第二章基因和染色体的关系期末复习讲义-高一生物人教版必修2

备考库生物第二单元知识讲义--------知识清单基因和染色体的关系第一节减数分裂和受精作用一、减数分裂概念：减数分裂是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中（也是孟德尔遗传定律的适用范围）所特有的细胞分裂方式。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。¤注意：（1）体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。（2）原核生物无染色体，不能进行减数分裂和有丝分裂。原核细胞的DNA裸露，没有和蛋白质等组成染色体，而减数分裂和有丝分裂主要是染色体形态、数目和行为的变化。二、减数分裂的过程1、精子的形成过程：场所：精巢（哺乳动物称睾丸）减数第一次分裂（有同源染色体）间期：染色体复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)。前期（四分体时期）：特点：（1）各对同源染色体发生联会（2）交叉互换：发生在四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间。中期：同源染色体成对排列在赤道板上（两侧）后期：同源染色体分离；非同源染色体自由组合（基因重组第二种类型）。末期：细胞质分裂，形成2个子细胞（次级精母细胞）。减数第二次分裂（无同源染色体，着丝粒分裂）前期：染色体排列散乱。中期：每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的赤道板（假想平面）上。后期：姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。并分别移向细胞两极。（无姐妹染色单体）末期：细胞质分裂，每个细胞形成2个子细胞，最终共形成4个子细胞（精细胞）。2、卵细胞的形成过程：卵巢探究一：与减数分裂过程中相关概念辨析（1）同源染色体和非同源染色体①同源染色体是指减数分裂中配对的两条染色体，形状、大小一般都相同（XY性染色体不相同），一条来自父方，一条来自母方¤注意：男性中的X染色体要比Y染色体大的多，因二者在减数第一次分裂过程中仍能联会，仍称为同源染色体②非同源染色体是指形状和大小各不相同，且在减数分裂过程中不配对的染色体（2）姐妹染色单体和非姐妹染色单体染色体呈X型才有染色单体①姐妹染色单体是指同一着丝点连接着的两条染色单体②非姐妹染色单体是指不同着丝点连接着的两条染色单体（3）联会和四分体①联会是指减数第一次分裂的前期，同源染色体两两配对的现象②联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体非姐妹染色单体：很多，比如①与除了②之外都是非姐妹染色单体1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链注意：（1）精原细胞和卵原细胞的染色体数目与体细胞相同。因此，它们属于体细胞，通过有丝分裂的方式增殖，但它们又可以进行减数分裂形成生殖细胞。（2）减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂，原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体。探究二：精子和卵细胞的形成过程减数分裂中染色体和核DNA的变化曲线（2）精子与卵细胞的形成过程的比较

精子的形成卵细胞的形成不同点形成部位精巢（哺乳动物称睾丸）卵巢过程有变形期无变形期分裂方式均等不均等子细胞数一个精原细胞形成4个精子一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体相同点精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半（3）辨别精子和卵细胞形成过程中的图像第二节：受精作用1、概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。2、过程：（1）在受精作用时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入。（2）精子的头部进入卵细胞后，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起3、实质：精子的细胞核就与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起

