人教版高中生物必修二 基因在染色体上 基因和染色体的关系课件

第2节

基因在染色体上

课程标准要求核心素养对接学业质量水平阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合；阐明有性生殖中基因的分离和自由组合。1.生命观念——掌握基因在染色体上的本质，并能利用此观念解释各种情景中的生命现象。水平二2.科学思维——基于染色体和基因的平行一致的关系，理解萨顿运用类比推理的方法，得出基因应该位于染色体上的科学假说。水平一3.科学探究——利用果蝇作为实验材料，理解摩尔根等人通过假说—演绎的科学思维方法，证明基因位于染色体上的科学探究过程。水平二萨顿的假说———————————————自主梳理———————————————1.研究方法

类比推理。将看不见的基因和看得见的染色体进行类比2.依据基因和染色体的行为存在明显的

关系。项目基因染色体性质在杂交过程中保持____________________在配子形成和受精过程中，保持相对__________________存在形式体细胞成对成对配子____________________________________________平行完整性和独立性稳定的形态结构成对中的一个成对中的一条来源成对的基因一个来自_____、一个来自_____________________一条来自父方，一条来自母方行为_______________在形成配子时自由组合________________在减数分裂Ⅰ的后期时自由组合3.内容

基因是由

携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在

上。父方母方同源染色体非等位基因非同源染色体染色体染色体[典例1]

萨顿通过类比推理法得出“基因在染色体上”的推论，下列能为该推论提供证据的是(

) ①基因在杂交过程中保持完整性和独立性，在配子形成和受精过程中，染色体保持相对稳定的形态结构②基因和染色体在体细胞中都成对存在③一个DNA分子上有很多个基因，一条染色体上有一个或两个DNA分子④基因和染色体在配子中都成单存在⑤等位基因一个来自父本一个来自母本，同源染色体一条来自父本一条来自母本⑥形成配子时，等位基因分离的同时非等位基因自由组合，同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合 A.①②④⑤⑥ B.①②③⑤⑥ C.①②③④⑤ D.②③④⑤⑥

答案

A[对点练1]

大量事实表明，萨顿发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此做出如下推测，哪一项是没有说服力的(

)A.基因在染色体上B.同源染色体分离导致等位基因分离C.每条染色体上都有许多基因D.非同源染色体自由组合使非等位基因自由组合解析萨顿用蝗虫细胞作材料研究了精子和卵细胞的形成过程，并提出了如下推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上，因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。但是“每条染色体上都有许多基因”的结论，通过基因行为与染色体行为的平行关系得不出。答案

C联想质疑———————————————自主梳理———————————————1.实验者美国生物学家

。2.实验科学方法

假说—演绎法。基因位于染色体上的实验证据萨顿提出“基因在染色体上”，摩尔根证明了“基因在染色体上”摩尔根3.实验材料果蝇。4.实验证据 (1)实验过程：(2)基因分离一对(3)假设与解释：①假设：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于

染色体上，

染色体上无相应的等位基因。②解释：XYXWXwXWXWXwY (4)测交验证：亲本中的白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代雌性红蝇∶雌性白蝇∶雄性红蝇∶雄性白蝇＝

。 (5)实验结论：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于

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)人的体细胞中有23对染色体，基因大约有2.6万个，可以推测：一条染色体上有

基因。 (2)基因在染色体上呈线性排列。同一个DNA分子上的多个基因之间互不重叠相间分布1∶1∶1∶1X多个[典例2]

(2019·无锡一中期中)通过实验证明了基因位于染色体上的科学家是(

) A.孟德尔

B.约翰逊

C.萨顿

D.摩尔根

解析孟德尔通过豌豆杂交实验提出基因的分离定律和基因的自由组合定律，A不符合题意；约翰逊提出了基因的概念，B不符合题意；萨顿蝗虫细胞观察实验采用类比推理法提出基因位于染色体上的假说，C不符合题意；摩尔根的果蝇杂交实验采用假说—演绎法，证明基因在染色体上，D符合题意。

答案

D[对点练2]

(2019·广州市实验中学期中)下图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列有关叙述错误的是(

)A.朱红眼基因和深红眼基因是一对等位基因B.果蝇每条染色体上基因数目不一定相等C.基因在染色体上呈线性排列D.一条染色体上有许多个基因解析朱红眼与深红眼基因是同一条染色体上的基因，不是等位基因，A错误；果蝇每条染色体上基因数目不一定相等，B正确；据图示可知，该染色体上的基因呈线性排列，C正确；据图可知，一条染色体上有许多个基因，D正确。答案

