.①②③
解析:在受精作用过程中,精子只是头部进入卵细胞,因此受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方,而细胞质主要来自卵细胞。
[科研情境]
有性生殖的生物通过细胞分裂和受精作用完成个体的繁殖(如图)。
探究:(1)同时含有同源染色体和姐妹染色单体的细胞是哪个
提示:Ⅱ。
(2)细胞Ⅳ的生成通过什么过程 该细胞中遗传物质来源有哪些
提示:受精作用。核遗传物质一半来自父方,一半来自母方,细胞质遗传物质几乎都来自母方。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.配子中染色体组合多样性的原因:①同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合;②同源染色体上非姐妹染色单体间发生互换。 2.受精卵中的核遗传物质一半来自父方,一半来自母方,但细胞质基因几乎全部来自母方。 3.减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。
随堂反馈
1.欲观察细胞减数分裂过程,在下列材料中应该选用的是( C )
A.马蛔虫受精卵 B.成熟的花粉粒
C.小鼠睾丸 D.根尖分生区
解析:马蛔虫受精卵的增殖方式为有丝分裂,属于观察有丝分裂的材料;成熟花粉粒里面含有精子,说明减数分裂已经完成,观察不到减数分裂的过程;小鼠的睾丸是雄性生殖器官,该器官减数分裂进行旺盛,并且产生的精子数量较多,适宜作为观察材料;根尖分生区细胞增殖方式属于有丝分裂,因此观察不到减数分裂。
2.A和A′、B和B′分别代表细胞中的两对同源染色体,下列来自同一个精原细胞的一组精子是( B )
A.AB、A′B、AB′、A′B′
B.AB、A′B′、AB、A′B′
C.A′B′、A′B、A′B、A′B′
D.A′B、A′B、AB、A′B′
解析:由于减数第一次分裂过程中同源染色体分离,非同源染色体自由组合,一个精原细胞应产生两个“互补”类型的次级精母细胞,而减数第二次分裂相当于有丝分裂,因此最终产生的4个精细胞(精子)只有两种类型。
3.关于“建立减数分裂中染色体变化的模型”的活动,下列叙述错误的是( C )
A.用红色和蓝色的橡皮泥制成的长度相同的染色体,可以表示来源不同的一对同源染色体
B.可以把颜色和长短一样的两个染色单体的中部用铁丝扎起来,代表减数分裂开始时已复制完成的一条染色体
C.在模拟减数分裂Ⅰ中期时,必须是红色的染色体都放在赤道板的一侧,蓝色的染色体都放在赤道板的另一侧
D.模型制作完成时,可以得到四个子细胞,只有两种类型
解析:减数分裂Ⅰ中期时,同源染色体排列在赤道板的两侧,但是一对同源染色体的两条染色体是随机分布在赤道板两侧的,相同颜色的染色体不一定全在同一侧。
4.图甲是某生物的一个精细胞,图中染色体的灰色和白色分别代表染色体的来源,来自父方和母方。根据染色体的类型和数目判断图乙中与图甲来自同一个精原细胞的有( C )
A.①② B.①④ C.①③ D.②④
解析:由图甲可知,形成该细胞的过程中,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换,依据染色体组成情况可判断,图甲和图乙中的③可能来自同一个次级精母细胞;图甲和图乙中的①可能来自同一个精原细胞,故图乙中的①③与图甲来自同一个精原细胞。
5.如图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数),回答以下问题。
(1)由成体开始到受精卵的形成需要经过[ ] 和[ ] 两个过程。从遗传的角度看这两个过程的重要意义是
。
(2)哺乳动物的A过程发生在 (填腺体名称)中。
(3)受精卵经 和 最终发育为成体,此过程中细胞的分裂方式为 。
解析:(1)分析图解可知,高等动物个体发育成熟后,通过减数分裂(A过程)产生配子,雌雄配子经过受精作用(B过程)结合形成受精卵,继续进行个体发育,由此可见,减数分裂和受精作用对于维持生物前后代染色体数目的恒定,维持生物遗传的稳定性具有重要意义。
(2)哺乳动物的减数分裂发生在卵巢和睾丸中。
(3)受精卵经细胞分裂和细胞分化最终发育为成体,此过程中细胞的分裂方式为有丝分裂。
答案:(1)A 减数分裂 B 受精作用 维持生物前后代染色体数目的恒定,维持生物遗传的稳定性
(2)卵巢和睾丸 (3)细胞分裂 细胞分化 有丝分裂
选题测控导航表
知识点 题号
1.观察减数分裂装片 2,7,10,11
2.配子中染色体组合的多样性 4,6,8,14
3.受精作用 1,3
4.综合考查 5,9,12,13,15
1.下列关于受精作用的叙述中,正确的是( A )
A.精子与卵细胞融合前要相互识别
B.各种真核生物都是通过受精作用产生后代的
C.非等位基因的自由组合发生在受精作用过程中
D.受精作用使精子和卵细胞中的所有基因都集中于受精卵的细胞核中
解析:并不是所有的真核生物都是通过受精作用产生后代的,如草莓等可通过无性生殖产生后代;非等位基因的自由组合发生在减数分裂过程中,而不是发生在受精作用过程中;受精作用使精子的细胞核基因和卵细胞的细胞核基因都集中于受精卵的细胞核中。
2.下列关于“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的叙述,错误的是( D )
A.观察染色体的形态、位置和数目需用高倍镜
B.实验材料若换成玉米的花药也能观察到减数分裂过程
C.能观察到四分体的细胞处于减数分裂Ⅰ时期
D.跟踪观察一个精原细胞可看到减数分裂的连续变化
解析:观察染色体的形态、位置和数目需用高倍镜;玉米的花药内也能进行减数分裂产生生殖细胞,故也能观察到减数分裂过程;减数分裂Ⅰ前期出现四分体;装片经过固定后细胞已经死亡,故观察一个精原细胞不能观察到减数分裂的动态变化过程。
3.下列与受精作用有关的叙述,错误的是( D )
A.受精后细胞将进行有丝分裂
B.受精过程的完成与细胞膜上的糖蛋白有关
C.受精的实质是卵细胞的细胞核与精子的细胞核融合
D.受精卵中的遗传物质一半来自母方,一半来自父方
解析:受精卵的细胞核中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方,而细胞质中的遗传物质几乎都来自母方。
4.决定配子中染色体组合多样性的因素包括( D )
A.染色体的复制和平均分配
B.同源染色体的联会和非同源染色体的自由组合
C.同源染色体的联会和互换
D.同源染色体的非姐妹染色单体的互换和非同源染色体的自由组合
解析:减数分裂过程中,四分体时期同源染色体非姐妹染色单体的互换和减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合决定配子中染色体组合的多样性。
5.下列关于减数分裂和受精作用的叙述中,错误的是( D )
A.在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数第一次分裂过程中
B.一个基因型为AaBb的精原细胞,在发生互换的情况下,可能产生四种类型的精子
C.减数分裂过程中,非同源染色体自由组合是形成配子多样性的重要原因之一
D.受精卵中的全部DNA一半来自父方,一半来自母方
解析:受精卵中的细胞核DNA一半来自父方,一半来自母方,而细胞质DNA几乎都来自母方。
6.下列选项中,属于形成配子多样性原因的一组是( C )
①互换 ②同源染色体联会 ③同源染色体分离
④非同源染色体自由组合
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
解析:决定配子多样性的因素包括同源染色体的非姐妹染色单体互换以及非同源染色体的自由组合。
7.下列有关细胞分裂的叙述,正确的是( C )
A.减数分裂维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
B.联会后形成的一个四分体中含2个双链DNA分子
C.细胞质正在发生不均等分裂的时期,细胞中不一定有同源染色体
D.观察减数分裂的实验,材料通常为雌蕊或精巢
解析:减数分裂和受精作用维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定;联会后形成的一个四分体中含4个双链DNA分子;细胞质正在发生不均等分裂的时期(初级卵母细胞减数第一次分裂后期或次级卵母细胞减数第二次分裂后期),其中减数第一次分裂后期细胞中含有同源染色体,而减数第二次分裂后期细胞中不含同源染色体,因此细胞中不一定有同源染色体;观察减数分裂的实验,材料通常为雄蕊或精巢。
8.一个含Aa、Bb、Cc三对同源染色体的精原细胞,减数分裂形成4个精细胞(不考虑互换),染色体组合可以是( D )
A.AbC、ABc、ABC、abc
B.ABc、ABC、aBC、aBC
C.ABC、abc、aBC、Abc
D.ABc、ABc、abC、abC
解析:在减数分裂时会发生同源染色体分离,非同源染色体自由组合。一个次级精母细胞经减数第二次分裂产生两个相同的精细胞,故这四个精细胞两两相同。
9.如图甲为某高等生物的受精作用,图乙为其生活史示意图,据图回答下列问题。
(1)由图甲可知,受精卵中的染色体一半来自 ,一半来自 。染色体A与a(B与b)是 ,由于来自不同的亲本,所以用不同的颜色表示。
(2)过程B表示 ,其实质是 。
(3)如果图乙表示被子植物的生活史,那么个体发育的起点是从 开始的,主要进行 分裂。
(4)假设成体Ⅰ体细胞中染色体数目为20条,那么图中Ⅲ和Ⅳ的染色体数目依次为 。
解析:图甲中的A和a,B与b为同源染色体。生物体发育成熟后通过减数分裂产生成熟的生殖细胞,成熟生殖细胞再通过受精作用形成受精卵,受精卵是高等生物个体发育的起点,再经过有丝分裂和细胞分化形成完整的生物个体。减数分裂和受精作用维持了生物体前后代体细胞中染色体数目的恒定。
答案:(1)父方 母方 同源染色体 (2)受精作用
精子的细胞核与卵细胞的细胞核相互融合 (3)受精卵 有丝 (4)10条、20条
10.减数分裂包括两次连续的分裂过程,即包括减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。某生物小组要探究减数分裂两个阶段所占时间长短,请帮助他们选择合适的材料和试剂,完成实验。
供选材料及用具:小鼠的肝脏、睾丸、肾脏,苏丹Ⅲ染液,醋酸洋红液,健那绿染液,解离固定液。
(1)选材:用 作实验材料。
(2)制片:①取少量组织低渗处理后放在 中,一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上,滴加适量 。
③一定时间后加盖玻片 。
(3)观察计算:①观察多个视野,计数 及视野中细胞的总数。
②算出每个视野中不同分裂阶段细胞所占比例。
③ 即可大体表示不同分裂阶段所占的时间比例。
解析:(1)小鼠形成精子的器官是睾丸,睾丸内的精原细胞通过有丝分裂增殖,通过减数分裂形成精子。
(2)制片时应该遵循解离漂洗染色制片的过程。取少量组织低渗处理后,放在解离固定液中,使得组织细胞分散开来,一定时间后轻轻漂洗;将漂洗后的组织放在载玻片上,滴加适量醋酸洋红液,使染色体着色,便于观察;一定时间后加盖玻片,压片,使得细胞分散开,便于观察。
(3)观察多个视野,计数每个视野中不同分裂阶段细胞的数目及视野中细胞的总数,算出每个视野中不同分裂阶段细胞所占比例,该比例即可大体表示不同分裂阶段所占的时间比例。
答案:(1)小鼠睾丸
(2)①解离固定液 ②醋酸洋红液 ③压片
(3)①每个视野中不同分裂阶段细胞的数目
③不同分裂阶段细胞所占比例
11.