4、结果：受精卵中的染色体数目与体细胞中的相同，其中有一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞（细胞质主要来自于卵细胞）¤注意：（1）受精作用的细胞学基础：细胞膜的信息交流功能和细胞膜的流动性（2）受精卵中的遗传物质DNA几乎全部来自卵细胞5，减数分裂与配子多样性（1）由图可知：①E和F，，G和H的染色体组成完全相同分别来自同一次级精母细胞CD；②E（F）与G（H）中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞（2）二倍体生物的一个精原细胞的减数分裂（考虑互换），如图所示。如图可知①E和fg和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞CD②EF与GH中的染色体互补，来自于同一初级精母细胞。（3）一般情况下减数分裂产生配子的种类只考虑非同源染色体的自由组合，不考虑互换的情况，Yy，Rr分别表示两对同源染色体。若考虑互换会增加配子的种类，如一个含n对的同源染色体的生物产生的配子种类，会大于2ⁿ种探究一，减数分裂与有丝分裂：1、减数分裂DNA和染色体的数目变化曲线图2、有丝分裂中DNA和染色体的数目变化曲线图有丝分裂过程中DNA的复制发生在间期，此时DNA数目加倍但是染色体数目不变。在后期时由于着丝点分裂染色单体分开，此时染色体数目加倍，但是DNA数目不变。染色体和DNA数目减半发生在末期，原因是染色体分离并进入不同的子细胞。有丝分裂过程中始终有同源染色体存在。探究二：减数分裂过程中相关含量的变化（以人为例）减减数第一次分裂减数第二次分裂间前中后末前中后末DNA46→9292929292→4646464646→23染色体4646464646→23232323→4646→23染色单体0→9292929292→46464646→00有有丝分裂间前中后末DNA46→9292929292→46染色体46464646→9292→46染色单体0→92929292→00探究三：减数分裂与有丝分裂图像辨析步骤：一看染色体数目：奇数为减Ⅱ（姐妹分家只看一极）。二看有无同源染色体：没有为减Ⅱ（姐妹分家只看一极）三看同源染色体行为：确定有丝或减Ⅰ注意：若细胞质为不均等分裂，则为卵原细胞的减Ⅰ或减Ⅱ的后期。e.g.判断下列细胞正在进行什么分裂，处在什么时期？减Ⅱ前减Ⅰ前减Ⅱ前减Ⅱ末有丝后期减Ⅱ后减Ⅱ后减Ⅰ后有丝前减Ⅱ中减Ⅰ后减Ⅱ中减Ⅰ前减Ⅱ后减Ⅰ中有丝中实验：p24观察蝗虫精母细胞减数分裂装片（新教育）第二节基因在染色体上萨顿假说：内容：基因在染色体上2、依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系3、方法：是类比推理法。类比推理得出的结论正确与否还需要实验证明。二、基因位于染色体上的实验证据1、摩尔根的实验（1）果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点：①个体小，容易饲养②繁殖速度快，10多天就可以繁殖一代③有明显的相对性状，便于观察和统计④后代数量大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代⑤染色体数目少，便于观察果蝇的染色体组成实验过程及现象假设①：控制白眼的基因是在Y染色体上，X染色体上没有它的等位基因假设②：控制白眼的基因是在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因假设③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。（3）实验过程及现象①F1全为红眼→红眼为显性性状②F2中红眼：白眼=3:1→符合分离定律，表明红眼和白眼受一对等位基因的控制（4）现象分析：孟德尔的方法不能解释性状与性别有关的现象2、摩尔根的设想：控制白眼的基因用w表示在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因(因为出现了白眼雌果蝇所以排除了控制白眼的基因只在Y染色体的可能性)3、摩尔根对实验现象的解释4、根据设想进行推理验证——测交5、结论：基因在染色体上6、检测方法：荧光标记法→基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上应该有多个基因三、孟德尔遗传规律的现代解释1、基因分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体的等位基因，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，独立的随配子遗传给后代。2、基因的自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因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。