(共39张PPT)
第二节 基因伴随染色体传递
素养导学
内容梳理
概念突破
随堂检测
素养导学
教学内容 教学要求 素养归属
1.基因位于染色体上 (1)通过归纳与概括,分析遗传因子与染色体行为之间的平行关系,认同遗传的染色体学说的内容 科学思维
(2)基于模拟实验的思维分析摩尔根果蝇眼色遗传实验,进一步分析基因与染色体的平行关系,明确基因位于染色体上 科学探究
2.遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 通过归纳与概括、模型与建模等思维,利用遗传的染色体学说解释孟德尔分离定律与自由组合定律发生的本质 科学思维
1.基因位于染色体上
(1)遗传的染色体学说
基因分离和自由组合的行为与减数分裂中染色体的行为之间存在着 的关系,具体如下:
内容梳理
项目 基因 染色体
生殖过程中 在杂交实验中始终保持其 和独立性 在细胞分裂各期中保持着一定的 特征
体细胞中来源 存在,一个来自 ,另一个来自 . 存在,一条来自 ,另一条来自 .
形成配子时 等位基因 ,分别进入不同的配子;非等位基因 . 同源染色体的两条染色体 .
,分别进入不同的配子;非同源染色体自由组合
配子中 . .
平行
完整性
形态
成对
父方
母方
成对
父方
母方
互相分离
自由组合
彼此
分离
单个
单条
(2)分析摩尔根的果蝇眼色遗传实验
①贡献:摩尔根是首位利用 的方法获得基因在染色体上相关证据的科学家。
②以果蝇为实验材料的原因:
果蝇个体小、 快、 强、容易饲养。
实验
繁殖
生育力
③杂交操作
雌配子(卵细胞)
雄配子(精子)
红眼
红眼
雌配子(卵细胞)
雄配子(精子)
3:1
均为红眼
红眼:白眼=1:1
④结论
果蝇的白眼性状遗传确实与 有关,而且控制该性状的基因确实位于
上。
2.遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律
项目 内容 图示
孟德尔分离定律 控制一对相对性状的等位基因位于 同源染色体上,在减数分裂中,同源染色体分离,使位于同源染色体上的 也发生分离,进入配子中,随配子独立地遗传给后代
性别
性染色体
一对
等位基因
孟德尔自由组合定律 控制一对相对性状的等位基因位于 同源染色体上,控制另一对相对性状的等位基因位于
同源染色体上。在减数分裂过程中, 分离,
自由组合,因此处于非同源染色体上的 基因也自由组合,从而实现性状的自由组合
一对
另一对
同源染色体
非同源染色体
非等位
概念突破
概念一 基因位于染色体上
[概念情境]
某同学以一对同源染色体及一对等位基因为例,绘制了两幅简图,分析了两者在遗传过程中的共性。
请思考并完成以下问题。
(1)同源染色体和等位基因在分裂过程中的共性是什么
提示:在体细胞中存在同源染色体和等位基因,在配子中两者均不存在。
(2)从两者变化的相似性分析,为什么提出基因可能位于染色体上,而不是染色体位于基因上
提示:染色体由DNA、蛋白质和少量RNA构成,其组成范围相对基因较大,因此提出基因位于染色体上的假说。
(3)从基因与染色体的关系分析,你认为借助了生物学上的何种思维 试举例分析。
提示:主要借助了结构与功能的统一思维。比如细胞膜成分研究过程中,脂质容易穿过细胞膜,因此提出细胞膜可能由脂质构成,最终证实细胞膜的结构基础是磷脂双分子层等。
突破点1
遗传的染色体学说分析
[典例1] 下列关于遗传的染色体学说的叙述,错误的是( )
A.基因和染色体都可作为独立的遗传单位
B.基因和染色体在体细胞中都是成对存在的
C.科学家发现,基因的行为和染色体行为存在平行的关系
D.在减数分裂产生配子时,等位基因分离,非等位基因自由组合
解析:基因和染色体都可作为独立的遗传单位;基因和染色体在体细胞中都是成对存在的;科学家发现,基因的行为和染色体行为存在平行的关系;在减数分裂产生配子时,等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
D
[概念误区] 遗传的染色体学说虽说明了基因与染色体的平行关系,但是该学说是基于减数分裂过程中染色体行为变化与孟德尔遗传定律中基因变化的相似性得出的,未通过实验证实。
突破点2
摩尔根的果蝇眼色遗传实验
[典例2] 果蝇的红眼基因(W)对白眼基因(w)为显性,位于X染色体上。在摩尔根的果蝇杂交实验中,下列叙述正确的是( )
A.亲本雌果蝇的基因型为XWXw
B.F2白眼果蝇中既有雄性,又有雌性
C.F1全为红眼果蝇,F2出现性状分离
D.控制果蝇眼色的基因和性染色体遵循自由组合定律
解析:在摩尔根的果蝇杂交实验中,亲本雌果蝇的基因型为XWXW;F2白眼果蝇中只有雄性,雌性全为红眼;亲本的基因型为XWXW、XwY,F1全为红眼果蝇,F2出现性状分离;由于控制果蝇眼色的基因位于X染色体上,故不遵循自由组合定律。
C
[拓展延伸] 摩尔根的果蝇眼色遗传实验,基于假说-演绎思维,通过分析亲子代的遗传关系,最终证明基因位于染色体上。
[概念情境]
下图为4种高等哺乳动物的精原细胞,若不发生变异,试分析A～D细胞所代表的生物产生的配子类型。
概念二 遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律
提示:A生物产生的配子类型为AB、ab;B生物产生的配子类型为Ab、aB、AB、ab;C生物产生的配子类型为aBc、AbC;D生物产生的配子类型为ABC、abc、ABc、abC。
突破点1
遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律
[典例1] 某种昆虫长翅A对残翅a为显性,直翅B对弯翅b为显性,有刺刚毛D对无刺刚毛d为显性,控制这3对性状的基因均位于常染色体上。现有这种昆虫一个体细胞的基因型如图所示。下列说法正确的是( )
A.长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的遗传遵循自由组合定律
B.若无交叉互换,该昆虫一个初级精母细胞产生的精细胞基因型有4种
C.细胞有丝分裂后期,移向细胞同一极的基因有A、a、b、b、D、d
D.为验证基因的自由组合定律,必须用基因型为aabbdd的异性个体来与该昆虫进行交配
C
解析:控制长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上,故这两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律;若无交叉互换,该昆虫一个初级精母细胞产生4个精细胞,基因型有2种;该昆虫细胞有丝分裂后期,着丝粒分裂后,染色单体形成染色体移向细胞两极,移向两极的基因都有A、a、b、b、D、d;为验证基因自由组合定律,可采用自交法或测交法,若采用测交法,则可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型为aabbdd,若采用自交法,则可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型为AabbDd。
[概念误区]基因与遗传定律的关系
(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定律,叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔定律。
(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔定律。
突破点2
基因定位研究
[典例2] 某昆虫长翅(A)对残翅(a)、直翅(D)对弯翅(d)、有刚毛(B)对无刚毛(b)为显性,三对基因在染色体上的位置如图所示(图1～图4为四种不同基因型的昆虫),现进行同基因型昆虫相互交配,后代表型是长翅直翅有刚毛∶长翅弯翅有刚毛∶残翅直翅有刚毛=2∶1∶1,则进行交配的昆虫的类型是
( )
解析:后代表型是长翅直翅有刚毛∶长翅弯翅有刚毛∶残翅直翅有刚毛=
2∶1∶1,分别统计结果为长翅∶残翅=3∶1,直翅∶弯翅=3∶1,子代全为有刚毛,因此可推断出长翅基因与弯翅基因连锁,残翅基因与直翅基因连锁。
A
A.图1 B.图2 C.图3 D.图4
[拓展延伸] 基因在染色体上的定位研究
(1)以基因型为AaBb的个体为例,若两对等位基因分别位于两对同源染色体上,则产生四种类型的配子。在此基础上进行测交或自交时会出现特定的性状分离比,如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1(或9∶7等变式),也会出现致死背景下特殊的性状分离比,如4∶2∶2∶1、6∶3∶2∶1。在涉及两对等位基因遗传时,若出现上述性状分离比,可考虑基因位于两对同源染色体上。
(2)以基因型为AaBb的个体为例,若两对等位基因位于一对同源染色体上,不考虑交叉互换,则产生两种类型的配子,在此基础上进行自交或测交会出现两种表型。
突破点3
细胞分裂过程中的基因变化
[典例3] 如图为兔的精原细胞(仅表示部分染色体),用3种不同颜色的荧光标记图中的3种基因,不考虑变异,下列可能出现的现象是( )
A.减数分裂过程中,细胞内的X染色体数目是0条或1条或2条或4条
B.处于有丝分裂前期的细胞中有3种不同颜色的8个荧光点
C.精细胞中有1种颜色的2个荧光点
D.在后期Ⅰ,移向同一极的有2种颜色的2个荧光点
解析:不考虑变异,减数分裂过程中,细胞内的X染色体数目是0条或1条或2条;有丝分裂前期的细胞经过间期DNA的复制,其基因型为AAaaRRRR,因此含有3种不同颜色的8个荧光点;精细胞中应有2种颜色的2个荧光点;在后期Ⅰ的细胞中,同源染色体分离,而着丝粒没有分裂,所以移向同一极的有2种不同颜色的4个荧光点。
B
[方法技巧] 模型化分析细胞分裂过程中的基因变化
素养提升
果蝇有4对染色体(Ⅰ～Ⅳ号,其中Ⅰ号为性染色体)。纯合体野生型果蝇表现为灰体、长翅、直刚毛,从该野生型群体中分别得到了甲、乙、丙三种单基因隐性突变的纯合体果蝇,其特点如表所示。
果蝇 表型 表型特征 基因型 基因所在染色体
甲 黑檀体 体呈乌木色、黑亮 ee Ⅲ
乙 黑体 体呈深黑色 bb Ⅱ
丙 残翅 翅退化,部分残留 vv Ⅱ
某小组用果蝇进行杂交实验,探究性状的遗传规律。回答下列问题。
(1)用乙果蝇与丙果蝇杂交,F1的表型是 ;F1雌雄交配得到的F2不符合9∶3∶3∶1的表型分离比,其原因是 .
。
灰体长翅
黑体和残翅的基因都位于Ⅱ号
染色体上
解析:(1)根据题干的信息,乙果蝇的基因型为EEbbVV,丙果蝇的基因型为EEBBvv。乙果蝇与丙果蝇杂交,F1的基因型为EEBbVv,所以F1的表型是灰体长翅;由于控制两对性状的基因均位于Ⅱ号染色体上,两对性状的遗传不符合基因自由组合定律。F1雌雄交配时,F1产生两种配子,雌雄配子有四种结合方式,得到的F2不符合9∶3∶3∶1的表型分离比。
果蝇有4对染色体(Ⅰ～Ⅳ号,其中Ⅰ号为性染色体)。纯合体野生型果蝇表现为灰体、长翅、直刚毛,从该野生型群体中分别得到了甲、乙、丙三种单基因隐性突变的纯合体果蝇,其特点如表所示。
果蝇 表型 表型特征 基因型 基因所在染色体
甲 黑檀体 体呈乌木色、黑亮 ee Ⅲ
乙 黑体 体呈深黑色 bb Ⅱ
丙 残翅 翅退化,部分残留 vv Ⅱ
某小组用果蝇进行杂交实验,探究性状的遗传规律。回答下列问题。
(2)若只考虑体色,用甲果蝇与乙果蝇杂交,F1的基因型为 、表型为 ,F1雌雄交配得到的F2中果蝇体色性状 (填“会”或“不会”)发生分离。
解析:(2)若只考虑体色,甲果蝇的基因型是eeBB,乙果蝇的基因型是EEbb,甲果蝇与乙果蝇杂交,F1的基因型为EeBb,表型为灰体;控制该性状的基因分别位于Ⅱ号、Ⅲ号染色体上,遵循基因的自由组合定律。F1雌雄交配,即EeBb×EeBb→9E B (灰体)∶3E bb(黑体)∶3eeB (黑檀体)∶1eebb,所以得到的F2中果蝇体色性状会发生分离。
EeBb
灰体
会
果蝇有4对染色体(Ⅰ～Ⅳ号,其中Ⅰ号为性染色体)。纯合体野生型果蝇表现为灰体、长翅、直刚毛,从该野生型群体中分别得到了甲、乙、丙三种单基因隐性突变的纯合体果蝇,其特点如表所示。
果蝇 表型 表型特征 基因型 基因所在染色体
甲 黑檀体 体呈乌木色、黑亮 ee Ⅲ
乙 黑体 体呈深黑色 bb Ⅱ
丙 残翅 翅退化,部分残留 vv Ⅱ
某小组用果蝇进行杂交实验,探究性状的遗传规律。回答下列问题。
BBXAXA、bbXaY
解析:(3)子一代雌雄交配后,子二代雄果蝇和雌果蝇中直刚毛与焦刚毛的比值分别为雄性中直刚毛∶焦刚毛=(3+1)∶(3+1)=1∶1;雌性中只有直刚毛;两者后代分离比不同,性状的遗传与性别相关联,说明A、a位于X染色体上。由于伴性遗传具有交叉遗传的特点,子二代雌果蝇全是直刚毛,说明直刚毛为显性性状,所以子一代雄果蝇的基因型为XAY,子二代雄果蝇直刚毛∶焦刚毛=1∶1,说明子一代雌果蝇是杂合子XAXa。子二代雄果蝇和雌果蝇中灰体与黑体的比值为雄性中灰体∶黑体=(3+3)∶(1+1)=3∶1;雌性中灰体∶黑体=6∶2=3∶1;两者后代的分离比相同,说明B、b位于常染色体上,所以子一代的雌雄果蝇基因型均为Bb。综上所述,子一代的基因型为BbXAXa×BbXAY,因为亲本均为纯合子,bbXaY×BBXAXA→1BbXAXa∶1BbXAY,所以亲本的基因型为bbXaY×BBXAXA。
果蝇有4对染色体(Ⅰ～Ⅳ号,其中Ⅰ号为性染色体)。纯合体野生型果蝇表现为灰体、长翅、直刚毛,从该野生型群体中分别得到了甲、乙、丙三种单基因隐性突变的纯合体果蝇,其特点如表所示。
果蝇 表型 表型特征 基因型 基因所在染色体
甲 黑檀体 体呈乌木色、黑亮 ee Ⅲ
乙 黑体 体呈深黑色 bb Ⅱ
丙 残翅 翅退化,部分残留 vv Ⅱ
某小组用果蝇进行杂交实验,探究性状的遗传规律。回答下列问题。
(4)取甲组黑檀体果蝇和灰体果蝇杂交得F1,F1自交得F2,若要证明F2中的某只灰体果蝇为杂合体,最好采取 的方法,请写出该证明过程相关基因的遗传图解。
测交
解析:(4)甲组黑檀体果蝇的基因型是ee,灰体果蝇基因型是EE,两者杂交得F1的基因型为Ee,F1自交得F2性状分离比为3E ∶1ee。F2中的灰体果蝇有纯合也有杂合,若要证明某只灰体果蝇为杂合体,最好采取测交的方法,若测交后代出现黑檀体或黑檀体∶灰体=1∶1,则灰体为杂合子,其遗传图解如下:
随堂检测
1.下列关于遗传的染色体学说的叙述中,错误的是( )
A.该学说的提出基于染色体的成分分析
B.该学说的要点是染色体可能是基因载体
C.该学说能圆满解释孟德尔遗传定律
D.摩尔根对果蝇的遗传学研究完善了该学说
解析:遗传的染色体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;该学说的要点是染色体可能是基因载体;遗传的染色体学说能圆满解释孟德尔遗传定律即减数分裂时,等位基因随着同染源色体的分开而分离,非同源染色体上非等位基因自由组合;摩尔根对果蝇的遗传学研究完善了该学说,即证明基因位于染色体上。
A
2.M、m和N、n分别表示某动物的两对同源染色体,A、a和B、b分别表示等位基因,基因与染色体的位置如图所示,下面对该动物精巢中部分细胞的分裂情况分析合理的是( )
A.正常情况下,若某细胞的基因型为AABB,此时该细胞的名称为初级精母细胞
B.正常情况下,若某细胞含有MMmmNNnn这8条染色体,则此细胞处于有丝分裂后期
C.在形成次级精母细胞过程中,图中的染色体发生复制、联会、着丝粒分裂等变化
D.M和N染色体上的基因可能会发生交叉互换
B
解析:该生物的基因型为AaBb,在减数分裂前的间期,由于染色体的复制,减数第一次分裂过程的细胞的基因型为AAaaBBbb,在后期Ⅰ,由于同源染色体分离,非同源染色体自由组合,所以在精巢中形成的次级精母细胞的基因型为AABB、aabb或AAbb、aaBB,因此某细胞的基因型为AABB,则该细胞的名称为次级精母细胞;正常情况下,若细胞含有MMmmNNnn这8条染色体,则此细胞处于有丝分裂后期;形成次级精母细胞过程即为减数第一次分裂过程,该过程中染色体发生复制、联会等变化,但着丝粒分裂发生在后期Ⅱ;M和N是非同源染色体,非同源染色体之间不能发生交叉互换。
3.如图是科学家对果蝇某条染色体上的基因测定结果。下列有关叙述中正确的是( )
A.白眼和棒眼是一对相对性状
B.朱红眼基因与深红眼基因是等位基因
C.该染色体上的基因在细胞中都能得到表达
D.朱红眼基因和深红眼基因的碱基对排列顺序不同
解析:白眼和棒眼不是一对相对性状;朱红眼基因与深红眼基因是同一条染色体上的基因,不是等位基因;该染色体上的基因若控制的性状为隐性性状,则在后代中不一定能表达出来;朱红眼基因和深红眼基因是不同基因,不同基因的碱基对排列顺序不同。
D
4.科学家将抗冻蛋白基因导入烟草,筛选出抗冻蛋白基因成功整合到染色体上的烟草(假定抗冻蛋白基因都能正常表达)。某些烟草的体细胞含两个抗冻蛋白基因,这两个基因在染色体上的整合情况有图示的三种类型(黑点表示抗冻蛋白基因的整合位点);让这些含两个抗冻蛋白基因的烟草自交,后代抗冻烟草和普通烟草(不含抗冻蛋白基因)的比值分别是( )
A.1∶0;3∶1;15∶1
B.3∶1;3∶1;9∶6∶1
C.1∶0;1∶1;9∶6∶1
D.1∶1;3∶1;15∶1
A
解析:甲图中在一对同源染色体上都有抗冻蛋白基因,可看作是纯合子(用AA表示),自交后代全都含抗冻蛋白基因,即后代抗冻烟草∶普通烟草=
1∶0;乙图可以看作是杂合子(用Aa表示),自交后代有3/4的个体含有抗冻蛋白基因,因此后代抗冻烟草∶普通烟草=3∶1;丙图在两对同源染色体上各有一条含有抗冻蛋白基因,相当于双杂合子(用AaBb表示),并且遵循基因的自由组合定律,因此自交后代不含抗冻蛋白基因(aabb)的占1/16,即后代抗冻烟草∶普通烟草=15∶1。
5.水稻抗瘟特性受3对等位基因控制(分别用字母A/a、B/b、C/c表示),只要含有抗瘟基因即表现抗病(即对稻瘟病菌M有抗性)。品系甲、乙、丙是三种纯合品系,且乙和丙均和甲存在一对基因的差异,其中品系甲不具有抗瘟特性,品系乙和丙都对稻瘟病菌M有抗性。现有谷农13和天谷B两种抗稻瘟病菌M纯合品系,让其分别与品系甲、乙、丙进行杂交,结果如表所示。
♀子
代
谷农13 天谷B
F1 F2 F1 F2
抗病 感病 抗病 感病
品系甲 抗病 409 140 抗病 441 7
品系乙 抗病 436 29 抗病 519 0
品系丙 抗病 508 34 抗病 540 12
请回答下列问题。
(1)水稻的抗稻瘟病菌M特性是由 (填“显性”或“隐性”)基因控制的,具有抗瘟特性的水稻基因型有 种,其中品系甲的基因型可表示为 。
显性
26
aabbcc
解析:(1)由题意分析可知,水稻抗稻瘟病菌M特性是由显性基因控制,三对等位基因位于三对同源染色体上,遵循基因的自由组合定律,品系甲是隐性纯合子,基因型为aabbcc,具有抗瘟特性的水稻基因型有3×3×3-1=26(种)。
5.水稻抗瘟特性受3对等位基因控制(分别用字母A/a、B/b、C/c表示),只要含有抗瘟基因即表现抗病(即对稻瘟病菌M有抗性)。品系甲、乙、丙是三种纯合品系,且乙和丙均和甲存在一对基因的差异,其中品系甲不具有抗瘟特性,品系乙和丙都对稻瘟病菌M有抗性。现有谷农13和天谷B两种抗稻瘟病菌M纯合品系,让其分别与品系甲、乙、丙进行杂交,结果如表所示。
♀子
代
谷农13 天谷B
F1 F2 F1 F2
抗病 感病 抗病 感病
品系甲 抗病 409 140 抗病 441 7
品系乙 抗病 436 29 抗病 519 0
品系丙 抗病 508 34 抗病 540 12
请回答下列问题。
(2)表中品系乙与品系丙的抗性基因位于 对同源染色体上,该抗病性状的遗传遵循
定律;谷农13与品系丙杂交得到F1,然后F1通过 得到F2,F2抗病个体中,其中杂合子所占比例为 。
2
自由组合
自交
4/5
解析:(2)品系乙、丙与甲只存在一对基因差异的纯合品系,其中品系甲不具有抗瘟特性,基因型为aabbcc,品系乙和丙都对稻瘟病菌M有抗性,可推知,品系乙有一对抗病基因,品系乙与谷农13杂交,F1抗病,F2表型及比例为抗病∶感病=436∶29≈15∶1,符合基因的自由组合定律,故谷农13也应有1对抗病基因,且谷农13与品系乙的抗性基因位于2对同源染色体上,同理,谷农13与品系丙杂交,F1抗病自交,F2表型及比例为抗病∶感病=508∶34≈15∶1,说明谷农13与品系丙的抗性基因也位于2对同源染色体上,故品系乙与品系丙的抗性基因位于2对同源染色体上,F2抗病个体共15份,其中纯合子只有3份,所占比例为1/5,杂合子占4/5。(共65张PPT)
第三节 性染色体上基因的传递和性别相关联
素养导学
内容梳理
概念突破
随堂检测
素养导学
教学内容 教学要求 素养归属
1.生物的性别主要由性染色体决定 (1)通过归纳与概括,分析染色体组型的概念,并比较人类男性与女性染色体组型的差异 科学思维
(2)比较分析XY型和ZW型性别决定,感悟性染色体在性别决定中的作用 科学思维
2.性染色体上的基因伴随性染色体而遗传 (1)通过提炼与分析,概括不同伴性遗传的特点,并比较分析 科学思维
(2)通过模型与建模,建构体现不同伴性遗传特征的系谱图,并能进行比较分析 科学思维
(3)分析与伴性遗传相关的遗传病的致病特点,引导人们能够正确认识疾病 社会责任
1.生物的性别主要由性染色体决定
(1)染色体组型
①概念:指将某种生物体细胞内的 ,按 和 特征进行 、 和 所构成的图像(如下图)。它体现了该生物染色体的 和 特征的全貌。
全部染色体
内容梳理
大小
形态
配对
分组
排列
数目
形态
男性
女性
②显微摄影最佳时期: 。
有丝分裂中期
(2)性染色体及性别决定
①染色体类型
项目 性染色体 常染色体
概念 与 有直接关系的染色体 除 之外的其他染色体
特点 雌、雄性个体 . 雌、雄性个体 .
性别决定
性染色体
不相同
相同
②不同性别决定方式比较
项目 XY型性别决定 ZW型性别决定
含义 由X和Y两条性染色体决定性别。含两条同型的 染色体的个体为雌性,含两条异型性染色体 的个体为雄性 由Z和W两条性染色体决定性别。含两条同型的
染色体的个体为雄性,含两条异型性染色体
的个体为雌性
生物类型 人、 、某些 和许多昆虫 、家蚕等
性别决定时期 .