如图为某生物一个细胞的分裂图像,着丝粒均在染色体端部,图中1、2、3、4各表示一条染色体,下列表述正确的是( C )
A.图中细胞处于减数分裂Ⅱ前期
B.图中细胞的每条染色体上只有1个DNA分子
C.染色体1和3可能会出现在同一个子细胞中
D.正常情况下染色体1和2在后续的分裂过程中会移向同一极
解析:题图表示出现联会现象,细胞处于减数分裂Ⅰ前期;图中细胞的每条染色体上有2个DNA分子;染色体1和3是非同源染色体,由于减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合,因此染色体1和3可能出现在同一个子细胞中;染色体1和2是一对同源染色体,在减数分裂Ⅰ后期会相互分离,在后续的分裂过程中不会移向同一极。
12.有性生殖的生物通过细胞分裂和受精作用完成个体的繁殖(如图),其中同时含有同源染色体和姐妹染色单体的细胞是( B )
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
解析:Ⅰ为原始生殖细胞,其中含有同源染色体,但不含姐妹染色单体;Ⅱ为初级性母细胞,其中含有同源染色体,也含有姐妹染色单体;Ⅲ为次级性母细胞,其中不含同源染色体;Ⅳ为受精卵,其中含有同源染色体,但不含姐妹染色单体。
13.果蝇的等位基因A、a和B、b位于一对常染色体上。研究表明,雌果蝇AaBb会产生4种卵细胞,而雄果蝇AaBb只产生2种精子。下列相关说法正确的是( D )
A.雄果蝇AaBb产生的2种精子应该为AB和ab
B.雌果蝇AaBb产生4种卵细胞比例是1∶1∶1∶1
C.雌果蝇AaBb产生4种卵细胞是因为非等位基因自由组合
D.基因型为AaBb的雌雄果蝇交配的后代的基因型为7种
解析:雄果蝇AaBb产生的2种精子应该为AB和ab或Ab和aB;由于等位基因A、a和B、b位于一对常染色体上,不能自由组合,若雌果蝇AaBb产生4种卵细胞,则比例不是1∶1∶1∶1;雌果蝇AaBb产生4种卵细胞是因为同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换;基因型为AaBb的雌雄果蝇交配,由于雌果蝇能产生AB、ab、Ab、aB共4种卵细胞,而雄果蝇只产生AB、ab或Ab、aB的精子,所以产生的后代基因型为AABB、AaBb、aabb、AABb、Aabb、AaBB、aaBb或AABb、AaBB、Aabb、aaBb、AAbb、AaBb、aaBB共7种。
14.某动物原始生殖细胞中含有两对同源染色体(分别用A、a和B、b表示)。其成熟生殖细胞中的染色体组成如图所示。如果不考虑互换,下列有关叙述正确的是( D )
A.情况1和情况2的差异主要与同源染色体的分离有关
B.该原始生殖细胞可能形成8种不同的成熟生殖细胞
C.情况1和情况2的差异发生在减数分裂Ⅰ的中期
D.含Ab的成熟生殖细胞不可能和含aB的成熟生殖细胞来自同一个次级性母细胞
解析:图示为非同源染色体自由组合造成配子中染色体组合多样性的示意图,非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期。根据非同源染色体自由组合可知,对于个体而言,成熟生殖细胞的类型有2n(n为同源染色体的对数)种,但对于一个确定的原始生殖细胞而言,只能产生两种精子(不考虑染色体互换)或一种卵细胞;情况1和情况2的差异发生在减数分裂Ⅰ的后期;来自同一次级性母细胞的成熟生殖细胞的染色体组成一定相同。
15.图1是雌性动物的一个细胞,图2表示该动物细胞分裂和受精作用过程中,核DNA含量和染色体数目的变化,请据图回答下列问题。
(1)图1中的细胞名称是 ,处在减数分裂 期,有 对同源染色体,它们是 。
(2)图1细胞形成配子时,非同源染色体有 种组合的可能性。而一个这样的细胞,最后实际只能产生 种配子。发生互换时,a可能与 交换片段,增加配子种类的多样性。
(3)图2中 (用图中字母表示)段表示受精作用;GH段和OP段,细胞中含有的染色体数 (填“相等”或“不相等”)。
解析:由图1可知,A与B联会,C与D联会,说明细胞正处于减数第一次分裂前期,细胞名称为初级卵母细胞。该细胞分裂时,非同源染色体自由组合,可以有A与C、A与D、B与C、B与D四种组合。如果只有一个初级卵母细胞,最后只形成一种卵细胞,即上述四种组合中的一种。同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换可增加配子种类的多样性。图2中AE段表示有丝分裂,EK段表示减数分裂,其中GH段属于减数第一次分裂阶段,LM段表示受精作用,MR段表示受精卵的有丝分裂,其中OP段为有丝分裂后期,染色体数目是GH段染色体数目的两倍。
答案:(1)初级卵母细胞 第一次分裂前 2 A和B、C和D
(2)4 1 b或b′
(3)LM 不相等(共41张PPT)
第2节 基因在染色体上
学习目标
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,更需要敢于质疑、勇于探索求真的科学精神。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 萨顿的假说
建立概念·达成素养
问题探究
活动:阅读教材P29关于萨顿的假说内容,回答下列问题。
问题(1):萨顿采用了什么研究方法
提示:类比推理法。
问题(2):萨顿类比的对象是谁
提示:将看不见的基因和看得见的染色体进行类比。
问题(3):萨顿的假说提出的依据是什么
提示:基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
问题(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—演绎法和类比推理法的主要区别。
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;类比推理法只根据类比事物、现象之间的相同或相似之处做出假设,但没有对假设进行实验验证,因此类比推理法得出的结论不具备逻辑的必然性。
归纳总结
(1)假说内容:基因(遗传因子)是由 携带着从亲代传递给下一代的,即基因就在 上。
(2)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
独立性 基因在杂交过程中保持
和 , 染色体在配子形成和受精过程中,具有 的形态结构
染色体
完整性
独立性
相对稳定
染色体
存在
方式 在体细胞中基因 存在,在配子中只有成对的基因中的 . 在体细胞中染色体 存在,在配子中只有成对的染色体中的
.
来源 体细胞中成对的基因一个来自 ,一个来自 . 体细胞中成对的染色体(同源染色体)一条来自 ,一条来自 .
分配 非等位基因在形成配子时
. 非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期
.
一个
成对
一条
父方
母方
父方
母方
自由组合
自由组合
成对
(3)图解:
1.大量事实表明,基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此做出如下推测,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.每条染色体上都有许多基因
D.非同源染色体自由组合使非等位基因自由组合
即时应用
C
解析:萨顿用蝗虫细胞作材料研究了精子和卵细胞的形成过程,并提出了推论: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,因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。但是“每条染色体上都有许多基因”的结论,无法通过基因行为与染色体行为的平行关系得出。
2.下列各项中不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是( )
A.体细胞中基因和染色体成对存在,生殖细胞中二者都是成单存在
B.体细胞中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
C.非同源染色体及其上的非等位基因自由组合
D.基因和染色体在生殖过程中都可能发生变异
D
解析:在生殖过程中基因和染色体的变异是随机发生的,没有必然的联系,不能体现两者间的平行关系。
新知探究二 基因位于染色体上的实验证据
问题探究
资料1:果蝇以发酵烂水果为食,广泛分布于世界各温带地区。早在1909年由遗传学家摩尔根把它带上了遗传学研究的历史舞台,在此后约30年的时间中,果蝇成为经典遗传学的“主角”。
问题(1):果蝇作为实验材料的优点有哪些
提示:①相对性状多且区分明显;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。
资料2:如图是果蝇体细胞的染色体组成,由于果蝇染色体数目较少,仅由4对(8条)染色体组成,因而成为遗传研究的良好生物材料之一。
问题(2):如图表示 (填“雌”或“雄”)果蝇的染色体组成,其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为 ,X、Y为 。
提示:雄 常染色体 性染色体
问题(3):摩尔根果蝇杂交实验F2中红眼∶白眼=3∶1表明果蝇的红眼和白眼性状是受一对等位基因控制的,所不同的是白眼性状的表现,总是与性别相关联。对此现象摩尔根等人提出了怎样的假说来解释该实验现象
提示: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。
问题(4):摩尔根等人做出该假说的依据是什么
提示:白眼性状的遗传和性别相关联,而且与X染色体的遗传相似。
问题(5):请用遗传图解的形式解释摩尔根果蝇杂交实验结果。
提示:
问题(6):假设控制果蝇白眼的基因只位于Y染色体上,该假设能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗 为什么
提示:不能。若控制果蝇白眼的基因只位于Y染色体上,则在摩尔根果蝇杂交实验的F1中,雄果蝇应为白眼。
问题(7):让F1中的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇测交,能否证明摩尔根的假说成立 说出你的理由。
提示:不能。
由表可知,无论基因在常染色体上还是在X染色体上,测交的结果都相同,即无法将基因与X染色体关联起来。
问题(8):F1中的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交得到白眼雌果蝇,利用该白眼雌果蝇如何验证摩尔根的假说成立 写出遗传图解。
提示:
由表格可知,在杂交子代中,雌果蝇全为红眼,雄果蝇全为白眼,性状表现与性别相联系,说明控制眼色的基因与X染色体直接关联,由此可证明假说成立。
归纳总结
(1)观察现象。
①果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。
②F1全为红眼, 是显性性状。
③F2中红眼∶白眼=3∶1,符合 定律,红眼和白眼受一对等位基因控制。
④F2中只有 果蝇出现白眼性状,说明果蝇眼色的表现与 相关联。
红眼
白眼
红眼
分离
雄
性别
(2)提出问题:白眼性状的表现为何总与 相关联。
(3)做出假设,解释现象。
(4)实验验证:验证方法—— 。
(5)实验结论:决定果蝇红眼和白眼的基因位于 染色体上。
(6)基因和染色体关系:摩尔根进一步证明了一条染色体上有 个基因;基因在染色体上呈 排列。
性别
测交
X
许多
线性
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。
拓展
即时应用
3.摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列相关叙述中错误的是( )
A.果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律
B.摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样,都采用了假说—演绎法
C.摩尔根所做的假设是控制白眼的基因只位于X染色体上,亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY
D.F2中红眼雌果蝇的基因型只有XWXW
D
解析:F2中红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw。
4.摩尔根的果蝇杂交实验成为“基因在染色体上的实验证据”的经典。下列实验中,可以成功验证摩尔根演绎推理正确的是( )
A.白眼雌×红眼雄→红眼雌∶白眼雄=1∶1
B.红眼雌×白眼雄→红眼雌∶红眼雄=1∶1
C.红眼雌×白眼雄→红眼雌∶白眼雌∶红眼雄∶白眼雄=1∶1∶1∶1
D.A、B、C都不是
A
解析:验证摩尔根演绎推理必须选用测交的实验,测交为待测个体与隐性纯合子进行杂交,白眼雌(XwXw)×红眼雄(XWY)→红眼雌(XWXw)∶白眼雄(XwY)=1∶1,由此可见,后代中雌雄的表型不同,并且能够根据后代的表型及比例确定控制眼色的基因位于X染色体上;B项实验虽运用了测交实验,但是后代中雌雄表型相同,因此不能确定控制眼色的基因只存在于X染色体上,也有可能在常染色体上;C项实验无论基因在常染色体上,还是在X染色体上,都可能会出现相同的结果。
新知探究三 孟德尔遗传规律的现代解释
