《学霸笔记 同步精讲》第2章 基因和染色体的关系 第2节　基因在染色体上（课件）高中生物学人教版必修二

(共55张PPT)
第2节　基因在染色体上
课标定位
1.萨顿的假说
说出科学家发现基因与染色体有哪些平行关系。
2.基因位于染色体上的实验证据
分析摩尔根是如何证明基因位于染色体上的。
3.孟德尔遗传规律的现代解释
阐述孟德尔遗传规律的本质。
素养阐释
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.认同摩尔根等科学家尊重科学事实、敢于质疑他人又勇于否定自我的科学精神。
3.基于对性状、基因和染色体之间关系的理解,从基因和染色体层面阐明性状遗传中所表现出的分离、自由组合等现象的实质,解释新情境下简单的遗传现象。
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
自主预习·新知导学
一、萨顿的假说
1.研究方法:推理法。
2.内容:基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的,即基因就在染色体上。
3.依据:基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
4.基因和染色体的行为比较
二、基因位于染色体上的实验证据
1.实验者:美国生物学家摩尔根。
2.实验科学方法:假说—演绎法。
3.实验材料:果蝇。
【思考】
为什么生物学家常用果蝇作为遗传学研究的实验材料
提示:果蝇作为实验材料的优点:①相对性状多且明显;②培养周期短;③成本低;④容易饲养;⑤染色体数目少,便于观察。
4.实验证据:果蝇的杂交实验
(1)实验过程、现象及结果分析
(2)假设与解释
①假设:控制果蝇红眼、白眼的基因只位于 X 染色体上, Y 染色体上无相应的等位基因。
②解释:
(3)测交验证:亲本中的白眼雄果蝇和F1中的红眼雌果蝇交配→子代红眼雌果蝇∶白眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇=1∶1∶1∶1。
(4)实验结论:控制果蝇红眼、白眼的基因只位于 X 染色体上→基因位于染色体上。
5.摩尔根的新发现——基因和染色体的关系

(1)一条染色体上有许多个基因。
(2)基因在染色体上呈线性排列。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
1.基因的分离定律的实质: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,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
2.基因的自由组合定律的实质: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。
【思考】
果蝇细胞内的基因都位于染色体上吗 请举例说明。
提示:不是。只有核基因位于染色体上,细胞质内的基因不在染色体上。
【预习检测】
1.判断正误。
(1)萨顿提出基因位于染色体上的假说,其依据是基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。(　　)
(2)萨顿提出假说和摩尔根进行果蝇杂交实验所用的方法相同。(　　)
(3)摩尔根用红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交,发现F2中白眼果蝇全部是雄性的。(　　)
√
×
√
(4)摩尔根为了解释杂交实验所发现的问题,提出的假设是控制白眼的基因只在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因。
(　　)
(5)摩尔根和他的合作者研究发现,一条染色体上只有一个DNA,一个DNA上有多个呈线性排列的基因。(　　)
(6)基因的分离定律的实质是等位基因随非同源染色体的分开而分离。(　　)
(7)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。(　　)
√
×
×
√
2.下列有关基因和染色体的叙述,正确的是(　　)
A.基因都存在于细胞核中
B.基因在染色体上呈线性排列
C.一条染色体上有一个基因
D.染色体就是由基因组成的
答案:B
解析:基因和染色体的行为存在着明显的平行关系,但细胞质中也有少量的基因存在。基因在染色体上呈线性排列,这也说明一条染色体上有许多个基因。染色体主要由DNA和蛋白质组成。
3.下列不能说明基因和染色体的行为存在明显的平行关系的是(　　)
A.基因和染色体在配子形成和受精过程中行为一致
B.在体细胞中,染色体是成对存在的,基因也是成对存在的
C.等位基因一个来自父方,一个来自母方,同源染色体一条来自父方,一条来自母方
D.一条染色体上有许多个基因
答案:D
合作探究·释疑解惑
知识点一
知识点二
基因位于染色体上的实验证据
问题引领
1.图1为摩尔根的果蝇杂交实验图解,图2为雌、雄果蝇的染色体组成示意图。请据图回答下列问题。
图1
图2
(1)是不是所有的同源染色体的形态、大小都相同 请举例说明。
提示:不是,X染色体和Y染色体是一对同源染色体,但它们的形态、大小不同。