X
X和Y
Z
Z和W
哺乳类
两栖类
鸟类
受精时
性别决定图解
X
X
Y
XX
XY
Z
W
Z
ZW
ZZ
2.性染色体上的基因伴随性染色体而遗传
(1)伴性遗传概念
人们将位于 染色体上的基因所控制的性状表现出与 相联系的遗传方式称为伴性遗传。
(2)伴X染色体隐性遗传
①概念:由 染色体携带的 基因所表现的遗传方式称为伴X染色体隐性遗传。
②特点:人群中男性患者 女性患者。
③典型病例:血友病、红绿色盲。
性
性别
X
隐性
远远多于
(3)伴X染色体显性遗传
①概念:由 染色体携带的 基因所表现的遗传方式称为伴X染色体显性遗传。
②特点:人群中女性患者 男性患者。
③典型病例: 。
(4)伴Y染色体遗传
①概念:由 染色体携带的基因所表现的遗传方式称为伴Y染色体遗传。
②特点:患者全部是 。
③典型病例: 。
X
显性
多于
抗维生素D佝偻病
Y
男性
外耳道多毛症
(5)其他伴性遗传
①鸡的羽毛芦花性状遗传:控制芦花的基因为 ,非芦花的基因为 。
②雌雄异株植物女娄菜叶子形状的遗传:控制阔叶的基因为 ,细叶的基因为 。
ZB
Zb
XB
Xb
概念突破
概念一 生物的性别主要由性染色体决定
[概念情境]
某同学设计了“模拟人类后代性别决定的过程”活动,以分析人类生男生女的奥秘。该同学的具体操作为把20个白色小球放入甲纸袋中,10个白色小球和10个红色小球放入乙纸袋中。
请思考并回答以下问题。
(1)甲袋和乙袋分别模拟的是什么个体
提示:甲袋模拟的是雌性个体(母亲),乙袋模拟的是雄性个体(父亲)。
(2)红色小球和白色小球模拟了什么染色体
提示:红色小球模拟了Y染色体,白色小球模拟了X染色体。
(3)从甲袋和乙袋各取一个小球,能否一定模拟女孩的产生 试说明原因。
提示:不能。乙袋表示X染色体和Y染色体,若乙袋中取到红色小球,则组成的个体为男孩。
(4)乙袋中白色小球和红色小球的比例为什么是 1∶1
提示:乙袋模拟的是雄性个体,雄性个体产生含X染色体的精子与含Y染色体的精子之比为1∶1。
突破点1
染色体组型分析
[典例1] 染色体组型具有种的特异性,如图是正常女性C组染色体图。下列相关叙述正确的是( )
A.男性的6号染色体的形状、大小与女性不相同
B.X染色体和Y染色体分在不同的组
C.正常人染色体组型的C组都含有16条染色体
D.图中的同源染色体之间正在发生交叉互换
解析:男性的6号染色体是常染色体,其形状、大小与女性相同;X染色体在C组,Y染色体在G组;正常女性染色体组型的C组含有16条染色体,正常男性染色体组型的C组含有15条染色体;图中的染色体是人为排列的,没有处于减数分裂中,所以同源染色体之间没有发生交叉互换。
B
[概念误区] 染色体组型的制作与观察
染色体组型不能直接在显微镜下被观察到,而是需要先对处在有丝分裂中期的染色体进行显微摄影,然后按照染色体的大小、形状和着丝粒的位置等进行排列,是人为制作形成的。
突破点2
性别决定分析
[典例2] 下列关于人类和鸟类性别决定的叙述,错误的是( )
A.人类中女性含有两个同型性染色体
B.人类与鸟类都是精子决定了子代的性别
C.两栖类中既存在XY型性别决定的生物,也存在ZW型性别决定的生物
D.Z、W染色体上的基因都伴随性染色体遗传
解析:女性的性染色体由两个同型的X染色体构成;人类为XY型性别决定,该机制中,雄性的精子类型决定了子代的性别,鸟类为ZW型性别决定,该机制中,雌性的卵细胞决定了子代的性别;两栖类中既存在XY型性别决定的生物,也存在ZW型性别决定的生物;Z、W是一对性染色体,Z、W上的基因都伴随性染色体遗传。
B
[概念误区] 有关性别决定认识的几点误区
(1)性别决定是指雌雄异体的生物决定性别的方式,如豌豆没有性别,也不具有性染色体。
(2)在书写基因型时,常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上,性染色体上的基因则需要将性染色体及其上的基因一同写出。
(3)在书写表型时,对于常染色体遗传不需要带入性别,对于伴性遗传则既要描述性状的显隐性,又要将性别一同带入。
(4)生物的性别决定并非都是由性染色体决定的。有的性别决定由环境中的影响因子决定(如温度、湿度等)。
[概念情境]
从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇,这两种体色的果蝇数量相等,每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制,所有果蝇均能正常生活,性状的分离符合遗传的基本定律。
请思考并回答以下问题。
(1)种群中的个体通过繁殖将各自的核基因传递给后代,该过程中,核基因如何传递
提示:核基因的载体为染色体,通过减数分裂进入配子,受精后进入下一代。
概念二 性染色体上的基因伴随性染色体而遗传
(2)确定某性状由常染色体基因决定,还是由性染色体基因决定,可采用的杂交方法是什么
提示:正交和反交。
(3)假设果蝇的体色由一对等位基因A、a控制,若控制体色的基因位于常染色体或X染色体上,则该自然果蝇种群中控制体色的基因型分别有几种 试分析说明。
提示:控制体色的基因若位于常染色体上,基因型有3种:AA、Aa、aa;若位于X染色体上,基因型有5种:XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY。
(4)现用两个杂交组合:灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇,只做一代杂交实验,每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状,并以此为依据,对哪一种体色为显性性状,以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题,作出相应的推断(只写出子一代的性状表现和相应推断的结论)。
提示:对于一对相对性状的遗传,若性状遗传与性别无关,则控制该性状的基因位于常染色体上,后代中一般显性性状个体数多于隐性性状个体数;若与性别有关,则控制该性状的基因位于性染色体上。灰色雌蝇×黄色雄蝇后代中若雌性全为黄色,则灰色基因是位于X染色体上的隐性基因;黄色雌蝇×灰色雄蝇后代中若雌性全为灰色,则黄色基因是位于X染色体上的隐性基因。
突破点1
伴X染色体隐性遗传的特点
[典例1] 红绿色盲为伴X染色体隐性遗传,正常情况下,下列有关说法不正确的是( )
A.父亲正常,女儿必正常;母亲色盲,儿子必色盲
B.外公为色盲患者,其色盲基因可能会通过他的女儿遗传给他的外孙
C.女儿患病,父亲必患病;儿子患病,母亲必患病
D.在人群中,男性的患病率高于女性
C
解析:假设红绿色盲由一对等位基因B、b控制。父亲正常,基因型为XBY,则女儿的基因型为XBX-,女儿的表型必正常;母亲色盲,基因型为XbXb,则儿子的基因型为XbY,儿子必为色盲。外公为色盲患者,其色盲基因可能会通过他的女儿传给他的外孙,其传递过程为外公的基因型(XbY)→假如其女儿的基因型是XBXb→外孙的基因型有两种情况(XBY、XbY),其中XbY基因型的Xb基因是来自外公。女儿患病,则女儿的基因型是XbXb,其中一个Xb来自父亲,所以父亲的基因型是XbY,一定患色盲;儿子患色盲(XbY),其色盲基因一定来自母亲,母亲一定带有色盲基因,但不一定患病,可能是携带者XBXb。红绿色盲遗传的特点之一是在人群中男性的患病率远高于女性。
[拓展延伸] 伴X染色体隐性遗传的遗传特点
(1)具有隔代交叉遗传现象(男性患者的致病基因通过他的女儿传给他的外孙)。
(2)男性正常,其母亲、女儿全都正常。
(3)女性患者的父亲和儿子一定都是患者(即“母患子必患,女患父必患”)。
(4)男性发病率远高于女性。
突破点2
伴X染色体显性遗传的特点
[典例2] 抗维生素D佝偻病是一种伴X染色体显性遗传病,患者对磷、钙的吸收不良,造成血磷血钙下降,表现为下肢弯曲、膝内翻或外翻、骨骼发育畸形、身材矮小。下列关于此病的叙述,错误的是( )
A.父亲患病,女儿一定患病 B.母亲患病,女儿不一定患病
C.人群中女性患者多于男性患者 D.父母均为患者,则子代也为患者
解析:假设抗维生素D佝偻病由一对等位基因D、d控制,男性患者(XDY)的致病基因一定随X染色体传给女儿,故女儿一定患病;如果女性患者是杂合子(XDXd),则与正常男性(XdY)婚配所生女儿有50%患病的概率;抗维生素D佝偻病属于伴X染色体显性遗传,由于女性有两条X染色体,只要获得一个致病基因就会患病,故抗维生素D佝偻病患者中女性多于男性;一对患病夫妇,女性如果是杂合子(XDXd)的情况下可能生下正常儿子,女儿一定患病。
D
[拓展延伸] 伴X染色体显性遗传的特点
(1)具有世代连续性(即患者的双亲中必有一个是患者)。
(2)男性患病,其母亲、女儿必患病。
(3)男性患病率小于女性。
突破点3
伴Y染色体遗传
[典例3] 调查发现,人类的外耳道多毛症总是由父亲传给儿子,女性无此症,下列叙述正确的是( )
A.该症属于伴X染色体遗传
B.外耳道多毛症基因位于常染色体上
C.患者的体细胞都有成对的外耳道多毛症基因
D.患者产生的精子中有外耳道多毛症基因的占1/2
解析:由题意可知,人类的外耳道多毛症属于伴Y染色体遗传,故该病患者正常体细胞中一般有一个外耳道多毛症基因;患者产生的精子中有该致病基因的占1/2。
D
[概念误区] 对伴Y染色体遗传的理解
伴Y染色体遗传是典型的传男不传女,但不能因某系谱图中患者男性多就确定该遗传病就为伴Y染色体遗传,还需分析男性亲子代之间的传承性,若出现隔代现象,一般可排除伴Y染色体遗传。
突破点4
X、Y各区段分析
[典例4] 如图是人体性染色体的模式图。下列叙述不正确的是( )
A.位于Ⅰ区基因的遗传只与男性相关
B.位于Ⅱ区的基因在遗传时,后代男女性状的表现一致
C.位于Ⅲ区的致病基因,在体细胞中也可能有等位基因
D.性染色体既存在于生殖细胞中,也存在于体细胞中
B
解析:由人体性染色体的模式图分析可知,Ⅰ区为Y染色体所特有的片段,位于Ⅰ区的基因控制的性状只传递给男性后代,所以位于Ⅰ区基因的遗传只与男性相关;由人体性染色体的模式图分析可知,Ⅱ为X、Y共有的片段,为两者的同源区,其上有等位基因,所以位于Ⅱ区的基因在遗传时,后代男女性状的表现不一定一致,如XDXd×XdYD的后代,男性全部是显性性状,女性一半是显性性状,一半是隐性性状;Ⅲ区为X染色体所特有的片段,女性个体有两条X染色体,两条X染色体上均可以有相应的基因(如一个为A,一个为a),故可能有等位基因;性染色体普遍存在于生殖细胞和体细胞内,因为个体是由一个受精卵发育而来,发育的前提是细胞分裂和细胞分化,在细胞分裂和分化过程中其染色体组成是不变的。
[拓展延伸] X、Y染色体的形态结构及相关区段解读
(1)X、Y染色体关系
两者为同源染色体,但由于存在不对应区域,因此该对同源染色体存在同源区段和非同源区段,如下图所示:
(2)基因所在区段位置与相应基因型对应关系:
基因所
在区段 基因型(隐性遗传病)
男正常 男患病 女正常 女患病
Ⅰ XBYB、
XBYb、
XbYB XbYb XBXB、XBXb XbXb
Ⅱ-1
(伴Y遗传) XYB XYb — —
Ⅱ-2
(伴X遗传) XBY XbY XBXB、
XBXb XbXb
(3)X、Y染色体上基因遗传特点
与性别相关联,即在不同性别中,某一性状出现概率不同(基因位于同源区段和位于非同源区段均遵循上述规律)。
突破点5
伴性遗传与常染色体遗传的综合分析
[典例5] 果蝇的长翅与短翅由一对等位基因(B、b)控制、白眼与红眼由另一对等位基因(R、r)控制,两对等位基因位于两对同源染色体上,且这两对基因均不位于Y染色体上。亲代雌果蝇与雄果蝇杂交,F1表型及数量如表:
表型 长翅红眼 长翅白眼 短翅红眼 短翅白眼
雌蝇/只 151 0 52 0
雄蝇/只 77 75 25 26
请回答下列问题。
(1)这两对相对性状的遗传符合 定律,控制白眼与红眼的基因(R、r)位于 染色体上。
自由组合
X
解析:(1)这两对基因位于两对同源染色体上,故这两对相对性状的遗传符合自由组合定律,F1雌性果蝇中没有白眼,雄性果蝇中红眼和白眼都有,因此控制白眼与红眼的基因(R、r)位于X染色体上。
[典例5] 果蝇的长翅与短翅由一对等位基因(B、b)控制、白眼与红眼由另一对等位基因(R、r)控制,两对等位基因位于两对同源染色体上,且这两对基因均不位于Y染色体上。亲代雌果蝇与雄果蝇杂交,F1表型及数量如表:
表型 长翅红眼 长翅白眼 短翅红眼 短翅白眼
雌蝇/只 151 0 52 0
雄蝇/只 77 75 25 26
请回答下列问题。
(2)基因B控制的性状为 ,翅形的这种显隐性关系称为 。
长翅
完全显性
解析:(2)F1中长翅∶残翅=(151+75+77)∶(52+25+26)≈3∶1,因此基因B控制的性状为长翅;因为基因型BB和Bb控制的表型相同,即翅形的这种显隐性关系称为完全显性。
[典例5] 果蝇的长翅与短翅由一对等位基因(B、b)控制、白眼与红眼由另一对等位基因(R、r)控制,两对等位基因位于两对同源染色体上,且这两对基因均不位于Y染色体上。亲代雌果蝇与雄果蝇杂交,F1表型及数量如表:
表型 长翅红眼 长翅白眼 短翅红眼 短翅白眼
雌蝇/只 151 0 52 0
雄蝇/只 77 75 25 26
请回答下列问题。
(3)亲代雌果蝇的基因型为 。F1的基因型共有 种。F1长翅红眼雌果蝇体细胞内基因B的数目最多有 个。
BbXRXr
12
解析:(3)结合以上分析可知,亲代雌果蝇的基因型为BbXRXr,雄果蝇的基因型为BbXRY。只考虑翅形,F1的基因型为1BB、2Bb、1bb,只考虑眼色,F1的基因型为XRXR、XRXr、XRY、XrY,则F1的基因型共有3×4=12(种)。F1长翅红眼雌果蝇的基因型为BBXRXr、BBXRXR、BbXRXR、BbXRXr,故体细胞内基因B的数目最多有4个。
4
[典例5] 果蝇的长翅与短翅由一对等位基因(B、b)控制、白眼与红眼由另一对等位基因(R、r)控制,两对等位基因位于两对同源染色体上,且这两对基因均不位于Y染色体上。亲代雌果蝇与雄果蝇杂交,F1表型及数量如表:
表型 长翅红眼 长翅白眼 短翅红眼 短翅白眼
雌蝇/只 151 0 52 0
雄蝇/只 77 75 25 26
请回答下列问题。
(4)让F1雌雄果蝇随机交配,产生的F2有 种表型,F2中红眼雌果蝇所占的比例为 。
8
解析:(4)让F1雌雄果蝇随机交配,只考虑翅形,F2有长翅和短翅2种表型,只考虑眼色,F2有红眼雌蝇、白眼雌蝇、红眼雄蝇、白眼雄蝇4种表型,因此F2有2×4=8(种)表型;只考虑眼色这一对基因,则F1产生的雌配子的比例为3XR、1Xr,雄配子的比例为1XR、1Xr、2Y,因此,F2中红眼雌果蝇所占的比例为3/4(雌配子XR)×1/2(雄配子XR和Xr)+1/4(雌配子Xr)×1/4(雄配子XR)=7/16。
7/16
[典例5] 果蝇的长翅与短翅由一对等位基因(B、b)控制、白眼与红眼由另一对等位基因(R、r)控制,两对等位基因位于两对同源染色体上,且这两对基因均不位于Y染色体上。亲代雌果蝇与雄果蝇杂交,F1表型及数量如表:
表型 长翅红眼 长翅白眼 短翅红眼 短翅白眼
雌蝇/只 151 0 52 0
雄蝇/只 77 75 25 26
请回答下列问题。
(5)为验证杂合长翅红眼雄果蝇产生配子的种类及比例,进行了杂交实验。请用遗传图解表示。
解析:(5)为验证杂合长翅红眼雄果蝇(BbXRY)产生配子的种类及比例,需要进行测交验证,则应选择基因型为bbXrXr的雌果蝇进行杂交。遗传图解表示如下:
答案:
[拓展延伸] 伴性遗传与常染色体遗传综合类题目分析技巧
步骤 结果
第一步,对每一对性状进行独立分析,确定遗传方式 子代中雌性的表型及比例 若子代中雌雄个体的表型不存在差异,可确定控制该性状的基因位于常染色体上
若子代中雌雄个体表型不同,可确定控制该性状的基因一般位于X染色体上
子代中雄性的表型及比例
全部子代的表型及比例
第二步,通过性状分离现象或子代的表型比例确定某性状的显隐性 若某性状出现性状分离,则该性状为显性;若子代中出现典型的3∶1或2∶1分离比,占比多者为显性;若某一性状掩盖另一性状,则该性状为显性
第三步,基于自由组合类题目的分析方式独立分析各性状的表型比例 独立分析并计算各性状的表型比,最后合并乘积获得最后统计数据
突破点6
遗传系谱图分析
[典例6] 如图是具有两种遗传病的家系图,家庭中有的成员患甲种遗传病(设显性基因为B,隐性基因为b),有的成员患乙种遗传病(设显性基因为A,隐性基因为a),如系谱图所示。现已查明Ⅱ6不携带致病基因。回答下列问题。
(1)甲种遗传病的致病基因位于 染色体上,属于 (填“显性”或“隐性”)遗传;乙种遗传病的致病基因位于 染色体上,属于 (填“显性”或“隐性”)遗传。
X
隐性
常
隐性
解析:(1)分析遗传系谱图:Ⅱ5、Ⅱ6表现正常,生出患甲病的儿子Ⅲ9,推知该病为隐性遗传病,又Ⅱ6不携带致病基因,故甲病是伴X染色体隐性遗传病;
Ⅱ3、Ⅱ4表现正常,生出患乙病的女儿Ⅲ8,故乙病是常染色体隐性遗传病。
[典例6] 如图是具有两种遗传病的家系图,家庭中有的成员患甲种遗传病(设显性基因为B,隐性基因为b),有的成员患乙种遗传病(设显性基因为A,隐性基因为a),如系谱图所示。现已查明Ⅱ6不携带致病基因。回答下列问题。
(2)写出下列个体的基因型:Ⅱ5 ,Ⅲ8 ,
Ⅲ9 。
AaXBXb
aaXBXB或aaXBXb
AAXbY或AaXbY
解析:(2)Ⅲ8患乙病,关于乙病的基因型为aa,Ⅲ8不患甲病,但有患甲病的弟弟(哥哥),故Ⅱ3和Ⅱ4关于甲病的基因型分别为XBY、XBXb,故Ⅲ8关于甲病的基因型为XBXb或XBXB,综合两对基因,Ⅲ8基因型及概率为1/2aaXBXb、1/2aaXBXB。Ⅲ9患甲病,关于甲病的基因型为XbY,其父亲Ⅱ6不患甲病,故甲病致病基因来自母亲Ⅱ5,Ⅱ5关于甲病基因型为XBXb;Ⅲ9不患乙病,Ⅰ2患乙病,Ⅱ5、Ⅱ6关于乙病的基因型分别为Aa、AA,故Ⅲ9关于乙病的基因型为AA或Aa,综合两对基因,Ⅲ9基因型及概率为1/2AaXbY、1/2AAXbY;Ⅱ5基因型为AaXBXb。
[典例6] 如图是具有两种遗传病的家系图,家庭中有的成员患甲种遗传病(设显性基因为B,隐性基因为b),有的成员患乙种遗传病(设显性基因为A,隐性基因为a),如系谱图所示。现已查明Ⅱ6不携带致病基因。回答下列问题。
(3)若Ⅲ8和Ⅲ9婚配,子女中只患一种遗传病的概率为 。
3/8
解析:(3)若Ⅲ8和Ⅲ9婚配,子女中患甲病的概率为1/2×1/2=1/4,子女中患乙病的概率为1/2×1/2=1/4,子女中只患一种遗传病的概率为1/4×3/4+
1/4×3/4=3/8。
[拓展延伸] “四步法”分析遗传系谱图
步骤 现象及结论
的口诀记忆 图谱特征
第一,排除或确定伴Y遗传 若系谱图中患者全为男性,而且患者后代中男性全为患者,则为伴Y遗传;若系谱图中,患者有男有女,则不是伴Y遗传
第二,确定图谱中遗传病是显性遗传还是隐性遗传 “无中生有”(无病的双亲,所生的孩子中有患者),则为隐性遗传
“有中生无”(有病的双亲,所生的孩子中出现无病的),则为显性遗传
第四,若系谱图中无上述特征,只能从可能性大小方面推测 ①若该病在代与代间连续遗传→
②若该病在系谱图中隔代遗传→
素养提升
果蝇的灰身、黑身是由等位基因(B、b)控制,等位基因(R、r)会影响雌、雄黑身果蝇的体色深度,两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现有黑身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,F1全为灰身,F1随机交配,F2表型及数量如表。
果蝇 灰身 黑身 深黑身
雌果蝇/只 151 49 —
雄果蝇/只 148 26 28
请回答下列问题。
(1)果蝇的灰身和黑身是一对相对性状,其中显性性状为 。R、r基因位于 染色体上,其中使黑身果蝇的体色加深的是基因 。这两对基因的遗传遵循 定律。
灰身
X
r
自由组合
解析:(1)黑身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,F1全为灰身,说明灰身对黑身是显性性状。F2中雌果蝇没有深黑身,雄果蝇中黑身∶深黑身≈1∶1,说明R、r基因位于X染色体上,其中使黑身果蝇的体色加深的是基因r。这两对基因位于两对同源染色体上,遗传遵循基因的自由组合定律。
果蝇的灰身、黑身是由等位基因(B、b)控制,等位基因(R、r)会影响雌、雄黑身果蝇的体色深度,两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现有黑身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,F1全为灰身,F1随机交配,F2表型及数量如表。
果蝇 灰身 黑身 深黑身
雌果蝇/只 151 49 —
雄果蝇/只 148 26 28
请回答下列问题。
(2)亲代灰身雄果蝇的基因型为 ,F2灰身雌果蝇中杂合子占的比例为 。
BBXrY
5/6
解析:(2)亲代灰身雄果蝇的基因型为BBXrY,F1的雌、雄果蝇基因型为BbXRXr、BbXRY,F2灰身雌果蝇(B XRX-),其中纯合子的比例为1/3×1/2=1/6,杂合子占的比例为5/6。
果蝇的灰身、黑身是由等位基因(B、b)控制,等位基因(R、r)会影响雌、雄黑身果蝇的体色深度,两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现有黑身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,F1全为灰身,F1随机交配,F2表型及数量如表。
果蝇 灰身 黑身 深黑身
雌果蝇/只 151 49 —
雄果蝇/只 148 26 28
请回答下列问题。
(3)F2灰身雌果蝇与深黑身雄果蝇随机交配,F3中灰身雌果蝇的比例为 。
1/3
解析:(3)F2灰身雌果蝇(B XRX-)中等位基因B∶b=2∶1,等位基因XR∶Xr=
3∶1,其与深黑身雄果蝇(bbXrY)随机交配,F3中灰身雌果蝇的比例为2/3×
1/2=1/3。
果蝇的灰身、黑身是由等位基因(B、b)控制,等位基因(R、r)会影响雌、雄黑身果蝇的体色深度,两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现有黑身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,F1全为灰身,F1随机交配,F2表型及数量如表。
果蝇 灰身 黑身 深黑身
雌果蝇/只 151 49 —
雄果蝇/只 148 26 28
请回答下列问题。
(4)用遗传图解表示以F2中杂合的黑身雌果蝇与深黑身雄果蝇为亲本杂交得到子代的过程。
解析:(4)F2中杂合的黑身雌果蝇的基因型为bbXRXr,与深黑身雄果蝇(bbXrY)杂交得到子代的遗传图解如下:
随堂检测
1.下列关于性染色体的叙述,正确的是( )
A.含X染色体的配子是雌配子
B.真核生物都有性染色体和常染色体
C.性染色体上的基因没有其相应的等位基因
D.控制外耳道多毛症的基因会随着Y染色体的传递而遗传
解析:XY型性别决定的雄性个体的性染色体是XY,产生的雄配子一半含有X染色体;雌雄同体的真核生物不具有性染色体,如水稻、小麦等;性染色体的同源区段含有等位基因;控制外耳道多毛症的基因位于Y染色体上,会随着Y染色体的传递而遗传。
D
2.鸡是ZW型性别决定,为了依据羽毛特征尽早地知道小鸡的性别,应选用( )
A.芦花母鸡和芦花公鸡交配
B.芦花母鸡与非芦花公鸡交配
C.非芦花母鸡和芦花公鸡交配
D.非芦花母鸡与非芦花公鸡交配
B
解析:假设该性状由一对等位基因B、b控制,母鸡基因型有ZBW、ZbW两种,表型分别是芦花鸡和非芦花鸡;公鸡基因型有ZBZB、ZBZb、ZbZb三种,表型分别是芦花鸡、芦花鸡和非芦花鸡。用芦花母鸡(ZBW)与非芦花公鸡(ZbZb)交配,后代中凡属芦花羽毛(ZBZb)的都是公鸡,而非芦花羽毛(ZbW)的全为母鸡,根据这一规律,可以尽早鉴别出小鸡的性别,从而选留所需的小鸡。
3.如图表示某生物性染色体结构示意图,下列相关说法不正确的是( )
A.雌、雄个体的性染色体组成不同,有同型和异型两种形式,因而基因组成有差异
B.若Y染色体上携带的基因在X染色体有相应的等位基因,则性状遗传与性别无关
C.若Y染色体上携带的基因在X染色体上无相应的等位基因,则只限于相应性别的个体之间遗传
D.正交结果和反交结果可作为判断遗传方式的依据
B
解析:雌雄个体的性染色体组成不同,有同型XX和异型XY两种形式,因而基因组成有差异;在X和Y染色体的同源区段上有相应的等位基因,遗传也与性别有关;Y染色体上携带的基因在X染色体上无相应的等位基因,因此只限于雄性个体之间遗传;判断遗传方式是常染色体上的遗传还是性染色体上的遗传,可以用正交、反交的方法进行判断,如果正交、反交结果相同,则是常染色体遗传,否则是伴性遗传。
4.继摩尔根发现果蝇红、白眼色(R/r)的遗传规律后,科学家又在果蝇杂交实验中获得了一些无眼突变体(E/e)。下表是4对果蝇的杂交实验及其结果。
下列叙述错误的是( )
A.组合①的F1中红眼雌蝇的基因型有4种,其中纯合子的概率是1/3
B.组合②母本的次级卵母细胞中有2个白眼基因,不一定含有无眼基因
C.这两对性状的遗传遵循自由组合定律,组合①③④均支持该结论
D.若组合①F1红眼雌蝇与组合④F1红眼雄蝇随机交配得F2,F2中红眼概率为35/48
A
解析:组合①中,亲本基因型是EeXRXr、EeXRY,子一代红眼雌蝇的基因型为EEXRXR、EEXRXr、EeXRXR、EeXRXr,其中EEXRXR是纯合子,比例是1/3×1/2=
1/6;组合②中母本基因型是EeXrXr,初级卵母细胞经过减数第一次分裂时等位基因发生分离,因此次级卵母细胞不一定含有无眼基因,但是含有2个白眼(r)基因;由分析可知,两对等位基因位于非同源染色体上,因此遵循自由组合定律,杂交组合①③④与按照自由组合定律写出的比例相符,支持自由组合定律;组合①亲本基因型是EeXRXr、EeXRY,子一代红眼雌果蝇的基因型是E XRX-;组合④亲本基因型是EeXRXr、eeXRY,子一代红眼雄蝇的基因型是EeXRY,组合①F1红眼雌蝇与组合④F1红眼雄蝇随机交配,拆分成2个分离定律:E ×Ee→1/6ee+5/6E 、XRX-×XRY→1/8XrY+7/8XR ,随机交配,后代红眼果蝇的比例是E XR =5/6×7/8=35/48。
5.果蝇的体色中的黄身与黑身为一对相对性状,由等位基因B、b控制;眼色中的红色与白色为另一对相对性状,由等位基因D、d控制,两对基因均不位于Y染色体。让体色、眼色相同的多对果蝇交配,其中雌果蝇的基因型相同,雄果蝇的基因型相同,所得F1表型及比例如下表。
表型 黄身红眼 黄身白眼 黑身红眼 黑身白眼
雌蝇 4/12 0 2/12 0
雄蝇 2/12 2/12 1/12 1/12
请回答下列相关问题。
(1)果蝇控制眼色的基因位于 染色体上。
X
解析:根据题意和题表分析可知,相同基因型的雌、雄果蝇交配,后代中黄身∶黑身=2∶1,且雌雄个体相当,说明等位基因B、b位于常染色体上,且黄身对黑身为显性;后代中红眼∶白眼=3∶1,且雌雄个体有性别差异,说明等位基因D、d位于X染色体上,且红眼对白眼为显性。由于后代中黄身∶黑身=2∶1,说明BB的个体不能发育。
(1)根据上述分析可知,控制果蝇体色的基因位于常染色体上,控制果蝇眼色的基因位于X染色体上。控制这两对性状的基因分别位于两对同源染色体上,所以遗传时遵循自由组合定律。
5.果蝇的体色中的黄身与黑身为一对相对性状,由等位基因B、b控制;眼色中的红色与白色为另一对相对性状,由等位基因D、d控制,两对基因均不位于Y染色体。让体色、眼色相同的多对果蝇交配,其中雌果蝇的基因型相同,雄果蝇的基因型相同,所得F1表型及比例如下表。
表型 黄身红眼 黄身白眼 黑身红眼 黑身白眼
雌蝇 4/12 0 2/12 0
雄蝇 2/12 2/12 1/12 1/12
请回答下列相关问题。
(2)亲代雄果蝇基因型是 ;F1雌果蝇中致死个体的基因型是 。
BbXDY
BBXDXd或BBXDXD
解析:(2)根据上述分析可知,后代中黄身∶黑身=2∶1,说明亲代雌、雄果蝇中控制体色的基因型都是Bb;又因为后代雌蝇中只有红眼,而雄蝇中红眼∶白眼=1∶1,说明亲代雌、雄果蝇中控制眼色的基因分别是XDXd和XDY,因此亲代雌、雄果蝇的基因型分别是BbXDXd和BbXDY。F1雌果蝇中致死个体的基因型是BBXDXd或BBXDXD。
5.果蝇的体色中的黄身与黑身为一对相对性状,由等位基因B、b控制;眼色中的红色与白色为另一对相对性状,由等位基因D、d控制,两对基因均不位于Y染色体。让体色、眼色相同的多对果蝇交配,其中雌果蝇的基因型相同,雄果蝇的基因型相同,所得F1表型及比例如下表。
表型 黄身红眼 黄身白眼 黑身红眼 黑身白眼
雌蝇 4/12 0 2/12 0
雄蝇 2/12 2/12 1/12 1/12
请回答下列相关问题。
(3)让F1中全部的红眼雌、雄果蝇随机交配,雌果蝇产生的卵细胞的基因型有
种,F2中黑身红眼雄果蝇所占比例是 。
4
3/16
解析:(3)F1红眼雌果蝇的基因型为BbXDXD、BbXDXd、bbXDXD、bbXDXd,产生的卵细胞的基因型有BXD、bXd、BXd、bXD共4种。让该雌果蝇与F1的红眼雄果蝇(基因型为 2/3BbXDY和 1/3bbXDY)随机交配,F2中黑身红眼雄果蝇(bbXDY)所占比例是1/2(bb)×3/4×1/2(XDY)=3/16。
5.果蝇的体色中的黄身与黑身为一对相对性状,由等位基因B、b控制;眼色中的红色与白色为另一对相对性状,由等位基因D、d控制,两对基因均不位于Y染色体。让体色、眼色相同的多对果蝇交配,其中雌果蝇的基因型相同,雄果蝇的基因型相同,所得F1表型及比例如下表。
表型 黄身红眼 黄身白眼 黑身红眼 黑身白眼
雌蝇 4/12 0 2/12 0
雄蝇 2/12 2/12 1/12 1/12
请回答下列相关问题。
(4)选取子一代中黑身红眼的纯合雌果蝇与黄身白眼的雄果蝇,进行一次杂交实验,请预期实验结果,用遗传图解表示。
解析:(4)遗传图解书写要求:亲代基因型和表型;亲代产生的配子种类(可省略);子代基因型和表型及其比例;相关符号,如杂交和箭头等。F1中黑身红眼的纯合雌果蝇与黄身白眼的雄果蝇杂交,简易遗传图解如下:
答案:(4)如下图:(共55张PPT)
第二章 染色体与遗传
第一节 染色体通过配子传递给子代
素养导学
内容梳理
概念突破
随堂检测
素养导学
教学内容 教学要求 素养归属
1.每种生物的染色体形态与数目相对恒定 通过归纳与概括,简述染色体形态、结构,并概述减数分裂过程中的染色体行为,认同减数分裂对生物遗传和变异的重要性 科学思维
2.减数分裂产生只含有一半染色体的精细胞或卵细胞 (1)通过提炼与分析,概述减数分裂过程中染色体数目和DNA数目的变化规律 科学思维
(2)概述精子、卵细胞的产生,阐明减数分裂的意义 科学思维
(3)运用模型与建模,制作减数分裂模型 科学思维
3.受精作用使受精卵中的染色体数目得到恢复 明确减数分裂与受精作用对生物体繁殖的重要性,形成稳态与适应观,并能解答与之相关的社会议题 生命观念、
社会责任
1.每种生物的染色体形态与数目相对恒定
(1)染色体的形态、结构及功能
①分裂间期: 状态→分裂期: 状态(染色质经高度螺旋化和反复折叠,形成线状或棒状的小体)
②每条染色体上都有一个缢缩的 部位, 将一条染色体分为两个臂,即 臂和 臂。
③功能:是 内遗传物质的载体。
(2)染色体的类型及特点
①分类依据:根据染色体上 的位置。
染色质
内容梳理
染色体
着丝粒
着丝粒
长
短
细胞核
着丝粒
②染色体的类型
中间
近端
端
③染色体的特点
a.对于同一种生物,细胞内染色体的 、大小和着丝粒位置等都是相对恒定的。
b.染色体的数目是相对恒定的,大多数生物的体细胞中染色体是 存在的,在生殖细胞中则是 存在的。
形态
成对
成单
2.减数分裂产生只含有一半染色体的精细胞或卵细胞
(1)减数分裂的概念、场所
①概念:指进行 的生物,在产生配子时通过染色体复制 次、细胞分裂 次实现染色体数目减半的细胞分裂。
②场所及细胞变化:
a.场所:雄性的 或雌性的 。
b.细胞变化:原始生殖细胞形成 细胞。
有性生殖
一
两
睾丸
卵巢
成熟的生殖
(2)减数分裂中的名词理解
①同源染色体与非同源染色体
所谓同源染色体,是指一条来自父方,另一条来自母方,其 、 基本相同的一对染色体,否则为非同源染色体。两者比较如下:
项目 同源染色体 非同源染色体
基本
区别 减数分裂中能相互 . 减数分裂中不能配对
来源 一条来自父方,一条来自母方 可以相同,也可以不同
形态
大小 除 染色体外,一般相同 除 分离所得染色体外,一般不同
形态
大小
配对
X和Y
姐妹染色单体
图例
辨析
姐妹
非姐妹
着丝粒
同源
非同源
②联会与四分体
图示中,1和2、3和4各表示一对同源染色体,每对同源染色体有 条染色单体,称为 。如图示中的Ⅰ和Ⅱ。
4
四分体
③交叉互换
在两个同源染色体之间常有 的现象,这是同源染色体的非姐妹染色单体之间发生染色体片段 的结果。
a.时期: (四分体时期)。
b.范围:同源染色体中 之间交换片段。
c.交换对象:等位基因(B—b)交换。
d.由图可知,等位基因可位于 和 上。
交叉
交换
前期Ⅰ
非姐妹染色单体
同源染色体
姐妹染色单体
(3)减数分裂过程及精卵细胞形成过程比较
①减数分裂过程
时期 图像 主要特征
第
一
次
分
裂
(M Ⅰ) 前期Ⅰ 同源染色体相互配对形成 ,两个同源染色体之间常有 的现象
中期Ⅰ 各对同源染色体排列在细胞中央的
上,每对同源染色体的着丝粒分别与从细胞相对的两极发出的纺锤丝相连
后期Ⅰ 每对同源染色体的两条染色体彼此
,分别向细胞的两极移动
末期Ⅰ 形成2个子细胞,子细胞中染色体数目只有母细胞中的 .