问题探究
活动:阅读教材P32,回答下列问题。
问题(1):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是指位于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。
问题(2):说出基因的分离定律的实质。
提示: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;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,分别进入不同的配子中,独立地随配子遗传给后代。
问题(3):说出基因的自由组合定律的实质。
提示: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,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。
资料:某一年生草本植物种群的花色、茎的高矮和叶的宽窄分别受三对等位基因A、a,B、b和C、c控制,某个体中基因与染色体的位置关系如图所示,思考并回答下列问题。
问题(4):图中A与b、A与c是否为等位基因
提示:不是,均为非等位基因。
问题(5):图中每对等位基因是否遵循分离定律
提示:是。
问题(6):图中A、a与B、b是否遵循自由组合定律 说出判断依据。
提示:不遵循,两对基因位于一对同源染色体上。
问题(7):上述非等位基因中,能自由组合的是哪些
提示:非同源染色体上的非等位基因能自由组合,即A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)。
问题(8):不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换,写出该生物能产生的配子类型。
提示:AbC、Abc、aBC、aBc。
归纳总结
(1)基因分离定律的细胞学解释
①图解
②分离定律的细胞学基础:等位基因随 的分开而分离。
同源染色体
(2)基因自由组合定律的细胞学解释
①图解
②自由组合定律的细胞学基础:等位基因随同源染色体的分开而分离的同时,位于 上的非等位基因自由组合。
非同源染色体
1.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基因自由组合定律,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)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。
拓展
2.等位基因与非等位基因的辨析
项目 等位基因 非等位基因
位置 同源染色体
的同一位置 同源染色体的不同位置或非同源染色体上
特点 控制一对相对性状 控制不同相对性状
行为 随同源染色体
分开而分离 非同源染色体上的非等位基因,随非同源染色体的自由组合而自由组合
图示
①A和a、B和b、C和c为等位基因。②A和B、A和C、B和C、A和b等均为非等位基因,其中A和B位于一条染色体上,A和b位于同源染色体上,不能自由组合;A和C、B和C位于非同源染色体上,可自由组合
即时应用
5.下列关于孟德尔遗传规律的现代解释的说法中,错误的是( )
A.等位基因位于一对同源染色体上,总是成对存在的
B.受精时,雌雄配子的结合是随机的,结合机会相等
C.非同源染色体上的等位基因的分离或组合是互不干扰的
D.控制不同性状的基因的分离和组合互不干扰
解析:非同源染色体上不会存在等位基因。
C
6.在常染色体上的A、B、C三个基因分别对a、b、c完全显性。用隐性个体与纯合个体杂交得F1,F1测交结果为AaBbcc∶Aabbcc∶aaBbCc∶aabbCc=
1∶1∶1∶1,则下列能正确表示F1基因型的是( )
C
解析:测交为杂合子与隐性纯合子杂交,由于隐性纯合子aabbcc产生的配子只有一种abc,结合测交结果的基因型及比值可知,F1(AaBbCc)产生的配子种类有Abc、aBC、ABc、abC,并且四种配子比例相等,由四种配子可以看出,A和c基因、a和C基因位于同一条染色体上,即对应图C。
联系实际·素养落实
[科研情境]
野生型果蝇(纯合子)的眼形是圆眼,某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇,他想探究果蝇眼形的遗传方式,设计了图甲实验。雄果蝇性染色体放大图如图乙所示。据图分析回答下列问题。
知识迁移·培养能力
探究:(1)果蝇眼形中的显性性状是哪个 说明理由。
提示:圆眼。圆眼和棒眼杂交后代F1表型圆眼为显性。
(2)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1,但仅在雄果蝇中有棒眼,则控制圆眼、棒眼的基因可能位于X染色体的Ⅱ-1区段,也可能位于X和Y染色体的Ⅰ区段,请设计实验来证明基因的位置。
提示:①用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配,得到棒眼雌果蝇。
②用棒眼雌果蝇与野生型雄果蝇交配,观察子代的表型。
预期结果与结论:①若子代有棒眼果蝇,且全为雄蝇,则圆、棒眼基因位于X染色体的Ⅱ-1区段。
②若子代中没有棒眼果蝇出现,全为圆眼果蝇,则圆、棒眼基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅰ。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.萨顿发现基因和染色体的行为存在明显的平行关系,并据此提出了基因位于染色体上的假说。
2.摩尔根等人的果蝇杂交实验证明,染色体携带着基因,此外摩尔根等人还证明一条染色体上有许多个基因,基因在染色体上呈线性排列。
3.孟德尔遗传规律的现代解释是位于同源染色体上的等位基因随同源染色体的分开而分离,位于非同源染色体上的非等位基因可以自由组合。
随堂反馈
1.20世纪初,美国遗传学家萨顿提出了遗传的染色体学说,该学说提出的依据是基因和染色体的行为存在明显的“平行”关系。下列不属于所依据的“平行”关系的是( )
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.在形成配子时,某些非等位基因之间、非同源染色体之间可以自由组合
C.杂合子黄色圆粒豌豆自交后代中出现四种性状
D.在配子形成和受精过程中,基因和染色体都有一定的独立性和完整性
解析:C项的描述无法体现基因和染色体的关系。
C
2.摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上的位置时,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为实验验证
B.①为观察,②为假说,③为推论
C.①为问题,②为假说,③为实验验证
D.①为推论,②为假说,③为实验验证
解析:摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上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”;做出的假设是“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。
C
3.如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因,下列相关说法错误的是( )
A.果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目
B.基因在染色体上呈线性排列
C.黄身基因与白眼基因的遗传不遵循自由组合定律
D.细胞内的基因都在染色体上
解析:一条染色体上有多个基因,所以果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目;基因在染色体上呈线性排列;黄身基因与白眼基因位于同一条染色体上,因此它们的遗传不遵循自由组合定律;真核细胞细胞核内的基因位于染色体上,细胞质内的基因位于线粒体和叶绿体中。
D
4.据图判断,下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( )
A
5.(2021·全国乙卷,32)果蝇的灰体对黄体是显性性状,由X染色体上的1对等位基因(用A/a表示)控制;长翅对残翅是显性性状,由常染色体上的1对等位基因(用B/b表示)控制。回答下列问题。
(1)请用灰体纯合子雌果蝇和黄体雄果蝇为实验材料,设计杂交实验以获得黄体雌果蝇。(要求用遗传图解表示杂交过程。)
解析:(1)亲本灰体纯合子雌果蝇的基因型为XAXA,黄体雄果蝇基因型为XaY,二者杂交,子一代基因型和表型为XAXa(灰体雌果蝇)、XAY(灰体雄果蝇),想要获得黄体雌果蝇XaXa,则需要再让子一代与亲代中的黄体雄果蝇杂交,相应遗传图解见答案。子二代中黄体雌果蝇即为目标果蝇,选择即可。
答案:(1)
5.(2021·全国乙卷,32)果蝇的灰体对黄体是显性性状,由X染色体上的1对等位基因(用A/a表示)控制;长翅对残翅是显性性状,由常染色体上的1对等位基因(用B/b表示)控制。回答下列问题。
(2)若用黄体残翅雌果蝇与灰体长翅雄果蝇(XAYBB)作为亲本杂交得到F1,F1相互交配得F2,则F2中灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅= ,F2中灰体长翅雌蝇出现的概率为 。
解析:(2)已知长翅对残翅是显性性状,基因位于常染色体上,用黄体残翅雌果蝇(XaXabb)与灰体长翅雄果蝇(XAYBB)作为亲本杂交得到F1,F1的基因型为XAXaBb、XaYBb,F1相互交配得F2,分析每对基因的遗传,可知F2中长翅∶残翅=(1BB+2Bb)∶
(1bb)=3∶1,灰体∶黄体=(1XAXa+1XAY)∶(1XaXa+1XaY)=1∶1,故灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅=(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)∶(1/2×3/4)∶(1/2×1/4)=
3∶1∶3∶1,F2中灰体长翅雌蝇(XAXaB )出现的概率为1/4×3/4=3/16。
答案:(2)3∶1∶3∶1 3/16(共28张PPT)
第2章 章末整合提升
一、必备知识——构建知识导图
二、关键能力——发展核心素养
(一)减数分裂过程中形成的配子种类
(1)就1对同源染色体而言,其精原细胞能产生2种类型的精子。
(2)就2对同源染色体而言,其精原细胞能产生4种类型的精子。
(3)具有n对同源染色体的一个生物体,其精原细胞能产生2n种类型的精子。
(4)一个具有n对同源染色体的精原细胞能产生2种类型的精子。
(5)一个具有n对同源染色体的卵原细胞能产生1种类型的卵细胞。
[例1]某雄性动物的基因型为AaBb,且这两对基因独立遗传。下列关于该动物产生配子的叙述,不正确的是(不考虑基因突变和互换)( )
A.一个精原细胞产生的配子的基因组成和比例可能是AB∶ab=1∶1
B.一个精原细胞产生配子的基因组成和比例可能是Ab∶aB=1∶1
C.该动物产生的配子的基因组成和比例是AB∶ab∶Ab∶aB=1∶1∶1∶1
D.一个次级精母细胞产生精细胞的基因组成和比例可能是AB∶ab=1∶1
解析:由于某雄性动物的基因型为AaBb,且这两对基因独立遗传,一个精原细胞(AaBb)产生的配子的基因组成和比例可能是AB∶ab=1∶1或Ab∶aB=1∶1;
该动物产生的配子的基因组成和比例是AB∶ab∶Ab∶aB=1∶1∶1∶1;不考虑基因突变和互换,一个次级精母细胞只能产生一种两个精细胞。
D
(二)两对等位基因在染色体上的位置分布
1.位于两对同源染色体上,遵循自由组合定律。
2.位于一对同源染色体上,每对基因均遵循分离定律。有以下两种情况:
[例2] 如图表示孟德尔揭示两个遗传定律时所选用的豌豆植株体内相关基因控制的性状、显隐性及其在染色体上的分布。下列叙述正确的是( )
A.甲、乙、丙、丁都可以作为研究基因分离定律的材料
B.丁个体自交后代的高茎个体中纯合子占1/4
C.丙、丁表示个体减数分裂时,可以揭示基因的自由组合定律的实质
D.丙个体自交,子代表型比例为9∶3∶3∶1,属于假说—演绎的实验验证
阶段
A
解析:甲、乙、丙、丁均含有等位基因,都可以作为研究基因分离定律的材料;图丁个体自交后代中DDYY∶DdYy∶ddyy=1∶2∶1,其中高茎中纯合子占1/3;图丁中两对等位基因位于一对同源染色体上,不能用来揭示基因的自由组合定律的实质;图丙个体自交,子代表型比例为9∶3∶3∶1,属于假说—演绎的提出问题阶段。
(三)判断基因位置的相关实验
判断基因是位于常染色体上还是X染色体上
方法一
(1)实验设计:正交与反交(不知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若两组杂交结果相同,则该基因位于常染色体上。
②若两组杂交结果不同,且子代表型与性别有关,则该基因位于X染色体上。
方法二
(1)实验设计:隐性的雌性个体×显性的雄性个体(知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若子代中的雄性个体全表现为隐性性状,雌性个体全表现为显性性状,则该基因位于X染色体上。
②若子代中的雌雄个体中既有显性性状又有隐性性状,且各占1/2,或雌雄个体全表现为显性性状,则该基因位于常染色体上。