A联想质疑果蝇作为遗传学的经典实验材料的优点①相对性状多且明显；②培养周期短；③成本低，易饲养；④染色体数目少，便于观察；⑤具有性染色体【易错提示】(1)常染色体中同源染色体的大小和形态相同，但性染色体的形态、大小可能不同，如果蝇的X与Y。(2)书写基因型时，常染色体上的基因直接书写，性染色体上的基因书写在性染色体的右上角。(3)已知红眼基因(B)与白眼基因(b)位于X染色体上，Y染色体上没有相应的等位基因，则红眼雌果蝇的基因型有XBXB、XBXb两种，白眼雌果蝇的基因型只有XbXb一种，红眼雄果蝇的基因型只有XBY一种，白眼雄果蝇的基因型只有XbY一种。【归纳总结】假说—演绎法与类比推理法的比较

类比推理法假说—演绎法原理将未知的和已知的做比较，根据惊人的一致性(即平行关系)，做出它们之间有关系的推理在提出问题，做出假说的基础上对未知世界进行演绎推理，再与实际实验做比较以验证假说的正确性结论不具有逻辑的必然性，不一定正确，还需要验证具有逻辑的必然性，是科学的实验结论，一定正确实例萨顿的假说：基因位于染色体上孟德尔的两大遗传定律、摩尔根的果蝇杂交实验证明基因位于染色体上、DNA的半保留复制分离定律与自由组合定律的比较孟德尔遗传规律的现代解释———————————————自主梳理———————————————规律内容基因的分离定律基因的自由组合定律描述对象一对同源染色体上的___________非同源染色体上的_____________行为特点具有一定的________分离或组合____________发生时间____________过程中减数分裂过程中结果______________随同源染色体的分开而_________非同源染色体上的非等位基因_______________等位基因非等位基因独立性互不干扰减数分裂等位基因分离自由组合图示(1)某生物的两对相对性状分别受A/a和B/b控制。一个基因型为AaBb的个体中，A和B基因位于一条染色体上，a和b位于其同源染色体上。该生物自交，后代的性状表现如何？测交呢？(不考虑互换)提示自交后代共有两种表现型，比例为A_B_∶aabb＝3∶1；测交后代也有两种表现型，比例为A_B_∶aabb＝1∶1。(2)若(1)中该基因型为AaBb的个体中，A和b基因位于一条染色体上，a和B位于其同源染色体上。该生物自交，后代的性状表现如何？测交呢？(不考虑互换)提示自交后代共有3种表现型，比例为aaB_∶A_B_∶A_bb＝1∶2∶1；测交后代有两种表现型，比例为aaB_∶A_bb＝1∶1。[典例3]

(2019·铁人中学期中)下列各种基因型的个体自交后代表现型比例为9∶3∶3∶1的是(

)解析由自交后代表现型比例为9∶3∶3∶1可知，涉及两对等位基因，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。答案

C[对点练3]

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，下列有关叙述正确的是(

)A.从性染色体组成情况上看，该果蝇只能形成一种配子B.e基因所在的染色体是Y染色体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，并且各种配子数量相等解析由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，因此，从性染色体组成情况上看，它能形成X、Y两种配子；7和8形态不同，为性染色体中的X和Y，果蝇的Y染色体比X大，所以7为X染色体；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，产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，即各占1/4。答案

D联想质疑【归纳总结】(1)分离定律的适用条件：①真核生物；②有性生殖；③细胞核遗传；④位于同源染色体上的1对等位基因。(2)自由组合定律的适用条件：①真核生物；②有性生殖；③细胞核遗传；④位于n对同源染色体上的n对等位基因(n≥2)。【易错提示】基因的行为并非都遵循孟德尔遗传规律(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律，同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体等细胞质中的基因就不遵循。(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。课堂小结染色体类比推理摩尔根染色体第2节基因在染色体上

[任务驱动]1．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。2．尝试运用假说—演绎法分析萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验。3．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。预习区·自主读教材探究区·互动破疑难总结区·夯实关键点固双基·当堂达标课后巩固提升一、萨顿的假说1．推论：基因(遗传因子)是由