四分体
交叉
赤道面
分开
一半
第
二
次
分
裂
(M Ⅱ) 前期Ⅱ 时间很短,每个染色体仍具有2条染色单体
中期Ⅱ 染色体的着丝粒与纺锤丝相连,并排列在子细胞中央的赤道面上
后期Ⅱ 每个染色体的着丝粒都一分为二,原来的染色单体成为 ,在纺锤丝的牵引下移向两极
末期Ⅱ 染色体到达两极,2个子细胞各自分裂,最终形成 个子细胞
染色体
4
②精卵细胞形成比较
特别说明:精细胞还需要 才可成为精子。
精原
初级精母
次级精母
卵原
初级卵母
次级卵母
第二
变形
(4)减数分裂模型的制作研究
①实验目的
制作减数分裂模型来演示减数分裂过程,加深对减数分裂的理解。
②方法步骤
a.制作染色单体:颜色 的橡皮泥制作染色单体。
b.制作同源染色体:颜色 ,大小形态 的橡皮泥表示同源染色体。
c.绘制纺锤体:模拟减数第一次分裂绘制 个纺锤体,模拟减数第二次分裂绘制 个纺锤体,第二次绘制的纺锤体要与第一次绘制的纺锤体 。
d.减数分裂产生的细胞绘制:在每一条染色体的外围画一个圆圈,代表新的细胞,共画 个圆圈。
相同
不同
相同
1
2
垂直
4
3.受精作用使受精卵中的染色体数目得到恢复
(1)
精核
卵核
体细胞
(2)减数分裂的意义
① 和 可保持生物染色体数目的恒定。
②减数分裂为生物的 提供了重要的物质基础,有利于生物对环境的适应和进化。
减数分裂
受精作用
变异
概念突破
概念一 每种生物的染色体形态与数目相对恒定
[概念情境]
我们之所以拥有各自独特的身体,全都要归功于从父母那里获得了构建身体的“设计图”,这种“设计图”就是DNA,如图是染色体、DNA的关系示意图。
请思考并回答以下问题。
(1)图示中①②③分别表示什么物质或结构
提示:①表示DNA分子,②表示蛋白质分子,③表示染色体。
(2)③结构存在于什么细胞的什么部位
提示:③为染色体,存在于真核细胞的细胞核中。
(3)图示中①②③展示了三者的什么关系
提示:说明染色体主要是由DNA分子和蛋白质分子组成。
(4)同种生物不同生物体内,③的数量是相对恒定的,具有什么意义
提示:可以维持亲子代遗传物质的恒定,保证了生物遗传上的稳定性。
突破点
细胞中的染色体及数目的恒定
[典例] 如图为三种形态的染色体,下列关于染色体的叙述,错误的是( )
A.丙为近端着丝粒染色体
B.甲、乙、丙均主要由DNA和蛋白质组成
C.染色体复制以后甲有4个DNA,乙有2个DNA
D.染色体和染色质是同一种物质
解析:丙为近端着丝粒染色体;染色体的主要成分为蛋白质和DNA;每条染色体复制后,DNA均由1个变成2个;染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种形态。
C
[概念误区] 有关染色体结构与功能认识的误区
(1)染色体主要由DNA、蛋白质组成,还含有少量RNA。
(2)染色体与染色质为同一种物质,是不同时期的两种形态。
(3)每条染色体(或染色质)上最多含有2个DNA分子,最少含有1个DNA分子。
(4)染色体是细胞核中遗传物质的唯一载体。
[概念情境]
如图是某种动物体内性腺中有关细胞分裂的一组图像。其中①是体细胞染色体示意图,②～⑥是该动物各时期的细胞分裂图。
概念二 减数分裂产生只含有一半染色体的精细胞或卵细胞
请思考并回答以下问题。
(1)依据图示中的哪组图示可判断该生物的性别 试说明原因。
提示:图②。图②表示后期Ⅰ,同源染色体分离,初级精母细胞均等分裂,初级卵母细胞不均等分裂。
(2)图示①～⑥中具有同源染色体的有哪些
提示:①②③⑤。
(3)图示①～⑥可表示减数分裂过程的有哪些 并说明图示所处的时期。
提示:②表示后期Ⅰ;④表示后期Ⅱ;⑥表示中期Ⅱ。
(4)该动物在性腺发育过程中以及后来产生配子时,分别进行了不同形式的分裂,请按不同分裂发生的顺序将①～⑥图进行排序。
提示:①⑤③②⑥④。
突破点1
减数分裂过程中相关名词理解
[典例1] 下列关于二倍体生物中同源染色体与非同源染色体的叙述,正确的是( )
A.同源染色体的大小、形态一定相同
B.在分裂时,同源染色体一定配对形成四分体
C.一条来自父方、一条来自母方的染色体为同源染色体
D.减数第一次分裂时移向同一极的染色体互为非同源染色体
解析:同源染色体的大小、形态一般相同,如X与Y形态、大小不同,但属于同源染色体;同源染色体在进行减数分裂时会配对形成四分体;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,如来自父方的第2号染色体和来自母方的第3号染色体;后期Ⅰ同源染色体分离,移向同一极的染色体互为非同源染色体。
D
[拓展延伸] “四看”法判断同源染色体
(1)看有无染色体配对、形成四分体的现象
配对形成四分体的染色体为同源染色体。
(2)看有无交叉互换的发生
发生交叉互换的染色体为同源染色体。
(3)看细胞所处的时期
①MⅡ过程中不存在同源染色体。
②后期Ⅱ,上下对应的大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体,而是姐妹染色单体分离后形成的相同染色体。
(4)看染色体的大小、形状
如果不是MⅡ,则①有丝分裂后期,每一极中大小、形状相同的为同源染色体(上下对应的染色体不是)。
②其他时期(除后期),大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。
突破点2
减数分裂过程图示分析
[典例2] 某生物精子产生过程中染色体的部分行为如图①～④。下列叙述正确的是( )
A.图①中的交叉现象在精子产生过程中很少发生
B.图②处于中期Ⅰ,染色体的着丝粒排在赤道面上
C.图③处于后期Ⅰ,每对同源染色体的两条染色体彼此分开
D.图④所示行为是精子染色体数目只有体细胞一半的原因
解析:图①中的交叉现象在精子产生过程中很容易发生,发生在配对的同源染色体的非姐妹染色单体之间;图②处于中期Ⅱ,染色体的着丝粒排在赤道面上;图③所示行为是同源染色体分离,处于后期Ⅰ;精子染色体数目只有体细胞一半的原因是图③所示行为。
C
突破点3
精、卵细胞形成过程比较
[典例3] 如图所示是同一种动物体内有关细胞分裂的一组图像。下列叙述正确的是( )
A.具有同源染色体的细胞有②③
B.动物睾丸中不可能同时出现以上细胞
C.这些细胞可能来自一个雌性动物
D.上述细胞中有8条染色单体的是②③④
解析:由题图可知,具有同源染色体的细胞有②③④;原始生殖细胞中有的进行有丝分裂,有的进行减数分裂,因此动物睾丸中可能同时出现图示细胞;卵巢中有的进行有丝分裂,有的进行减数分裂,因此这些细胞可能来自一个雌性动物;图示细胞中有8条染色单体的是②③,④中没有染色单体。
C
[拓展延伸] 精、卵细胞形成过程的综合比较
(1)基本过程比较
(2)胞质分裂及图形分析
细胞质分裂情况 精细胞 卵细胞
两次分裂都均等 只有MⅡ中第一极体分裂均等,其他分裂皆不均等
图形比较
突破点4
减数分裂过程中配子来源的判断
[典例4] 如图表示某动物精原细胞中的一对同源染色体。在减数分裂过程中,该对同源染色体发生了交叉互换,结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中,来自同一个次级精母细胞的是( )
A.①与② B.②与③ C.①与③ D.②与④
解析:在MⅠ过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换后,同一个着丝粒上连着的两条染色单体,绝大部分相同,小部分不相同,因此来自同一次级精母细胞的有②与③、①与④。
B
[拓展延伸] 减数分裂过程中配子来源的判断
(1)若两个精细胞中染色体组成完全相同,则它们可能来自同一个次级精母细胞。
(2)若两个精细胞中染色体组成恰好“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。
(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生物不同精原细胞的减数分裂过程。
突破点5
减数分裂过程中物质含量的变化
[典例5] 某高等动物细胞(2n)在减数分裂过程中某一时期的染色体、染色单体、核DNA三者之间的数量比为1∶2∶2。下列关于处于该时期细胞的叙述,错误的是( )
A.染色体在纺锤丝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.同源染色体配对,形成四分体
D.无同源染色体,染色体着丝粒排列在赤道面上
B
解析:如果细胞处于减数第一次分裂后期,同源染色体分离时,染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极,所以可能发生;减数分裂过程中,细胞中染色体移向细胞两极的时期为减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后期,由于减数第二次分裂后期着丝粒分裂,不存在染色单体,而减数第一次分裂后期,同源染色体分离,细胞中某一极的染色体数目为n,所以不可能存在某一极的染色体数目为2n的时候;如果细胞处于前期Ⅰ,则同源染色体两两配对,所以可能发生联会行为,形成四分体;如果细胞处于减数第二次分裂中期,则细胞中不存在同源染色体,染色体着丝粒排列在赤道面上,所以可能发生。
[拓展延伸] 减数分裂过程中染色体、染色单体和核DNA的物质变化模型分析
模型分析:①甲为精原细胞;乙为初级精母细胞;丙、丁为次级精母细胞;戊为精细胞。
②染色体数目减半发生在末期Ⅰ,是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的,MⅡ时染色体数量变化为n→2n→n,没有减半。
③后期Ⅱ细胞中染色体数、核DNA数都与正常体细胞相同,不同的是没有同源染色体。
突破点6
有丝分裂与减数分裂过程的比较
[典例6] 下列为某个动物体内正在分裂的四个细胞示意图,其中属于次级精母细胞的是( )
解析:由题图可知,A是有丝分裂中期;B是减数第二次分裂后期,为次级精母细胞;C是减数第一次分裂中期,为初级精母细胞;D是有丝分裂后期。
B
[拓展延伸] (1)减数分裂与有丝分裂比较
(2)“三看法”巧判细胞分裂方式(以二倍体生物细胞为例)
突破点7
减数分裂模型的制作
[典例7] 下列关于“减数分裂模型的制作研究”活动的叙述,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,可表示一对同源染色体
B.用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的同源染色体
C.MⅠ时期的一个纺锤体和MⅡ时期的两个纺锤体要相互垂直
D.模拟3对同源染色体的减数分裂只需要2种颜色
解析:用红色和蓝色的橡皮泥制成的长度相同的染色体,可表示一对同源染色体,代表一条来自父方,一条来自母方;用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表一条染色体上的两条姐妹染色单体;MⅠ的一个纺锤体和MⅡ的两个纺锤体要相互垂直;模拟3对同源染色体的减数分裂只需要2种颜色,其中一种颜色代表来自父方,另一种颜色代表来自母方。
B
[概念误区] 减数分裂模型制作时的注意事项
(1)模拟减数分裂时,铁丝表示着丝粒,在后期Ⅱ,解开着丝粒。
(2)模拟减数分裂过程,需绘制3个纺锤体。减数第一次分裂时绘制1个纺锤体,第二次分裂时绘制2个纺锤体,第二次分裂所绘制的纺锤体与第一次分裂所绘制的纺锤体垂直。
[概念情境]
研究证实,在受精卵形成后的第一次分裂过程中,来自父母双方的染色体并非携手共进,而是如图所示。
概念三 受精作用使受精卵中的染色体数目得到恢复
请思考并回答以下问题。
(1)据图分析,受精作用发生在什么时期
提示:卵原细胞经过减数第一次分裂形成一个次级卵母细胞(大)和一个第一极体(小),从图中可以看出,精子与次级卵母细胞融合,由此推知受精作用发生在减数第二次分裂过程中。
(2)某同学对图中受精卵第一次正常分裂时发生的变化进行了如下描述,你认为合理的是哪些 说明理由。
①不同来源的染色体排列在赤道面上
②不同来源的染色体排列在赤道面两侧
③在两个纺锤体的牵引下,染色体分离
④在两个纺锤体的牵引下,同源染色体分离
⑤细胞分裂,不同来源的染色体分配在两个子细胞中
⑥细胞分裂,不同来源的染色体均分在两个子细胞中
提示:观察图中正常分裂的三个细胞图像可以看出,首先不同来源的染色体排列在赤道面上;然后在两个纺锤体的牵引下,染色体各自分离;最后细胞分裂,不同来源的染色体均分在两个子细胞中,保证子细胞遗传物质的稳定。故①③⑥描述合理。
(3)图示中有两种异常的分裂现象,尝试说明。
突破点
受精作用及减数分裂的意义
[典例] 下列关于减数分裂和受精作用的叙述中正确的是( )
A.同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞,染色体组成一般是相同的
B.每个原始生殖细胞经过减数分裂都形成4个生殖细胞
C.受精卵中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方
D.受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合
解析:由于减数分裂时非同源染色体自由组合,所以同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞,染色体组成一般是不相同的;每个雄性原始生殖细胞经过减数分裂形成4个雄性生殖细胞,而每个雌性原始生殖细胞经过减数分裂只能形成1个雌性生殖细胞;由于受精卵的细胞质几乎都来自卵细胞,因此受精卵中的核遗传物质一半来自精子,一半来自卵细胞,而细胞质遗传物质几乎都来自卵细胞;受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合。
D
[拓展延伸] 减数分裂与受精作用过程中染色体数目的变化
素养提升
如图1表示细胞分裂不同时期的染色体与核DNA数量比值的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请回答下列问题。
解析:(1)图1中曲线AB段形成的原因是DNA的复制,在细胞水平上为染色体复制,同时还完成了中心体的复制,CD段形成的原因是着丝粒的分裂。
染色体
(1)如图1所示,在AB时段,高等动物细胞内完成的细胞水平的复制有 .
,出现CD段变化的原因是 。
的复制、中心体的复制
着丝粒的分裂
如图1表示细胞分裂不同时期的染色体与核DNA数量比值的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请回答下列问题。
解析:(2)图2中乙和丙细胞中每条染色体含有2个DNA分子,对应于图1中的BC段。它们的区别是乙中有同源染色体,而丙没有。
乙、丙
(2)图2中,处于图1 BC段的细胞图像是 ,两者的明显区别是
。
乙中有同源染色体,而丙没有
如图1表示细胞分裂不同时期的染色体与核DNA数量比值的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请回答下列问题。
解析:(3)图2乙细胞细胞质不均等分裂,同源染色体分离,所以该动物为雌性,且该细胞处于后期Ⅰ,为初级卵母细胞。丙细胞处于中期Ⅱ,形成的子细胞可能是第二极体或卵细胞和第二极体。
初级卵母细胞
(3)图2中乙细胞的名称是 ,丙细胞的子细胞可能是
。
第二极体或卵细胞和第二极体
随堂检测
1.雄鼠睾丸中有且只有1条Y染色体的细胞是( )
A.精原细胞 B.初级精母细胞
C.次级精母细胞 D.精细胞
解析:精原细胞若进行有丝分裂,在有丝分裂的后期可能含有2条Y染色体;初级精母细胞只含有1条Y染色体;次级精母细胞可能含有1条、2条或0条Y染色体;精细胞可能含有1条或0条Y染色体。
B
2.在减数分裂过程中出现,而有丝分裂过程中不出现的是( )
A.分裂间期DNA复制与相关蛋白质合成
B.姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞
C.非同源染色体之间发生交换
D.同源染色体分开,分别进入两个子细胞
D
解析:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期都有DNA复制与相关蛋白质合成; 有丝分裂后期和减数第二次分裂后期都有姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞; 非同源染色体之间发生交换属于染色体变异,二者都会发生;同源染色体分开分别进入两个子细胞是减数第一次分裂过程中特有的现象。
3.图甲代表某生物体细胞的染色体组成,图乙中不可能是这种生物所产生的正常配子的是( )
解析:配子中所含有的染色体均为非同源染色体,其大小、形态各不相同。A中含有同源染色体,因此它不可能是该生物产生的正常配子。
A
4.某生物兴趣小组观察了某生物几种不同分裂时期的细胞,并根据观察结果绘制出下图。下列与图形有关的说法中正确的是( )
A.甲图所示细胞处于后期Ⅰ,在此时期之前细胞中央出现了赤道面结构
B.乙图所示细胞可能处于后期Ⅰ,此阶段发生同源染色体的分离
C.乙图所示细胞可能处于有丝分裂中期,此阶段染色体着丝粒发生分裂
D.如果丙图表示精巢内的几种细胞,则C组细胞可发生联会并产生四分体
B
解析:甲图所示细胞处于后期Ⅰ,而赤道面并非真实存在的结构;乙图核DNA数和染色单体数是染色体数的2倍,可能处于有丝分裂的前期或中期、前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ,后期Ⅰ会发生同源染色体的分离;在有丝分裂后期,染色体着丝粒发生分裂,将不存在染色单体;丙图中C组细胞处于有丝分裂后期,而联会发生在前期Ⅰ。
5.下列示意图分别表示某雌性动物体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,以及细胞分裂图像,不考虑变异。请分析并回答。
(1)图1中a～c柱表示染色体的是 ,图2中表示有丝分裂时期的是 。
解析:(1)由图1可知,b在某些时期不存在,说明b是染色单体,再根据细胞中染色体与核DNA有1/2的关系可知,a是染色体,c是核DNA;图2中表示有丝分裂的只有甲。
a
甲
5.下列示意图分别表示某雌性动物体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,以及细胞分裂图像,不考虑变异。请分析并回答。
(2)图1中Ⅲ的数量关系对应于图2中的 ,图2中丙所示的细胞有 条染色单体。
解析:(2)图1中Ⅲ处于中期Ⅱ,可对应于图2中的乙;由题图可知,丙细胞含有4条染色体,8条染色单体。
乙
8
5.下列示意图分别表示某雌性动物体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,以及细胞分裂图像,不考虑变异。请分析并回答。
(3)图1中的数量关系由Ⅰ变化为Ⅱ的过程,细胞核内发生的分子水平的变化是 ,由Ⅱ变化为Ⅲ,相当于图2中的 过程。
解析:(3)图1中的数量关系由Ⅰ变化为Ⅱ的过程发生在分裂间期,此时细胞核内发生的分子水平的变化是DNA的复制和有关蛋白质的合成;由Ⅱ变化为Ⅲ,表示进行了减数第一次分裂,所以相当于图2中的丙→乙过程。
DNA的复制和有关蛋白质的合成
丙→乙
5.下列示意图分别表示某雌性动物体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,以及细胞分裂图像,不考虑变异。请分析并回答。
(4)符合图1中Ⅳ所示数量关系的某细胞名称是 ,与图1中 对应的细胞内不可能存在同源染色体。
解析:(4)由于细胞来自二倍体雌性动物,又图1中Ⅳ所示数量关系表明染色体只有体细胞的一半,所以Ⅳ表示的细胞是卵细胞和第二极体。图1中,
Ⅲ可能处于前期Ⅱ和中期Ⅱ,Ⅳ可能处于末期Ⅱ,它们的细胞中不可能含同源染色体。
卵细胞和第二极体
Ⅲ、Ⅳ第二节 基因伴随染色体传递
教学内容 教学要求 素养归属
1.基因位于染色体上 (1)通过归纳与概括,分析遗传因子与染色体行为之间的平行关系,认同遗传的染色体学说的内容 科学思维
(2)基于模拟实验的思维分析摩尔根果蝇眼色遗传实验,进一步分析基因与染色体的平行关系,明确基因位于染色体上 科学探究
2.遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 通过归纳与概括、模型与建模等思维,利用遗传的染色体学说解释孟德尔分离定律与自由组合定律发生的本质 科学思维
1.基因位于染色体上
(1)遗传的染色体学说
基因分离和自由组合的行为与减数分裂中染色体的行为之间存在着平行的关系,具体如下:
项目 基因 染色体
生殖过程中 在杂交实验中始终保持其完整性和独立性 在细胞分裂各期中保持着一定的形态特征
体细胞中来源 成对存在,一个来自父方,另一个来自母方 成对存在,一条来自父方,另一条来自母方
形成配子时 等位基因互相分离,分别进入不同的配子;非等位基因自由组合 同源染色体的两条染色体彼此分离,分别进入不同的配子;非同源染色体自由组合
配子中 单个 单条
(2)分析摩尔根的果蝇眼色遗传实验
①贡献:摩尔根是首位利用实验的方法获得基因在染色体上相关证据的科学家。
②以果蝇为实验材料的原因:
果蝇个体小、繁殖快、生育力强、容易饲养。
③杂交操作
④结论
果蝇的白眼性状遗传确实与性别有关,而且控制该性状的基因确实位于性染色体上。
2.遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律
项目 内容 图示
孟德尔分离定律 控制一对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上,在减数分裂中,同源染色体分离,使位于同源染色体上的等位基因也发生分离,进入配子中,随配子独立地遗传给后代
孟德尔自由组合定律 控制一对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上,控制另一对相对性状的等位基因位于另一对同源染色体上。在减数分裂过程中,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,因此处于非同源染色体上的非等位基因也自由组合,从而实现性状的自由组合
概念一 基因位于染色体上
[概念情境]
某同学以一对同源染色体及一对等位基因为例,绘制了两幅简图,分析了两者在遗传过程中的共性。
请思考并完成以下问题。
(1)同源染色体和等位基因在分裂过程中的共性是什么
提示:在体细胞中存在同源染色体和等位基因,在配子中两者均不存在。
(2)从两者变化的相似性分析,为什么提出基因可能位于染色体上,而不是染色体位于基因上
提示:染色体由DNA、蛋白质和少量RNA构成,其组成范围相对基因较大,因此提出基因位于染色体上的假说。
(3)从基因与染色体的关系分析,你认为借助了生物学上的何种思维 试举例分析。
提示:主要借助了结构与功能的统一思维。比如细胞膜成分研究过程中,脂质容易穿过细胞膜,因此提出细胞膜可能由脂质构成,最终证实细胞膜的结构基础是磷脂双分子层等。
遗传的染色体学说分析
[典例1] 下列关于遗传的染色体学说的叙述,错误的是( D )
A.基因和染色体都可作为独立的遗传单位
B.基因和染色体在体细胞中都是成对存在的
C.科学家发现,基因的行为和染色体行为存在平行的关系
D.在减数分裂产生配子时,等位基因分离,非等位基因自由组合
解析:基因和染色体都可作为独立的遗传单位;基因和染色体在体细胞中都是成对存在的;科学家发现,基因的行为和染色体行为存在平行的关系;在减数分裂产生配子时,等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
[概念误区] 遗传的染色体学说虽说明了基因与染色体的平行关系,但是该学说是基于减数分裂过程中染色体行为变化与孟德尔遗传定律中基因变化的相似性得出的,未通过实验证实。
摩尔根的果蝇眼色遗传实验
[典例2] 果蝇的红眼基因(W)对白眼基因(w)为显性,位于X染色体上。在摩尔根的果蝇杂交实验中,下列叙述正确的是( C )
A.亲本雌果蝇的基因型为XWXw
B.F2白眼果蝇中既有雄性,又有雌性
C.F1全为红眼果蝇,F2出现性状分离
D.控制果蝇眼色的基因和性染色体遵循自由组合定律
解析:在摩尔根的果蝇杂交实验中,亲本雌果蝇的基因型为XWXW;F2白眼果蝇中只有雄性,雌性全为红眼;亲本的基因型为XWXW、XwY,F1全为红眼果蝇,F2出现性状分离;由于控制果蝇眼色的基因位于X染色体上,故不遵循自由组合定律。
[拓展延伸] 摩尔根的果蝇眼色遗传实验,基于假说-演绎思维,通过分析亲子代的遗传关系,最终证明基因位于染色体上。
概念二 遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律
[概念情境]
下图为4种高等哺乳动物的精原细胞,若不发生变异,试分析A～D细胞所代表的生物产生的配子类型。
提示:A生物产生的配子类型为AB、ab;B生物产生的配子类型为Ab、aB、AB、ab;C生物产生的配子类型为aBc、AbC;D生物产生的配子类型为ABC、abc、ABc、abC。
遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律
[典例1] 某种昆虫长翅A对残翅a为显性,直翅B对弯翅b为显性,有刺刚毛D对无刺刚毛d为显性,控制这3对性状的基因均位于常染色体上。现有这种昆虫一个体细胞的基因型如图所示。下列说法正确的是( C )
A.长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的遗传遵循自由组合定律
B.若无交叉互换,该昆虫一个初级精母细胞产生的精细胞基因型有4种
C.细胞有丝分裂后期,移向细胞同一极的基因有A、a、b、b、D、d
D.为验证基因的自由组合定律,必须用基因型为aabbdd的异性个体来与该昆虫进行交配
解析:控制长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上,故这两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律;若无交叉互换,该昆虫一个初级精母细胞产生4个精细胞,基因型有2种;该昆虫细胞有丝分裂后期,着丝粒分裂后,染色单体形成染色体移向细胞两极,移向两极的基因都有A、a、b、b、D、d;为验证基因自由组合定律,可采用自交法或测交法,若采用测交法,则可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型为aabbdd,若采用自交法,则可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型为AabbDd。
[概念误区]基因与遗传定律的关系
(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定律,叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔定律。