方法三
(1)实验设计:选多组显性的雌性个体×显性的雄性个体(知道显隐性关系)。
(2)结果预测及结论
①若隐性性状只出现在雄性子代中,则该基因位于X染色体上。
②若隐性性状同时出现在雌性与雄性子代中,则该基因位于常染色体上。
注意:实验设计时,若是XY型性别决定方式,一般选择隐性的雌性个体和纯合显性的雄性个体作亲本;若是ZW型性别决定方式,一般选择隐性的雄性个体和纯合显性的雌性个体作亲本。
[例3] 果蝇灰身和黑身由一对等位基因(A/a)控制,灰身对黑身为显性。让一只纯合的灰身雌果蝇与一只黑身雄果蝇交配得到F1,F1雌雄个体随机交配得到F2。下列分析不正确的有( )
①统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例,可以判定A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上
②统计F2雄性和雌性个体的性状分离比,可以判定A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上
③统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例,可以判定A/a是位于常染色体上,还是位于X、Y染色体同源区段上
④统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例,可以判定A/a是仅位于X染色体上,还是位于X、Y染色体同源区段上
A.四项 B.三项 C.两项 D.一项
B
解析:无论A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上,还是位于X、Y染色体同源区段上,F2中灰身∶黑身均为3∶1,故仅统计灰身和黑身的比例无法确定基因的位置,①③④错误;若A/a位于常染色体上,后代中的黑身雌雄均有,若A/a位于X染色体上,后代的黑身只有雄性,故根据F2雌雄的性状分离比,可以判定A/a是位于常染色体上,还是仅位于X染色体上,②正确。
(四)“男孩患病”与“患病男孩”的概率计算
在遗传病的概率计算中,“男孩患病”与“患病男孩”的概率是不同的,“男孩患病”的概率是指双亲后代的男孩中患者的概率,而“患病男孩”则指双亲所有后代中既是男孩又是患者的概率。我们可以从以下三个方面理清它们的关系。
1.对于一对或多对常染色体上的等位基因(独立遗传)控制的遗传病:
男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子概率,
患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×1/2。
由于常染色体与人的性别决定无关,因此常染色体上的基因控制的遗传病在后代中的表现与性别无关。由此可见,“1/2”是指自然状况下男女的出生概率均为1/2。
2.性染色体上的基因控制的性状与人类的性别这一“性状”是“连锁”的,计算有关概率问题时有以下规律:
若病名在前、性别在后,已知双亲基因型可直接作图解,从全部后代中找出患病男女,即可求得患病男(女)的概率,而不需再乘1/2。
患病男孩的概率=患病男孩在后代全部孩子中的概率。
若性别在前、病名在后,求概率问题时只考虑相应性别中的发病情况,根据图解可直接求得。男孩患病的概率=后代男孩中患病的概率
3.当多种遗传病并存时,只要有伴性遗传病,求“患病男(女)孩”概率时一律不用乘1/2。
[例4] 人的正常色觉(B)对红绿色盲(b)是显性,为伴性遗传;褐眼(A)对蓝眼(a)是显性,为常染色体遗传。有一个蓝眼色觉正常的女子与一个褐眼色觉正常的男子婚配,生了一个蓝眼红绿色盲的男孩,这对夫妇生出蓝眼红绿色盲男孩的概率是 ,这对夫妇再生出的男孩为蓝眼红绿色盲的概率是 。
解析:根据题意可推出双亲基因型分别为aaXBXb、AaXBY,因此生出蓝眼孩子的概率为1/2,红绿色盲男孩(全部后代中红绿色盲的男孩)的概率为1/4,故生出蓝眼红绿色盲男孩的概率为1/2×1/4=1/8;而该夫妇再生出的男孩是红绿色盲的概率为1/2,所以这对夫妇再生出的男孩为蓝眼红绿色盲的概率为1/2×1/2=1/4。
答案:1/8 1/4
三、综合应用——形成核心价值观
[例5] 某种两性花植物,花的颜色由两对等位基因(H、h,R、r)控制,基因组成与花的颜色的对应关系见表。
基因组成 H RR H Rr 其余基因组成
花的颜色 红色 粉红色 白色
回答下列问题。
(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种,请参照甲类型,画出另外两种类型(竖线表示染色体,圆点表示基因)。
类型编号 甲 乙 丙
基因在染色
体上的位置
解析:(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种,H、h与R、r分别位于两对同源染色体上,在遗传过程中遵循自由组合定律;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、r连锁,h、R连锁;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、R连锁,h、r连锁。后两种情况不遵循自由组合定律。
答案:(1) (两者位置不可颠倒)
[例5] 某种两性花植物,花的颜色由两对等位基因(H、h,R、r)控制,基因组成与花的颜色的对应关系见表。
基因组成 H RR H Rr 其余基因组成
花的颜色 红色 粉红色 白色
回答下列问题。
(2)取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,则基因在染色体上的位置关系如表中 所示。
解析:(2)如果取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,该白花植株的基因型是HHrr或hhRR,即亲本产生的配子的类型是Hr、hR两种,因此H、r连锁在一条染色体上,h、R连锁在另一条染色体上,则基因在染色体上的位置关系如表中乙所示。
答案: (2)乙( )类型
[例5] 某种两性花植物,花的颜色由两对等位基因(H、h,R、r)控制,基因组成与花的颜色的对应关系见表。
基因组成 H RR H Rr 其余基因组成
花的颜色 红色 粉红色 白色
回答下列问题。
(3)若用自交实验来探究这两对基因在染色体上的位置关系,则应选用基因型为 的植株进行自交,如果子代植株的表现型及比例是
,说明这两对基因位于 ,遵循基因自由组合定律。
解析:(3)如果两对等位基因分别位于两对同源染色体上,且遵循基因的自由组合定律,基因型为HhRr的植株自交,后代的基因型及比例是H R ∶H rr∶hhR ∶hhrr=9∶3∶3∶1,其中H RR为红花,比例是3/4×1/4,H Rr为粉红花,比例是3/4×1/2,其他为白花,比例是1-3/16-3/8=7/16,因此红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7。
答案:(3)HhRr 红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7 非同源染色体上(两对染色体上、不同染色体上)
[例5] 某种两性花植物,花的颜色由两对等位基因(H、h,R、r)控制,基因组成与花的颜色的对应关系见表。
基因组成 H RR H Rr 其余基因组成
花的颜色 红色 粉红色 白色
回答下列问题。
(4)假设两对基因独立遗传,以基因型为HhRr的植株为亲本自交,F1中所有开红色花的植株再自交,则F2中开白色花的植株所占的比例为 。
解析:(4)基因型HhRr的植株为亲本自交,F1中红花植株的基因型是HHRR∶HhRR=1∶2,开红色花的植株再自交,后代中开白色花的植株所占的比例为hhRR=2/3×1/4=1/6。
答案:(4)1/6
[例6] 正常人的体细胞中含有23对同源染色体,分别编号为1～23号。在人类的遗传病中,有一种叫21三体综合征的染色体异常遗传病,表现为智力低于正常人,身体发育缓慢等。对患者染色体进行检查,发现患者比正常人多了一条21号染色体。
(1)正常人产生的配子中染色体的组合类型共有 种,从理论上分析,一对夫妇所生的两个孩子(非同卵双胞胎)所含染色体组成完全相同的概率是 。
解析:(1)正常人的体细胞中含有23对同源染色体,经减数分裂产生的配子中含有23条染色体,由于非同源染色体的自由组合,导致了配子中染色体组合类型有223种。从理论上讲,丈夫产生的两个相同的精子与妻子产生的两个相同的卵细胞分别结合后,所形成的两个受精卵发育成的个体染色体组成才完全相同,所以一对夫妇所生两个孩子所含染色体组成完全相同的概率为1/223×1/223=1/246。
答案:(1)223 1/246
[例6] 正常人的体细胞中含有23对同源染色体,分别编号为1～23号。在人类的遗传病中,有一种叫21三体综合征的染色体异常遗传病,表现为智力低于正常人,身体发育缓慢等。对患者染色体进行检查,发现患者比正常人多了一条21号染色体。
(2)请从减数分裂和受精作用的角度分析21三体综合征患者产生的可能原因。有以下几种情况:
①异常精子(24条)和正常卵细胞(23条)结合形成的。
②正常精子(23条)和异常卵细胞(24条)结合形成的。
解析:(2)由题干可知,21三体综合征患者体内为47条染色体,可能是正常精子(23条)和异常卵细胞(24条)结合而成的,也可能是异常精子(24条)和正常卵细胞(23条)结合而成的。异常精子或异常卵细胞的形成可能是减数第一次分裂后期,21号同源染色体不分离,或减数第二次分裂后期,姐妹染色单体分开后形成的两条21号子染色体移向同一极造成的。
答案:(2)①后期 同源染色体 后期 姐妹染色单体 ②后期 同源染色体 后期 姐妹染色单体
[例6] 正常人的体细胞中含有23对同源染色体,分别编号为1～23号,在人类的遗传病中,有一种叫21三体综合征的染色体异常遗传病,表现为智力低于正常人,身体发育缓慢等。对患者染色体进行检查,发现患者比正常人多了一条21号染色体。
(3)若一个正常人与一个21三体综合征患者婚配,他们的后代发病率是
,原因是 。
解析:(3)21三体综合征患者产生的配子,有一半的可能为正常配子(23条),一半的可能为异常配子(24条),所以当患者与正常人婚配后,子代发病率为1/2。
答案:(3)1/2 患者产生的配子一半正常(23条),一半异常(24条)(共48张PPT)
第3节 伴性遗传
学习目标
1.通过分析伴性遗传现象,总结人类红绿色盲的遗传规律及伴性遗传的特点。
2.学会构建人类遗传病的系谱图。
3.通过对常见遗传病的学习,了解遗传病对人类的危害。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 伴性遗传与人类红绿色盲的遗传
建立概念·达成素养
问题探究
资料:汤姆辨别不出红绿色盲检查图中的图形,被医生确诊为红绿色盲,而他的父母色觉都正常。根据上述信息回答下列问题。
问题(1):已知人类红绿色盲基因b及其正常基因B仅位于X染色体上。请填写下表:
性别 女性 男性
基因型 XbXb XbY
表型 正常 正常(携带者) 正常
提示:XBXB XBXb XBY 色盲 色盲
问题(2):汤姆是红绿色盲患者,他的妻子露丝色觉正常,但露丝的父亲是色盲患者。汤姆、露丝夫妇婚后所生的孩子会患色盲吗 请写出遗传图解进行说明。
提示:会。由题意可以判断露丝为红绿色盲携带者,婚配的遗传图解如下:
根据遗传图解得出:汤姆和露丝婚后所生的孩子中,色盲和正常概率各为1/2。
问题(3):汤姆的外祖父是色盲患者,外祖母色觉正常且不携带致病基因,试分析汤姆色盲基因的遗传途径。
提示:汤姆色盲基因的遗传途径为外祖父→母亲→汤姆。
问题(4):为什么色盲女性的父亲和儿子一定是色盲患者
提示:男性只有一条X染色体,当女性患色盲时,基因型为XbXb,其中一条X染色体必然来自父亲,故父亲的基因型为XbY,表现为色盲;色盲女性若生一个儿子,则必将一条X染色体传给儿子,故儿子的基因型为XbY,一定患色盲。
问题(5):从致病基因遗传角度,总结这一过程体现了伴X染色体隐性遗传病的什么特点。
提示:隔代遗传和交叉遗传。
问题(6):色盲调查结果显示,人群中男性色盲患病率远远高于女性,试分析出现该差异的原因。
提示:女性体细胞内两条X染色体上同时有b基因(XbXb)时,才会表现出色盲;男性体细胞中只有一条X染色体,只要存在色盲基因b,就表现为色盲,所以色盲患者总是男性多于女性。
问题(7):从男女的发病率和代与代之间的连续性分析,能得出红绿色盲遗传的哪些特点 色盲基因的传递有什么规律
提示:男性患者多于女性患者、隔代遗传。男性患者的色盲基因只能来自母亲,以后只能传给女儿,具有交叉遗传的特点。
归纳总结
(1)伴性遗传
①概念: 上的基因所控制的性状遗传,与 相关联的现象。
②常见实例:人类的红绿色盲、抗维生素D佝偻病和果蝇的眼色遗传等。
(2)人类红绿色盲症
①致病基因及其位置
a.显隐性:红绿色盲基因是 基因。
b.位置:红绿色盲基因位于 上,Y染色体上没有等位基因。
②遗传特点
a.患者中男性 女性。
b.具有 现象,即男性患者的基因只能从 遗传而来,以后只能遗传给 。
性染色体
性别
隐性
X染色体
远多于
交叉遗传
母亲
女儿
1.下列关于人类红绿色盲的叙述,正确的是( )
A.在遗传上与性别相关联,患者中男性多于女性
B.带有红绿色盲基因的个体为携带者
C.Y染色体上无致病基因的等位基因,因此该性状的遗传不遵循基因的分离定律