携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在

上。2．依据：基因和染色体的行为存在着明显的

关系。染色体染色体平行项目基因染色体生殖过程中在杂交过程中保持在配子形成和受精过程中，有相对稳定的存在体细胞配子单个单条体细胞中来源一个来自

，一个来自一条来自

，一条来自形成配子时

自由组合

自由组合完整性和独立性形态结构成对成对父方母方父方母方非等位基因非同源染色体摩尔根杂交实验法红眼4．实验现象的解释XWXW

白眼雄性5.实验现象解释的验证方法：

。6．实验结论：基因在

上。7．发展：一条染色体上有

个基因，基因在染色体上呈

排列。测交染色体许多线性三、孟德尔遗传规律的现代解释规律内容基因的分离定律基因的自由组合定律描述对象同源染色体上的非同源染色体上的行为特点具有一定的分离或组合发生时间

的过程中减数分裂形成配子的过程中结果等位基因随

的分开而分离非同源染色体上的非等位基因现象等位基因分离后，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代，出现性状分离非等位基因自由组合后，分别进入不同配子中，随配子随机结合在后代中，出现自由组合现象等位基因非等位基因独立性互不干扰减数分裂形成配子同源染色体自由组合[预习诊断]1．萨顿和摩尔根都采用了类比推理的研究方法()2．萨顿得出基因在染色体上的证据是基因和染色体的行为存在着明显的平行关系()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．等位基因随着同源染色体的分离而分离，非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而组合(

)×√√√×√(1)据图2思考：是不是所有的同源染色体形态、大小都相同？提示：不是，常染色体中同源染色体的大小和形态相同，但性染色体的形态、大小不同。(2)控制果蝇红眼和白眼的基因是否遵循基因的分离定律？为什么？提示：遵循，因为F1全部为红眼，F2中红眼和白眼的个体数量比例为3∶1。

(3)摩尔根通过杂交实验发现了什么问题？他又做出怎样的假设解释这个问题？提示：白眼性状的表现，总是与性别相联系。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。(4)根据摩尔根的假设，红眼、白眼雌雄果蝇的基因型分别有哪些？(相关基因用W和w表示)提示：雌果蝇：红眼——XWXW、XWXw，白眼——XwXw；雄果蝇：红眼——XWY，白眼——XwY。1．类比推理与假说—演绎法的比较(1)类比推理：将未知事物同已知事物的性质类比，依据其相似性，提出关于未知事物某些性质的假说——类比推理得出的结论，并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。(2)假说—演绎法：在观察和分析基础上提出问题→通过推理和想象提出解释问题的假说→根据假说进行演绎推理→通过实验检验演绎推理的结论→若实验结果与预期结论相符，证明假说是正确的；反之，假说是错误的。2．果蝇测交实验的分析(1)实验一：F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配：基因在性染色体基因在常染色体说明：杂交子代中，雌雄果蝇中均有红眼和白眼，与基因位于常染色体表现相同，故根据本实验的结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。

(2)实验二：利用“实验一”得到的白眼雌果蝇与一个毫无血缘关系的纯种红眼雄果蝇交配：说明：杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与性别相联系，与基因位于常染色体表现不同，由此可证明假说成立。与性染色体有关的两个“并非”(1)并非所有的生物都有性染色体①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。②雌雄同株的植物无性染色体。(2)并非所有生物的X染色体都比Y染色体短，如人的X染色体比Y染色体长。1．已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于果蝇减数分裂产生配子的说法，正确的是(

)A．果蝇的精子中含有成对基因B．果蝇的体细胞中只含有一个基因C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个解析：由于精子中无同源染色体，所以其中的基因不成对，A错误；果蝇的体细胞中含有同源染色体，所以基因都是成对的，且种类也很多，B错误；同源染色体只能一条来自母方，一条来自父方，不会同时来自母方或父方，C错误。答案：D2．(2019·高考全国卷Ⅰ)某种二倍体高等植物的性别决定类型为XY型。该植物有宽叶和窄叶两种叶形，宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因(B/b)位于X染色体上，含有基因b的花粉不育。下列叙述错误的是(