(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔定律。
基因定位研究
[典例2] 某昆虫长翅(A)对残翅(a)、直翅(D)对弯翅(d)、有刚毛(B)对无刚毛(b)为显性,三对基因在染色体上的位置如图所示(图1～图4为四种不同基因型的昆虫),现进行同基因型昆虫相互交配,后代表型是长翅直翅有刚毛∶长翅弯翅有刚毛∶残翅直翅有刚毛=2∶1∶1,则进行交配的昆虫的类型是( A )
A.图1 B.图2 C.图3 D.图4
解析:后代表型是长翅直翅有刚毛∶长翅弯翅有刚毛∶残翅直翅有刚毛=2∶1∶1,分别统计结果为长翅∶残翅=3∶1,直翅∶弯翅=3∶1,子代全为有刚毛,因此可推断出长翅基因与弯翅基因连锁,残翅基因与直翅基因连锁。
[拓展延伸] 基因在染色体上的定位研究
(1)以基因型为AaBb的个体为例,若两对等位基因分别位于两对同源染色体上,则产生四种类型的配子。在此基础上进行测交或自交时会出现特定的性状分离比,如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1(或9∶7等变式),也会出现致死背景下特殊的性状分离比,如4∶2∶2∶1、6∶3∶2∶1。在涉及两对等位基因遗传时,若出现上述性状分离比,可考虑基因位于两对同源染色体上。
(2)以基因型为AaBb的个体为例,若两对等位基因位于一对同源染色体上,不考虑交叉互换,则产生两种类型的配子,在此基础上进行自交或测交会出现两种表型。
细胞分裂过程中的基因变化
[典例3] 如图为兔的精原细胞(仅表示部分染色体),用3种不同颜色的荧光标记图中的3种基因,不考虑变异,下列可能出现的现象是( B )
A.减数分裂过程中,细胞内的X染色体数目是0条或1条或2条或4条
B.处于有丝分裂前期的细胞中有3种不同颜色的8个荧光点
C.精细胞中有1种颜色的2个荧光点
D.在后期Ⅰ,移向同一极的有2种颜色的2个荧光点
解析:不考虑变异,减数分裂过程中,细胞内的X染色体数目是0条或1条或2条;有丝分裂前期的细胞经过间期DNA的复制,其基因型为AAaaRRRR,因此含有3种不同颜色的8个荧光点;精细胞中应有2种颜色的2个荧光点;在后期Ⅰ的细胞中,同源染色体分离,而着丝粒没有分裂,所以移向同一极的有2种不同颜色的4个荧光点。
[方法技巧] 模型化分析细胞分裂过程中的基因变化
果蝇有4对染色体(Ⅰ～Ⅳ号,其中Ⅰ号为性染色体)。纯合体野生型果蝇表现为灰体、长翅、直刚毛,从该野生型群体中分别得到了甲、乙、丙三种单基因隐性突变的纯合体果蝇,其特点如表所示。
果 蝇 表型 表型特征 基因型 基因所在 染色体
甲 黑檀体 体呈乌木色、黑亮 ee Ⅲ
乙 黑体 体呈深黑色 bb Ⅱ
丙 残翅 翅退化,部分残留 vv Ⅱ
某小组用果蝇进行杂交实验,探究性状的遗传规律。回答下列问题。
(1)用乙果蝇与丙果蝇杂交,F1的表型是灰体长翅;F1雌雄交配得到的F2不符合9∶3∶3∶1的表型分离比,其原因是黑体和残翅的基因都位于Ⅱ号染色体上。
(2)若只考虑体色,用甲果蝇与乙果蝇杂交,F1的基因型为EeBb、表型为灰体,F1雌雄交配得到的F2中果蝇体色性状会(填“会”或“不会”)发生分离。
(3)该小组又从乙果蝇种群中得到一只表型为焦刚毛、黑体的雄蝇,与一只直刚毛灰体雌蝇杂交后,子一代雌雄交配得到的子二代的表型及其比例为直刚毛灰体♀∶直刚毛黑体♀∶直刚毛灰体∶直刚毛黑体∶焦刚毛灰体∶焦刚毛黑体=6∶2∶3∶1∶3∶1,则雌雄亲本相关基因的基因型分别为BBXAXA、bbXaY(控制刚毛性状的基因用A/a表示)。
(4)取甲组黑檀体果蝇和灰体果蝇杂交得F1,F1自交得F2,若要证明F2中的某只灰体果蝇为杂合体,最好采取测交的方法,请写出该证明过程相关基因的遗传图解。
解析:(1)根据题干的信息,乙果蝇的基因型为EEbbVV,丙果蝇的基因型为EEBBvv。乙果蝇与丙果蝇杂交,F1的基因型为EEBbVv,所以F1的表型是灰体长翅;由于控制两对性状的基因均位于Ⅱ号染色体上,两对性状的遗传不符合基因自由组合定律。F1雌雄交配时,F1产生两种配子,雌雄配子有四种结合方式,得到的F2不符合9∶3∶3∶1的表型分离比。
(2)若只考虑体色,甲果蝇的基因型是eeBB,乙果蝇的基因型是EEbb,甲果蝇与乙果蝇杂交,F1的基因型为EeBb,表型为灰体;控制该性状的基因分别位于Ⅱ号、Ⅲ号染色体上,遵循基因的自由组合定律。F1雌雄交配,即EeBb×EeBb→9E B (灰体)∶3E bb(黑体)∶3eeB (黑檀体)∶1eebb,所以得到的F2中果蝇体色性状会发生分离。
(3)子一代雌雄交配后,子二代雄果蝇和雌果蝇中直刚毛与焦刚毛的比值分别为雄性中直刚毛∶焦刚毛=(3+1)∶(3+1)=1∶1;雌性中只有直刚毛;两者后代分离比不同,性状的遗传与性别相关联,说明A、a位于X染色体上。由于伴性遗传具有交叉遗传的特点,子二代雌果蝇全是直刚毛,说明直刚毛为显性性状,所以子一代雄果蝇的基因型为XAY,子二代雄果蝇直刚毛∶焦刚毛=1∶1,说明子一代雌果蝇是杂合子XAXa。子二代雄果蝇和雌果蝇中灰体与黑体的比值为雄性中灰体∶黑体=(3+3)∶(1+1)=3∶1;雌性中灰体∶黑体=6∶2=3∶1;两者后代的分离比相同,说明B、b位于常染色体上,所以子一代的雌雄果蝇基因型均为Bb。综上所述,子一代的基因型为BbXAXa×BbXAY,因为亲本均为纯合子,bbXaY×BBXAXA→1BbXAXa∶1BbXAY,所以亲本的基因型为bbXaY×BBXAXA。
(4)甲组黑檀体果蝇的基因型是ee,灰体果蝇基因型是EE,两者杂交得F1的基因型为Ee,F1自交得F2性状分离比为3E ∶1ee。F2中的灰体果蝇有纯合也有杂合,若要证明某只灰体果蝇为杂合体,最好采取测交的方法,若测交后代出现黑檀体或黑檀体∶灰体=1∶1,则灰体为杂合子,其遗传图解如下:
1.下列关于遗传的染色体学说的叙述中,错误的是( A )
A.该学说的提出基于染色体的成分分析
B.该学说的要点是染色体可能是基因载体
C.该学说能圆满解释孟德尔遗传定律
D.摩尔根对果蝇的遗传学研究完善了该学说
解析:遗传的染色体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;该学说的要点是染色体可能是基因载体;遗传的染色体学说能圆满解释孟德尔遗传定律即减数分裂时,等位基因随着同染源色体的分开而分离,非同源染色体上非等位基因自由组合;摩尔根对果蝇的遗传学研究完善了该学说,即证明基因位于染色体上。
2.M、m和N、n分别表示某动物的两对同源染色体,A、a和B、b分别表示等位基因,基因与染色体的位置如图所示,下面对该动物精巢中部分细胞的分裂情况分析合理的是( B )
A.正常情况下,若某细胞的基因型为AABB,此时该细胞的名称为初级精母细胞
B.正常情况下,若某细胞含有MMmmNNnn这8条染色体,则此细胞处于有丝分裂后期
C.在形成次级精母细胞过程中,图中的染色体发生复制、联会、着丝粒分裂等变化
D.M和N染色体上的基因可能会发生交叉互换
解析:该生物的基因型为AaBb,在减数分裂前的间期,由于染色体的复制,减数第一次分裂过程的细胞的基因型为AAaaBBbb,在后期Ⅰ,由于同源染色体分离,非同源染色体自由组合,所以在精巢中形成的次级精母细胞的基因型为AABB、aabb或AAbb、aaBB,因此某细胞的基因型为AABB,则该细胞的名称为次级精母细胞;正常情况下,若细胞含有MMmmNNnn这8条染色体,则此细胞处于有丝分裂后期;形成次级精母细胞过程即为减数第一次分裂过程,该过程中染色体发生复制、联会等变化,但着丝粒分裂发生在后期Ⅱ;M和N是非同源染色体,非同源染色体之间不能发生交叉互换。
3.如图是科学家对果蝇某条染色体上的基因测定结果。下列有关叙述中正确的是( D )
A.白眼和棒眼是一对相对性状
B.朱红眼基因与深红眼基因是等位基因
C.该染色体上的基因在细胞中都能得到表达
D.朱红眼基因和深红眼基因的碱基对排列顺序不同
解析:白眼和棒眼不是一对相对性状;朱红眼基因与深红眼基因是同一条染色体上的基因,不是等位基因;该染色体上的基因若控制的性状为隐性性状,则在后代中不一定能表达出来;朱红眼基因和深红眼基因是不同基因,不同基因的碱基对排列顺序不同。
4.科学家将抗冻蛋白基因导入烟草,筛选出抗冻蛋白基因成功整合到染色体上的烟草(假定抗冻蛋白基因都能正常表达)。某些烟草的体细胞含两个抗冻蛋白基因,这两个基因在染色体上的整合情况有图示的三种类型(黑点表示抗冻蛋白基因的整合位点);让这些含两个抗冻蛋白基因的烟草自交,后代抗冻烟草和普通烟草(不含抗冻蛋白基因)的比值分别是( A )
A.1∶0;3∶1;15∶1
B.3∶1;3∶1;9∶6∶1
C.1∶0;1∶1;9∶6∶1
D.1∶1;3∶1;15∶1
解析:甲图中在一对同源染色体上都有抗冻蛋白基因,可看作是纯合子(用AA表示),自交后代全都含抗冻蛋白基因,即后代抗冻烟草∶普通烟草=1∶0;乙图可以看作是杂合子(用Aa表示),自交后代有3/4的个体含有抗冻蛋白基因,因此后代抗冻烟草∶普通烟草=3∶1;丙图在两对同源染色体上各有一条含有抗冻蛋白基因,相当于双杂合子(用AaBb表示),并且遵循基因的自由组合定律,因此自交后代不含抗冻蛋白基因(aabb)的占1/16,即后代抗冻烟草∶普通烟草=15∶1。
5.水稻抗瘟特性受3对等位基因控制(分别用字母A/a、B/b、C/c表示),只要含有抗瘟基因即表现抗病(即对稻瘟病菌M有抗性)。品系甲、乙、丙是三种纯合品系,且乙和丙均和甲存在一对基因的差异,其中品系甲不具有抗瘟特性,品系乙和丙都对稻瘟病菌M有抗性。现有谷农13和天谷B两种抗稻瘟病菌M纯合品系,让其分别与品系甲、乙、丙进行杂交,结果如表所示。
♀ 子代 谷农13 天谷B
F1 F2 F1 F2
抗病 感病 抗病 感病
品系甲 抗病 409 140 抗病 441 7
品系乙 抗病 436 29 抗病 519 0
品系丙 抗病 508 34 抗病 540 12
请回答下列问题。
(1)水稻的抗稻瘟病菌M特性是由 (填“显性”或“隐性”)基因控制的,具有抗瘟特性的水稻基因型有 种,其中品系甲的基因型可表示为 。
(2)表中品系乙与品系丙的抗性基因位于 对同源染色体上,该抗病性状的遗传遵循 定律;谷农13与品系丙杂交得到F1,然后F1通过 得到F2,F2抗病个体中,其中杂合子所占比例为 。
解析:(1)由题意分析可知,水稻抗稻瘟病菌M特性是由显性基因控制,三对等位基因位于三对同源染色体上,遵循基因的自由组合定律,品系甲是隐性纯合子,基因型为aabbcc,具有抗瘟特性的水稻基因型有3×3×3-1=26(种)。
(2)品系乙、丙与甲只存在一对基因差异的纯合品系,其中品系甲不具有抗瘟特性,基因型为aabbcc,品系乙和丙都对稻瘟病菌M有抗性,可推知,品系乙有一对抗病基因,品系乙与谷农13杂交,F1抗病,F2表型及比例为抗病∶感病=436∶29≈15∶1,符合基因的自由组合定律,故谷农13也应有1对抗病基因,且谷农13与品系乙的抗性基因位于2对同源染色体上,同理,谷农13与品系丙杂交,F1抗病自交,F2表型及比例为抗病∶感病=508∶34≈15∶1,说明谷农13与品系丙的抗性基因也位于2对同源染色体上,故品系乙与品系丙的抗性基因位于2对同源染色体上,F2抗病个体共15份,其中纯合子只有3份,所占比例为1/5,杂合子占4/5。
答案:(1)显性 26 aabbcc
(2)2 自由组合 自交 4/5
概念理解练
1.对摩尔根等人得出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”这一结论没有影响的是( A )
A.DNA双螺旋结构的确定
B.孟德尔的遗传定律
C.摩尔根的精巧实验设计
D.萨顿提出的遗传的染色体假说
解析:DNA双螺旋结构的确定是研究DNA的分子结构及本质,与摩尔根的基因定位分析不存在关联。
2.下列关于遗传的染色体学说的叙述中,正确的是( B )
A.该学说是孟德尔遗传定律的实质
B.该学说有助于解释孟德尔遗传定律
C.该学说的内容是基因和染色体行为的一致性
D.该学说证明了基因在染色体上
解析:减数分裂时同源染色体分离,同源染色体上的等位基因也随之分离;非同源染色体自由组合,非同源染色体上的非等位基因也自由组合,所以该学说有助于解释孟德尔遗传定律,而不是孟德尔遗传定律的实质;该学说的内容是基因和染色体的行为存在明显的平行关系;该学说没有证明基因在染色体上。
3.科学家发现孟德尔定律中的遗传因子(即基因)的行为和减数分裂过程中的染色体行为有着平行的关系,从而建立了遗传的染色体学说。下列关于其依据的叙述,错误的是( D )
A.都保持其独立性和完整性
B.等位基因和同源染色体都会彼此分离
C.在体细胞中都成对存在
D.配子中只有一个基因或一条染色体
解析:基因和染色体都保持其独立性和完整性;等位基因和同源染色体都会彼此分离;基因和染色体在体细胞中都成对存在;配子中只有成对的基因中的一个或成对的染色体中的一条。
4.果蝇的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子一代,子一代的雌雄个体交配得到子二代。为了确定A、a是位于常染色体上,还是位于X染色体上,下列指标中能达到目的的是( D )
①统计子二代中雄性个体的性状分离比
②统计子二代中灰身果蝇与黑身果蝇的比例
③统计子二代中黑身果蝇的性别比例
④统计子二代中雌性个体的性状分离比
A.①②③ B.①②③④ C.②③④ D.①③④
解析:若基因位于X染色体上,则子一代的基因型是XAXa、XAY,那么子二代的表型及其比例为灰身雌果蝇∶灰身雄果蝇∶黑身雄果蝇=2∶1∶1,即雌果蝇全是灰身,雄果蝇中灰身∶黑身=1∶1;若基因位于常染色体上,则子一代基因型都是Aa,子二代表型及其比例为灰身雌性∶灰身雄性∶黑身雌性∶黑身雄性=3∶3∶1∶1,不同性别的性状表现一样,不同性状的性别比例也一样。
5.以抗螟非糯性水稻(GGHH)与不抗螟糯性水稻(gghh)为亲本杂交得F1,F1自交得F2,F2的性状分离比为9∶3∶3∶1。则F1中两对基因在染色体上的位置关系是( C )
解析:根据F2的性状分离比为9∶3∶3∶1可知,控制这两种性状的两对基因位于两对同源染色体中,且每对等位基因位于一对同源染色
体中。
6.下列有关遗传的染色体学说的叙述中,不正确的是( A )
A.染色体是真核细胞中全部基因的载体
B.基因和染色体在多数生物的体细胞中都是成对存在
C.该学说使人们进一步认识到孟德尔定律的重要意义
D.等位基因和同源染色体在形成配子时都发生分离
解析:染色体是真核细胞中基因的主要载体,还有少量基因位于线粒体和叶绿体中;基因和染色体在多数生物的体细胞中都是成对存在的;遗传的染色体学说可以圆满地解释孟德尔定律,使人们进一步认识到孟德尔定律的重要意义;在形成配子的过程中,等位基因随同源染色体的分离而分离。
7.某植株及其相关基因控制的性状、显隐性及其在染色体上的分布。下列叙述错误的是( C )
A.甲、乙、丙、丁都可以作为验证基因分离定律的材料
B.图丁个体自交后代中表型及比例为黄皱∶绿皱=3∶1
C.图甲、乙所表示个体进行减数分裂时,可以揭示基因的自由组合定律的实质
D.图丙个体自交,子代表型比例为9∶3∶3∶1
解析:基因分离定律的实质是位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离,甲、乙、丙、丁都可以作为验证基因分离定律的材料;对于植株的粒色、粒形来说,丁的基因型是Yyrr,且遵循分离定律,自交后代的基因型及比例是Y rr∶yyrr=3∶1,前者表现为黄色皱粒,后者表现为绿色皱粒;图甲基因型是Yyrr、图乙基因型是YYRr,不论是否遵循自由组合定律,都产生比例是1∶1的两种类型的配子,因此不能揭示基因的自由组合定律的实质;图丙中虽然存在3种基因,但是dd纯合,故图丙个体自交,子代表型比例为9∶3∶3∶1。
8.如图表示某种二倍体生物一对同源染色体上的部分基因,以下说法正确的是( B )
A.图中共存在4对等位基因
B.图中粒形的遗传遵循分离定律
C.图中茎高和花色这两对相对性状的遗传遵循自由组合定律
D.在该生物体内,甲染色体上所有的基因控制的性状一定能被观察到
解析:等位基因是位于同源染色体同一位置上控制相对性状的基因,图中共存在除花顶生—花顶生之外的3对等位基因;由于控制粒形这对相对性状的基因位于一对同源染色体上,故其遗传遵循分离定律;由于控制茎高与花色这两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上,故其遗传不遵循自由组合定律;在该生物体内,甲染色体上有些基因控制的性状可能为隐性性状,将不能被观察到,故A、C、D所述均不正确。
9.如图①②③④表示的是四株豌豆体细胞中的两对基因及其在染色体上的位置(不考虑基因间的相互作用),下列分析错误的是( D )
A.①②杂交后代的性状分离之比是9∶3∶3∶1
B.①③杂交后代的基因型之比是1∶1∶1∶1
C.四株豌豆自交都能产生基因型为AAbb的后代
D.①株中基因A与a的分开发生在减数第二次分裂时期
解析:①(AaBb)×②(AaBb)杂交,后代的性状分离之比是9∶3∶3∶1;①(AaBb)×③(AAbb),后代的基因型为AABb、AAbb、AaBb、Aabb,且比例为1∶1∶1∶1;四株豌豆细胞中都含Ab基因,都能产生含Ab的配子,所以自交都能产生基因型为AAbb的后代;A与a是等位基因,随着同源染色体的分开而分离,而同源染色体上的等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期。
10.柿子椒是雌雄同株的植物,开两性花。已知每对相对性状均由一对基因控制,且为完全显性,其中果实圆锥形(A)对灯笼形(a)为显性,红色(B)对黄色(b)为显性,辣味(D)对甜味(d)为显性。三对基因在染色体上的位置情况如图所示。现利用3个纯合亲本做杂交实验,甲为灯笼形红色辣味,乙为灯笼形黄色辣味,丙为圆锥形黄色甜味。若不考虑基因突变和交叉互换,请回答下列问题。
(1)A、a与B、b基因 (填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律,原因是 。
(2)用甲、乙、丙两两分别杂交,F2中灯笼形黄色甜味果实植株所占比例最高的亲本组合是 ,这对组合产生的F2表型及比例为
。
(3)用某甜味植株与乙杂交,F1中圆锥形红色辣味∶圆锥形黄色辣
味=1∶1,则该甜味植株的基因型是 。
(4)若基因型为如图所示的个体与某一基因型未知的植株杂交,产生的后代为AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd=1∶1∶1∶1,则该植株的基因型是 。
解析:(1)由题图可知,A、a和B、b位于一对同源染色体上,不遵循自由组合定律。
(2)根据题意中的显隐性可知,3个纯合亲本中甲(灯笼形红色辣味)的基因型为aaBBDD,乙(灯笼形黄色辣味)的基因型为aabbDD,丙(圆锥形黄色甜味)的基因型为AAbbdd。甲和乙杂交,F1为aaBbDD,则F2中灯笼形黄色甜味果实植株(aabbdd)为0;根据题图可知,A、a和B、b位于一对同源染色体上,即亲本甲中a和B连锁,亲本丙中A和b连锁,不考虑交叉互换,则甲和丙杂交的F1(AaBbDd)产生的配子类型和比例为AbD∶Abd∶aBD∶aBd=1∶1∶1∶1,则F2中灯笼形黄色甜味果实植株(aabbdd)为0;乙和丙杂交,F1为AabbDd,则F2中灯笼形黄色甜味果实植株(aabbdd)为1/4×1×1/4=1/16,所以用甲、乙、丙两两分别杂交,F2中灯笼形黄色甜味果实植株所占比例最高的亲本组合是乙和丙。这对组合产生的F2表型及比例为圆锥形黄色辣味(A bbD )∶圆锥形黄色甜味(A bbdd)∶灯笼形黄色辣味(aabbD )∶灯笼形黄色甜味(aabbdd)=9∶3∶3∶1。
(3)用某甜味植株( dd)与乙(aabbDD)杂交,F1中圆锥形红色辣味(A B D )∶圆锥形黄色辣味(A bbD )=1∶1,即控制果实形状和果实味道的基因在后代都没有出现性状分离,而控制颜色的基因在后代出现了性状分离,所以该甜味植株的基因型是AABbdd。
(4)若基因型为如题图所示的个体与某一基因型未知的植株杂交,由于如题图所示的个体产生的配子类型和比例为ABD∶ABd∶abD∶abd=1∶1∶1∶1,而杂交产生的后代为AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd=1∶1∶1∶1,说明未知基因型的个体只能产生abd一种配子,所以该植株的基因型是aabbdd。
答案:(1)不遵循 A、a和B、b位于一对同源染色体上
(2)乙和丙 圆锥形黄色辣味∶圆锥形黄色甜味∶灯笼形黄色辣味∶灯笼形黄色甜味=9∶3∶3∶1
(3)AABbdd
(4)aabbdd
素养提升练
11.下图是科学家对果蝇一条染色体上的基因测定结果,下列有关该图说法正确的是( D )
A.控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因
B.控制白眼和朱红眼的基因在遗传时遵循着基因的分离定律
C.在后代中能表现出该染色体上所有基因控制的性状
D.该染色体上的基因不遵循基因的自由组合定律
解析:控制朱红眼与深红眼的基因在同一条染色体上,不属于等位基因;控制白眼与朱红眼的基因在同一条染色体上,遗传时不分离,所以不遵循基因的分离定律;由于基因的选择性表达,该染色体上的基因在后代中不一定都表达;该染色体上的基因遗传时不遵循基因的自由组合定律,遵循连锁与交换定律。
12.遗传的染色体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。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、非同源染色体之间都能自由组合
C.作为遗传物质的DNA,都分布在染色体上
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: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,这属于基因与染色体的平行关系;在形成配子时,某些非等位基因之间、非同源染色体之间都能自由组合,这属于基因与染色体的平行关系;作为遗传物质的DNA,主要分布在染色体上,这不属于基因与染色体的平行关系;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,这属于基因与染色体的平行关系。
13.如图表示果蝇的一个细胞,其中数字表示染色体,字母表示基因,下列叙述正确的是( C )
A.从染色体情况上看,该果蝇只能形成一种配子
B.e基因控制的性状在雌、雄个体中出现的概率相等
C.形成配子时基因a与d之间自由组合
D.可以用AaBb基因型的个体研究自由组合定律
解析:从染色体情况上看,该果蝇能形成2种配子,即3+X和3+Y;e基因位于X染色体上,因此其控制的性状在雌、雄个体中出现的概率不相等;基因a与d位于两对同源染色体上,它们的遗传遵循基因自由组合定律;基因a与b位于同一对同源染色体上,它们的遗传不遵循自由组合定律,因此不能用AaBb基因型的个体研究自由组合定律。
14.在荧光显微镜下观察被标记的某动物的睾丸细胞,等位基因A、a被分别标记为红、黄色,等位基因B、b被分别标记为蓝、绿色。①③细胞都处于染色体向两极移动的时期。不考虑基因突变和交叉互换,下列有关推测合理的是( C )
A.①时期的细胞中向每一极移动都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各
2个
B.③时期的细胞中向每一极移动都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各
1个
C.②时期的初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个
D.图中精细胞产生的原因是减数第一次分裂或第二次分裂过程异常
解析:分析题图可知①是有丝分裂后期的细胞,着丝粒分裂,向每一极移动都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各1个;分析题图可知③是后期Ⅱ的细胞,由于第一次分裂时等位基因已经发生了分离,因此向每一极移动的荧光点红、黄色不能同时出现,蓝、绿色也不能同时出现;②为初级精母细胞,染色体发生了复制,基因加倍,此时同源染色体没有分离,因此该细胞中都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个;分析题图可知,图中的精细胞存在等位基因B和b,可能是减数第一次分裂时B与b所在的同源染色体没有发生分离所致。
15.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符合 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符合基因的分离定律。
(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,雄果蝇全为白眼第三节 性染色体上基因的传递和性别相关联
教学内容 教学要求 素养归属
1.生物的性别主要由性染色体决定 (1)通过归纳与概括,分析染色体组型的概念,并比较人类男性与女性染色体组型的差异 科学思维
(2)比较分析XY型和ZW型性别决定,感悟性染色体在性别决定中的作用 科学思维
2.性染色体上的基因伴随性染色体而遗传 (1)通过提炼与分析,概括不同伴性遗传的特点,并比较分析 科学思维
(2)通过模型与建模,建构体现不同伴性遗传特征的系谱图,并能进行比较分析 科学思维
(3)分析与伴性遗传相关的遗传病的致病特点,引导人们能够正确认识疾病 社会责任
1.生物的性别主要由性染色体决定
(1)染色体组型
①概念:指将某种生物体细胞内的全部染色体,按大小和形态特征进行配对、分组和排列所构成的图像(如下图)。它体现了该生物染色体的数目和形态特征的全貌。
②显微摄影最佳时期:有丝分裂中期。
(2)性染色体及性别决定
①染色体类型
项目 性染色体 常染色体
概念 与性别决定有直接关系的染色体 除性染色体之外的其他染色体
特点 雌、雄性个体不相同 雌、雄性个体相同
②不同性别决定方式比较
项目 XY型性别决定 ZW型性别决定
含义 由X和Y两条性染色体决定性别。含两条同型的X染色体的个体为雌性,含两条异型性染色体X和Y的个体为雄性 由Z和W两条性染色体决定性别。含两条同型的Z染色体的个体为雄性,含两条异型性染色体Z和W的个体为雌性
生物类型 人、哺乳类、某些两栖类和许多昆虫 鸟类、家蚕等
性别决定时期 受精时
性别决定图解
2.性染色体上的基因伴随性染色体而遗传
(1)伴性遗传概念
人们将位于性染色体上的基因所控制的性状表现出与性别相联系的遗传方式称为伴性遗传。
(2)伴X染色体隐性遗传
①概念:由X染色体携带的隐性基因所表现的遗传方式称为伴X染色体隐性遗传。
②特点:人群中男性患者远远多于女性患者。