D.具有“双亲都患病,子女不一定患病”的遗传特点
即时应用
A
解析:人类红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,患者中男性远多于女性;红绿色盲基因是隐性基因,带有红绿色盲基因的表型正常的个体为携带者;致病基因位于X染色体上,Y染色体上无致病基因的等位基因,但X染色体和Y染色体为同源染色体,因此该性状的遗传遵循基因的分离定律;人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,具有“双亲都患病、子女一定患病”的遗传特点。
2.下列关于人类红绿色盲的说法,正确的是( )
A.父亲正常,女儿必正常;母亲色盲,儿子必色盲
B.若女孩是色盲基因携带者,则该色盲基因是由父方遗传来的
C.人类色盲基因b或它的等位基因B存在于X和Y染色体上
D.男性色盲基因不传儿子只传女儿,女儿一定会生下患色盲的外孙
A
解析:女孩有两条X染色体,色盲基因携带者的色盲基因可能来自母方或父方;Y染色体上没有色盲基因及其等位基因;男性色盲基因会传给女儿,女儿可能是携带者,但不一定生下患色盲的外孙。
新知探究二 抗维生素D佝偻病的遗传特点
问题探究
资料:如图是抗维生素D佝偻病的某家系遗传图谱,据图思考。
问题(1):已知抗维生素D佝偻病基因D仅位于X染色体上。请填写下表:
性别 女性 男性
基因型 XDXD XDXd XdY
表型 正常 抗维生素D
佝偻病
提示:XdXd XDY 抗维生素D佝偻病 抗维生素D佝偻病 正常
问题(2):患者中女性和男性的比例是否相同 分析原因。
提示:不同,女性多于男性。女性只有同时具备两个隐性基因时才表现正常,而男性只要X染色体上有一个隐性基因就表现正常。
问题(3):与伴X染色体隐性遗传病相比,抗维生素D佝偻病在世代连续性方面有何不同
提示:伴X染色体隐性遗传病往往表现为隔代遗传,抗维生素D佝偻病往往是代代有患者,具有连续遗传现象。
问题(4):该病男患者的母亲及女儿以及正常女性的父亲及儿子表型如何
提示:该病男患者的母亲和女儿一定是患者;正常女性的父亲和儿子一定正常。
问题(5):在抗维生素D佝偻病家系中,男性患者与正常女性结婚所生后代中,女性都是患者,男全都正常。分析其原因。
提示:男性患者和正常女性的基因型分别为XDY和XdXd,他们结婚所生子女中,男性均为XdY,女性均为XDXd,所以,女性均患病,男性均正常。
问题(6):若致病基因仅位于Y染色体上,这种遗传病的遗传有何特点
提示:患者全为男性,表现为“父病子必病”。
归纳总结
(1)抗维生素D佝偻病的遗传方式: 。
(2)抗维生素D佝偻病的遗传特点
①患者中女性 男性。
②具有 。
③男性患者的 一定患病。
伴X染色体显性遗传
多于
世代连续性
母亲和女儿
即时应用
3.抗维生素D佝偻病是由位于X染色体上的显性致病基因决定的一种遗传病,这种疾病的遗传特点之一是( )
A.男患者与女患者结婚,其女儿正常
B.男患者与正常女子结婚,其子女均正常
C.女患者与正常男子结婚,必然是儿子正常、女儿患病
D.患者的正常子女不携带该患者传递的致病基因
D
解析:抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病,男患者与女患者结婚,其女儿都是患者;男患者与正常女子结婚,其女儿都是患者,儿子都正常;女患者与正常男子结婚,若女患者是纯合子,其子女都是患者,若女患者是杂合子,其儿子和女儿都是50%正常、50%患病;正常子女不可能带有显性遗传病致病基因。
4.人类钟摆型眼球震颤是伴X染色体显性遗传病,下列基因传递途径不可能发生的是( )
A.外祖父→母亲→女儿
B.外祖母→母亲→儿子
C.祖母→父亲→女儿
D.祖母→父亲→儿子
D
解析:祖母患病,可将致病基因传给父亲,父亲一定将致病基因传给女儿,不可能传给儿子,因为致病基因位于X染色体上。
新知探究三 性别决定及伴性遗传理论在实践中的应用
问题探究
资料:家鸡的性别决定方式属于ZW型,其毛色中,芦花和非芦花是一对相对性状,假设控制芦花的基因为B,控制非芦花的基因为b,且B、b基因仅位于Z染色体上。
问题(1):现有纯种雌、雄芦花鸡和非芦花鸡若干可供选择作杂交亲本,如果你想从F1中选择饲养母鸡以获得蛋鸡,请思考如何设计杂交方案。
提示:选择芦花雌鸡(ZBW)与非芦花雄鸡(ZbZb)作亲本杂交。F1中雄鸡均为芦花,雌鸡均为非芦花,可以根据羽毛的特征将早期雏鸡的雌性和雄性分开。遗传图解如下:
问题(2):鸡的性别决定(ZW型)与人的性别决定(XY型)在决定性别方面有哪些不同
提示:ZW型中异型的ZW代表雌性个体,同型的ZZ代表雄性个体。XY型中同型的XX代表女性个体,异型的XY代表男性个体。
问题(3):若有一非芦花雌鸡和一芦花雄鸡杂交,得到的子代中无论雌鸡还是雄鸡,均有芦花和非芦花类型。试推断亲代鸡的基因型。
提示:这对鸡的基因型分别为ZbW和ZBZ-,后代无论雌鸡还是雄鸡,均有芦花和非芦花类型,则亲代雄鸡的基因型必为ZBZb。
归纳总结
(1)性别决定
①性别决定的常见方式
XY
XX
ZZ
ZW
②性别决定的时期: 时。
(2)伴性遗传的应用
①推断致病基因的来源、后代的患病概率,指导人类本身的优生优育。
若一对夫妇中女性患血友病(伴X染色体隐性遗传),则建议这对夫妇生 ,因为他们所生的 全部是血友病患者,所生 虽为致病基因携带者,但表型正常。若患有抗维生素D佝偻病的男子与一正常女性结婚,则建议他们生 ,因为他们所生 100%是抗维生素D佝偻病患者,而 则全都正常。
②根据性状推断后代的性别,指导生产实践。
a.鸡的性别决定方式是ZW型。雌鸡的一对性染色体是异型的 ,雄鸡的一对性染色体是同型的 。
b.家鸡羽毛芦花(B)与非芦花(b)是一对相对性状,基因B、b位于Z染色体上。芦花雌鸡与非芦花雄鸡杂交,F1中雄鸡为 ,雌鸡为 。根据羽毛的特征把早期雏鸡的雌雄分开,从而做到多养母鸡、多产蛋。
精卵结合
女孩
男孩
女孩
男孩
ZW
ZZ
芦花
非芦花
男孩
女孩
伴性遗传与孟德尔遗传定律的关系
伴性遗传既是对两个遗传定律的补充,又是对它们的进一步延伸,其相同之处在于都是基因随染色体进入配子,不同之处在于两个遗传定律是基因在所有染色体上的遗传现象,而伴性遗传仅是性染色体上的基因所控制的遗传现象。
(1)伴性遗传与基因分离定律的关系
①伴性遗传是由一对等位基因控制一对相对性状的遗传,因此符合基因分离定律,在形成配子时,性染色体上的等位基因也彼此分离。
②性染色体有同型性染色体和异型性染色体两种组合形式,因此伴性遗传有其特殊性:
a.雄性个体中,有些基因只存在于X染色体上,Y染色体上无相应的等位基因。
b.由于控制性状的基因位于性染色体上,因此性状的遗传都与性别联系在一起,在写表型和统计后代比例时,也一定要和性别联系起来。
拓展
(2)伴性遗传与基因自由组合定律的关系
在研究既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对及两对以上相对性状的遗传现象时,由性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理,由常染色体上的一对等位基因控制的遗传性状按分离定律处理,性染色体上的基因和常染色体上的基因是位于不同对同源染色体上的基因,按照基因的自由组合定律处理。
即时应用
5.家蚕的性别决定为ZW型(雄性的性染色体为ZZ,雌性的性染色体为ZW)。正常家蚕幼虫的皮肤不透明,由显性基因A控制,“油蚕”幼虫的皮肤透明,由隐性基因a控制,A对a为显性,位于Z染色体上。以下杂交组合方案中,能在幼虫时期根据皮肤特征,区分其后代幼虫雌雄的是( )
A.ZAZA×ZAW
B.ZAZA×ZaW
C.ZAZa×ZAW
D.ZaZa×ZAW
D
解析:ZAZA×ZAW,后代的基因型是ZAZA、ZAW,无论是雌性还是雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZAZA×ZaW,后代基因型是ZAZa、ZAW,无论是雌性还是雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZAZa×ZAW,后代的基因型是ZAZA、ZAZa、ZAW、ZaW,后代雌性幼虫的皮肤一半是透明的,一半是不透明的,雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZaZa×ZAW,后代基因型是ZAZa、ZaW,后代雌性幼虫的皮肤全部是透明的,雄性幼虫的皮肤全部是不透明的。
6.某对夫妇在进行遗传咨询时给医生提供了如下信息:两人的父母均正常,但是女方表型正常的哥哥在婚后已经生下一个患血友病(伴X染色体隐性遗传病)的男孩。医生应当给出的合理建议是( )
A.建议这对夫妇生男孩,因为男孩一定正常
B.建议这对夫妇生女孩,因为女孩一定是正常的
C.由于妻子有1/2的概率为携带者,后代无论男女均可能患病
D.无法对该对夫妇给出具体的建议,因为无法判断他们的基因型
D
解析:女方哥哥的儿子患血友病与女方的家族没有关系,因为患病男孩的X染色体是来自母亲的。
新知探究四 遗传系谱图中遗传方式的判断
问题探究
活动:某种遗传病受一对等位基因(A、a)控制,如图为该遗传病的系谱图。
问题(1):该遗传病的遗传方式可能是什么 不可能是什么遗传方式
提示:可能是常染色体显性、常染色体隐性或伴X染色体隐性遗传;不可能是伴Y染色体遗传病或伴X染色体显性遗传病。
问题(2):若Ⅱ1为纯合子,该病是什么遗传方式 Ⅱ2和Ⅲ2的基因型分别是什么
提示:常染色体显性遗传;AA或Aa,aa。
问题(3):若该病为伴X染色体显性遗传病,则该遗传系谱图第Ⅲ代中表型不正确的是哪个个体
提示:Ⅲ1和Ⅲ2。
问题(4):若该病为常染色体隐性遗传病,Ⅰ1和Ⅱ1基因型相同的概率是多少
提示:100%。
问题(5):如何判断细胞核中的某基因是在常染色体上还是在性染色体上
提示:常利用隐性XX(ZZ)个体与显性XY(ZW)个体杂交,如果后代雄性(雌性)均为隐性性状,雌性(雄性)均为显性性状,则基因在性染色体上。
问题(6):如何判断某一性状是由细胞核基因控制,还是细胞质基因控制
提示:利用正交和反交,可判断细胞核遗传和细胞质遗传。如果正反交结果不同,而且具有母系遗传的特点,则是细胞质遗传。
归纳总结
遗传系谱图的判定方法
(1)确定型系谱图的判断——“1排2定”法。
特别说明:确定基因在常染色体上还是X染色体上,若为隐性遗传病,应以女患者为突破口,分析女患者的父亲或儿子;若为显性遗传病,以男患者为突破口,分析男患者的母亲或女儿。
(2)不确定型遗传系谱图。
①依据系谱图相关信息判断最可能的情况:
②依据题干附加条件判断:
上述系谱图可能为伴X染色体隐性遗传,也可能为常染色体隐性遗传。若题干附加“1号个体不携带致病基因”,则为伴X染色体隐性遗传;若题干附加“1号个体携带致病基因”,则为常染色体隐性遗传。
即时应用
7.如图是人类某遗传病的遗传系谱图,下列说法不正确的是( )
A.该病的致病基因不可能是X染色体上的显性基因
B.该病的致病基因可能位于Y染色体上
C.由于后代中只有男性患者,因此该病一定为伴性遗传
D.该病的致病基因可能是常染色体上的显性基因或隐性基因
C
解析:由系谱图可知,父亲和儿子均患病,女儿和母亲均不患病,则该病的致病基因不可能是X染色体上的显性基因,致病基因可能位于Y染色体上。该病可能为伴性遗传病,也可能为常染色体显性或隐性遗传病。
8.以下遗传系谱图均为一对等位基因控制的遗传病,根据人类遗传病系谱图中各世代个体的表型进行判断,下列说法不正确的是( )
A.①是常染色体隐性遗传
B.②最可能是伴X染色体隐性遗传
C.③最可能是伴X染色体显性遗传
D.④可能是伴X染色体显性遗传
D
解析:①双亲正常女儿患病,一定是常染色体隐性遗传,如果致病基因位于X染色体上,则其父亲必为患者;②双亲正常,后代有病,必为隐性遗传病,因后代患者全为男性,可知致病基因最可能位于X染色体上,由母亲传递而来;③父亲有病,母亲正常,子代女儿全患病,儿子全正常,最可能为伴X染色体显性遗传病,不排除有其他遗传病的可能但概率非常低;④父亲有病,儿子全患病,女儿正常,最可能为伴Y染色体遗传病,不可能为伴X染色体显性遗传病,其他遗传病的可能性非常小。
联系实际·素养落实
[生活情境]
某野生小家鼠(XY型)种群有正常尾个体和弯曲尾个体,正常尾和弯曲尾是由1对等位基因T(t)控制的。从野生种群中选择亲本进行了如下两项杂交实验:①弯曲尾雌性群体与正常尾雄性群体随机交配,F1的雌雄个体中均有弯曲尾和正常尾;②弯曲尾雌性群体与弯曲尾雄性群体随机交配,F1的雌性均为弯曲尾,雄性有弯曲尾和正常尾。回答下列问题。
知识迁移·培养能力
探究:(1)根据杂交实验①能不能判断基因T、t的位置 说明原因。
提示:不能,T(t)在常染色体上和在X染色体上都符合杂交实验①的结果。
(2)根据杂交实验②的结果,可知基因T(t)位于哪条染色体上 并说出显性性状。
提示:X染色体。显性性状为弯曲尾。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联,这种现象叫作伴性遗传。
2.红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,其特点有交叉遗传、患者中男性远多于女性等。
3.抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病,其特点主要是患者中女性多于男性。
4.根据伴性遗传的规律可以由其他性状判断出后代的性别,推算后代的患病概率从而指导优生。
随堂反馈
1.下列有关性别决定的叙述,正确的是( )