(2)控制果蝇红眼和白眼的基因是否遵循分离定律 为什么
提示:是,因为F1全部为红眼,F2中红眼和白眼的数量比为3∶1。
(3)摩尔根通过杂交实验发现了什么问题 他又作出了怎样的假设来解释这个问题
提示:白眼性状的表现总是与性别相关联。控制白眼的基因只位于X染色体上,在Y染色体上没有它的等位基因。雌果蝇:红眼的基因型为XWXW、XWXw,白眼的基因型为XwXw。雄果蝇:红眼的基因型为XWY,白眼的基因型为XwY。
2.观察下列3个果蝇遗传图解,回答下列问题。
上述3个实验均属于测交实验,哪个实验对验证摩尔根的假说最为关键
提示:图丙所示的测交实验。
3.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—演绎法和推理法有什么不同。
提示:假说—演绎法对提出的假说进行实验验证,得出相应结论;推理法只根据事物、现象之间的相同和相似之处作出假设,没有对假设进行实验验证,因此推理法得出的结论不具备逻辑的必然性。
4.试分析如何确定控制某种性状的基因是位于常染色体上,还是位于性染色体上。
提示:用具有相对性状的亲本进行正交、反交,若正、反交后代雌雄个体性状表现一致,则控制该性状的基因位于常染色体上;若正、反交后代雌雄个体性状表现有明显差异,则控制该性状的基因位于性染色体上。
5.右图为果蝇X染色体上的部分基因,请回答下列问题。
(1)图中显示基因和染色体间存在着怎样的“数量”和“位置”关系
提示:一条染色体上有许多个基因;基因在染色体上呈线性排列。
(2)l、w、f和m互为　　　　　(填“等位”或“非等位”)基因,其本质区别是　　　　　　　　　　　。其遗传　　　(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传规律。等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别
答案:非等位　脱氧核苷酸序列不同　不遵循　等位基因位于一对同源染色体的相同位置;非等位基因位于非同源染色体上或同源染色体的不同位置。
(3)若该果蝇为雄性,则其X染色体来自　　　　(填“母方”或“父方”),将传向　　　　(填“雌性”或“雄性”)子代。
答案:母方　雌性
(4)生物体细胞中的基因一定位于染色体上吗
提示:不一定。①真核生物的细胞核基因都位于染色体上,而细胞质中的基因位于细胞的线粒体或叶绿体的DNA上。②原核细胞中无染色体,原核细胞的基因在拟核DNA或细胞质中的质粒DNA上。
归纳提升
假说—演绎法与推理法的比较
易错提醒
与性染色体有关的2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。
典型例题
摩尔根在饲养的一群野生型红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇。他用这只白眼雄果蝇与野生型的红眼雌果蝇交配,F1无论雌雄全为红眼,但F2中雌果蝇全为红眼,雄果蝇中1/2为红眼,1/2为白眼。请回答下列问题。
(1)果蝇的眼色性状中,显性性状是　　　　。
(2)根据杂交实验结果,摩尔根作出假设:控制果蝇白眼的基因在X染色体上,而Y染色体上不含有它的等位基因。为验证假设,摩尔根让白眼雄果蝇和F1红眼雌果蝇交配,结果产生1/4红眼雄果蝇、1/4红眼雌果蝇、1/4白眼雄果蝇、1/4白眼雌果蝇。仅根据该实验结果不能验证他的假设,理由是　　　　　　。
(3)为了进一步验证他的假设,摩尔根又设计了三个实验。
实验一:让全部F2雌果蝇与白眼雄果蝇做单对交配,分别观察并统计每只雌果蝇产生子代的表型及比例。
预期结果: 　 。
实验二:　 。
预期结果:子代中雌果蝇全为红眼,雄果蝇全为白眼。
实验三:让白眼雌雄果蝇相互交配。
预期结果:子代雌雄果蝇全为白眼。
上述三个实验中,实验　　　　　的预期结果能支持摩尔根的假设。
答案:(1)红眼
(2)如果控制眼色的基因在常染色体上或在Y染色体上含有它的等位基因,也会出现上述实验结果(或如果控制眼色的基因在常染色体上,也会出现上述实验结果或如果在Y染色体上含有它的等位基因,也会出现上述实验结果)
(3)半数雌果蝇产生的后代全为红眼,半数雌果蝇产生的后代为1/4红眼雄果蝇、1/4红眼雌果蝇、1/4白眼雄果蝇、1/4白眼雌果蝇　让白眼雌果蝇与野生型(或纯合)红眼雄果蝇交配　二
解析:(1)由“白眼雄果蝇与野生型的红眼雌果蝇交配,F1无论雌雄全为红眼”可推知,果蝇的眼色性状中,显性性状是红眼。(2)假设相关基因用A、a表示,若白眼基因位于常染色体上,则白眼雄果蝇的基因型为aa,F1红眼雌果蝇的基因型为Aa, Aa×aa→Aa∶aa=1∶1。若白眼基因位于X、Y染色体上,则白眼雄果蝇的基因型为XaYa,F1红眼雌果蝇的基因型为XAXa, XAXa×XaYa→XAXa∶XaXa∶XAYa∶XaYa=1∶1∶1∶1。以上两种情况都与实验结果相符。
(3)F2雌果蝇的基因型及比例为XAXA∶XAXa=1∶1。F2的雌果蝇与白眼雄果蝇单对交配,半数雌果蝇所产生的后代全为红眼,半数雌果蝇所产生的后代为1/4红眼雄果蝇、1/4红眼雌果蝇、1/4白眼雄果蝇、1/4白眼雌果蝇。白眼雌果蝇与野生型(或纯合)红眼雄果蝇交配,后代雌果蝇都为红眼,雄果蝇都为白眼,可验证假设。
【变式训练】