③典型病例:血友病、红绿色盲。
(3)伴X染色体显性遗传
①概念:由X染色体携带的显性基因所表现的遗传方式称为伴X染色体显性遗传。
②特点:人群中女性患者多于男性患者。
③典型病例:抗维生素D佝偻病。
(4)伴Y染色体遗传
①概念:由Y染色体携带的基因所表现的遗传方式称为伴Y染色体
遗传。
②特点:患者全部是男性。
③典型病例:外耳道多毛症。
(5)其他伴性遗传
①鸡的羽毛芦花性状遗传:控制芦花的基因为ZB,非芦花的基因为Zb。
②雌雄异株植物女娄菜叶子形状的遗传:控制阔叶的基因为XB,细叶的基因为Xb。
概念一 生物的性别主要由性染色体决定
[概念情境]
某同学设计了“模拟人类后代性别决定的过程”活动,以分析人类生男生女的奥秘。该同学的具体操作为把20个白色小球放入甲纸袋中,10个白色小球和10个红色小球放入乙纸袋中。
请思考并回答以下问题。
(1)甲袋和乙袋分别模拟的是什么个体
提示:甲袋模拟的是雌性个体(母亲),乙袋模拟的是雄性个体(父亲)。
(2)红色小球和白色小球模拟了什么染色体
提示:红色小球模拟了Y染色体,白色小球模拟了X染色体。
(3)从甲袋和乙袋各取一个小球,能否一定模拟女孩的产生 试说明原因。
提示:不能。乙袋表示X染色体和Y染色体,若乙袋中取到红色小球,则组成的个体为男孩。
(4)乙袋中白色小球和红色小球的比例为什么是 1∶1
提示:乙袋模拟的是雄性个体,雄性个体产生含X染色体的精子与含Y染色体的精子之比为1∶1。
染色体组型分析
[典例1] 染色体组型具有种的特异性,如图是正常女性C组染色体图。下列相关叙述正确的是( B )
A.男性的6号染色体的形状、大小与女性不相同
B.X染色体和Y染色体分在不同的组
C.正常人染色体组型的C组都含有16条染色体
D.图中的同源染色体之间正在发生交叉互换
解析:男性的6号染色体是常染色体,其形状、大小与女性相同;X染色体在C组,Y染色体在G组;正常女性染色体组型的C组含有16条染色体,正常男性染色体组型的C组含有15条染色体;图中的染色体是人为排列的,没有处于减数分裂中,所以同源染色体之间没有发生交叉互换。
[概念误区] 染色体组型的制作与观察
染色体组型不能直接在显微镜下被观察到,而是需要先对处在有丝分裂中期的染色体进行显微摄影,然后按照染色体的大小、形状和着丝粒的位置等进行排列,是人为制作形成的。
性别决定分析
[典例2] 下列关于人类和鸟类性别决定的叙述,错误的是( B )
A.人类中女性含有两个同型性染色体
B.人类与鸟类都是精子决定了子代的性别
C.两栖类中既存在XY型性别决定的生物,也存在ZW型性别决定的
生物
D.Z、W染色体上的基因都伴随性染色体遗传
解析:女性的性染色体由两个同型的X染色体构成;人类为XY型性别决定,该机制中,雄性的精子类型决定了子代的性别,鸟类为ZW型性别决定,该机制中,雌性的卵细胞决定了子代的性别;两栖类中既存在XY型性别决定的生物,也存在ZW型性别决定的生物;Z、W是一对性染色体,Z、W上的基因都伴随性染色体遗传。
[概念误区] 有关性别决定认识的几点误区
(1)性别决定是指雌雄异体的生物决定性别的方式,如豌豆没有性别,也不具有性染色体。
(2)在书写基因型时,常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上,性染色体上的基因则需要将性染色体及其上的基因一同写出。
(3)在书写表型时,对于常染色体遗传不需要带入性别,对于伴性遗传则既要描述性状的显隐性,又要将性别一同带入。
(4)生物的性别决定并非都是由性染色体决定的。有的性别决定由环境中的影响因子决定(如温度、湿度等)。
概念二 性染色体上的基因伴随性染色体而遗传
[概念情境]
从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇,这两种体色的果蝇数量相等,每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制,所有果蝇均能正常生活,性状的分离符合遗传的基本定律。
请思考并回答以下问题。
(1)种群中的个体通过繁殖将各自的核基因传递给后代,该过程中,核基因如何传递
提示:核基因的载体为染色体,通过减数分裂进入配子,受精后进入下一代。
(2)确定某性状由常染色体基因决定,还是由性染色体基因决定,可采用的杂交方法是什么
提示:正交和反交。
(3)假设果蝇的体色由一对等位基因A、a控制,若控制体色的基因位于常染色体或X染色体上,则该自然果蝇种群中控制体色的基因型分别有几种 试分析说明。
提示:控制体色的基因若位于常染色体上,基因型有3种:AA、Aa、aa;若位于X染色体上,基因型有5种:XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY。
(4)现用两个杂交组合:灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇,只做一代杂交实验,每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状,并以此为依据,对哪一种体色为显性性状,以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题,作出相应的推断(只写出子一代的性状表现和相应推断的结论)。
提示:对于一对相对性状的遗传,若性状遗传与性别无关,则控制该性状的基因位于常染色体上,后代中一般显性性状个体数多于隐性性状个体数;若与性别有关,则控制该性状的基因位于性染色体上。灰色雌蝇×黄色雄蝇后代中若雌性全为黄色,则灰色基因是位于X染色体上的隐性基因;黄色雌蝇×灰色雄蝇后代中若雌性全为灰色,则黄色基因是位于X染色体上的隐性基因。
伴X染色体隐性遗传的特点
[典例1] 红绿色盲为伴X染色体隐性遗传,正常情况下,下列有关说法不正确的是( C )
A.父亲正常,女儿必正常;母亲色盲,儿子必色盲
B.外公为色盲患者,其色盲基因可能会通过他的女儿遗传给他的外孙
C.女儿患病,父亲必患病;儿子患病,母亲必患病
D.在人群中,男性的患病率高于女性
解析:假设红绿色盲由一对等位基因B、b控制。父亲正常,基因型为XBY,则女儿的基因型为XBX-,女儿的表型必正常;母亲色盲,基因型为XbXb,则儿子的基因型为XbY,儿子必为色盲。外公为色盲患者,其色盲基因可能会通过他的女儿传给他的外孙,其传递过程为外公的基因型(XbY)→假如其女儿的基因型是XBXb→外孙的基因型有两种情况(XBY、XbY),其中XbY基因型的Xb基因是来自外公。女儿患病,则女儿的基因型是XbXb,其中一个Xb来自父亲,所以父亲的基因型是XbY,一定患色盲;儿子患色盲(XbY),其色盲基因一定来自母亲,母亲一定带有色盲基因,但不一定患病,可能是携带者XBXb。红绿色盲遗传的特点之一是在人群中男性的患病率远高于女性。
[拓展延伸] 伴X染色体隐性遗传的遗传特点
(1)具有隔代交叉遗传现象(男性患者的致病基因通过他的女儿传给他的外孙)。
(2)男性正常,其母亲、女儿全都正常。
(3)女性患者的父亲和儿子一定都是患者(即“母患子必患,女患父
必患”)。
(4)男性发病率远高于女性。
伴X染色体显性遗传的特点
[典例2] 抗维生素D佝偻病是一种伴X染色体显性遗传病,患者对磷、钙的吸收不良,造成血磷血钙下降,表现为下肢弯曲、膝内翻或外翻、骨骼发育畸形、身材矮小。下列关于此病的叙述,错误的是( D )
A.父亲患病,女儿一定患病
B.母亲患病,女儿不一定患病
C.人群中女性患者多于男性患者
D.父母均为患者,则子代也为患者
解析:假设抗维生素D佝偻病由一对等位基因D、d控制,男性患者(XDY)的致病基因一定随X染色体传给女儿,故女儿一定患病;如果女性患者是杂合子(XDXd),则与正常男性(XdY)婚配所生女儿有50%患病的概率;抗维生素D佝偻病属于伴X染色体显性遗传,由于女性有两条X染色体,只要获得一个致病基因就会患病,故抗维生素D佝偻病患者中女性多于男性;一对患病夫妇,女性如果是杂合子(XDXd)的情况下可能生下正常儿子,女儿一定患病。
[拓展延伸] 伴X染色体显性遗传的特点
(1)具有世代连续性(即患者的双亲中必有一个是患者)。
(2)男性患病,其母亲、女儿必患病。
(3)男性患病率小于女性。
伴Y染色体遗传
[典例3] 调查发现,人类的外耳道多毛症总是由父亲传给儿子,女性无此症,下列叙述正确的是( D )
A.该症属于伴X染色体遗传
B.外耳道多毛症基因位于常染色体上
C.患者的体细胞都有成对的外耳道多毛症基因
D.患者产生的精子中有外耳道多毛症基因的占1/2
解析:由题意可知,人类的外耳道多毛症属于伴Y染色体遗传,故该病患者正常体细胞中一般有一个外耳道多毛症基因;患者产生的精子中有该致病基因的占1/2。
[概念误区] 对伴Y染色体遗传的理解
伴Y染色体遗传是典型的传男不传女,但不能因某系谱图中患者男性多就确定该遗传病就为伴Y染色体遗传,还需分析男性亲子代之间的传承性,若出现隔代现象,一般可排除伴Y染色体遗传。
X、Y各区段分析
[典例4] 如图是人体性染色体的模式图。下列叙述不正确的是( B )
A.位于Ⅰ区基因的遗传只与男性相关
B.位于Ⅱ区的基因在遗传时,后代男女性状的表现一致
C.位于Ⅲ区的致病基因,在体细胞中也可能有等位基因
D.性染色体既存在于生殖细胞中,也存在于体细胞中
解析:由人体性染色体的模式图分析可知,Ⅰ区为Y染色体所特有的片段,位于Ⅰ区的基因控制的性状只传递给男性后代,所以位于Ⅰ区基因的遗传只与男性相关;由人体性染色体的模式图分析可知,Ⅱ为X、Y共有的片段,为两者的同源区,其上有等位基因,所以位于Ⅱ区的基因在遗传时,后代男女性状的表现不一定一致,如XDXd×XdYD的后代,男性全部是显性性状,女性一半是显性性状,一半是隐性性状;Ⅲ区为X染色体所特有的片段,女性个体有两条X染色体,两条X染色体上均可以有相应的基因(如一个为A,一个为a),故可能有等位基因;性染色体普遍存在于生殖细胞和体细胞内,因为个体是由一个受精卵发育而来,发育的前提是细胞分裂和细胞分化,在细胞分裂和分化过程中其染色体组成是不变的。
[拓展延伸] X、Y染色体的形态结构及相关区段解读
(1)X、Y染色体关系
两者为同源染色体,但由于存在不对应区域,因此该对同源染色体存在同源区段和非同源区段,如下图所示:
(2)基因所在区段位置与相应基因型对应关系:
基因所 在区段 基因型(隐性遗传病)
男正常 男患病 女正常 女患病
Ⅰ XBYB、 XBYb、 XbYB XbYb XBXB、XBXb XbXb
Ⅱ-1 (伴Y遗传) XYB XYb — —
Ⅱ-2 (伴X遗传) XBY XbY XBXB、 XBXb XbXb
(3)X、Y染色体上基因遗传特点
与性别相关联,即在不同性别中,某一性状出现概率不同(基因位于同源区段和位于非同源区段均遵循上述规律)。
伴性遗传与常染色体遗传的综合分析
[典例5] 果蝇的长翅与短翅由一对等位基因(B、b)控制、白眼与红眼由另一对等位基因(R、r)控制,两对等位基因位于两对同源染色体上,且这两对基因均不位于Y染色体上。亲代雌果蝇与雄果蝇杂交,F1表型及数量如表:
表型 长翅红眼 长翅白眼 短翅红眼 短翅白眼
雌蝇/只 151 0 52 0
雄蝇/只 77 75 25 26
请回答下列问题。
(1)这两对相对性状的遗传符合 定律,控制白眼与红眼的基因(R、r)位于 染色体上。
(2)基因B控制的性状为 ,翅形的这种显隐性关系称为 。
(3)亲代雌果蝇的基因型为 。F1的基因型共有 种。F1长翅红眼雌果蝇体细胞内基因B的数目最多有 个。
(4)让F1雌雄果蝇随机交配,产生的F2有 种表型,F2中红眼雌果蝇所占的比例为 。
(5)为验证杂合长翅红眼雄果蝇产生配子的种类及比例,进行了杂交实验。请用遗传图解表示。
解析:(1)这两对基因位于两对同源染色体上,故这两对相对性状的遗传符合自由组合定律,F1雌性果蝇中没有白眼,雄性果蝇中红眼和白眼都有,因此控制白眼与红眼的基因(R、r)位于X染色体上。(2)F1中长翅∶残翅=(151+75+77)∶(52+25+26)≈3∶1,因此基因B控制的性状为长翅;因为基因型BB和Bb控制的表型相同,即翅形的这种显隐性关系称为完全显性。(3)结合以上分析可知,亲代雌果蝇的基因型为BbXRXr,雄果蝇的基因型为BbXRY。只考虑翅形,F1的基因型为1BB、2Bb、1bb,只考虑眼色,F1的基因型为XRXR、XRXr、XRY、XrY,则F1的基因型共有3×4=12(种)。F1长翅红眼雌果蝇的基因型为BBXRXr、BBXRXR、BbXRXR、BbXRXr,故体细胞内基因B的数目最多有4个。(4)让F1雌雄果蝇随机交配,只考虑翅形,F2有长翅和短翅2种表型,只考虑眼色,F2有红眼雌蝇、白眼雌蝇、红眼雄蝇、白眼雄蝇4种表型,因此F2有2×4=8(种)表型;只考虑眼色这一对基因,则F1产生的雌配子的比例为3XR、1Xr,雄配子的比例为1XR、1Xr、2Y,因此,F2中红眼雌果蝇所占的比例为3/4(雌配子XR)×1/2(雄配子XR和Xr)+1/4(雌配子Xr)×1/4(雄配子XR)=7/16。(5)为验证杂合长翅红眼雄果蝇(BbXRY)产生配子的种类及比例,需要进行测交验证,则应选择基因型为bbXrXr的雌果蝇进行杂交。遗传图解表示如下:
答案:(1)自由组合 X (2)长翅 完全显性 (3)BbXRXr 12 4 (4)8 7/16
(5)
[拓展延伸] 伴性遗传与常染色体遗传综合类题目分析技巧
步骤 结果
第一步,对每一对性状进行独立分析,确定遗传方式 子代中雌性的表型及比例 若子代中雌雄个体的表型不存在差异,可确定控制该性状的基因位于常染色体上 若子代中雌雄个体表型不同,可确定控制该性状的基因一般位于X染色体上
子代中雄性的表型及比例
全部子代的表型及比例
第二步,通过性状分离现象或子代的表型比例确定某性状的显隐性 若某性状出现性状分离,则该性状为显性;若子代中出现典型的3∶1或2∶1分离比,占比多者为显性;若某一性状掩盖另一性状,则该性状为显性
第三步,基于自由组合类题目的分析方式独立分析各性状的表型比例 独立分析并计算各性状的表型比,最后合并乘积获得最后统计数据
遗传系谱图分析
[典例6] 如图是具有两种遗传病的家系图,家庭中有的成员患甲种遗传病(设显性基因为B,隐性基因为b),有的成员患乙种遗传病(设显性基因为A,隐性基因为a),如系谱图所示。现已查明Ⅱ6不携带致病基因。回答下列问题。
(1)甲种遗传病的致病基因位于 染色体上,属于 (填“显性”或“隐性”)遗传;乙种遗传病的致病基因位于 染色体上,属于 (填“显性”或“隐性”)遗传。
(2)写出下列个体的基因型:Ⅱ5 ,Ⅲ8 ,Ⅲ9
。
(3)若Ⅲ8和Ⅲ9婚配,子女中只患一种遗传病的概率为 。
解析:(1)分析遗传系谱图:Ⅱ5、Ⅱ6表现正常,生出患甲病的儿子Ⅲ9,推知该病为隐性遗传病,又Ⅱ6不携带致病基因,故甲病是伴X染色体隐性遗传病;Ⅱ3、Ⅱ4表现正常,生出患乙病的女儿Ⅲ8,故乙病是常染色体隐性遗传病。(2)Ⅲ8患乙病,关于乙病的基因型为aa,Ⅲ8不患甲病,但有患甲病的弟弟(哥哥),故Ⅱ3和Ⅱ4关于甲病的基因型分别为XBY、XBXb,故Ⅲ8关于甲病的基因型为XBXb或XBXB,综合两对基因,Ⅲ8基因型及概率为1/2aaXBXb、1/2aaXBXB。Ⅲ9患甲病,关于甲病的基因型为XbY,其父亲Ⅱ6不患甲病,故甲病致病基因来自母亲Ⅱ5,Ⅱ5关于甲病基因型为XBXb;Ⅲ9不患乙病,Ⅰ2患乙病,Ⅱ5、Ⅱ6关于乙病的基因型分别为Aa、AA,故Ⅲ9关于乙病的基因型为AA或Aa,综合两对基因,Ⅲ9基因型及概率为1/2AaXbY、1/2AAXbY;Ⅱ5基因型为AaXBXb。(3)若Ⅲ8和Ⅲ9婚配,子女中患甲病的概率为1/2×1/2=1/4,子女中患乙病的概率为1/2×1/2=1/4,子女中只患一种遗传病的概率为1/4×3/4+1/4×
3/4=3/8。
答案:(1)X 隐性 常 隐性 (2)AaXBXb aaXBXB或aaXBXb AAXbY或AaXbY (3)3/8
[拓展延伸] “四步法”分析遗传系谱图
步骤 现象及结论 的口诀记忆 图谱特征
第一,排除或确定伴Y遗传 若系谱图中患者全为男性,而且患者后代中男性全为患者,则为伴Y遗传;若系谱图中,患者有男有女,则不是伴Y遗传
第二,确定图谱中遗传病是显性遗传还是隐性遗传 “无中生有”(无病的双亲,所生的孩子中有患者),则为隐性遗传
“有中生无”(有病的双亲,所生的孩子中出现无病的),则为显性遗传
第三,确定致病基因位于常染色体上还是位于性染色体上 ①双亲有病,儿子正常 ②父病女必病,子病母必病 伴X染色体显性遗传
①双亲有病,女儿正常 ②父病女不病或者子病母不病 常染色体显性遗传
母病子必病,女病父必病 伴X染色体隐性遗传
①双亲正常,女儿有病 ②母病子不病或女病父不病 常染色体隐性遗传
第四,若系谱图中无上述特征,只能从可能性大小方面推测 ①若该病在代与代间连续遗传→ ②若该病在系谱图中隔代遗传→
果蝇的灰身、黑身是由等位基因(B、b)控制,等位基因(R、r)会影响雌、雄黑身果蝇的体色深度,两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现有黑身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,F1全为灰身,F1随机交配,F2表型及数量如表。
果蝇 灰身 黑身 深黑身
雌果蝇/只 151 49 —
雄果蝇/只 148 26 28
请回答下列问题。
(1)果蝇的灰身和黑身是一对相对性状,其中显性性状为灰身。R、r基因位于X染色体上,其中使黑身果蝇的体色加深的是基因r。这两对基因的遗传遵循自由组合定律。
(2)亲代灰身雄果蝇的基因型为BBXrY,F2灰身雌果蝇中杂合子占的比例为5/6。
(3)F2灰身雌果蝇与深黑身雄果蝇随机交配,F3中灰身雌果蝇的比例为1/3。
(4)用遗传图解表示以F2中杂合的黑身雌果蝇与深黑身雄果蝇为亲本杂交得到子代的过程。
解析:(1)黑身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,F1全为灰身,说明灰身对黑身是显性性状。F2中雌果蝇没有深黑身,雄果蝇中黑身∶深黑身≈1∶1,说明R、r基因位于X染色体上,其中使黑身果蝇的体色加深的是基因r。这两对基因位于两对同源染色体上,遗传遵循基因的自由组合定律。(2)亲代灰身雄果蝇的基因型为BBXrY,F1的雌、雄果蝇基因型为BbXRXr、BbXRY,F2灰身雌果蝇(B XRX-),其中纯合子的比例为1/3×1/2=1/6,杂合子占的比例为5/6。(3)F2灰身雌果蝇(B XRX-)中等位基因B∶b=2∶1,等位基因XR∶Xr=3∶1,其与深黑身雄果蝇(bbXrY)随机交配,F3中灰身雌果蝇的比例为2/3×1/2=1/3。(4)F2中杂合的黑身雌果蝇的基因型为bbXRXr,与深黑身雄果蝇(bbXrY)杂交得到子代的遗传图解如下:
1.下列关于性染色体的叙述,正确的是( D )
A.含X染色体的配子是雌配子
B.真核生物都有性染色体和常染色体
C.性染色体上的基因没有其相应的等位基因
D.控制外耳道多毛症的基因会随着Y染色体的传递而遗传
解析:XY型性别决定的雄性个体的性染色体是XY,产生的雄配子一半含有X染色体;雌雄同体的真核生物不具有性染色体,如水稻、小麦等;性染色体的同源区段含有等位基因;控制外耳道多毛症的基因位于Y染色体上,会随着Y染色体的传递而遗传。
2.鸡是ZW型性别决定,为了依据羽毛特征尽早地知道小鸡的性别,应选用( B )
A.芦花母鸡和芦花公鸡交配
B.芦花母鸡与非芦花公鸡交配
C.非芦花母鸡和芦花公鸡交配
D.非芦花母鸡与非芦花公鸡交配
解析:假设该性状由一对等位基因B、b控制,母鸡基因型有ZBW、ZbW两种,表型分别是芦花鸡和非芦花鸡;公鸡基因型有ZBZB、ZBZb、ZbZb三种,表型分别是芦花鸡、芦花鸡和非芦花鸡。用芦花母鸡(ZBW)与非芦花公鸡(ZbZb)交配,后代中凡属芦花羽毛(ZBZb)的都是公鸡,而非芦花羽毛(ZbW)的全为母鸡,根据这一规律,可以尽早鉴别出小鸡的性别,从而选留所需的小鸡。
3.如图表示某生物性染色体结构示意图,下列相关说法不正确的是( B )
A.雌、雄个体的性染色体组成不同,有同型和异型两种形式,因而基因组成有差异
B.若Y染色体上携带的基因在X染色体有相应的等位基因,则性状遗传与性别无关
C.若Y染色体上携带的基因在X染色体上无相应的等位基因,则只限于相应性别的个体之间遗传
D.正交结果和反交结果可作为判断遗传方式的依据
解析:雌雄个体的性染色体组成不同,有同型XX和异型XY两种形式,因而基因组成有差异;在X和Y染色体的同源区段上有相应的等位基因,遗传也与性别有关;Y染色体上携带的基因在X染色体上无相应的等位基因,因此只限于雄性个体之间遗传;判断遗传方式是常染色体上的遗传还是性染色体上的遗传,可以用正交、反交的方法进行判断,如果正交、反交结果相同,则是常染色体遗传,否则是伴性遗传。
4.继摩尔根发现果蝇红、白眼色(R/r)的遗传规律后,科学家又在果蝇杂交实验中获得了一些无眼突变体(E/e)。下表是4对果蝇的杂交实验及其结果。
组合 P F1
① 红眼♀×红眼 红眼♀∶红眼∶白眼∶无眼♀∶无眼=6∶3∶3∶2∶2
② 白眼♀×无眼 红眼♀∶白眼∶无眼♀∶无眼=1∶1∶1∶1
③ 无眼♀×红眼 红眼♀∶白眼∶无眼♀∶无眼=1∶1∶1∶1
④ 红眼♀×无眼 红眼♀∶红眼∶白眼∶无眼♀∶无眼=2∶1∶1∶2∶2
下列叙述错误的是( A )
A.组合①的F1中红眼雌蝇的基因型有4种,其中纯合子的概率是1/3
B.组合②母本的次级卵母细胞中有2个白眼基因,不一定含有无眼
基因
C.这两对性状的遗传遵循自由组合定律,组合①③④均支持该结论
D.若组合①F1红眼雌蝇与组合④F1红眼雄蝇随机交配得F2,F2中红眼概率为35/48
解析:组合①中,亲本基因型是EeXRXr、EeXRY,子一代红眼雌蝇的基因型为EEXRXR、EEXRXr、EeXRXR、EeXRXr,其中EEXRXR是纯合子,比例是1/3×1/2=1/6;组合②中母本基因型是EeXrXr,初级卵母细胞经过减数第一次分裂时等位基因发生分离,因此次级卵母细胞不一定含有无眼基因,但是含有2个白眼(r)基因;由分析可知,两对等位基因位于非同源染色体上,因此遵循自由组合定律,杂交组合①③④与按照自由组合定律写出的比例相符,支持自由组合定律;组合①亲本基因型是EeXRXr、EeXRY,子一代红眼雌果蝇的基因型是E XRX-;组合④亲本基因型是EeXRXr、eeXRY,子一代红眼雄蝇的基因型是EeXRY,组合①F1红眼雌蝇与组合④F1红眼雄蝇随机交配,拆分成2个分离定律:E ×Ee→1/6ee+5/6E 、XRX-×XRY→1/8XrY+7/8XR ,随机交配,后代红眼果蝇的比例是E XR =5/6×7/8=35/48。
5.果蝇的体色中的黄身与黑身为一对相对性状,由等位基因B、b控制;眼色中的红色与白色为另一对相对性状,由等位基因D、d控制,两对基因均不位于Y染色体。让体色、眼色相同的多对果蝇交配,其中雌果蝇的基因型相同,雄果蝇的基因型相同,所得F1表型及比例如下表。
表型 黄身红眼 黄身白眼 黑身红眼 黑身白眼
雌蝇 4/12 0 2/12 0
雄蝇 2/12 2/12 1/12 1/12
请回答下列相关问题。
(1)果蝇控制眼色的基因位于 染色体上。
(2)亲代雄果蝇基因型是 ;F1雌果蝇中致死个体的基因型是 。
(3)让F1中全部的红眼雌、雄果蝇随机交配,雌果蝇产生的卵细胞的基因型有 种,F2中黑身红眼雄果蝇所占比例是 。
(4)选取子一代中黑身红眼的纯合雌果蝇与黄身白眼的雄果蝇,进行一次杂交实验,请预期实验结果,用遗传图解表示。
解析:根据题意和题表分析可知,相同基因型的雌、雄果蝇交配,后代中黄身∶黑身=2∶1,且雌雄个体相当,说明等位基因B、b位于常染色体上,且黄身对黑身为显性;后代中红眼∶白眼=3∶1,且雌雄个体有性别差异,说明等位基因D、d位于X染色体上,且红眼对白眼为显性。由于后代中黄身∶黑身=2∶1,说明BB的个体不能发育。
(1)根据上述分析可知,控制果蝇体色的基因位于常染色体上,控制果蝇眼色的基因位于X染色体上。控制这两对性状的基因分别位于两对同源染色体上,所以遗传时遵循自由组合定律。
(2)根据上述分析可知,后代中黄身∶黑身=2∶1,说明亲代雌、雄果蝇中控制体色的基因型都是Bb;又因为后代雌蝇中只有红眼,而雄蝇中红眼∶白眼=1∶1,说明亲代雌、雄果蝇中控制眼色的基因分别是XDXd和XDY,因此亲代雌、雄果蝇的基因型分别是BbXDXd和BbXDY。F1雌果蝇中致死个体的基因型是BBXDXd或BBXDXD。
(3)F1红眼雌果蝇的基因型为BbXDXD、BbXDXd、bbXDXD、bbXDXd,产生的卵细胞的基因型有BXD、bXd、BXd、bXD共4种。让该雌果蝇与F1的红眼雄果蝇(基因型为 2/3BbXDY和 1/3bbXDY)随机交配,F2中黑身红眼雄果蝇(bbXDY)所占比例是1/2(bb)×3/4×1/2(XDY)=3/16。
(4)遗传图解书写要求:亲代基因型和表型;亲代产生的配子种类(可省略);子代基因型和表型及其比例;相关符号,如杂交和箭头等。F1中黑身红眼的纯合雌果蝇与黄身白眼的雄果蝇杂交,简易遗传图解
如下:
答案:(1)X (2)BbXDY BBXDXd或BBXDXD
(3)4 3/16
(4)如下图:
概念理解练
1.下列关于人类性染色体的叙述,正确的是( D )
A.Y染色体上有的基因,X染色体上都有
B.X染色体上的基因都与性别决定有关
C.染色体组型分析时,X和Y染色体列入同一组
D.X和Y染色体在形态、结构和大小上具有明显差异
解析:伴Y染色体遗传的基因不存在于X染色体上;X染色体上的基因不都与性别决定有关,如X染色体上的色盲基因与性别决定无关;染色体组型分析时,人的体细胞有46条即23对染色体,常染色体由大到小依次编号为1～22号,并分为7组,即A、B、C、D、E、F、G组,将X染色体列入C组,Y染色体列入G组;人类X和Y染色体的形态、结构和大小上具有明显差异,X染色体比Y染色体要大。
2.某伴X染色体显性遗传病的家系中,若双亲都不患该病,所生男孩( A )
A.患病概率为0 B.患病概率为50%
C.患病概率为25% D.都患病
解析:假设该病由一对等位基因A、a控制,根据题意,在伴X染色体显性遗传病的家系中,若双亲都不患病,则双亲的基因型为XaXa、XaY,因此,所生男孩的表型都正常。
3.下列符合人类红绿色盲的遗传的是( D )
A.患病父亲一定会生出患病的女儿
B.患病父亲一定会生出患病的儿子
C.患病母亲一定会生出患病的女儿
D.患病母亲一定会生出患病的儿子
解析:女儿有两条X染色体,患病父亲不一定会生出患病的女儿,有可能为携带者;儿子的X染色体来自母亲,与父亲无关,患病父亲不一定会生出患病的儿子;女儿有两条X染色体,患病母亲不一定会生出患病的女儿,有可能为携带者;儿子的X染色体来自母方,故患病母亲一定会生出患病的儿子。
4.下列关于人类性别决定与伴性遗传的叙述,正确的是( C )
A.性染色体上的基因都与性别决定有关
B.X、Y染色体的同一位置上的等位基因所控制的性状遗传与性别
无关
C.性染色体上的基因都随所在的染色体遗传
D.初级精母细胞和次级精母细胞中都含Y染色体