A.含X染色体的配子数目∶含Y染色体的配子数目=1∶1
B.XY型性别决定的生物,Y染色体都比X染色体短小
C.含X染色体的精子和含Y染色体的精子数量相等
D.各种生物细胞中的染色体都可分为性染色体和常染色体
解析:含X染色体的配子数目(含X染色体的精子和卵细胞)多于含Y染色体的配子数目(只有精子含Y染色体);果蝇是XY型性别决定的生物,其Y染色体比X染色体大;含X染色体的精子和含Y染色体的精子数量相等;无性别区分的生物体内没有性染色体。
C
2.下列关于某X染色体上显性基因导致的遗传病的叙述正确的是( )
A.如果父亲患病,女儿一定不患此病
B.如果祖母患病,孙女可能患此病
C.如果外祖父患病,外孙一定患此病
D.如果母亲患病,儿子一定患此病
解析:父亲的X染色体一定传给女儿,所以父亲患病,女儿一定患此病;祖母患病,可能是纯合体也可能是杂合体,所以父亲可能患病,因此孙女可能患此病;外祖父患病,母亲一定患病,但可能是纯合体也可能是杂合体,所以外孙不一定患此病;母亲患病,可能是纯合体也可能是杂合体,所以其儿子不一定患此病。
B
3.下列有关性染色体的叙述正确的是( )
A.性染色体上的基因都可以控制性别
B.性别受性染色体控制而与基因无关
C.性染色体在所有细胞中成对存在
D.女儿的性染色体必有一条来自父亲
解析:性染色体上的基因并不都是控制性别的,但是遗传时一定与性别有关;生物的性别受性染色体控制也与基因有关;性染色体在生殖细胞中一般不成对存在;女儿的体细胞中有两条X染色体,分别来自父亲和母亲。
D
4.鸡的性别决定方式属于ZW型,现有一只纯种雌性芦花鸡与一只纯种雄性非芦花鸡交配多次,F1中雄性均为芦花鸡,雌性均为非芦花鸡。让F1中的雌雄鸡自由交配产生F2。据此推测错误的是( )
A.控制芦花和非芦花性状的基因在Z染色体上
B.F2雄鸡中芦花鸡的比例与F2雌鸡中芦花鸡的比例相等
C.F2中雄鸡有一种表型,雌鸡有两种表型
D.将F2中的芦花鸡雌雄交配,产生的F3中芦花鸡占3/4
C
解析:根据题意一只纯种雌性芦花鸡与一只纯种雄性非芦花鸡交配多次,
F1中雄性均为芦花鸡,雌性均为非芦花鸡,表现出母本与雄性后代相同,父本与雌性后代相同,说明控制该性状的基因不在W染色体上而在Z染色体上;F2雌鸡与雄鸡中芦花鸡的比例相等,均各自占50%;A基因为芦花,a基因为非芦花,则母本芦花鸡是ZAW,父本非芦花鸡是ZaZa,则F1中的雌雄鸡基因型分别为ZaW、ZAZa,所以产生的F2雄鸡为ZaZa和ZAZa,雌鸡为ZAW和ZaW,可见雌鸡和雄鸡都有两种表型;已知F2雄鸡为ZaZa和ZAZa,雌鸡为ZAW和ZaW,将F2中的芦花鸡雌雄交配,即ZAW和ZAZa杂交,则产生的F3中非芦花鸡占1/4,芦花鸡占3/4。
5.如图为某家族红绿色盲的遗传图解,色盲基因用b表示。图中除男孩Ⅲ-3和他的外祖父Ⅰ-4是红绿色盲外,其他人色觉都正常,回答下列问题。
解析:(1)红绿色盲是伴X染色体隐性遗传,所以Ⅲ-3 的基因型为XbY。因Ⅱ-1和Ⅱ-2表型正常,所以Ⅱ-1的基因型为XBY,Ⅱ-2的基因型为XBXb,由此可知,Ⅲ-2的基因型为XBXB或XBXb,概率各为1/2。
答案:(1)XbY XBXb或XBXB
(1)Ⅲ-3的基因型是 ,Ⅲ-2的基因型可能是 。
5.如图为某家族红绿色盲的遗传图解,色盲基因用b表示。图中除男孩Ⅲ-3和他的外祖父Ⅰ-4是红绿色盲外,其他人色觉都正常,回答下列问题。
解析:(2)分析系谱图可知,Ⅲ-3的色盲基因Xb来源于Ⅱ-2,而Ⅱ-2的表型正常,因此Ⅱ-2的基因型为XBXb。
答案:(2)XBXb 母子
(2)Ⅱ中与男孩Ⅲ-3的红绿色盲基因有关的亲属的基因型是 ,与该男孩的亲属关系是 。
5.如图为某家族红绿色盲的遗传图解,色盲基因用b表示。图中除男孩Ⅲ-3和他的外祖父Ⅰ-4是红绿色盲外,其他人色觉都正常,回答下列问题。
解析:(3)根据(1)分析可知,Ⅲ-2的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb,而Ⅲ-1的基因型为XBY,因此,Ⅳ-1是红绿色盲基因携带者的概率为(1/2)×(1/2)=1/4。
答案:(3)1/4
(3)Ⅳ-1是红绿色盲基因携带者的概率是 。 (共48张PPT)
第2章 基因和染色体的关系
新课程标准内容 学科核心素养
1.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。
2.说明进行有性生殖的生物体,其遗传信息通过配子传递给子代。
3.概述性染色体上的基因传递和性别相关联。 1.生命观念:通过减数分裂的过程,阐明形成配子过程中染色体的行为变化,认同遗传信息在亲子代间的连续性。
2.科学思维:运用细胞减数分裂的模型,阐明遗传信息在有性生殖中的传递;通过归纳与概括伴性遗传的特点,阐明染色体上的基因与性别相关联。
3.科学探究:通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上。
4.社会责任:运用遗传的观点,解释常规遗传学在实践中的应用。
第1节 减数分裂和受精作用
第1课时 减数分裂
学习目标
1.通过建构精子形成过程的模型,描述减数分裂过程中染色体的动态变化。
2.通过比较精子和卵细胞形成过程的异同,阐明减数分裂的概念以及各时期的特征。
3.通过对细胞有丝分裂和减数分裂过程的比较,区分有丝分裂和减数分裂的图像。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 精子的形成过程
建立概念·达成素养
问题探究
活动:阅读教材P18～21及图2-2,请思考回答下列问题。
问题(1):精子形成的场所是哪里
提示:睾丸。
问题(2):精原细胞形成精子时,染色体复制几次 细胞分裂几次
提示:染色体复制一次,细胞连续分裂两次。
问题(3):精原细胞经染色体复制后成为初级精母细胞,初级精母细胞的染色体数目是否加倍 判断的依据是什么
提示:不加倍。着丝粒的数目没有加倍。
问题(4):什么样的两条染色体称为同源染色体
提示:减数分裂Ⅰ中配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一条来自父方、一条来自母方。
问题(5):减数分裂Ⅰ的主要特征有哪些
提示:同源染色体联会形成四分体;四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换;同源染色体分离,分别移向细胞两极。
问题(6):减数分裂Ⅰ过程中,联会的生物学意义是什么
提示:有利于同源染色体分离,使染色体数目减半。
问题(7):减数分裂Ⅱ的主要特征是什么 试列表比较减数分裂Ⅱ与有丝分裂有何相同和不同之处。
提示:染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开。
项目 减数分裂Ⅱ 有丝分裂
相同点 ①前、中期一条染色体由两条姐妹染色单体组成
②后期着丝粒一分为二,姐妹染色单体分开形成两条子染色体
不同点 ①细胞中不含同源染色体
②分裂后产生的是染色体数目减半的生殖细胞 ①细胞中含有同源染色体
②分裂后产生染色体数目不变的体细胞
问题(8):请用文字与箭头的形式归纳精子形成过程。
提示:精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精细胞→精子。
问题(9):与精原细胞相比,精子中的染色体数与核DNA分子数发生了什么
变化
提示:染色体数和核DNA分子数减半。
归纳总结
(1)同源染色体:配对的两条染色体, 一般都相同,一条来自
、一条来自母方。
(2)四分体: 后的每对同源染色体含有 染色单体。
(3)减数分裂过程中染色体数目减半发生在 (减数第一次分裂)。
形状和大小
父方
联会
四条
减数分裂Ⅰ
拓展
(2)数量关系:1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子
2.比较减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ
名称
项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
着丝粒 不分裂 分裂
染色体 2n→n,减半 n →2n→n,
不减半
DNA数目 4n→2n,减半 2n →n,减半
染色体
主要行为 同源染色体联会、分离,非同源染色体自由组合 染色单体分开
同源染色体 有 无
1.在初级精母细胞中不存在的行为是( )
A.同源染色体配对
B.姐妹染色单体分离
C.同源染色体彼此分离
D.非姐妹染色单体之间交换片段
即时应用
B
解析:同源染色体配对和非姐妹染色单体之间交换片段均发生在减数分裂Ⅰ前期,同源染色体彼此分离发生在减数分裂Ⅰ后期,姐妹染色单体分离发生在减数分裂Ⅱ后期,初级精母细胞中不存在该行为。
2.马蛔虫体细胞有两对染色体,下列有关其精原细胞减数分裂过程的叙述,错误的是( )
A.减数分裂Ⅰ后期移向两极的染色体不相同
B.减数分裂Ⅱ细胞质会发生均等分裂
C.初级精母细胞联会时形成4个四分体
D.精细胞中不存在同源染色体
C
解析:减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,所以移向两极的染色体不相同;精原细胞在减数分裂Ⅱ末期,细胞质会发生均等分裂,形成两个大小相等的精细胞;马蛔虫体细胞有两对染色体,所以其初级精母细胞联会时形成2个四分体;由于减数分裂Ⅰ过程中,同源染色体已分离,故减数分裂形成的精细胞中不存在同源染色体。
新知探究二 卵细胞和精子形成的异同点
问题探究
活动:如图是某动物细胞减数分裂各时期的示意图,请据图思考回答下列
问题。
问题(1):如图所示的是精子形成过程还是卵细胞的形成过程 请简述判断的理由。
提示:精子形成过程,因为减数分裂Ⅰ末期形成两个子细胞时细胞质是均等分裂的。
问题(2):请将图中细胞分裂图像按正确分裂顺序排序。
提示:③⑥②④①⑤。
问题(3):试比较精子和卵细胞形成过程有哪些不同点。
提示:①细胞质的分裂方式不同,精子形成过程细胞质均等分裂,初级卵母细胞和次级卵母细胞分裂时细胞质不均等分裂;②生殖细胞数量不同,精子形成过程最终形成4个精子,卵细胞形成过程最终形成1个卵细胞;③精子形成过程需要变形,而卵细胞形成过程不需要变形。
问题(4):精子和卵细胞形成过程有何相同点。
提示:染色体复制一次,细胞连续分裂两次,子细胞中染色体数目减半。
归纳总结
卵细胞形成过程与精子形成过程的比较
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
场所 睾丸 卵巢
细胞质是否
均等分裂 . 存在不均等分裂
是否变形 . 不变形
结果 一个精原细胞
↓
个精子 一个卵原细胞
↓
个卵细胞、 个极体
均等分裂
变形
4
1
3
即时应用
3.下列关于减数分裂形成卵细胞过程的叙述中,正确的是( )
①卵原细胞经减数分裂形成的只有卵细胞 ②对体细胞染色体数为2n的生物来说,次级卵母细胞中存在同源染色体 ③着丝粒在减数分裂Ⅱ后期分裂 ④同源染色体的分离导致子细胞中染色体数目减半 ⑤减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半,核DNA含量不变 ⑥染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅱ末期
A.①②③ B.④⑤⑥
C.③④ D.⑥
C
解析:卵原细胞经减数分裂形成的细胞除卵细胞外还有极体,①错误;对体细胞染色体数为2n的生物来说,由于在减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离,所以在次级卵母细胞中不存在同源染色体,②错误;减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半,核DNA含量也减半,⑤错误;染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ末期结束时,⑥错误。
4.下列有关两个细胞分裂图像的说法正确的是( )
A.①②均是卵细胞形成过程中的细胞
B.①②中均含两对同源染色体
C.①能产生4种类型的生殖细胞
D.②能产生1种类型的生殖细胞
D
解析:由细胞中染色体变化的规律及细胞质的分裂情况可知,细胞①是初级精母细胞,正处于减数分裂Ⅰ后期,含两对同源染色体,其中非同源染色体已完成组合,它只能产生2种(4个)生殖细胞(精细胞);细胞②是次级卵母细胞,正处于减数分裂Ⅱ后期,不含同源染色体,只能产生1种(1个)生殖细胞(卵细胞)。
新知探究三 减数分裂过程中相关数量变化
问题探究
活动:以人体为例分析精原细胞减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中染色体和核DNA含量变化规律。
问题(1):请绘制减数分裂过程中一个细胞内染色体和核DNA分子数目变化曲线。
提示:
问题(2):在减数分裂Ⅱ后期染色体加倍的原因是什么 染色单体和核DNA也加倍了吗
提示:着丝粒断裂导致染色体加倍,染色单体数为0,核DNA不加倍。
问题(3):在减数分裂Ⅰ后期的初级精母细胞和减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞中,移向细胞一极的染色体数目和形态结构相同吗
提示:数目相同,形态结构不同。初级精母细胞中的染色体含有姐妹染色单体。
归纳总结
核DNA含量与染色体数量变化的原因分析
(1)核DNA含量加倍的原因是 ;减半的原因是 。