1.红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配,子代雌雄果蝇都表现为红眼,这些雌雄果蝇交配产生的后代中,红眼雄果蝇占1/4,白眼雄果蝇占1/4,红眼雌果蝇占1/2。下列相关叙述错误的是(　　)
A.红眼对白眼为显性
B.眼色遗传符合分离定律
C.决定眼色和性别的基因自由组合
D.红眼和白眼基因位于X染色体上
答案:C
解析:非同源染色体上的非等位基因自由组合,决定眼色和性别的基因均位于性染色体上,不能自由组合。
2.果蝇的红眼对白眼为显性,且控制该性状的一对基因位于X染色体上。下列杂交组合中,通过眼色就可以直接判断果蝇性别的是(　　)
A.杂合红眼(♀)×红眼(♂)
B.白眼(♀)×白眼(♂)
C.杂合红眼(♀)×白眼(♂)
D.白眼(♀)×红眼(♂)
答案:D
解析:假设关于眼色的基因为W、w。欲通过眼色直接判断果蝇性别,可以采用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交的方法,即XwXw(白眼,♀)×XWY(红眼,♂),子代中雄性全为白眼,雌性全为红眼。
孟德尔遗传规律的现代解释
问题引领
右图为某种高等动物的两对同源染色体及五对基因的分布,请据图回答下列问题。
(1)图中哪些是等位基因 哪些是相同基因
提示:A与a、D与d、E与e是等位基因。B与B、C与C是相同基因。
(2)图中的非等位基因的遗传是否都遵循自由组合定律
提示:否,非同源染色体上的非等位基因(如A/a与E/e)的遗传遵循自由组合定律。同源染色体上的非等位基因(如A/a与D/d)的遗传不遵循自由组合定律。
(3)该动物产生的配子的基因型是怎样的
提示:ABCDE、ABCDe、aBCdE、aBCde。
归纳提升
1.两个遗传定律的细胞学基础
(1)分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离,如下图所示。
(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合,如下图所示。
2.基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
(1)原核生物中的基因的遗传都不遵循孟德尔遗传规律。
(2)并不是真核生物中所有基因的遗传都遵循孟德尔遗传规律,叶绿体、线粒体中的基因的遗传都不遵循孟德尔遗传规律。
(3)并不是所有的非等位基因的遗传都遵循自由组合定律,只有非同源染色体上的非等位基因的遗传才遵循自由组合定律。
典型例题
右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。下列有关叙述正确的是(　　)
A.从性染色体组成上看,
该果蝇只能形成一种配子
B.e基因控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等
C.形成配子时基因A、a与D、d之间不能自由组合
D.只考虑3、4与7、8两对染色体时,该个体能形成四种配子,并且配子数量相等
答案:D
解析:由题图可知,该果蝇为雄性个体,7为X染色体,8为Y染色体,因此,从性染色体组成上看,它能形成两种配子。e基因位于X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因,所以e基因控制的性状,在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率。A、a与D、d位于两对同源染色体上,减数分裂时,A、a与D、d之间能够自由组合。只考虑3、4与7、8两对同源染色体时,该果蝇基因型可写成DdXeY,能产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等,即各占1/4。
【变式训练】
1.下列叙述错误的是(　　)
A.在减数分裂过程中,同源染色体分开,其上的等位基因分离
B.在减数分裂过程中,所有的非等位基因都可以自由组合
C.果蝇的红眼(或白眼)基因只存在于X染色体上
D.等位基因总是一个来自父方,一个来自母方
答案:B
解析:同源染色体一条来自父方,一条来自母方,而等位基因分别位于一对同源染色体上,因此等位基因也是一个来自父方,一个来自母方。细胞进行减数分裂时,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,而非同源染色体上的非等位基因会随着非同源染色体的自由组合而自由组合。
2.下面为某同学总结的有丝分裂、减数分裂和受精作用的联系图,有些联系是错误的,其中全为错误联系的选项是(　　)

A.①⑤⑧ B.①③④
C.⑦⑧ D.⑤⑧
答案:D
解析:有丝分裂后期姐妹染色单体分离,①正确。减数分裂Ⅰ后期会发生同源染色体分离,非同源染色体自由组合,②和③正确。受精作用时同源染色体会合,④正确。姐妹染色单体分离不会导致等位基因分离,⑤错误。同源染色体的分离会导致等位基因分离,⑥正确。非同源染色体自由组合会导致非同源染色体上的非等位基因自由组合,⑦正确。非同源染色体上的非等位基因自由组合发生在减数分裂Ⅰ,⑧错误。
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