解析:决定性别的基因位于性染色体上,但是性染色上的基因不都与性别决定有关,如人类的红绿色盲基因位于X染色体上,但其与性别决定无关;X、Y染色体的同一位置上的等位基因所控制的性状遗传与性别有关;染色体是遗传物质的载体,所以性染色体上的基因都伴随性染色体遗传;初级精母细胞中肯定含Y染色体,次级精母细胞中同源染色体分离,所以不一定含有Y染色体。
5.如图为患红绿色盲的某家族遗传系谱图,该病由X染色体上隐性基因控制,其中7号的致病基因来自( B )
A.1号 B.2号
C.3号 D.4号
解析:假设该病由一对等位基因B、b控制,图中7号的色盲基因来自他的母亲5号,而5号正常,说明5号的基因型是XBXb,又因为她的父亲1号正常基因型为XBY,所以其致病基因来自母亲2号,而2号正常,说明2号是携带者。
6.家猫体色由X染色体上一对等位基因B、b控制,只含基因B的个体为黑猫,只含基因b的个体为黄猫,其他个体为玳瑁猫,下列说法正确的是( D )
A.玳瑁猫互交的后代中有25%雄性黄猫
B.玳瑁猫与黄猫杂交后代中玳瑁猫占50%
C.为持续高效地繁育玳瑁猫,应逐代淘汰其他体色的猫
D.只有用黑猫和黄猫杂交,才能获得最大比例的玳瑁猫
解析:根据题意分析已知玳瑁猫的基因型是XBXb,从基因型看只能是雌性的,所以玳瑁猫不能互相交配;玳瑁猫(XBXb)与黄猫(XbY)杂交,后代中玳瑁猫XBXb占25%;玳瑁猫只有雌性,只保留玳瑁猫不能繁殖,必需和其他体色的猫杂交才能得到;用黑色雌猫(XBXB)和黄色雄猫(XbY)杂交或黄色雌猫(XbXb)和黑色雄猫(XBY)杂交都可得到1/2的玳瑁猫,比例是最大的。
7.下列关于染色体组型的叙述,错误的是( C )
A.染色体组型体现了该生物染色体的数目和形态特征全貌
B.染色体组型可用来判断生物的亲缘关系,也可用于遗传病诊断
C.人染色体组型中22对常染色体由大到小编号,分为 7组,X、Y染色体列入最后一组
D.确定染色体组型的步骤:显微摄影→测量、剪贴→配对、分组、排列→形成染色体组型图像
解析:染色体组型能体现该生物染色体数目和形态特征的全貌;染色体组型可以用来判断生物的亲缘关系,也可用于遗传病诊断;根据染色体大小和着丝粒位置的不同,将人类的染色体分为A～G共7组,其中X列入C组,Y列入G组;确定染色体组型的步骤:显微摄影→测量、剪贴→配对、分组、排列→形成染色体组型图像。
8.某对表型正常的夫妇生出了一个红绿色盲的儿子和一个表型正常的女儿,该女儿与一个表型正常的男子结婚,生出一个红绿色盲基因携带者的概率是( D )
A.1/2 B.1/4 C.1/6 D.1/8
解析:假设相关基因用B、b表示,某对表型正常的夫妇生出了一个红绿色盲的儿子,说明该夫妇的基因型为XBXb×XBY,他们所生正常女儿的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb,与正常的男性即XBY婚配后代是XBXb的概率是1/2×1/4=1/8。
9.一个家庭中,父亲是色觉正常的多指(由常染色体显性基因控制)患者,母亲的表型正常,他们却生了一个手指正常但患红绿色盲的孩子。下列叙述正确的是( C )
A.该孩子的色盲基因来自祖母
B.这对夫妇再生一个男孩,只患红绿色盲的概率是1/2
C.这对夫妇再生一个正常女儿的概率是1/4
D.父亲的精子不携带致病基因的概率是1/3
解析:假设多指由一对等位基因A、a控制,红绿色盲由一对等位基因B、b控制。孩子的色盲基因来自母亲,母亲的色盲基因可以来自她的母亲或父亲,所以孩子的色盲基因可能来自外祖母或外祖父,不可能来自其祖母;由题意可知,父亲的基因型为AaXBY,母亲的基因型为aaXBXb,这对夫妇再生一个男孩,只患色盲的概率是1/2×1/2=1/4(正常指的概率是1/2,男孩色盲的概率是1/2);这对夫妇再生一个正常女儿的概率是1/2×1/2=1/4;父亲的基因型为AaXBY,其精子不携带致病基因的概率是1/2。
10.某种鸟的羽色受两对等位基因控制,其中A、a和B、b基因分布如图1所示,其遗传机理如图2所示。据图回答下列问题。
(1)A、a和B、b间的遗传 (填“遵循”或“不遵循”)基因的自由组合定律,理由是
。
(2)蓝羽色雄鸟的基因型可能是 ,
该鸟种群中,绿羽色鸟的基因型有 种。
(3)现用已知基因型为BbZAW的绿羽色雌鸟和基因型为BbZAZa绿羽色雄鸟杂交,子代雌鸟的表型及其比例为 ,
子代绿羽色雄鸟中纯合子所占的比例为 。
(4)若取某绿羽色雄鸟测交,后代均为绿羽鸟,请写出该遗传图解。
解析:(1)由图1可知,两对等位基因分别位于两对同源染色体上,因此遵循自由组合定律。
(2)bbZA 表现为蓝色,蓝羽色雄鸟的基因型可能是bbZAZA、bbZAZa;由题图可知,绿羽色鸟的基因型有BBZAZA、BBZAZa、BBZAW、BbZAZA、BbZAZa、BbZAW,共6种。
(3)基因型为BbZAW的绿羽色雌鸟和基因型为BbZAZa绿羽色雄鸟杂交,分解成两个分离定律:Bb×Bb→B ∶bb=3∶1、ZAW×ZAZa→ZAW∶ZaW∶ZAZA∶ZAZa=1∶1∶1∶1,因此子代雌鸟的表型及其比例为绿羽色∶黄羽色∶蓝羽色∶白羽色=(3B ∶1bb)(1ZAW∶1ZaW)=3∶3∶1∶1。子代绿羽色雄鸟的基因型是B ZAZ-,其中纯合子所占的比例为BBZAZA=
1/3×1/2=1/6。
(4)绿羽色雄鸟测交,后代均为绿羽鸟,则亲本基因型是BBZAZA、bbZaW,遗传图解见答案。
答案:(1)遵循 两对等位基因位于非同源染色体上
(2)bbZAZA或bbZAZa 6
(3)绿羽色∶黄羽色∶蓝羽色∶白羽色=3∶3∶1∶1 1/6
(4)
素养提升练
11.果蝇的直毛与截毛受一对等位基因控制,直毛雌蝇与直毛雄蝇单只交配,子代中直毛果蝇与截毛果蝇比为68∶23,已知这对等位基因不位于Y染色体上,则下列分析错误的是( B )
A.无法确定亲代中直毛雌蝇和直毛雄蝇均为杂合体
B.可以确定控制直毛和截毛的基因均位于X染色体上
C.当子代直毛果蝇中雌∶雄=2∶1时,可以确定这对基因位于X染色体上
D.当子代截毛果蝇中雌∶雄=1∶1时,可以确定这对基因位于常染色体上
解析:若位于常染色体上,则亲本中直毛雌蝇与直毛雄蝇均为杂合体;若位于X染色体上,则亲本中直毛雌蝇为杂合体,直毛雄蝇为纯合体,因此无法确定亲代中直毛雌蝇和直毛雄蝇均为杂合体;若这对基因位于X染色体上,则子代直毛果蝇中雌∶雄=2∶1;若这对基因位于常染色体上,性状没有性别差异,则子代截毛果蝇中雌∶雄=1∶1。
12.果蝇的某对相对性状由等位基因G、g控制,且对于这对性状的表型而言,G对g完全显性。受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死。用一对表型不同的果蝇进行交配,得到的子一代果蝇中雌∶雄=2∶1,且雌蝇有两种表型。据此可推测:雌蝇中( D )
A.这对等位基因位于常染色体上,G基因纯合时致死
B.这对等位基因位于常染色体上,g基因纯合时致死
C.这对等位基因位于X染色体上,g基因纯合时致死
D.这对等位基因位于X染色体上,G基因纯合时致死
解析:分析题意,雌雄个体表型存在差异,由此确定该对等位基因位于X染色体上;由于亲本表型不同,后代雌性又有两种表型,故亲本基因型为XGXg、XgY,子代基因型为XGXg、XgXg、XgY,说明G基因纯合致死。
13.已知某昆虫的性别决定方式为XY型,该昆虫的正常翅与残翅、红眼与朱红眼分别由基因A(a)、B(b)控制,两对等位基因位于两对同源染色体上,且这两对基因均不位于Y染色体上。为研究其遗传机制,某同学选取一只正常翅朱红眼雄性个体与一只正常翅红眼雌性个体交配,得到的F1表型及其比例见下表。(无突变和致死现象),下列叙述正确的是( C )
表型 正常 翅红眼 正常 翅朱红眼 残翅 红眼 残翅 朱红眼
比例 3/8 3/8 1/8 1/8
A.翅形基因在常染色体上,正常翅对残翅为显性
B.眼色基因在常染色体上,两对性状的遗传符合孟德尔自由组合定律
C.符合上述杂交结果的合理性假设一共有6种
D.如已确定基因A(a)位于常染色体上,基因B(b)位于X染色体上,则理论上,F2正常翅朱红眼雌性个体中纯合子占1/3
解析:亲本为一对正常翅,子一代中出现残翅,故正常翅为显性,残翅为隐性,但不能确定相关基因位于常染色体上。符合题述杂交结果的合理性假设一共有6种,具体为①翅形基因位于常染色体上,眼色基因位于X染色体上,红眼对朱红眼为显性;②翅形基因位于常染色体上,眼色基因位于X染色体上,朱红眼对红眼为显性;③翅形基因和眼色基因都位于常染色体上,红眼对朱红眼为显性;④翅形基因和眼色基因都位于常染色体上,朱红眼对红眼为显性;⑤翅形基因位于X染色体上,眼色基因位于常染色体上,朱红眼对红眼为显性;⑥翅形基因位于X染色体上,眼色基因位于常染色体上,红眼对朱红眼为显性。如已确定基因A(a)位于常染色体上,基因B(b)位于X染色体上,由于无法判断眼色的显隐性,则理论上,F2正常翅朱红眼雌性个体中纯合子占0或1/3。
14.甲病和乙病均为单基因遗传病,某家族遗传系谱图如下,一家庭不带有另一家庭致病基因。其中隐性致病基因位于常染色体上,另一致病基因位于性染色体。如图所示的同源区段存在控制性状的等位基因。下列叙述正确的是( C )
A.甲病为伴X染色体显性遗传病
B.Ⅱ2和Ⅱ3的致病基因来自母亲
C.Ⅱ3与Ⅱ4生男孩正常概率为0
D.甲病在子代中不出现性别差异
解析:根据题意分析可知, Ⅰ1和 Ⅰ2甲病患者生出不患病的女性后代,则该病为显性遗传病,又根据题意知甲病基因位于性染色体上,若甲病为伴X染色体显性遗传病,则父亲患病女性后代必患病,故甲病为致病基因位于性染色体上的同源区段的显性遗传病;根据题意分析可知,记甲病的致病基因为A,则 Ⅰ1的基因型为XaYA, Ⅰ2的基因型为XAXa,故 Ⅱ2的致病基因来源于母亲,Ⅱ3的致病基因一定来源于父亲,有可能也遗传了母亲的致病基因;由于 Ⅱ3必然能产生患甲病的YA配子,所以 Ⅱ3和 Ⅱ4生男孩必患甲病,故生男孩正常的概率为0;甲病基因位于性染色体上,故甲病在子代中会出现性别差异。
15.果蝇有很多易于区分的性状,其中灰身和黑身受等位基因B、b控制,红眼和白眼受等位基因R、r控制。果蝇的另一对相对性状由等位基因A、a控制,且其中某个基因纯合时导致受精卵死亡(不含等位基因的个体均视为纯合子)。这三对相对性状的显隐性未知,且这三对等位基因均不位于Y染色体上。利用甲、乙、丙、丁四只果蝇进行杂交实验,F1的表型及比例如下表。
组别 亲本杂交 F1的表型及比例
实验一 ♀甲×乙 ♀果蝇∶果蝇=2∶1
实验二 ♀丙×丁 灰身红眼♀∶黑身红眼♀∶灰身红眼∶灰身白眼∶黑身红眼∶黑身白眼=6∶2∶3∶3∶1∶1
请回答下列问题。
(1)果蝇是进行遗传实验的良好材料,除了有很多易于区分的性状,其优点还有
(至少答两点)。
(2)由实验一可知,A和a基因位于 染色体上,F1中致死的基因型是 。
(3)由实验二可知,灰身和黑身、红眼和白眼这两对相对性状中显性性状是 ,亲本丙的基因型是 。F1的灰身红眼果蝇中纯合子占 。
(4)请写出F1中杂合黑身红眼♀和黑身白眼交配产生后代的遗传
图解。
解析:(1)果蝇作为遗传学实验材料的优点有易饲养、培养周期短、子代数量多、有许多易于区分的相对性状、染色体数目少等。
(2)由实验一后代♀果蝇∶果蝇=2∶1可知,后代存在致死且与性别有关,故A和a基因位于X染色体上,只能判断出致死个体为雄性,不能判断是显性还是隐性致死,故F1中致死的基因型是XAY或XaY。
(3)由实验二可知,子代雌雄果蝇中灰身∶黑身=3∶1,说明控制灰身与黑身的基因位于常染色体上,且灰身相对于黑身是显性性状,亲本的基因型均为Bb。由子代雌蝇全为红眼,雄蝇中红眼∶白眼=1∶1,说明控制红眼与白眼的基因位于X染色体上,且红眼相对于白眼是显性性状,亲本的基因型为XRY×XRXr,所以亲本的基因型为BbXRXr、BbXRY,故灰身和黑身、红眼和白眼这两对相对性状中显性性状是灰身、红眼,亲本丙是雌性,其基因型是BbXRXr。F1的灰身有1/3BB、2/3Bb,红眼个体有1XRXR(纯合)、1XRXr、1XRY(纯合),故F1的灰身红眼果蝇中纯合子占1/3×2/3=2/9。
(4)F1中杂合黑身红眼bbXRXr♀和黑身白眼bbXrY交配产生后代的遗传图解见答案。
答案:(1)易饲养、繁殖快、子代数量多、染色体数目少等(答出两项即可)
(2)X XAY或XaY
(3)灰身、红眼 BbXRXr 2/9
(4)
第二章 章末检测
(时间:60分钟 分值:100分)
一、选择题(本大题共20小题,每小题3分,共60分。每小题列出的四个备选项中,只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不
得分)
1.正常情况下,人类次级精母细胞的染色体组成不可能是( D )
A.22+X B.22+Y
C.44+XX D.44+XY
解析:在前期Ⅱ和中期Ⅱ,由于同源染色体已经分离,次级精母细胞的染色体组成为22+X或22+Y;在后期Ⅱ,由于着丝粒的分裂,人的次级精母细胞中染色体数目短暂加倍,所以染色体数目为44条常染色体+XX或44条常染色体+YY,正常情况下不可能出现44+XY。
2.下列属于伴X染色体显性遗传的是( B )
A.外耳道多毛症 B.抗维生素D佝偻病
C.血友病 D.红绿色盲
解析:外耳道多毛症属于伴Y染色体遗传病,抗维生素D佝偻病属于伴X染色体显性遗传病,血友病和红绿色盲属于伴X染色体隐性遗传病。
3.减数分裂过程中的四分体是指( A )
A.一对同源染色体配对时的四条染色单体
B.细胞中有四个配对的染色体
C.体细胞中每一对同源染色体含有四条染色单体
D.细胞中有四对染色体
解析:在第一次分裂过程中,同源染色体发生联会,联会的一对同源染色体上含有4条染色单体,称为一个四分体。因此一个四分体就是指一对同源染色体配对时的四条染色单体。
4.果蝇的红眼和白眼是X染色体上的一对等位基因控制的相对性状。用一对红眼雌、雄果蝇交配,子一代中出现白眼果蝇。下列说法不正确的是( B )
A.红眼对白眼是显性
B.子一代的白眼果蝇既有雄性也有雌性
C.子一代的雌果蝇中有1/2为杂合子
D.子一代的雄果蝇既有红眼也有白眼
解析:假设该性状由一对等位基因A、a控制,一对红眼雌、雄果蝇交配,子一代中出现白眼果蝇,说明红眼是显性性状,白眼是隐性性状;由题意知,一对红眼雌、雄果蝇亲本的基因型为XAXa和XAY,后代白眼果蝇的性别是雄性;后代雌性个体的基因型为XAXA、XAXa,且比例是1∶1;子一代的雄果蝇既有红眼也有白眼。
5.在伴X染色体隐性遗传病的家系中,若双亲表型都正常,正常情况下所生的子女中( B )
A.女性可能患病 B.男性可能患病
C.男女都可能患病 D.患病概率为50%
解析:假设该病由一对等位基因A、a控制,根据题意,在伴X染色体隐性遗传病的家系中,若双亲都不患病,则双亲的基因型为XAXA或XAXa,
XAY。因此,双亲所生的子女中男性可能患病。
6.下列关于基因和染色体的叙述,错误的是( D )
A.体细胞中成对的等位基因或同源染色体在杂交过程中保持独立性
B.受精卵中成对的等位基因或同源染色体一半来自母方,另一半来自父方
C.减数分裂时,成对的等位基因或同源染色体彼此分离分别进入不同配子
D.雌雄配子结合形成受精卵时,非同源染色体上的非等位基因自由
组合
解析:非同源染色体上的非等位基因的自由组合发生在雌雄配子形
成时。
7.下列关于蝗虫细胞减数分裂的叙述中,正确的是( D )
A.前期Ⅰ所有染色体的着丝粒排列在赤道面上
B.后期Ⅰ染色单体成为染色体并移向两极
C.中期Ⅱ同源染色体对数是体细胞的一半
D.后期Ⅱ染色体数目和体细胞中相同
解析:中期Ⅰ所有染色体的着丝粒排列在赤道面的两侧;后期Ⅰ同源染色体分离,后期Ⅱ染色单体成为染色体并移向两极;中期Ⅱ不含同源染色体;后期Ⅱ着丝粒分裂,染色体数目和体细胞中相同。
8.果蝇的红眼为伴X染色体显性遗传,其隐性性状为白眼,在下列杂交组合中,通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是( A )
A.白眼雌果蝇×红眼雄果蝇
B.杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇
C.杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇
D.白眼雌果蝇×白眼雄果蝇
解析:假设该性状由一对等位基因A、a控制,白眼雌果蝇×红眼雄果蝇,即XaXa(白雌)×XAY(红雄)→1XAXa(红雌)∶1XaY(白雄),后代雌果蝇是红眼,雄果蝇是白眼,因此能通过眼色判断子代果蝇的性别;杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇,即XAXa(红雌)×XaY(白雄)→1XAXa(红雌)∶1XaXa(白雌)∶1XAY(红雄)∶1XaY(白雄),后代雌雄中都有红眼和白眼,因此不能通过眼色判断子代果蝇的性别;杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇,即XAXa(红雌)×XAY(红雄)→1XAXA(红雌)∶1XAXa(红雌)∶1XAY(红雄)∶1XaY(白雄),后代红眼果蝇既有雌果蝇又有雄果蝇,因此不能通过眼色判断子代果蝇的性别;白眼雌果蝇×白眼雄果蝇,即XaXa(白雌)×XaY(白雄)→XaXa(白雌)、XaY(白雄),因此不能通过眼色判断子代果蝇的性别。
9.如图为某二倍体动物精巢内的细胞,字母表示染色体上所携带的基因,下列推断错误的是( D )
A.若该细胞为精原细胞,则该生物性别决定方式为XY型
B.若该细胞为精原细胞,则正常情况精细胞不具备全套遗传信息
C.若该细胞为精细胞,则与该细胞同时产生的配子都不正常
D.若该细胞为精细胞,则该生物正常体细胞染色体数目最多时为16
解析:若该细胞为精原细胞,则该生物性别决定方式为XY型,因为ZW型中ZW是雌性个体;若该细胞为精原细胞,则正常情况精细胞只含X或Y染色体,所以不具备全套遗传信息;若该细胞为精细胞,含有同源染色体,说明在后期Ⅰ时同源染色体没有分离,则与该细胞同时产生的配子都不正常;若该细胞为精细胞,含有同源染色体,说明减数分裂异常,该生物正常体细胞染色体数目应为6条,则该生物正常体细胞染色体在有丝分裂后期数目最多,为12条。
10.正常情况下,雄鼠体内可能有两条X染色体的细胞是( C )
A.神经细胞 B.初级精母细胞
C.次级精母细胞 D.精细胞
解析:雄鼠神经细胞的性染色体组成为XY,只有一条X染色体;经过DNA复制之后形成的初级精母细胞内染色体数目不变,性染色体组成为XY,只有一条X染色体;由于减数第一次分裂过程中同源染色体分离,所以次级精母细胞的性染色体组成为X或Y(后期时由于着丝粒分裂,性染色体组成为XX或YY),有可能有两条X染色体;精细胞的性染色体组成为X或Y。
11.下列关于活动“减数分裂模型的制作研究”的叙述,正确的是( A )
A.活动过程可用红色橡皮泥和蓝色橡皮泥各制作4条染色单体
B.用两种不用颜色的橡皮泥表示姐妹染色单体
C.演示过程共画4个纺锤体,且后两个纺锤体与前两个纺锤体要垂直
D.演示“后期Ⅱ”时,可抓住每条染色单体的任一位置,把染色单体拉向纺锤体的两极
解析:活动过程可用红色橡皮泥和蓝色橡皮泥各制作4条染色单体,即两对同源染色体;用两种不同颜色的橡皮泥表示同源染色体,姐妹染色单体的颜色应该相同;演示过程共画3个纺锤体,且后两个纺锤体与第一个纺锤体要垂直;演示“后期Ⅱ”时,应该抓住每条染色体的着丝粒,把染色体拉向纺锤体的两极。
12.下列关于染色体组型的叙述,错误的是( D )
A.根据染色体大小和形态特征将人类的23对染色体分为7组
B.人类的X染色体和Y染色体因为形态差异分入不同组
C.染色体组型具有种的特异性,可用来判断生物间的亲缘关系
D.显微镜下可直接观察到处于有丝分裂中期的染色体组型图
解析:根据染色体大小和着丝粒位置的不同,将人类的染色体分为A～G共7组,其中X列入C组,Y列入G组;染色体组型具有种的特异性,可用来判断生物间的亲缘关系;对细胞染色,通过显微摄影获得它们的影像,根据它们的大小、形状以及着丝粒所在的位置等进行排列整理,才可以得到该细胞的染色体组型图。
13.某二倍体高等动物(2n=6)雄性个体的基因型为AaBb,其体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图如图。下列叙述正确的是( D )
A.该细胞处于有丝分裂后期
B.该细胞含有3个四分体,6条染色体,12个DNA分子
C.该细胞每条染色体的着丝粒都连有两极发出的纺锤丝
D.该细胞分裂形成的配子的基因型为aBX、aBXA、AbY、bY
解析:据图可知该细胞处于后期Ⅰ,形成该细胞的过程中发生了变异;该细胞处于后期Ⅰ,所以没有四分体;该细胞每条染色体的着丝粒只连有一极发出的纺锤丝;根据图中信息可知,该细胞产生的四个精子的基因型分别为aBXA、aBX、AbY、bY。
14.已知果蝇灰身与黑身为一对相对性状(显性基因用B表示,隐性基因用b表示);直毛与分叉毛为一对相对性状(显性基因用F表示,隐性基因用f表示)。两只亲代果蝇杂交得到F1表型和比例如表:
表型 灰身、 直毛 灰身、 分叉毛 黑身、 直毛 黑身、 分叉毛
雌果蝇 3/4 0 1/4 0
雄果蝇 3/8 3/8 1/8 1/8
下列判断正确的是( D )
A.控制果蝇灰身与黑身和控制直毛与分叉毛的基因都位于常染色
体上
B.两只亲代果蝇的表型为♀(或)灰身直毛、(或♀)灰身分叉毛
C.B、b和F、f这两对基因不遵循基因的自由组合定律
D.子代表型为灰身直毛的雌蝇中,纯合体与杂合体的比例为1∶5
解析:由题表可知,两只亲代果蝇杂交得到的子代中,雌果蝇中只有直毛,雄果蝇中直毛∶分叉毛=1∶1,说明控制果蝇直毛和分叉毛的基因位于X染色体上;由于控制果蝇灰身、黑身的基因与性别不关联,因此该基因位于常染色体上,亲本果蝇的基因型为BbXFXf×BbXFY,表型为灰身直毛雌果蝇和灰身直毛雄果蝇;B、b和F、f这两对基因分别位于常染色体和X染色体上,遵循基因的自由组合定律;由于亲本果蝇的基因型为BbXFXf×BbXFY,故子代表型为灰身直毛的雌蝇基因型为1/6BBXFXF、1/6BBXFXf、2/6BbXFXF、2/6BbXFXf,纯合体与杂合体的比例为1∶5。
15.棘状毛囊角质化是一种伴X染色体显性遗传病。下列叙述错误的是( B )
A.该病的遗传与性别有关
B.人群中男性患者多于女性患者
C.男性患者的女儿必定患病
D.患者的正常子女不携带该患者传递的致病基因
解析:伴X染色体显性遗传病的遗传与性别有关;人群中女性患者多于男性患者;男性患者的X染色体一定传给女儿,女儿必定患病;患者的正常子女不携带该患者传递的致病基因。
16.某种果蝇的翅形由一对等位基因控制。如果翅异常的雌果蝇与翅正常的雄果蝇杂交,后代的表型及比例为翅异常雄蝇∶翅异常雌蝇∶翅正常雄蝇∶翅正常雌蝇=1∶1∶1∶1,下列叙述错误的是( D )
A.该对等位基因可能位于常染色体上
B.该对等位基因可能位于X染色体上
C.无法直接判断上述性状的显隐性关系
D.若再做反交实验可判断出翅形的遗传方式
解析:如果翅异常是由常染色体上的显性基因A控制,则翅正常的雄果蝇的基因型为aa,翅异常的雌果蝇的基因型可能是Aa或是AA,如果是Aa,两者杂交后代的基因型是Aa∶aa=1∶1,Aa表现为异常翅,aa表现为正常翅,由于是常染色体遗传,因此翅的表型在雌雄个体间的比例没有差异,后代中翅异常雄蝇∶翅异常雌蝇∶翅正常雄蝇∶翅正常雌蝇=1∶1∶1∶1;如果翅异常是由常染色体上的隐性基因a控制,则翅正常的雄果蝇的基因型为Aa(AA),翅异常的雌果蝇的基因型为aa,如果翅正常的雄果蝇的基因型为Aa,两者杂交后代的基因型是Aa∶aa=1∶1,aa表现为异常翅,Aa表现为正常翅,由于是常染色体遗传,因此翅的表型在雌雄个体间的比例没有差异,翅异常雄蝇∶翅异常雌蝇∶翅正常雄蝇∶翅正常雌蝇=1∶1∶1∶1;假如翅异常是由X染色体上的显性基因A控制,则翅正常的雄果蝇的基因型为XaY,翅异常的雌果蝇的基因型可能是XAXa或是XAXA,如果是XAXa,与XaY杂交,后代的表型及比例为翅异常雄蝇∶翅异常雌蝇∶翅正常雄蝇∶翅正常雌
蝇=1∶1∶1∶1;由A、B项分析结果可以判断这对基因可以位于常染色体上,也可以位于X染色体上,无法判断显隐性;由题干信息可知翅形由一对等位基因控制,但是显隐性未知,而通过正反交只能确定基因的位置是位于常染色体还是X染色体上,但是如果出现A选项中所示情况就无法判断显隐性,所以题中所给条件无法判断出翅形的遗传
方式。
17.如图1表示细胞分裂的不同时期与DNA含量变化的关系;图2甲、乙、丙表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。下列相关叙述错误的是( D )
A.甲细胞中正在发生同源染色体分离
B.图2中甲、丙处于图1中BC段,乙处于图1中DE段
C.乙细胞中,如果1是W染色体,则2也是W染色体,3与4是常染
色体
D.乙细胞产生的子细胞都能参与受精作用
解析:由题图可知,甲细胞处于后期Ⅰ,正在发生同源染色体分离;图2甲、丙细胞中每条染色体含有2个DNA分子,处于图1中BC段,乙细胞中每条染色体含有1个DNA分子,处于图1中DE段;乙细胞不含同源染色体,如果1是W染色体,则2也是W染色体,3与4是常染色体;乙细胞产生的子细胞为极体和卵细胞,其中只有卵细胞能参与受精
作用。
18.火鸡有时能孤雌生殖,即卵不经过受精也能发育成正常的新个体。这有三个可能的机制:①卵细胞与来自相同次级卵母细胞的一个极体受精;②卵细胞与来自同一初级卵母细胞产生的三个极体中的一个随机结合形成合子;③卵细胞形成时没有经过减数分裂,与体细胞染色体组成相同。请预期每一种假设机制所产生的子代的性别比例理论值(性染色体组成为WW的个体不能成活)( D )
A.①雌∶雄=1∶1;②雌∶雄=2∶1; ③全雌性
B.①全雄性;②雌∶雄=4∶1;③全雄性
C.①雌∶雄=1∶1;②雌∶雄=2∶1; ③全雄性
D.①全雄性;②雌∶雄=4∶1; ③全雌性
解析:火鸡的性别决定为ZW型,卵细胞中含有Z或W染色体,与来自相同次级卵母细胞的极体性染色体相同,二者结合形成的受精卵中性染色体组成为ZZ或WW,性染色体组成为WW的个体不能成活,后代全为雄性;卵细胞中含有Z或W染色体,来自同一初级卵母细胞的三个极体性染色体为Z、W、W或W、Z、Z,与其中一个极体结合,合子的性染色体组成为1ZZ、4ZW、1WW(不存活),后代雌雄比例为雌∶雄=4∶1;若卵细胞形成时没有经过减数分裂,与体细胞染色体组成相同,则发育成的个体为雌性。
19.图1所示为某高等动物精原细胞分裂过程中细胞内的同源染色体对数的变化曲线,图2是该动物的一个细胞分裂示意图,下列叙述错误的是( D )
A.CD段含有核DNA分子12个
B.DE段和GH段的变化都是细胞一分为二的结果
C.FG段可发生交叉互换和基因自由组合
D.图2细胞对应时期为图1的CD段
解析:根据图2可知,该生物的体细胞核中含有6个DNA分子,CD段表示有丝分裂后期,此时细胞中含有4个染色体组,染色体上的核DNA分子有12个;DE和GH段发生的原因都是细胞一分为二;FG段表示减数第一次分裂,该过程中可发生非同源染色体的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换;图2表示的细胞是次级精母细胞,则该时期为曲线图的HI段。