(2)染色体数量加倍的原因是 ;减半的原因是 。
DNA的复制
细胞分裂
着丝粒分裂
细胞分裂
1.每条染色体上DNA含量变化的分析
拓展
如图所示曲线既适用于减数分裂,也适用于有丝分裂,相关分析如下:
项目 A→B B→C C→D E→F
特点
及其
变化
对应
减数
分裂
时期 减数分裂
前的间期 减数分裂
Ⅰ和减数
分裂Ⅱ的
前期、中期 减数
分裂
Ⅱ后期 减数
分裂Ⅱ
末期
对应
有丝
分裂
时期 间期 前期和
中期 后期 末期
2.染色(单)体、核DNA、同源染色体数目的判断方法
(1)确定染色体数
①若以有丝分裂或减数分裂图示形式出现,可根据“着丝粒数=染色体数”来确定。
②若已知体细胞染色体数,判断其他各时期染色体数。有丝分裂只有后期染色体数暂时加倍,其他各时期与体细胞染色体数一致。若是减数分裂,则减数分裂Ⅰ时期与体细胞染色体数一致,减数分裂 Ⅰ 之后染色体数目为体细胞的一半(减数分裂 Ⅱ 后期,着丝粒分裂,染色体数暂时加倍)。
(2)确定染色单体数
①染色单体出现在复制后,着丝粒分裂前这段时期,染色单体数=染色体数×2。
②在DNA复制前和着丝粒分裂后的时期,染色单体数为零。
(3)确定核DNA数
①有染色单体时,核DNA数=染色单体数。
②无染色单体时,核DNA数=染色体数。
(4)确定同源染色体数
①有丝分裂全过程都有同源染色体。
②减数分裂Ⅰ后,受精作用前无同源染色体,其他各时期均含同源染色体。
③同源染色体的对数等于染色体数的一半。
即时应用
5.在减数分裂过程中,没有染色单体的时期是( )
A.减数分裂Ⅰ后期 B.减数分裂Ⅱ后期
C.减数分裂Ⅱ前期 D.减数分裂Ⅱ中期
解析:减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成染色体,所以不存在染色单体。
B
6.如图表示雄果蝇(2n=8)进行某种细胞分裂时,处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列叙述错误的是( )
A.该过程表示精原细胞进行的减数分裂
B.②表示染色单体数,③表示核DNA数
C.Ⅰ阶段细胞中含有8条染色体、4对同源染色体
D.互换发生在Ⅱ和Ⅲ所处阶段
D
解析:根据Ⅳ染色体、核DNA减半,可判断该过程表示精原细胞进行的减数分裂过程,Ⅰ可代表精原细胞,Ⅱ可代表初级精母细胞,Ⅲ可代表次级精母细胞,Ⅳ可代表精细胞;图中①为染色体,②为染色单体,③为核DNA;Ⅰ阶段细胞中没有染色单体,染色体∶核DNA=1∶1,且染色体数目与体细胞数目相同,可代表体细胞或原始生殖细胞,细胞中含有8条染色体、4对同源染色体;互换发生在减数分裂Ⅰ的前期(四分体时期),应属于Ⅱ所处阶段。
新知探究四 细胞分裂图像的判断
问题探究
活动:研究人员对某高等生物(2n)细胞分裂过程中染色体形态、数目进行了观察分析,得到如图所示的图像。请结合该图解回答下列问题。
问题(1):图中含有同源染色体的细胞有哪些
提示:A、B、C、E。
问题(2):图中表示正在进行有丝分裂的细胞有哪些
提示:A、C。
问题(3):图B细胞进行的是哪种分裂 处于何时期 说出判断依据。
提示:图B细胞含有同源染色体,且同源染色体分离,应处于减数分裂Ⅰ的后期。
问题(4):图D细胞进行的是哪种分裂 处于何时期 说出判断依据。
提示:图D细胞不含同源染色体,且着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ的后期。
归纳总结
细胞分裂图像题的两种判断方法
(1)根据染色体的特点辨别细胞分裂方式——“三看法”
口诀:一看数,二看体,三看行为比一比。
减数分裂Ⅱ
减数分裂Ⅱ
减数分裂Ⅰ
有丝分裂
(2)依据细胞质分配识别减数分裂不同时期的图像
7.如图为某一高等动物体内的一组细胞分裂示意图,据图分析正确的是( )
A.图②产生的子细胞不一定为精细胞
B.图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤
C.一般不用该生物的性腺作为观察减数分裂的实验材料
D.该生物的正常体细胞中含有4条染色体
即时应用
D
解析:④细胞中同源染色体分离,且细胞质均等分裂,该高等动物为雄性动物;图②细胞处于减数分裂Ⅱ后期,且细胞质均等分裂,称为次级精母细胞,其分裂形成的子细胞一定为精细胞。体细胞进行的是有丝分裂,图中属于有丝分裂过程的有③⑤。动物的精巢(睾丸)是观察动物细胞减数分裂的最佳材料,卵巢中同一时期进行减数分裂的卵原细胞很少,并且它的分裂是不完整的,故一般不用雌性动物的性腺作为观察减数分裂的实验材料。
8.图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系;图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像,据图判断下列分析不正确的是( )
A.图1中AB段的形成是核DNA复制的结果,图2中丙细胞将发生CD段的变化
B.图2中的乙表示初级卵母细胞正在发生同源染色体分离
C.图2中甲、乙、丙细胞中所含染色体数分别为8、4、2
D.图1中D点时期细胞中染色体数与A点时期染色体数目相等
D
解析:图1中AB段形成的原因是核DNA复制,图2中丙细胞将发生CD段的变化,即着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体;图2中的乙细胞中同源染色体分离,且细胞质不均等分裂,所以该图表示初级卵母细胞正在发生同源染色体分离;图2中甲、乙、丙细胞中所含染色体数分别为8、4、2;图1中CD段发生着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,所以D点时期细胞中染色体数是A点时期染色体数目的两倍。
联系实际·素养落实
[生活情境]
唐氏综合征又称21三体综合征,是一种常见的染色体异常遗传病,患者的智力低于常人,身体发育缓慢,并且表现出特殊的面容。对患者进行染色体检查,可以看到患者比正常人多了一条21号染色体。
知识迁移·培养能力
探究:(1)21三体综合征产生的原因是什么
提示:父方或母方产生生殖细胞时减数分裂异常,产生了21号染色体多一条的精子或卵细胞,该异常的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子完成受精作用,会出现21三体综合征患者。
(2)若确定母方卵原细胞减数分裂异常,产生了一个21号染色体多一条的卵细胞,试分析该卵细胞产生的原因。
提示:可能是母方减数分裂Ⅰ同源染色体没有正常分离,也可能是减数分裂Ⅱ着丝粒分裂后两条子染色体没有正常分离(移向两极)所致。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.进行有性生殖的生物,在由原始生殖细胞产生成熟生殖细胞的过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次,最终使成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。减数分裂的特点是染色体只复制一次,而细胞分裂两次,导致染色体数目减半。
2.减数分裂Ⅰ的主要特征:①同源染色体联会形成四分体;②四分体中的非姐妹染色单体之间可以发生互换;③同源染色体分离,非同源染色体自由组合。
3.减数分裂Ⅱ的主要特征:每条染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极。
随堂反馈
1.下列关于四分体的叙述中,正确的是( )
A.有丝分裂和减数分裂过程中都会出现四分体
B.一个四分体中含有四条染色体和四个DNA分子
C.次级精母细胞中的四分体数是初级精母细胞中的1/2
D.人的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可形成23个四分体
解析:在减数分裂Ⅰ前期,联会后的每对同源染色体形成四分体,一个四分体中含有四条染色单体,而有丝分裂过程中不会出现四分体;一个四分体中含有两条染色体、四条染色单体和四个DNA分子;次级精母细胞中不存在四分体;人的精原细胞中含有23对同源染色体,在减数分裂前的间期,染色体复制后成为初级精母细胞,此时细胞中的染色体数目不变,因此人的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可形成23个四分体。
D
2.如图为某动物细胞分裂示意图,下列关于该图的叙述不正确的是( )
A.在减数分裂Ⅰ前期时,④与⑦、⑤与⑥联会,形成两个四分体
B.在减数分裂Ⅰ后期时,移向同一极的染色体均含同源染色体
C.④是一条染色体,包含两条染色单体①和③,它们通过一个着丝粒②相连
D.细胞中含有两对同源染色体,其中④和⑦为一对同源染色体
解析:题图中④和⑦为一对同源染色体,⑤和⑥也为一对同源染色体。题图中每条染色体均包含两条姐妹染色单体,且染色体的着丝粒均位于赤道板两侧,表示处于减数分裂Ⅰ中期;在减数分裂Ⅰ前期时,同源染色体两两配对,发生联会,形成四分体;在减数分裂Ⅰ后期时,同源染色体分离,移向同一极的染色体均不含同源染色体。
B
3.以下细胞中既含有同源染色体,又含有染色单体的是( )
①有丝分裂中期细胞 ②有丝分裂后期细胞 ③减数分裂Ⅰ中期细胞 ④减数分裂Ⅱ中期细胞 ⑤减数分裂Ⅰ后期细胞 ⑥减数分裂Ⅱ后期细胞
A.①③⑤ B.②③④
C.①③④ D.④⑤⑥
解析:有丝分裂后期及减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色单体消失;减数分裂Ⅱ中期虽有染色单体,但不含同源染色体。
A
4.下列有关人体的减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的比较,正确的是( )
A.在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中都有同源染色体
B.在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中都有姐妹染色单体的分离
C.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中染色体数目不可能相同
D.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中核DNA含量不可能相同
解析:减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,因此减数分裂Ⅱ过程中不含同源染色体;在减数分裂Ⅰ过程中没有姐妹染色单体的分离;减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ后期染色体数目相同;减数分裂Ⅰ过程中核DNA含量为减数分裂Ⅱ过程的二倍,故两者不可能相同。
D
5.如图是发生在某生物体内的细胞减数分裂部分过程模式图,请据图回答下列问题。
(1)由图可知该生物属于 (填“动物”或“植物”),该过程发生的场所是 。
解析:(1)动物细胞没有细胞壁,由图可知该生物属于动物,由于甲细胞的同源染色体分离,且细胞质不均等分裂,所以可判断是初级卵母细胞。因此该过程发生的场所是卵巢。
答案:(1)动物 卵巢
解析:(2)据题图分析可知,该过程的正确顺序是丁→甲→乙→丙。
答案:(2)丁→甲→乙→丙
5.如图是发生在某生物体内的细胞减数分裂部分过程模式图,请据图回答下列问题。
(2)减数分裂过程的正确顺序是 (用甲、乙、丙、丁序号表示)。
解析:(3)图丙表示减数分裂Ⅱ后期,细胞中含有0条染色单体,有0对同源染色体。
答案:(3)0 0
5.如图是发生在某生物体内的细胞减数分裂部分过程模式图,请据图回答下列问题。
(3)图丙中,细胞含有 条染色单体,有 对同源染色体。
解析:(4)图丁所示的细胞同源染色体联会,形成四分体,共有2个四分体。
答案:(4)2
5.如图是发生在某生物体内的细胞减数分裂部分过程模式图,请据图回答下列问题。
(4)图丁中,细胞含有 个四分体。 (共39张PPT)
第2课时 减数分裂的观察实验、受精作用
学习目标
1.借助模型构建,阐述配子中染色体组合的多样性。
2.通过归纳与概括,说明减数分裂和受精作用在遗传信息传递中的作用。
3.运用模型、装片观察模拟减数分裂过程中染色体的行为变化。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
建立概念·达成素养
问题探究
1.实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂可形成精细胞,再通过变形形成精子。在此过程中,细胞中的染色体 都在不断地发生变化,因而可据此识别减数分裂的各个时期。
形态、位置和数目
2.实验目的
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,识别减数分裂不同时期 的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。
3.实验材料的选择
宜选用 (填“雄性”或“雌性”)个体的生殖器官。
染色体
雄性
4.实验步骤
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,识别 .
细胞、 细胞和精细胞
先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞,再在高倍镜下仔细观察染色体的 .