探究：探究二：有关基因是位于X染色体上还是位于常染色体上的实验设计（1）未知显隐性，但已知雌雄个体均为纯合子——正反交①若正反交结果相同，则相应的基因位于常染色体上②若正反交结果不同，且子代性状表现与性别有关，则相应的基因位于性染色体上（2）已知显隐性——隐性雌性X显性雄性法①若子代中雄性个体全为隐性性状，雌性个体全为显性性状，则相应的基因位于X染色体上②若子代个体的性状表现与性别无关，则相应的基因位于常染色体上二、伴X染色体隐性遗传（1）特点：致病基因位于X染色体上，是隐性基因，在Y染色体上没有它的等位基因（2）实例：人类红绿色盲症①基因型和表现型②遗传特点a男性患者多于女性患者b交叉遗传。男性红绿色盲的基因只能来自母亲，以后只能传给女儿c女性患病，其父亲和儿子一定患病，简记“女病，父子病”；男性正常，其母亲和女儿表现型一定正常2、伴X染色体显性遗传（1）特点：致病基因位于X染色体上，是显性基因，在Y染色体上没有它的等位基因（2）实例：抗维生素D佝偻病①基因型和表现型②遗传特点：女性患者多于男性患者；往往有世代连续遗传的遗传现象；男性患者的母亲和女儿一定患病3、伴Y染色体遗传遗传特点：①患者全为男性，女性全正常，因为致病基因只位于Y染色体上，且无显隐性之分②具有世代连续遗传现象，致病基因由父亲传给儿子，儿子传给孙子三、伴性遗传在实践中的应用1、指导优生优育，提高人口素质2、通过性状来推知性别，提高产量和质量如根据眼睛颜色判断果蝇雌雄如，蛋鸡的养殖（1）鸡的性别决定方式为ZW型。雌鸡的两条性染色体是异性（ZW），雄鸡的两条性染色体是同型的（ZZ）（2）家鸡羽毛芦花B和非芦花b是一对相对性状，基因B、b位于Z染色体上。鸡的芦花和非芦花的表现型及基因型如下雄性雌性基因型ZBZBZBZbZbZbZBWZbW表现型芦花雄鸡芦花雄鸡非芦花雄鸡芦花雌鸡非芦花雌鸡（3）饲养蛋鸡时，用非芦花雄鸡和芦花雌鸡交配繁殖，可以根据早期小鸡崽的羽毛特征把雌性和雄性区分开，从而做到多样母鸡，多得鸡蛋四、遗传方式的判定由染色体上基因控制的遗传病的遗传方式主要有5种：伴X显、伴X隐、伴Y、常显、常隐1、判定依据——各种遗传病的遗传特点（1）伴X隐，其遗传特定是男性患者多于女性患者、隔代遗传、交叉遗传，具体表现为“女病父子病，男正常母女正常”如红绿色盲症、血友病（2）伴X显，其遗传特点是女性患者多于男性患者、世代连续遗传，具体表现为“男病木女病，女正常父子正常”，如抗维生素D佝偻病（3）伴Y，其致病基因在Y染色体上，患者全为男性，女性全部正常，并且致病基因没有显隐性之分，致病基因为父传子，子传孙，具有世代连续性，如人类外耳道多毛症（4）白化、多指等常染色体遗传病，男女发病概率相等一、遗传系谱图的解题规律1.判定遗传病的类型(1)确定是否为细胞质遗传若系谱图中母亲患病，子女全患病；母亲正常，则子女全正常，与父亲是否患病无关，则很可能是细胞质遗传。如图所示：(2)确定是否为伴Y染色体遗传①若系谱图中女性全正常，患者全为男性，而且患者的父亲、儿子全为患者，则为伴Y染色体遗传。如图所示：②若系谱图中，患者有男有女，则不是伴Y染色体遗传。(3)确定是显性遗传还是隐性遗传①“无中生有”是隐性遗传病，如图1。②“有中生无”是显性遗传病，如图2。(4)确定是常染色体遗传还是伴X染色体遗传①在已确定是隐性遗传的系谱图中，主要参照“女患者”a.若女患者的父亲和儿子都患病，则最可能为伴X染色体隐性遗传，如图3。b.若女患者的父亲和儿子中有正常的，则一定为常染色体隐性遗传，如图4。②在已确定是显性遗传的系谱图中，主要参照“男患者”。a.若男患者的母亲和女儿都患病，则最可能为伴X染色体显性遗传，如图5。b.若男患者的母亲和女儿中有正常的，则一定为常染色体显性遗传，如图6(5)若系谱图中无上述特征，只能从可能性大小推测①若该病在代与代之间呈连续遗传，则最可能为显性遗传病；再根据患者性别比例进一步确定，如图所示：②如图最可能为伴X染色体显性遗传。2.关于“患病男孩”与“男孩患病”的概率计算(1)常染色体遗传如果控制某遗传病的基因位于常染色体上，由于常染色体与性染色体是自由组合的，则：①患病男孩的概率＝患病孩子的概率×。②男孩患病的概率＝患病孩子的概率。(2)伴性遗传如果控制某遗传病的基因位于性染色体上，由于该性状与性别联系在一起，则：①患病男孩的概率＝患病男孩在后代全部孩子中的概率。②男孩患病的概率＝后代男孩中患病的概率。二、判断基因所在位置的实验设计1.两对等位基因位于一对或两对同源染色体上的判断方法(1)位置关系①两对等位基因位于一对同源染色体上(基因用A、a，B、b表示)，位置如图甲和乙：②两对等位基因位于两对同源染色体上(基因用A、a，B、b表示)，位置如图丙：(2)判断方法①自交法：如果双杂合子自交，后代表型分离比符合3∶1或1∶2∶1，则控制两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上；如果后代表型分离比符合9∶3∶3∶1，则控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。②测交法：双杂合子与双隐性纯合子测交，如果测交后代表型比符合1∶1，则控制两对相对性状的基因位于同一对同源染色体