)A．窄叶性状只能出现在雄株中，不可能出现在雌株中B．宽叶雌株与宽叶雄株杂交，子代中可能出现窄叶雄株C．宽叶雌株与窄叶雄株杂交，子代中既有雌株又有雄株D．若亲本杂交后子代雄株均为宽叶，则亲本雌株是纯合子解析：由于亲本雄株产生的含有基因b的花粉不育，因此子代不可能出现窄叶雌株(XbXb)；窄叶性状只能出现在雄株(XbY)中，其中Xb来自卵细胞，Y来自精子，A项正确。当宽叶雌株的基因型为XBXb，宽叶雄株的基因型为XBY时，子代可出现窄叶雄株(XbY)，B项正确。宽叶雌株的基因型为XBXb或XBXB，与窄叶雄株(XbY)杂交后，由于含有基因b的花粉不育，子代只有雄株，没有雌株，C项错误。若亲本杂交后子代雄株均为宽叶(XBY)，则雌株提供的基因皆为XB，由此可知亲本雌株的基因型只能为XBXB(纯合子)，不能为XBXb，D项正确。答案：C3．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子一代雌雄果蝇都表现红眼，这些雌雄果蝇交配产生的子二代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列叙述不正确的是(

)A．红眼对白眼是显性B．眼色遗传符合基因分离定律C．眼色和性别表现为自由组合D．红眼和白眼基因位于X染色体上解析：根据亲代及子一代果蝇的性状表现可推知，红眼相对于白眼为显性，A项正确；子一代红眼雌雄果蝇交配，子二代果蝇中，红眼∶白眼＝3∶1，符合基因分离定律的性状分离比，B项正确；若基因位于常染色体上，子二代雌雄果蝇中均应有红眼和白眼，而实验中雌果蝇全为红眼，说明基因应位于X染色体上，D项正确。由于控制眼色的基因位于X染色体上，故不能与性别自由组合，C项错误。答案：C判断基因位于常染色体或X染色体的方法方法结果基因的位置统计调查根据子代某性状在雌雄个体中的比例来推断比例相同一般在常染色体上比例不同一般在X(或Y)染色体上设计遗传杂交实验若已知显隐性：采用雄显×雌隐若子代雌雄中各表型比例相同在常染色体上若子代雌显∶雄隐＝1∶1在X染色体上若不知显隐性：采用正反交若两组子代雌雄中各表型比例均相同在常染色体上若有一组后代表现为雌全与父本一致，雄全与母本一致在X染色体上(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。B与B、C与C。(2)图中的非等位基因的遗传是否都遵循基因的自由组合定律？提示：非同源染色体上的非等位基因，如A/a与E/e，其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，其遗传不遵循自由组合定律。1．基因的分离定律与减数分裂的关系2．基因的自由组合定律与减数分裂的关系基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔遗传规律，如叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。(3)并不是所有生物中的基因都遵循孟德尔遗传规律，如原核生物细胞中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。1．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，下列有关叙述正确的是(

)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、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，并且配子数量相等解析：由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，因此，从染色体情况上看，它能形成X、Y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，产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，即各占1/4。答案：D2．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．①③④C．⑦⑧ D．⑤⑧解析：有丝分裂后期姐妹染色单体分离，①正确；减数分裂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，⑧错误。答案：D

[强化生命观念]1．萨顿假说的内容：萨顿运用“类比推理”提出了基因在染色体上的假说。2．摩尔根运用“假说—演绎法”，通过果蝇杂交实验证明了萨顿假说。3．果蝇正常体细胞中含有3对常染色体和1对性染色体。4．通过荧光显示，可以知道基因在染色体上的位置。5．基因位于染色体上，一条染色体上有许多基因，呈线性排列。6．基因的分离定律和自由组合定律的实质分别是：等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，随配子遗传给后代；同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。

[提升思维表达]1．教材P30：摩尔根为什么选择果蝇为实验材料？提示：易饲养、繁殖快、后代个体数量多等。2．说出孟德尔遗传规律的适用范围。提示：①有性生殖的生物。②细胞核基因，其中只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。1．下列相关叙述中错误的是(

)A．萨顿提出了基因位于染色体上的假说B．萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系C．萨顿运用假说—演绎法证明了基因位于染色体上D．萨顿关于对基因与染色体关系的研究方法是类比推理法解析：萨顿运用类比推理法提出了“基因在染色体上”的假说，摩尔根运用假说—演绎法证明基因位于染色体上。答案：C答案：D3．摩尔根用一只白眼突变体的雄性果蝇进行一系列杂交实验后，证明了基因位于染色体上。其杂交实验过程中，最早获得白眼雌果蝇的途径是(

)A．亲本白眼雄果蝇×亲本雌果蝇B．亲本白眼雄果蝇×F1雌果蝇C．F2白眼雄果蝇×F1雌果蝇D．F2白眼雄果蝇×F3雌果蝇解析：白眼为隐性性状，且控制该性状的基因位于X染色体上；雌果蝇要表现白眼性状，必须用白眼雄果蝇和带有白眼基因的雌果