根据观察结果,尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图
初级
精母
次级精母
形态、位置和数目
问题(1):当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时,你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期
提示:依据减数分裂不同时期染色体的不同特征来判断。
问题(2):减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比,中期细胞中染色体的不同点是什么 末期呢
提示:减数分裂Ⅰ中期,每对同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧;末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成,其数目是体细胞染色体数目的一半,每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ中期,所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板位置;末期细胞两极的染色体不含染色单体。
问题(3):通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点,可以推测一个精原细胞在不同分裂时期的染色体变化,这一做法能够成立的逻辑前提是什么
提示:同一生物的不同细胞,所含遗传物质相同,增殖的过程相同,不同细胞可能处于细胞分裂的不同阶段。因此,可以通过观察多个精原细胞的减数分裂,推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
归纳总结
选用雄性个体生殖器官作为实验材料的原因
(1)一般来说,雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。
(2)雌性动物排卵排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞,排出的细胞先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期,只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ,因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。
1.下列关于观察细胞减数分裂过程实验的叙述中,错误的是( )
A.可用蝗虫卵母细胞、蚕豆花粉母细胞的装片观察减数分裂
B.用桃花的雄蕊制成的装片比用桃花的雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象
C.能观察到减数分裂现象的装片中,可能观察到同源染色体联会现象
D.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
即时应用
D
解析:蝗虫卵母细胞和蚕豆花粉母细胞都属于原始生殖细胞,会进行减数分裂,可以作为观察减数分裂的实验材料;桃花的雄蕊中进行减数分裂的花粉母细胞数量较多,而桃花的雌蕊中进行减数分裂的胚囊母细胞数量较少,故用桃花的雄蕊制成的装片比用桃花的雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象;减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体联会,可以通过观察细胞减数分裂装片来观察联会现象;洋葱根尖细胞进行有丝分裂,不会进行减数分裂,故用洋葱根尖制成的装片可以观察到有丝分裂的细胞,但有丝分裂过程中没有同源染色体联会现象的发生。
2.一个班级分组进行观察减数分裂的实验,下列操作及表述正确的是( )
A.换用高倍镜时,从侧面观察,防止物镜与装片碰擦
B.因观察材料较少,性母细胞较小,显微镜视野应适当调亮
C.为观察染色体的形态,换用高倍镜后用粗准焦螺旋调节焦距
D.一个视野中,用10×物镜看到8个细胞,用40×物镜则可看到32个细胞
A
解析:高倍镜镜头较长,换用时应从侧面观察,防止物镜与装片碰擦;本实验要用高倍镜观察,视野应适当调亮,但原因不是材料少,性母细胞小;观察染色体的形态需要用高倍镜,换用高倍镜后只能用细准焦螺旋调节焦距;放大倍数越大,看到的细胞数目越少。
新知探究二 配子中染色体组合的多样性
问题探究
资料:在不考虑互换的情况下,分析下列细胞产生配子的种类。
问题(1):若图甲所示为一个精原细胞,则能形成多少种精子 若甲图所示为一个卵原细胞,则能形成多少种卵细胞
提示:2种精子,A和a。1种卵细胞,A或a。
问题(2):若图乙所示为一个精原细胞,则能形成多少种精子 若图乙所示精原细胞数量足够多,则能产生多少种精子
提示:2种精子,AB和ab或Ab和aB。若图乙所示精原细胞数量足够多,则能产生4种精子,即AB、ab、Ab、aB。
问题(3):若图乙所示为一个卵原细胞,则能形成多少种卵细胞 若图乙所示卵原细胞数量足够多,则能产生多少种卵细胞
提示:1个卵原细胞可以形成1个卵细胞,即AB或ab或Ab或aB。若图乙所示卵原细胞数量足够多时可产生4种卵细胞,即AB、ab、Ab、aB。
问题(4):含有n对同源染色体的精原细胞,且数量足够多,则可能产生多少种精子,产生每一种精子的比例是多少
提示:可能产生2n种精子,产生每一种精子的比例为1/2n。
问题(5):考虑四分体的互换,分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞,减数分裂最多能产生几种精子和卵细胞
提示:①1个精原细胞减数分裂和变形后产生4个精子,在不发生互换的情况下,4个精子两两相同,即有2种类型;若四分体时期发生互换,则4个精子各不相同,即4种类型。
②无论是否发生互换,1个卵原细胞经减数分裂后,只能产生1个卵细胞,即1种类型。
归纳总结
(1)配子中染色体组合多样性的原因
①减数第一次分裂后期,非同源染色体的 。
②四分体时期,同源染色体上 之间的互换。
自由组合
非姐妹染色单体
(2)配子来源的判断方法
①以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例,如图所示。
由图可知,E和 、G和 的染色体组成完全相同,分别来自同一次级精母细胞C、D;E(F)与G(H)中的染色体“互补”,来自同一个 细胞。
F
H
初级精母
②二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)如图所示。
由图可知,E和F,G和H的染色体组成大同小异,分别来自同一 细胞C、D;E(F)与G(H)中的染色体“互补”,来自同一 细胞。
(3)减数分裂产生配子的种类
①对个体而言,由于一个个体能产生许多性原细胞,不同的性原细胞减数分裂时非同源染色体组合方式不同,因此,一个个体经减数分裂最多能产生2n种配子(二倍体),n代表同源染色体的对数。
次级精母
初级精母
②只考虑非同源染色体自由组合,不考虑互换的情况。Y与y、R与r分别表示两对同源染色体。
配子种类
细胞或个体 YyRr能产生
配子的种类 n对同源染色体
产生的配子种类
一个精原细胞 2种(YR、yr
或Yr、yR) 2种
一个雄性个体 4种(YR、yr、
Yr、yR) 2n种
一个卵原细胞 1种(YR或yr
或Yr或yR) 1种
一个雌性个体 4种(YR、yr、
Yr、yR) 2n种
③若考虑互换,会增加配子的种类,如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
根据染色体组成判断配子来源的方法
(1)若两个精细胞中染色体完全相同,则它们可能来自同一个次级精母细胞。简记为“同为同一次”。
(2)若两个精细胞中染色体恰好“互补”,则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。简记为“补为同一初”。
(3)若两个精细胞中的染色体有的相同,有的互补,只能判定可能来自同一个生物体不同精原细胞的减数分裂过程。简记为“同、补同一体”。
拓展
即时应用
3.如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析,在不考虑互换的情况下,下列相关叙述不正确的是( )
A.上述精细胞至少来自4个精原细胞
B.⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C.上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D.①⑦可能来自同一个精原细胞
D
解析:在不考虑互换的情况下,每个精原细胞可产生两个不同的次级精母细胞(染色体互补),每个次级精母细胞又可产生2个基因组成相同的精细胞,因此图中①④可能来自同一个精原细胞,②⑥可能来自同一个精原细胞,③⑦可能来自同一个精原细胞,⑤⑧可能来自同一个精原细胞,因此上述精细胞至少来自4个精原细胞;1个次级精母细胞能产生2个相同的精细胞,图中8个精细胞的基因型各不相同,至少来自8个次级精母细胞;由于同一个精原细胞产生的精细胞,基因组成相同或互补,故①⑦不可能来自同一个精原细胞。
4.某动物能产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种精子(无互换和基因突变),下列说法正确的是( )
A.这四种精子可能来自同一个精原细胞
B.这四种精子可能来自两个精原细胞
C.这四种精子可能来自两个次级精母细胞
D.这四种精子可能来自三个次级精母细胞
B
解析:在无互换和基因突变的情况下,一个精原细胞减数分裂只能产生两种精子;由题意可知,AB和ab可能来自一个精原细胞,而Ab和aB可能来自另一个精原细胞,所以这四种精子可能来自两个精原细胞;每个次级精母细胞只能形成一种精子。
新知探究三 受精作用
问题探究
资料:如图所示为生物体的有性生殖过程。
问题(1):从减数分裂角度分析,生殖细胞与原始生殖细胞相比,染色体数目有何变化
提示:染色体数目减半,且不含同源染色体。
问题(2):从受精作用角度分析,受精卵与生殖细胞相比,染色体数目有何变化
提示:受精卵染色体数目恢复为体细胞染色体数目,且出现同源染色体。
问题(3):结合细胞膜的成分,讨论精子与卵细胞相互识别的物质基础是什么 精子与卵细胞融合的过程体现了生物膜的什么特点
提示:精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖蛋白。精子与卵细胞相互融合体现了生物膜的流动性。
问题(4):受精卵中的染色体一半来自精子,一半来自卵细胞,是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质 试分析原因。
提示:不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方,但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方(卵细胞)。
问题(5):受精作用的实质是什么 受精作用有什么意义
提示:受精作用的实质是精子和卵细胞的细胞核融合成为受精卵。减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性,以及生物的遗传和变异具有重要的意义。
归纳总结
(1)受精作用的细胞学基础
①细胞膜的 功能——同种生物的精子和卵细胞相互识别。
②细胞膜的 ——精子和卵细胞融合为受精卵。
(2)受精卵中的遗传物质(DNA)并非一半来自父方、一半来自母方。因为 .
中含有少量遗传物质(DNA),而受精卵的细胞质几乎全部来自 。经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自 、一半来自 。受精作用使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数目,且出现同源染色体。
(3)减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代 数目的恒定,也维持了遗传信息在亲子代间的连续性。
信息交流
流动性
细
胞质
卵细胞
精子(父方)
卵细胞(母方)
染色体
(4)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因
自由组合
随机结合
即时应用
5.如图是生物的有性生殖过程。下列叙述正确的是( )
A.非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中
B.由过程Ⅱ可知受精卵中的细胞质主要来自精子
C.同源染色体的分离发生在过程Ⅰ和Ⅱ中
D.仅有过程Ⅰ即可维持亲子代间染色体数目的恒定
解析:分析题图可知,过程Ⅰ是减数分裂,过程Ⅱ是受精作用。非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期;受精卵中的细胞质主要来自卵细胞;同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中;过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子代间染色体数目的恒定。
A
6.下列关于精子和卵细胞结合成受精卵过程的叙述,正确的是( )
①受精卵中的遗传物质主要来自染色体 ②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞 ③受精时精子全部进入卵细胞内 ④受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方
A.①②④ B.②③④
C.①③④ D.①②③
A
解析:在受精作用过程中,精子只是头部进入卵细胞,因此受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方,而细胞质主要来自卵细胞。
联系实际·素养落实
[科研情境]
有性生殖的生物通过细胞分裂和受精作用完成个体的繁殖(如图)。
知识迁移·培养能力
探究:(1)同时含有同源染色体和姐妹染色单体的细胞是哪个
提示:Ⅱ。
(2)细胞Ⅳ的生成通过什么过程 该细胞中遗传物质来源有哪些
提示:受精作用。核遗传物质一半来自父方,一半来自母方,细胞质遗传物质几乎都来自母方。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.配子中染色体组合多样性的原因:①同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合;②同源染色体上非姐妹染色单体间发生互换。
2.受精卵中的核遗传物质一半来自父方,一半来自母方,但细胞质基因几乎全部来自母方。
3.减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。
随堂反馈
1.欲观察细胞减数分裂过程,在下列材料中应该选用的是( )
A.马蛔虫受精卵 B.成熟的花粉粒
C.小鼠睾丸 D.根尖分生区
解析:马蛔虫受精卵的增殖方式为有丝分裂,属于观察有丝分裂的材料;成熟花粉粒里面含有精子,说明减数分裂已经完成,观察不到减数分裂的过程;小鼠的睾丸是雄性生殖器官,该器官减数分裂进行旺盛,并且产生的精子数量较多,适宜作为观察材料;根尖分生区细胞增殖方式属于有丝分裂,因此观察不到减数分裂。
C
2.A和A′、B和B′分别代表细胞中的两对同源染色体,下列来自同一个精原细胞的一组精子是( )
A.AB、A′B、AB′、A′B′
B.AB、A′B′、AB、A′B′
C.A′B′、A′B、A′B、A′B′
D.A′B、A′B、AB、A′B′
解析:由于减数第一次分裂过程中同源染色体分离,非同源染色体自由组合,一个精原细胞应产生两个“互补”类型的次级精母细胞,而减数第二次分裂相当于有丝分裂,因此最终产生的4个精细胞(精子)只有两种类型。
B
3.关于“建立减数分裂中染色体变化的模型”的活动,下列叙述错误的是( )
A.用红色和蓝色的橡皮泥制成的长度相同的染色体,可以表示来源不同的一对同源染色体
B.可以把颜色和长短一样的两个染色单体的中部用铁丝扎起来,代表减数分裂开始时已复制完成的一条染色体
C.在模拟减数分裂Ⅰ中期时,必须是红色的染色体都放在赤道板的一侧,蓝色的染色体都放在赤道板的另一侧
D.模型制作完成时,可以得到四个子细胞,只有两种类型
解析:减数分裂Ⅰ中期时,同源染色体排列在赤道板的两侧,但是一对同源染色体的两条染色体是随机分布在赤道板两侧的,相同颜色的染色体不一定全在同一侧。
C
4.图甲是某生物的一个精细胞,图中染色体的灰色和白色分别代表染色体的来源,来自父方和母方。根据染色体的类型和数目判断图乙中与图甲来自同一个精原细胞的有( )
A.①② B.①④
C.①③ D.②④
解析:由图甲可知,形成该细胞的过程中,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换,依据染色体组成情况可判断,图甲和图乙中的③可能来自同一个次级精母细胞;图甲和图乙中的①可能来自同一个精原细胞,故图乙中的①③与图甲来自同一个精原细胞。
C
5.如图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数),回答以下问题。
(1)由成体开始到受精卵的形成需要经过[ ] 和[ ] 两个过程。从遗传的角度看这两个过程的重要意义是 。
解析:(1)分析图解可知,高等动物个体发育成熟后,通过减数分裂(A过程)产生配子,雌雄配子经过受精作用(B过程)结合形成受精卵,继续进行个体发育,由此可见,减数分裂和受精作用对于维持生物前后代染色体数目的恒定,维持生物遗传的稳定性具有重要意义。
答案:(1)A 减数分裂 B 受精作用 维持生物前后代染色体数目的恒定,维持生物遗传的稳定性
5.如图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数),回答以下问题。
(2)哺乳动物的A过程发生在 (填腺体名称)中。
解析:(2)哺乳动物的减数分裂发生在卵巢和睾丸中。
答案:(2)卵巢和睾丸
5.如图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数),回答以下问题。
(3)受精卵经 和 最终发育为成体,此过程中细胞的分裂方式为 。
解析:(3)受精卵经细胞分裂和细胞分化最终发育为成体,此过程中细胞的分裂方式为有丝分裂。
答案:(3)细胞分裂 细胞分化 有丝分裂