20.分析以下遗传系谱图,下列叙述错误的是( D )
A.Ⅲ8与Ⅱ3基因型相同的概率为2/3
B.理论上,该病男女患病概率相等
C.Ⅲ7有一个致病基因由Ⅰ2传来
D.Ⅲ8和一患病女性婚配,后代中出现患病女孩的概率为1/4
解析:由题图可知,Ⅱ5和Ⅱ6都没有该病,而其女儿患有该病,说明该病是常染色体隐性遗传病,男女患病概率理论上是相等的。Ⅲ8父母无病,兄弟有病,说明父母是携带者,即Ⅲ8有1/3是纯合子,2/3是杂合子的概率,Ⅱ3一定是杂合子,故Ⅲ8与Ⅱ3基因型相同的概率为2/3;Ⅲ7致病基因来自Ⅱ3和Ⅱ4,Ⅱ4致病基因来自其父亲Ⅰ2;Ⅲ8和一患病女性婚配,后代中出现患病女孩的概率应是2/3×1/2×1/2=1/6。
二、非选择题(本大题共4小题,共40分)
21.(10分)图1表示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。图2表示基因型为AaBb(两对基因独立遗传)某一生物体中不同细胞的分裂示意图,据图回答下列问题。
(1)图1中AC段和FG段形成的原因是 ,L点→M点表示 过程,该过程体现了细胞膜的 功能。
(2)图2中的B图发生在图1中的 段,其分裂后形成 。C图的基因组成是 。
(3)图2中生物与基因型为aabb个体交配,后代与亲代表型相同的概率是 。
(4)对比图中GH段和OP段相对应的细胞中,染色体的数目有什么不同
。
解析:(1)图1中AC段和FG段核DNA含量加倍的原因是DNA的复制;L点→M点表示受精作用,该过程体现了细胞膜的流动性特点,精卵细胞膜直接接触也体现了细胞间信息交流的功能。(2)图2中,D细胞处于减数第一次分裂后期,D细胞均等分裂可知该生物的性别为雄性;B图细胞不含同源染色体,处于减数第二次分裂中期,对应于图1中的IJ段,称为次级精母细胞,分裂形成精细胞。图C为有丝分裂中期,经历了染色体的复制,姐妹染色单体上存在相同的基因,其基因组成为AAaaBBbb。(3)图示动物的基因型为AaBb,与基因型为aabb个体交配,后代个体的基因型为AaBb、Aabb、aaBb、aabb,比例为1∶1∶1∶1,所以与亲本表型相同的概率是1/2。(4)GH段表示减数第一次分裂,此时细胞中染色体与体细胞相同,而OP段表示有丝分裂后期,此时细胞中染色体数目是体细胞的2倍。故OP段染色体是GH段染色体数目的2倍。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)DNA的复制 受精作用 信息交流
(2)IJ 精细胞 AAaaBBbb(2分) (3)1/2
(4)OP段染色体是GH段染色体数目的2倍(2分)
22.(10分)某XY型雌雄异株的高等植物,有花瓣与无花瓣由一对等位基因(A、a)控制,花瓣的红色与白色由另一对等位基因(B、b)控制,两对基因均不位于Y染色体上。一棵红花瓣雌株与一棵白花瓣雄株杂交得F1,F1的表型及比例如表。
表型 红花瓣 白花瓣 无花瓣
雄株 1/3 0 1/6
雌株 0 1/3 1/6
回答下列问题。
(1)该植物花瓣性状的遗传符合 定律,判断的依据是
。
(2)该植物花瓣颜色中,显性性状是 ,亲本中雄株的基因型是 。
(3)让F1中的红花瓣与白花瓣植株随机交配,理论上F2雌株的表型为
,
比例为 。
(4)用测交的方法鉴定F2中红花瓣雌株的基因型,用遗传图解表示。
解析:(1)分析题干和表格内容,两个有花瓣亲本杂交,后代出现无花瓣,且有花瓣∶无花瓣=2∶1,说明控制花瓣有无的基因位于常染色体上,基因型AA致死,有花瓣为显性性状,无花瓣为隐性性状;亲本雌株为红花瓣,雄株为白花瓣,后代红花瓣全为雄株,白花瓣全为雌株,控制花瓣颜色的基因位于X染色体上,非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律,因此该植物花瓣性状的遗传符合自由组合定律。(2)由题(1)分析可知,控制花瓣颜色的基因位于X染色体上,且显性性状为白色花瓣。据表格可知,亲本中雄株的基因型是AaXBY。(3)由以上分析可知,让F1中的红花瓣(AaXbY)与白花瓣植株(AaXBXb)随机交配,理论上F2雌株的表型为红花瓣(2AaXbXb)、白花瓣(2AaXBXb)、无花瓣(1aaXBXb、1aaXbXb)=1∶1∶1。(4)遗传图解见答案。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)自由组合 控制花瓣有无的基因位于常染色体上,控制花瓣颜色的基因位于X染色体上,非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律(2分)
(2)白花瓣 AaXBY (3)红花瓣、白花瓣、无花瓣 1∶1∶1(2分)
(4)
(2分)
23.(10分)果蝇的截翅和正常翅由一对等位基因(A/a)控制,星眼和正常眼由另一对等位基因(B/b)控制,两对基因均不位于Y染色体上。现有一群正常眼雄果蝇和星眼正常翅雌果蝇杂交,F1表型及比例如下。
F1雌果蝇∶F1雄果蝇=1∶1
F1雌果蝇:正常眼正常翅∶星眼正常翅∶正常眼截翅∶星眼截翅=
4∶12∶2∶6
F1雄果蝇:正常眼正常翅∶星眼正常翅∶正常眼截翅∶星眼截翅=
3∶9∶3∶9
请回答下列问题。
(1)果蝇的正常翅和截翅基因位于 染色体上,判断的依据是
。
(2)亲代雄果蝇能产生 种基因型的配子,其中同时携带a和b基因的配子所占的比例为 。
(3)若F1中的星眼截翅雌、雄果蝇随机交配,则F2中星眼截翅雌果蝇的概率为 。
(4)可用 实验验证F1中星眼正常翅雄果蝇的基因型,原因是
。
请用遗传图解表示。
解析:(1)正常翅与截翅在子代雌雄果蝇中有差异,故可判断控制这一性状的基因位于X染色体上,且正常翅对截翅为显性。
(2)由以上分析可知,亲代雄果蝇基因型为1/3bbXAY,2/3bbXaY能产生3种基因型的配子,即bXA、bXa、bY,其中同时携带a和b基因的配子所占的比例为2/3×1×1/2=1/3。
(3)F1中星眼截翅雌果蝇基因型为BbXaXa,F1中星眼截翅雄果蝇基因型为BbXaY,两者随机交配,则F2中星眼截翅雌果蝇B XaXa的概率=2/3×
1/2=1/3。
(4)F1中正常眼截翅雌果蝇基因型为bbXaXa,F1中星眼正常翅雄果蝇基因型为BbXAY,杂交产生F2的遗传图解见答案。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)X F1正常翅和截翅果蝇在雌果蝇和雄果蝇中的比例不同(2分)
(2)3 1/3
(3)1/3
(4)测交(1分) 双隐性纯合子产生的配子中仅含有隐性基因,不会遮盖F1星眼正常翅雄果蝇产生的配子中的基因,反而可使其配子中的隐性基因在测交后代中表现出来
遗传图解:
(3分)
24.(10分)已知某昆虫(XY型性别决定)的长翅与短翅、灰色翅与白色翅、正常翅与裂翅性状分别由基因A(a)、B(b)、D(d)控制。为研究它们的遗传方式,某同学做了如下实验:
实验一:选取一只灰色裂翅雌昆虫和一只灰色裂翅雄昆虫交配,F1雌雄昆虫均出现灰色裂翅∶灰色正常翅∶白色裂翅∶白色正常翅=6∶3∶2∶1。
实验二:选取一只雌性长翅昆虫与一只雄性短翅昆虫杂交,F1中雌雄个体均表现为长翅∶短翅=1∶1。
回答下列问题。
(1)昆虫的短翅与裂翅 (填“是”或“不是”)相对性状。灰色翅对白色翅是 性状,判断依据是 。
(2)实验一中雄性亲本昆虫的一个精原细胞减数分裂产生的精子的基因型是 。若让F1中的灰色裂翅雌雄个体相互交配,则其子代中白色裂翅占 。
(3)依据实验二无法确定长翅与短翅的遗传方式。要判断该对性状的遗传方式,可取F1中的 性状雌雄个体相互交配。
①若 ,
则A(a)基因位于常染色体上且长翅为隐性性状。
②若 ,
则A(a)基因位于X染色体上且长翅为显性性状。
③若 ,
则A(a)基因位于常染色体上且长翅为显性性状。
解析:(1)相对性状是同一生物同一性状的不同表现形式,故昆虫的短翅与裂翅不是相对性状。由题可知,灰色翅与灰色翅杂交,后代出现了白色翅,说明灰色对白色为显性。
(2)灰色、裂翅这两对性状位于两对同源染色体上,灰色对白色为显性,裂翅对正常翅为显性,裂翅DD纯合致死,雄性亲本昆虫的基因型为BbDd,一个精原细胞减数分裂产生的精子的基因型是BD和bd或Bd和bD。F1中的灰色裂翅的基因型为B D ,即2BBDd、4BbDd,只有BbDd和BbDd交配子代才会产生白色裂翅,白色裂翅(bbDd)占4/6×4/6×1/4×2/3=2/27。
(3)实验二的子代雌雄个体表型比例相同,无法判断其遗传方式,若要判断该对性状的遗传方式,可取F1中的长翅性状雌雄个体相互交配。
①若A(a)基因位于常染色体上且长翅为隐性性状,杂交组合为aa×
aa,则子代雌雄均为长翅性状,无性别差异。
②若A(a)基因位于X染色体上且长翅为显性性状,杂交组合为XAY×
XAXa,则子代雌性全为长翅,雄性长翅∶短翅=1∶1。
③若A(a)基因位于常染色体上且长翅为显性性状,杂交组合为Aa×
Aa,子代雌雄表型均为长翅∶短翅=3∶1。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)不是 显性 灰色翅与灰色翅杂交,后代出现了白色翅
(2)BD和bd或Bd和bD 2/27
(3)长翅 ①子代雌雄均为长翅性状 ②子代长翅∶短翅=3∶1,且短翅的均为雄蝇 ③子代雌雄表型均为长翅∶短翅=3∶1(2分)第二章 染色体与遗传
第一节 染色体通过配子传递给子代
教学内容 教学要求 素养归属
1.每种生物的染色体形态与数目相对恒定 通过归纳与概括,简述染色体形态、结构,并概述减数分裂过程中的染色体行为,认同减数分裂对生物遗传和变异的重要性 科学思维
2.减数分裂产生只含有一半染色体的精细胞或卵细胞 (1)通过提炼与分析,概述减数分裂过程中染色体数目和DNA数目的变化规律 科学思维
(2)概述精子、卵细胞的产生,阐明减数分裂的意义 科学思维
(3)运用模型与建模,制作减数分裂模型 科学思维
3.受精作用使受精卵中的染色体数目得到恢复 明确减数分裂与受精作用对生物体繁殖的重要性,形成稳态与适应观,并能解答与之相关的社会议题 生命观念、 社会责任
1.每种生物的染色体形态与数目相对恒定
(1)染色体的形态、结构及功能
①分裂间期:染色质状态→分裂期:染色体状态(染色质经高度螺旋化和反复折叠,形成线状或棒状的小体)
②每条染色体上都有一个缢缩的着丝粒部位,着丝粒将一条染色体分为两个臂,即长臂和短臂。
③功能:是细胞核内遗传物质的载体。
(2)染色体的类型及特点
①分类依据:根据染色体上着丝粒的位置。
②染色体的类型
③染色体的特点
a.对于同一种生物,细胞内染色体的形态、大小和着丝粒位置等都是相对恒定的。
b.染色体的数目是相对恒定的,大多数生物的体细胞中染色体是成对存在的,在生殖细胞中则是成单存在的。
2.减数分裂产生只含有一半染色体的精细胞或卵细胞
(1)减数分裂的概念、场所
①概念:指进行有性生殖的生物,在产生配子时通过染色体复制一次、细胞分裂两次实现染色体数目减半的细胞分裂。
②场所及细胞变化:
a.场所:雄性的睾丸或雌性的卵巢。
b.细胞变化:原始生殖细胞形成成熟的生殖细胞。
(2)减数分裂中的名词理解
①同源染色体与非同源染色体
所谓同源染色体,是指一条来自父方,另一条来自母方,其形态、大小基本相同的一对染色体,否则为非同源染色体。两者比较如下:
项目 同源染色体 非同源染色体
基本 区别 减数分裂中能相互配对 减数分裂中不能配对
来源 一条来自父方,一条来自母方 可以相同,也可以不同
形态 大小 除X和Y染色体外,一般相同 除姐妹染色单体分离所得染色体外,一般不同
图例 辨析
②联会与四分体
图示中,1和2、3和4各表示一对同源染色体,每对同源染色体有4条染色单体,称为四分体。如图示中的Ⅰ和Ⅱ。
③交叉互换
在两个同源染色体之间常有交叉的现象,这是同源染色体的非姐妹染色单体之间发生染色体片段交换的结果。
a.时期:前期Ⅰ(四分体时期)。
b.范围:同源染色体中非姐妹染色单体之间交换片段。
c.交换对象:等位基因(B—b)交换。
d.由图可知,等位基因可位于同源染色体和姐妹染色单体上。
(3)减数分裂过程及精卵细胞形成过程比较
①减数分裂过程
时期 图像 主要特征
第 一 次 分 裂 (M Ⅰ) 前期Ⅰ 同源染色体相互配对形成四分体,两个同源染色体之间常有交叉的现象
中期Ⅰ 各对同源染色体排列在细胞中央的赤道面上,每对同源染色体的着丝粒分别与从细胞相对的两极发出的纺锤丝相连
后期Ⅰ 每对同源染色体的两条染色体彼此分开,分别向细胞的两极移动
末期Ⅰ 形成2个子细胞,子细胞中染色体数目只有母细胞中的一半
第 二 次 分 裂 (M Ⅱ) 前期Ⅱ 时间很短,每个染色体仍具有2条染色单体
中期Ⅱ 染色体的着丝粒与纺锤丝相连,并排列在子细胞中央的赤道面上
后期Ⅱ 每个染色体的着丝粒都一分为二,原来的染色单体成为染色体,在纺锤丝的牵引下移向两极
末期Ⅱ 染色体到达两极,2个子细胞各自分裂,最终形成4个子细胞
②精卵细胞形成比较
特别说明:精细胞还需要变形才可成为精子。
(4)减数分裂模型的制作研究
①实验目的
制作减数分裂模型来演示减数分裂过程,加深对减数分裂的理解。
②方法步骤
a.制作染色单体:颜色相同的橡皮泥制作染色单体。
b.制作同源染色体:颜色不同,大小形态相同的橡皮泥表示同源染色体。
c.绘制纺锤体:模拟减数第一次分裂绘制 1个纺锤体,模拟减数第二次分裂绘制 2个纺锤体,第二次绘制的纺锤体要与第一次绘制的纺锤体垂直。
d.减数分裂产生的细胞绘制:在每一条染色体的外围画一个圆圈,代表新的细胞,共画 4个圆圈。
3.受精作用使受精卵中的染色体数目得到恢复
(1)
(2)减数分裂的意义
①减数分裂和受精作用可保持生物染色体数目的恒定。
②减数分裂为生物的变异提供了重要的物质基础,有利于生物对环境的适应和进化。
概念一 每种生物的染色体形态与数目相对恒定
[概念情境]
我们之所以拥有各自独特的身体,全都要归功于从父母那里获得了构建身体的“设计图”,这种“设计图”就是DNA,如图是染色体、DNA的关系示意图。
请思考并回答以下问题。
(1)图示中①②③分别表示什么物质或结构
提示:①表示DNA分子,②表示蛋白质分子,③表示染色体。
(2)③结构存在于什么细胞的什么部位
提示:③为染色体,存在于真核细胞的细胞核中。
(3)图示中①②③展示了三者的什么关系
提示:说明染色体主要是由DNA分子和蛋白质分子组成。
(4)同种生物不同生物体内,③的数量是相对恒定的,具有什么意义
提示:可以维持亲子代遗传物质的恒定,保证了生物遗传上的稳定性。
细胞中的染色体及数目的恒定
[典例] 如图为三种形态的染色体,下列关于染色体的叙述,错误的是( C )
A.丙为近端着丝粒染色体
B.甲、乙、丙均主要由DNA和蛋白质组成
C.染色体复制以后甲有4个DNA,乙有2个DNA
D.染色体和染色质是同一种物质
解析:丙为近端着丝粒染色体;染色体的主要成分为蛋白质和DNA;每条染色体复制后,DNA均由1个变成2个;染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种形态。
[概念误区] 有关染色体结构与功能认识的误区
(1)染色体主要由DNA、蛋白质组成,还含有少量RNA。
(2)染色体与染色质为同一种物质,是不同时期的两种形态。
(3)每条染色体(或染色质)上最多含有2个DNA分子,最少含有1个DNA分子。
(4)染色体是细胞核中遗传物质的唯一载体。
概念二 减数分裂产生只含有一半染色体的精细胞或卵细胞
[概念情境]
如图是某种动物体内性腺中有关细胞分裂的一组图像。其中①是体细胞染色体示意图,②～⑥是该动物各时期的细胞分裂图。
请思考并回答以下问题。
(1)依据图示中的哪组图示可判断该生物的性别 试说明原因。
提示:图②。图②表示后期Ⅰ,同源染色体分离,初级精母细胞均等分裂,初级卵母细胞不均等分裂。
(2)图示①～⑥中具有同源染色体的有哪些
提示:①②③⑤。
(3)图示①～⑥可表示减数分裂过程的有哪些 并说明图示所处的
时期。
提示:②表示后期Ⅰ;④表示后期Ⅱ;⑥表示中期Ⅱ。
(4)该动物在性腺发育过程中以及后来产生配子时,分别进行了不同形式的分裂,请按不同分裂发生的顺序将①～⑥图进行排序。
提示:①⑤③②⑥④。
减数分裂过程中相关名词理解
[典例1] 下列关于二倍体生物中同源染色体与非同源染色体的叙述,正确的是( D )
A.同源染色体的大小、形态一定相同
B.在分裂时,同源染色体一定配对形成四分体
C.一条来自父方、一条来自母方的染色体为同源染色体
D.减数第一次分裂时移向同一极的染色体互为非同源染色体
解析:同源染色体的大小、形态一般相同,如X与Y形态、大小不同,但属于同源染色体;同源染色体在进行减数分裂时会配对形成四分体;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,如来自父方的第2号染色体和来自母方的第3号染色体;后期Ⅰ同源染色体分离,移向同一极的染色体互为非同源染色体。
[拓展延伸] “四看”法判断同源染色体
(1)看有无染色体配对、形成四分体的现象
配对形成四分体的染色体为同源染色体。
(2)看有无交叉互换的发生
发生交叉互换的染色体为同源染色体。
(3)看细胞所处的时期
①MⅡ过程中不存在同源染色体。
②后期Ⅱ,上下对应的大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体,而是姐妹染色单体分离后形成的相同染色体。
(4)看染色体的大小、形状
如果不是MⅡ,则①有丝分裂后期,每一极中大小、形状相同的为同源染色体(上下对应的染色体不是)。
②其他时期(除后期),大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。
减数分裂过程图示分析
[典例2] 某生物精子产生过程中染色体的部分行为如图①～④。下列叙述正确的是( C )
A.图①中的交叉现象在精子产生过程中很少发生
B.图②处于中期Ⅰ,染色体的着丝粒排在赤道面上
C.图③处于后期Ⅰ,每对同源染色体的两条染色体彼此分开
D.图④所示行为是精子染色体数目只有体细胞一半的原因
解析:图①中的交叉现象在精子产生过程中很容易发生,发生在配对的同源染色体的非姐妹染色单体之间;图②处于中期Ⅱ,染色体的着丝粒排在赤道面上;图③所示行为是同源染色体分离,处于后期Ⅰ;精子染色体数目只有体细胞一半的原因是图③所示行为。
精、卵细胞形成过程比较
[典例3] 如图所示是同一种动物体内有关细胞分裂的一组图像。下列叙述正确的是( C )
A.具有同源染色体的细胞有②③
B.动物睾丸中不可能同时出现以上细胞
C.这些细胞可能来自一个雌性动物
D.上述细胞中有8条染色单体的是②③④
解析:由题图可知,具有同源染色体的细胞有②③④;原始生殖细胞中有的进行有丝分裂,有的进行减数分裂,因此动物睾丸中可能同时出现图示细胞;卵巢中有的进行有丝分裂,有的进行减数分裂,因此这些细胞可能来自一个雌性动物;图示细胞中有8条染色单体的是②③,④中没有染色单体。
[拓展延伸] 精、卵细胞形成过程的综合比较
(1)基本过程比较
(2)胞质分裂及图形分析
细胞质分裂情况 精细胞 卵细胞
两次分裂都均等 只有MⅡ中第一极体分裂均等,其他分裂皆不均等
图形比较
减数分裂过程中配子来源的判断
[典例4] 如图表示某动物精原细胞中的一对同源染色体。在减数分裂过程中,该对同源染色体发生了交叉互换,结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中,来自同一个次级精母细胞的是( B )
A.①与② B.②与③ C.①与③ D.②与④
解析:在MⅠ过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换后,同一个着丝粒上连着的两条染色单体,绝大部分相同,小部分不相同,因此来自同一次级精母细胞的有②与③、①与④。
[拓展延伸] 减数分裂过程中配子来源的判断
(1)若两个精细胞中染色体组成完全相同,则它们可能来自同一个次级精母细胞。
(2)若两个精细胞中染色体组成恰好“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。
(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生物不同精原细胞的减数分裂过程。
减数分裂过程中物质含量的变化
[典例5] 某高等动物细胞(2n)在减数分裂过程中某一时期的染色体、染色单体、核DNA三者之间的数量比为1∶2∶2。下列关于处于该时期细胞的叙述,错误的是( B )
A.染色体在纺锤丝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.同源染色体配对,形成四分体
D.无同源染色体,染色体着丝粒排列在赤道面上
解析:如果细胞处于减数第一次分裂后期,同源染色体分离时,染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极,所以可能发生;减数分裂过程中,细胞中染色体移向细胞两极的时期为减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后期,由于减数第二次分裂后期着丝粒分裂,不存在染色单体,而减数第一次分裂后期,同源染色体分离,细胞中某一极的染色体数目为n,所以不可能存在某一极的染色体数目为2n的时候;如果细胞处于前期Ⅰ,则同源染色体两两配对,所以可能发生联会行为,形成四分体;如果细胞处于减数第二次分裂中期,则细胞中不存在同源染色体,染色体着丝粒排列在赤道面上,所以可能发生。
[拓展延伸] 减数分裂过程中染色体、染色单体和核DNA的物质变化模型分析
模型分析:①甲为精原细胞;乙为初级精母细胞;丙、丁为次级精母细胞;戊为精细胞。
②染色体数目减半发生在末期Ⅰ,是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的,MⅡ时染色体数量变化为n→2n→n,没有减半。
③后期Ⅱ细胞中染色体数、核DNA数都与正常体细胞相同,不同的是没有同源染色体。
④染色体/核DNA变化规律及原因
1∶11∶21∶1
有丝分裂与减数分裂过程的比较
[典例6] 下列为某个动物体内正在分裂的四个细胞示意图,其中属于次级精母细胞的是( B )
解析:由题图可知,A是有丝分裂中期;B是减数第二次分裂后期,为次级精母细胞;C是减数第一次分裂中期,为初级精母细胞;D是有丝分裂后期。
[拓展延伸] (1)减数分裂与有丝分裂比较
典型时期 图示比较 判断步骤
三个前期 A为有丝分裂前期,B为前期Ⅰ,C为前期Ⅱ
三个中期 A为有丝分裂中期,B为中期Ⅰ,C为中期Ⅱ
三个后期 A为有丝分裂后期,B为后期Ⅰ,C为后期Ⅱ
(2)“三看法”巧判细胞分裂方式(以二倍体生物细胞为例)
减数分裂模型的制作
[典例7] 下列关于“减数分裂模型的制作研究”活动的叙述,错误的是( B )
A.用红色和蓝色的橡皮泥制成的长度相同的染色体,可表示一对同源染色体
B.用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的同源染色体
C.MⅠ时期的一个纺锤体和MⅡ时期的两个纺锤体要相互垂直
D.模拟3对同源染色体的减数分裂只需要2种颜色
解析:用红色和蓝色的橡皮泥制成的长度相同的染色体,可表示一对同源染色体,代表一条来自父方,一条来自母方;用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表一条染色体上的两条姐妹染色单体;MⅠ的一个纺锤体和MⅡ的两个纺锤体要相互垂直;模拟3对同源染色体的减数分裂只需要2种颜色,其中一种颜色代表来自父方,另一种颜色代表来自母方。
[概念误区] 减数分裂模型制作时的注意事项
(1)模拟减数分裂时,铁丝表示着丝粒,在后期Ⅱ,解开着丝粒。
(2)模拟减数分裂过程,需绘制3个纺锤体。减数第一次分裂时绘制1个纺锤体,第二次分裂时绘制2个纺锤体,第二次分裂所绘制的纺锤体与第一次分裂所绘制的纺锤体垂直。
概念三 受精作用使受精卵中的染色体数目得到恢复
[概念情境]
研究证实,在受精卵形成后的第一次分裂过程中,来自父母双方的染色体并非携手共进,而是如图所示。
请思考并回答以下问题。
(1)据图分析,受精作用发生在什么时期
提示:卵原细胞经过减数第一次分裂形成一个次级卵母细胞(大)和一个第一极体(小),从图中可以看出,精子与次级卵母细胞融合,由此推知受精作用发生在减数第二次分裂过程中。
(2)某同学对图中受精卵第一次正常分裂时发生的变化进行了如下描述,你认为合理的是哪些 说明理由。
①不同来源的染色体排列在赤道面上
②不同来源的染色体排列在赤道面两侧
③在两个纺锤体的牵引下,染色体分离
④在两个纺锤体的牵引下,同源染色体分离
⑤细胞分裂,不同来源的染色体分配在两个子细胞中
⑥细胞分裂,不同来源的染色体均分在两个子细胞中
提示:观察图中正常分裂的三个细胞图像可以看出,首先不同来源的染色体排列在赤道面上;然后在两个纺锤体的牵引下,染色体各自分离;最后细胞分裂,不同来源的染色体均分在两个子细胞中,保证子细胞遗传物质的稳定。故①③⑥描述合理。
(3)图示中有两种异常的分裂现象,尝试说明。
提示:正常的受精卵分裂中,两个纺锤体的同步率较高,在药物的影响下,两个纺锤体牵引不同步,如来自父母的染色体,其分离的同步率不够高;两个纺锤体方向不一致,如来自父母的染色体,其分离的方向不同步,使异常子细胞中出现多个细胞核。
受精作用及减数分裂的意义
[典例] 下列关于减数分裂和受精作用的叙述中正确的是( D )
A.同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞,染色体组成一般是相同的
B.每个原始生殖细胞经过减数分裂都形成4个生殖细胞
C.受精卵中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方
D.受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合
解析:由于减数分裂时非同源染色体自由组合,所以同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞,染色体组成一般是不相同的;每个雄性原始生殖细胞经过减数分裂形成4个雄性生殖细胞,而每个雌性原始生殖细胞经过减数分裂只能形成1个雌性生殖细胞;由于受精卵的细胞质几乎都来自卵细胞,因此受精卵中的核遗传物质一半来自精子,一半来自卵细胞,而细胞质遗传物质几乎都来自卵细胞;受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合。
[拓展延伸] 减数分裂与受精作用过程中染色体数目的变化
如图1表示细胞分裂不同时期的染色体与核DNA数量比值的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请回答下列问题。
(1)如图1所示,在AB时段,高等动物细胞内完成的细胞水平的复制有染色体的复制、中心体的复制,出现CD段变化的原因是着丝粒的分裂。
(2)图2中,处于图1 BC段的细胞图像是乙、丙,两者的明显区别是乙中有同源染色体,而丙没有。
(3)图2中乙细胞的名称是初级卵母细胞,丙细胞的子细胞可能是第二极体或卵细胞和第二极体。
解析:(1)图1中曲线AB段形成的原因是DNA的复制,在细胞水平上为染色体复制,同时还完成了中心体的复制,CD段形成的原因是着丝粒的分裂。
(2)图2中乙和丙细胞中每条染色体含有2个DNA分子,对应于图1中的BC段。它们的区别是乙中有同源染色体,而丙没有。
(3)图2乙细胞细胞质不均等分裂,同源染色体分离,所以该动物为雌性,且该细胞处于后期Ⅰ,为初级卵母细胞。丙细胞处于中期Ⅱ,形成的子细胞可能是第二极体或卵细胞和第二极体。
1.雄鼠睾丸中有且只有1条Y染色体的细胞是( B )
A.精原细胞 B.初级精母细胞
C.次级精母细胞 D.精细胞
解析:精原细胞若进行有丝分裂,在有丝分裂的后期可能含有2条Y染色体;初级精母细胞只含有1条Y染色体;次级精母细胞可能含有1条、2条或0条Y染色体;精细胞可能含有1条或0条Y染色体。
2.在减数分裂过程中出现,而有丝分裂过程中不出现的是( D )
A.分裂间期DNA复制与相关蛋白质合成
B.姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞
C.非同源染色体之间发生交换
D.同源染色体分开,分别进入两个子细胞
解析:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期都有DNA复制与相关蛋白质合成; 有丝分裂后期和减数第二次分裂后期都有姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞; 非同源染色体之间发生交换属于染色体变异,二者都会发生;同源染色体分开分别进入两个子细胞是减数第一次分裂过程中特有的现象。
3.图甲代表某生物体细胞的染色体组成,图乙中不可能是这种生物所产生的正常配子的是( A )
解析:配子中所含有的染色体均为非同源染色体,其大小、形态各不相同。A中含有同源染色体,因此它不可能是该生物产生的正常配子。
4.某生物兴趣小组观察了某生物几种不同分裂时期的细胞,并根据观察结果绘制出下图。下列与图形有关的说法中正确的是( B )
A.甲图所示细胞处于后期Ⅰ,在此时期之前细胞中央出现了赤道面结构
B.乙图所示细胞可能处于后期Ⅰ,此阶段发生同源染色体的分离
C.乙图所示细胞可能处于有丝分裂中期,此阶段染色体着丝粒发生分裂
D.如果丙图表示精巢内的几种细胞,则C组细胞可发生联会并产生四分体
解析:甲图所示细胞处于后期Ⅰ,而赤道面并非真实存在的结构;乙图核DNA数和染色单体数是染色体数的2倍,可能处于有丝分裂的前期或中期、前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ,后期Ⅰ会发生同源染色体的分离;在有丝分裂后期,染色体着丝粒发生分裂,将不存在染色单体;丙图中C组细胞处于有丝分裂后期,而联会发生在前期Ⅰ。
5.下列示意图分别表示某雌性动物体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,以及细胞分裂图像,不考虑变异。请分析并回答。
(1)图1中a～c柱表示染色体的是 ,图2中表示有丝分裂时期的是 。
(2)图1中Ⅲ的数量关系对应于图2中的 ,图2中丙所示的细胞有 条染色单体。
(3)图1中的数量关系由Ⅰ变化为Ⅱ的过程,细胞核内发生的分子水平的变化是 ,
由Ⅱ变化为Ⅲ,相当于图2中的 过程。
(4)符合图1中Ⅳ所示数量关系的某细胞名称是 ,与图1中 对应的细胞内不可能存在同源染色体。
解析:(1)由图1可知,b在某些时期不存在,说明b是染色单体,再根据细胞中染色体与核DNA有1/2的关系可知,a是染色体,c是核DNA;图2中表示有丝分裂的只有甲。
(2)图1中Ⅲ处于中期Ⅱ,可对应于图2中的乙;由题图可知,丙细胞含有4条染色体,8条染色单体。
(3)图1中的数量关系由Ⅰ变化为Ⅱ的过程发生在分裂间期,此时细胞核内发生的分子水平的变化是DNA的复制和有关蛋白质的合成;由Ⅱ变化为Ⅲ,表示进行了减数第一次分裂,所以相当于图2中的丙→乙过程。
(4)由于细胞来自二倍体雌性动物,又图1中Ⅳ所示数量关系表明染色体只有体细胞的一半,所以Ⅳ表示的细胞是卵细胞和第二极体。图1中,Ⅲ可能处于前期Ⅱ和中期Ⅱ,Ⅳ可能处于末期Ⅱ,它们的细胞中不可能含同源染色体。
答案:(1)a 甲
(2)乙 8
(3)DNA的复制和有关蛋白质的合成 丙→乙
(4)卵细胞和第二极体 Ⅲ、Ⅳ
概念理解练
1.某生物减数分裂过程中初级精母细胞含有8个四分体,则它产生的精细胞中含有染色体数是( B )
A.4条 B.8条 C.16条 D.32条
解析:一个四分体就是一对联会的同源染色体,初级精母细胞中含有8个四分体,则该生物体细胞中含有16条染色体。精细胞是减数分裂形成的子细胞,其所含染色体数目是体细胞的一半,因此精细胞中含有染色体数是8条。
2.细胞减数分裂的第一次分裂过程中会出现( C )
A.着丝粒的分裂 B.非同源染色体联会
C.同源染色体彼此分离 D.姐妹染色单体分离
解析:减数第一次分裂不会出现着丝粒分裂,着丝粒分裂发生在减数第二次分裂过程中;非同源染色体不会发生联会现象;在后期Ⅰ,同源染色体彼此分离;在后期Ⅱ,姐妹染色单体分离。
3.对图中减数分裂过程某阶段的描述,正确的是( D )
A.同源染色体移向两极
B.减数第二次分裂的中期
C.同源染色体上非姐妹染色单体局部交换遗传物质
D.四分体排列在赤道面
解析:由题图可知,图中该时期同源染色体配对形成四分体后,处于减数第一次分裂中期排列在赤道面上,未移向两极;同源染色体上非姐妹染色单体局部交换发生在减数第一次分裂前期。
4.下列有关四分体的叙述,正确的是( B )
A.一对同源染色体就是一个四分体
B.每个四分体包含一对同源染色体的四个染色单体
C.四分体时期可能发生姐妹染色单体间的交叉互换
D.四分体出现在减数第一次分裂后期
解析:一对同源染色体配对形成的结构才是四分体;每个四分体包含一对同源染色体的四个染色单体;四分体时期可能发生非姐妹染色单体间的交叉互换;四分体出现在减数第一次分裂前期。
5.某科研小组对蝗虫(二倍体)精巢切片进行显微观察,测定不同细胞(未发生变异)中的染色体数目和核DNA数目,结果如表。下列叙述正确的是( C )
细胞 甲 乙 丙 丁 戊
染色体数/条 N N 2N 2N 4N
核DNA分子数/个 N 2N 2N 4N 4N
A.细胞甲可能是次级精母细胞或精细胞
B.细胞乙和细胞戊都含有同源染色体
C.细胞丙和细胞戊中都不存在染色单体
D.细胞丁和细胞戊都可能发生同源染色体联会
解析:分析表格可知,甲的核DNA数目为N,是减数分裂形成的子细胞,即精细胞;乙的核DNA含量为2N,但染色体数目为N,处于减数第二次分裂前期或中期,不含同源染色体;丙的核DNA含量为2N,染色体数目为2N,可能处于分裂间期的G1期、有丝分裂末期、减数第二次分裂后期,戊的核DNA含量为4N,染色体数目为4N,处于有丝分裂后期,都不存在染色单体;丁的核DNA含量为4N,但染色体数目为2N,处于有丝分裂前期、中期、减数第一次分裂前期、中期和后期,结合分析可知丁可能是减数第一次分裂,可能发生联会,但是戊是有丝分裂,不可能发生联会。
6.人的体细胞中共有46条染色体,在四分体时期,每个细胞内有同源染色体、四分体、姐妹染色单体的数目依次为( B )
A.23对、46个、92条 B.23对、23个、92条
C.46条、46个、92条 D.46条、23个、46条
解析:减数第一次分裂前期(四分体时期),细胞中所含染色体数目与体细胞相同,同源染色体彼此配对,此时细胞中含有23对同源染色体;四分体是由同源染色体两两配对形成的,即一个四分体就是一对同源染色体,因此此时细胞中含有23个四分体;四分体时期,细胞中含有23个四分体,每个四分体含有4条染色单体,因此此时细胞中含有92条染色单体。
7.如图为细胞分裂某一时期的示意图。对这一图示分析错误的是( D )
A.此细胞处于第一次分裂时期
B.此时有两个四分体,两对同源染色体
C.1号染色体与2号染色体是一对同源染色体
D.此细胞分裂后的子细胞染色体的组合一定是1号与3号、2号与
4号
解析:分析图示可知,该细胞中的同源染色体正在联会,因此此细胞处于前期Ⅰ,此时有两个四分体,两对同源染色体;1号染色体与2号染色体是一对同源染色体;此细胞分裂后的子细胞染色体的组合有1号与3号、2号与4号或1号和4号、2号和3号。
8.下列关于“减数分裂模型的制作研究”活动的叙述,错误的是( D )
A.用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表已复制完成的一条染色体
B.模拟过程中需要画三个纺锤体
C.模拟过程中被拉向纺锤体两极的每条染色体可能含有染色单体
D.模拟含有3对同源染色体的细胞的减数分裂过程需要3种不同颜色的橡皮泥
解析:用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表已复制完成的一条染色体含有两条姐妹染色单体;模拟过程中需要画三个纺锤体,其中模拟第一次分裂画一个纺锤体,模拟第二次分裂画两个纺锤体;模拟过程中被拉向纺锤体两极的每条染色体可能含有染色单体,如后期Ⅰ;模拟含有3对同源染色体的细胞的减数分裂过程需要2种不同颜色的橡皮泥。
9.下列关于交叉互换的相关叙述,正确的是( D )
A.发生于减数第一次分裂的后期
B.发生于减数第二次分裂的前期
C.发生于同源染色体的姐妹染色单体之间
D.发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
解析:交叉互换发生在减数第一次分裂的前期,是在同源染色体的非姐妹染色单体之间进行的。
10.如图为某动物体内不同时期的细胞分裂图,据图回答下列问题。
(1)图甲表示 分裂,处于 期,该细胞中有 条染色单体。
(2)图中核DNA∶染色体=2∶1 的有 ,图丙表示 分裂,其分裂时期是 ,该细胞中有 个DNA分子。
(3)图丁细胞产生的子细胞的基因型分别是 。
解析:(1)由题图可知,甲处于有丝分裂后期,有0条染色单体。(2)图中核DNA∶染色体=2∶1的是具有姐妹染色单体的细胞,即图丙和丁,图丙处于减数第二次分裂中期,该细胞中有4个DNA分子。(3)图丁细胞表示进行有丝分裂过程,产生的子细胞的基因型和母细胞的基因型相同,基因组成是AaBb。
答案:(1)有丝 后 0 (2)丙、丁 减数 中期Ⅱ 4 (3)AaBb
素养提升练
11.下列有关某生物减数分裂过程中几个细胞示意图的叙述,正确的是( C )
A.图①处于减数第一次分裂的中期,细胞内有两对姐妹染色单体
B.图②处于减数第二次分裂的后期,细胞内有两对同源染色体
C.图③处于减数第二次分裂的中期,该生物体细胞中染色体数目为
4条
D.四幅图可排序为①③②④,只出现在精子的形成过程中
解析:图①中染色体形成四分体,并排列在赤道面上,处于减数第一次分裂的中期,但细胞内有四对姐妹染色单体;图②细胞中没有同源染色体,着丝粒分裂,染色体向两极移动,处于减数第二次分裂的后期;图③细胞中没有同源染色体,处于减数第二次分裂的中期,该生物体细胞中染色体数目为4条;四幅图可排序为①③②④,不一定只出现在精子的形成过程中,也可出现在卵细胞的形成过程中。
12.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.图中细胞处于前期Ⅱ
B.图中细胞的染色体数是体细胞的2倍
C.染色体1与2在后续的分裂过程中会相互分离
D.染色体1与3必定会出现在同一子细胞中
解析:由题图可知该细胞有联会现象,应该处于前期Ⅰ;此时细胞中染色体数和体细胞中染色体数相同;染色体1和2是同源染色体,在后期Ⅰ中会相互分离;在减数分裂过程中,非同源染色体自由组合,随机移向两极,所以染色体1和3或1和4会在同一个子细胞中。
13.下面为某高等生物细胞不同分裂时期的模式图,Ⅰ、Ⅱ表示相互交换的染色体片段。下列相关叙述正确的是( C )
A.图甲细胞处于中期Ⅱ,该细胞核中共含有6个DNA分子
B.由图可以看出,后期Ⅰ细胞中发生了交叉互换
C.图乙细胞有4条染色体,0条染色单体
D.若两图来源于同一个精原细胞,则图乙是图甲细胞分裂形成的
解析:图甲细胞没有同源染色体,且染色体排列在赤道面上,处于减数第二次分裂中期(中期Ⅱ),该细胞核中有4条染色体,每条染色体有2个DNA分子,共含有8个DNA分子;从图中可以看出,染色体片段发生了交叉互换,发生的时期是减数第一次分裂前期(前期Ⅰ);图乙细胞有4个着丝粒,有4条染色体,此时着丝粒已经分裂过,一条染色体上有一个DNA分子,不存在染色单体;若两图来源于同一个精原细胞,则图乙不是图甲细胞分裂形成的,从染色体颜色组成来看,图乙来自另一个初级精母细胞。
14.如图表示某生物个体不同时期的细胞分裂图(仅画出部分染色体),下列说法不正确的是( A )
A.①的子细胞是体细胞,非同源染色体自由组合发生在④过程
B.①②③④所示过程可以发生在同一器官中
C.③中染色单体、核DNA数量之比为1∶1,③是观察染色体形态和数目最佳的时期
D.④是后期Ⅱ的细胞,细胞分裂后将形成2个精细胞或(第二)极体
解析:由题图可知,①是有丝分裂,产生的子细胞是体细胞,④处于后期Ⅱ,不会发生非同源染色体自由组合;性器官中可以发生减数分裂和有丝分裂过程,即①②③④都可以发生在性器官中;③是有丝分裂中期,染色单体与核DNA数量之比是1∶1,且此时染色体形态数目稳定,是观察染色体的最佳时期;④是后期Ⅱ的细胞,且细胞质均等分配,因此可能是次级精母细胞或第一极体,因此形成的子细胞是2个精细胞或2个第二极体。
15.如图为某高等动物细胞分裂图像及细胞内不同物质的数量变化曲线,据图回答下列问题。
(1)图1细胞分裂图最可能发生在动物体的 (填部位),该动物体内细胞染色体最多有 条。
(2)图1中存在同源染色体的细胞有 ,丁细胞的分裂时期是 。
(3)图2中a、b、c分别表示 ,
图1中丙与图2中细胞类型 相对应。
解析:(1)根据图1中丙细胞的均等分裂可知,该生物的性别为雄性,雄性的睾丸中既能发生有丝分裂,也能发生减数分裂。该动物体内细胞染色体最多有8条(有丝分裂后期,染色体数目为体细胞的两倍)。
(2)由题图可知,图1中存在同源染色体的细胞有甲、乙、丙。丁为次级精母细胞,没有同源染色体,且染色体的着丝粒排列在赤道面上,因此其分裂时期是中期Ⅱ。
(3)图2中b表示染色单体,因为只有染色单体的数目会变成0,a、c之比为1∶1或1∶2,因此c代表核DNA,a代表染色体。图1中丙染色体数目为4,且含染色单体,与图2中细胞类型Ⅱ相对应。
答案:(1)睾丸 8 (2)甲、乙、丙 中期Ⅱ
(3)染色体、染色单体、核DNA Ⅱ
概念理解练
1.后期Ⅱ着丝粒分裂会导致细胞内( B )
A.DNA数量加倍 B.染色体数量加倍
C.染色单体数量减半 D.同源染色体分离
解析:DNA数量加倍发生在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期;后期Ⅱ着丝粒分裂,染色单体分开形成染色体,导致染色体数量加倍;后期Ⅰ发生同源染色体分离,导致分裂后染色体数量和染色单体数量
减半。
2.有丝分裂和减数分裂的共同点是( A )
A.出现染色单体
B.可形成四分体
C.发生非同源染色体自由组合
D.子细胞DNA数目减半
解析:有丝分裂和减数分裂前的间期,染色体复制后都会出现染色单体;只有在减数分裂过程中才会形成四分体;非同源染色体的自由组合只发生在减数分裂过程中;只有减数分裂形成的子细胞中DNA数目减半。
3.如图表示一个二倍体动物细胞(染色体数=2n)进行细胞分裂过程中,细胞核内染色体数目及核DNA数目的变化,则下列叙述错误的是( C )
A.在图中两曲线重叠的各段,每条染色体都不含染色单体
B.在BC段和HI段都能发生染色体的复制
C.在AG段细胞中含有同源染色体,HQ段细胞中不含有同源染色体
D.DF段和MN段发生的原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
解析:在图中两曲线重叠的各段,核DNA数目与染色体数目相同,说明每条染色体都不含染色单体;在BC段和HI段都能发生染色体的复制,核DNA数目会加倍;在AJ段(包括有丝分裂和减数第一次分裂过程)细胞中含有同源染色体,KQ段(包括减数第二次分裂及分裂结束形成子细胞过程)细胞中不含有同源染色体;在ED段和LM段,着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,使DF段和MN段染色体数目都暂时加倍。
4.某动物处于正常有丝分裂后期的细胞中有60条染色体。下表中能正确表示该动物处于中期Ⅱ和后期Ⅱ的细胞中染色体数目和染色单体数目的是( B )
中期Ⅱ 后期Ⅱ
染色体/条 染色单 体/条 染色体/条 染色单 体/条
甲 15 15 30 0
乙 15 30 30 0
丙 30 60 30 0
丁 60 0 30 30
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
解析:根据题意和题表分析可知,该动物体细胞中染色体数目有30条,在进行减数分裂时,中期Ⅱ中有15条染色体,30条染色单体。由于后期Ⅱ中,着丝粒分裂,染色单体分开,所以染色体数目加倍,而染色单体消失。
5.图中A、B、C、D分别表示某哺乳动物细胞(2n)进行减数分裂的不同时期,其中a表示细胞数目。请判断b、c、d依次代表( A )
A.核DNA分子数、染色体数、染色单体数
B.染色体数、核DNA分子数、染色单体数
C.核DNA分子数、染色单体数、染色体数
D.染色单体数、染色体数、核DNA分子
解析:从题图中A、B、C、D四个时期可以分析出,d周期性地出现和消失,说明d是染色单体数;细胞中染色体与核DNA有1/2的关系可知,b为核DNA分子数、c为染色体数。
6.下面是对高等动物通过减数分裂形成雌、雄配子以及受精作用的描述,其中正确的是( B )
A.每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B.进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质
C.等位基因进入卵细胞的机会并不相等,因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
D.雌、雄配子彼此结合的机会相等,因为它们的数量相等
解析:1个卵原细胞经过减数分裂产生1个卵细胞和3个极体的过程中,初级卵母细胞的分裂、次级卵母细胞的分裂过程中细胞质分裂是不均等的;精细胞产生后变形为精子,受精时精子只有头部进入卵细胞,尾部留在外面,因此,进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质;等位基因进入卵细胞的机会相等;雄配子的数量远远多于雌配子的数量。
7.如图为某哺乳动物(2n=42)产生精细胞过程示意图。下列叙述正确的是( D )
A.整个图示过程存在细胞周期
B.过程②③均发生了着丝粒一分为二
C.细胞b中含有21个四分体,42个核DNA分子
D.过程②的前期比过程③的前期所经历的时间长
解析:减数分裂过程不存在细胞周期;过程②发生了同源染色体分离,着丝粒没有一分为二,过程③发生了着丝粒一分为二;细胞b为初级精母细胞,DNA已完成复制,细胞中含有21个四分体,84个核DNA分子,但细胞中还含有质DNA;过程②的前期比过程③的前期所经历的时
间长。
8.精原细胞形成精细胞过程中细胞核染色体上DNA含量如图所示。下列叙述错误的是( C )
A.图中AB段形成的原因是DNA复制
B.图中CD段变化发生在后期Ⅱ
C.图中BC段细胞中都含有同源染色体
D.经历图中过程形成的子细胞为精细胞
解析:图中AB段形成的原因是DNA复制,导致每条染色体含有两条染色单体、两个DNA分子;图中CD段变化的原因是着丝粒分裂,发生在后期Ⅱ;图中BC段包括减数第一次分裂、前期Ⅱ和中期Ⅱ,只有处于第一次分裂过程的细胞中含有同源染色体;精原细胞经历图中过程形成的子细胞为精细胞。
9.两种高等生物减数分裂不同时期细胞的示意图如下,其中3个来自同种生物,则来自另一种生物的是( D )
解析:分析图示中染色体的形态,其中A、B、C三图细胞分裂后的子细胞中的染色体均为一大一小,根据同源染色体分离,非同源染色体自由组合,可知A、B、C三图可来自一种生物;D选项中染色体形态明显不同于其他三图,因此最可能来自另一种生物。
10.图甲为某雄性动物的细胞增殖过程中染色体数目变化曲线,图乙是某同学绘制的该动物细胞分裂图像。
(1)图乙中雄性动物不应该出现的细胞分裂图像是 。在细胞增殖过程中,DNA的复制和有关蛋白质的合成所在的时期是
。
(2)⑥所示细胞的名称为 ,处于图甲中 时间段。若一个该种细胞分裂后形成两种精细胞,其原因最可能是
。
(3)图甲中细胞内没有同源染色体的时间段是 ;图乙中没有同源染色体的细胞是 。
(4)从染色体的行为角度分析,图甲中ab、ef时间段的共同特点是
。
解析:(1)精原细胞的减数分裂过程中细胞质均等分裂,所以图乙中雄性动物不应该出现的细胞分裂图像是①。在细胞增殖过程中,DNA的复制和有关蛋白质的合成所在的时期是分裂间期。(2)⑥处于减数第二次分裂前期,雄性动物体内该细胞的名称为次级精母细胞,处于图甲中de时间段,若一个该种细胞分裂后形成两种精细胞,其最可能是在四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换,导致姐妹染色单体上的遗传信息出现了差异。(3)减数第二次分裂过程中没有同源染色体,因此图甲中细胞内没有同源染色体的时间段是dj;图乙中没有同源染色体的细胞是⑥。(4)图甲中ab时间段表示有丝分裂后期,ef时间段表示减数第二次分裂后期,两者都是由于染色体上每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单体分开成为两条染色体,并移向细胞两极,而导致染色体数加倍。
答案:(1)① 分裂间期 (2)次级精母细胞 de 同源染色体的非姐妹染色单体之间在四分体时期发生了交叉互换 (3)dj ⑥ (4)每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单体分开成为两条染色体,并移向细胞两极
素养提升练
11.下图表示某哺乳动物产生生殖细胞的过程,下列说法不正确的是( C )
A.Ⅰ过程表示细胞进行有丝分裂
B.细胞中染色体数目减少一半是通过Ⅱ过程实现的
C.一个A细胞经过减数分裂形成的C细胞有4种染色体组成
D.该哺乳动物为雄性个体
解析:Ⅳ过程表示精细胞经过变形产生精子的过程,所以该哺乳动物为雄性个体;图中Ⅰ表示精原细胞通过有丝分裂进行自身增殖的过程,因而能产生更多精原细胞;减数第一次分裂后期,由于同源染色体分离,导致次级精母细胞中染色体数目减半;一个精原细胞经过减数分裂形成4个精细胞,但只有两种类型。
12.如图是某哺乳动物个体细胞分裂不同时期的分裂图像,下列叙述正确的是( C )
A.实验材料应取自该生物的精巢或卵巢
B.图2产生的子细胞为次级性母细胞或第一极体
C.与图1中EF段相对应的是图3
D.图4所示细胞的分裂中可以发生同源染色体的交叉互换
解析:根据图2同源染色体分离而细胞质均等分裂可知,该生物的性别为雄性,且实验材料中的细胞既能进行有丝分裂,又能进行减数分裂,应取自该生物的精巢;图2为初级精母细胞,所以分裂产生的子细胞为次级精母细胞;图1中EF段表示后期Ⅱ,对应于图3;同源染色体的交叉互换发生在前期Ⅰ,图4所示细胞进行有丝分裂,故无法发生。
13.动物某个精原细胞形成精细胞过程中,不同时期细胞的核DNA相对含量和染色体数目如图所示。下列叙述错误的是( A )
A.甲、乙、丙、丁各个时期中,没有染色单体的只有甲、丁
B.甲→乙过程中要完成DNA的复制和相关蛋白的合成
C.乙→丙过程中同源染色体分离
D.丙→丁过程中姐妹染色单体变成单独的染色体分到两个子细胞
解析:由题图可知,甲、乙、丙、丁各个时期中,没有染色单体的有甲、丙、丁,其核DNA∶染色体=1∶1;甲→乙过程中细胞内DNA含量加倍,说明要完成DNA的复制和相关蛋白的合成;乙→丙过程表示减数第一次分裂到后期 Ⅱ,其中后期Ⅰ会发生同源染色体分离;丙处于后期Ⅱ,丁处于末期Ⅱ,所以丙→丁过程中姐妹染色单体变成单独的染色体分到两个子细胞。
14.下图表示雄果蝇细胞分裂过程中核DNA含量的变化。下列叙述中正确的是( B )
A.若图1表示减数分裂,则图1的CD段表示同源染色体分开
B.若图1表示减数分裂,则图1的BC段一个细胞中可能无同源染色体
C.若两图均表示有丝分裂,则两图的DE段一个细胞内染色体数目
相等
D.若图1表示减数分裂、图2表示有丝分裂,则两图的CD段都发生着丝粒分裂
解析:若图1表示减数分裂,则图1的CD段每条染色体的DNA含量减半,表示着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体;图1中BC段每条染色体含有2个DNA分子,存在染色单体,若图1表示减数分裂,则图1的BC段可表示处于减数第一次分裂的初级精母细胞,还可表示处于减数第二次分裂前期和中期的次级精母细胞,此时细胞中无同源染色体;若两图均表示有丝分裂,则图1的DE段表示有丝分裂的后期和末期,图2中的DE段表示有丝分裂的末期,因此它们的染色体数目不一定相等; 综上分析,若图1表示减数分裂,则其CD段发生了着丝粒分裂,若图2表示有丝分裂,则其CD段发生了子细胞核的形成。
15.如图是表示某种生物的细胞内染色体及核 DNA 相对数量变化的曲线图。根据此曲线图回答下列问题。(横坐标各个区域代表细胞分裂的各个时期,区域的大小和各个时期所需的时间不成比例)
(1)图中代表染色体相对数量变化的曲线是 。
(2)图中从1～8的时期表示细胞的 过程。
(3)图中从1～13的时期细胞内含有同源染色体的区间是 。
(4)若该生物体细胞中染色体数为 20 条,则一个细胞核中的 DNA 分子数在 9～12 时期为 个。
(5)着丝粒分裂发生在横坐标数字的 处。
(6)在8时期进行的生命活动是 。
解析:(1)根据核DNA和染色体在有丝分裂和减数分裂中的变化特点可知,图中曲线B代表染色体相对数量变化,A代表核DNA的相对数量变化。(2)图中1～8时期中发生了染色体和核DNA的减半,即图中1～8 的时期表示细胞的减数分裂过程。(3)减数第一次分裂后期同源染色体分离,因此减数第二次分裂过程中没有同源染色体,其余时期细胞中均含有同源染色体,即含有同源染色体的区间是1～4、8～13。(4)9～12时期表示有丝分裂前期、中期、后期,此阶段核DNA分子数目是体细胞的2倍,即40个。(5)着丝粒分裂是瞬间完成的,发生在有丝分裂后期和后期Ⅱ刚开始时,即图中6和11。(6)由题图可知,8时期进行的是受精作用。
答案:(1)B (2)减数分裂 (3)1～4、8～13 (4)40 (5)6和11
(6)受精作用
