生物人教版必修2课堂探究第二章第2节基因在染色体上

课堂探究探究点一萨顿的假说和类比推理问题导引1903年，美国遗传学家萨顿用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。他发现孟德尔假设的一对遗传因子（等位基因）的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。思考：（1）将孟德尔分离定律中的遗传因子替换成同源染色体念一遍，你感觉这种替换有问题吗？如没问题，由此你联想到什么？（2）做萨顿的代言人，说出等位基因和同源染色体的相似性。（3）萨顿提出假说的过程利用了怎样的思维方法？用该思维方法推理的关键是什么？提示：（1）没问题，等位基因和同源染色体非常相似。（2）基因和染色体在杂交过程中都保持完整性和独立性；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（或一条）；体细胞中成对的基因和染色体都是一个（或一条）来自父方，一个（或一条）来自母方；非等位基因和非同源染色体在减数第一次分裂后期都存在自由组合现象。（3）类比推理法。用类比推理法推理的关键是根据两事物某些属性的相似性推出其他的一些属性也存在相似性。名师精讲1．蝗虫生殖过程中染色体的数目变化萨顿假说的依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系，具体表现如下：基因的行为染色体的行为传递中的性质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，保持相对稳定的形态结构存在形式体细胞中的存在形式成对成对配子中的存在形式成单，只有成对的基因中的一个成单，只有成对的染色体中的一条在体细胞中的来源等位基因中一个来自父方，一个来自母方同源染色体中一条来自父方，一条来自母方形成配子时等位基因分离，非等位基因自由组合同源染色体分离，非同源染色体自由组合3．萨顿的推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。4．萨顿采用的科学方法——类比推理萨顿将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是，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。【例题1】1903年，美国遗传学家萨顿关于“基因位于染色体上”的假说是（）A．通过做实验研究得出的结论 B．运用假说—演绎法提出的C．运用类比推理提出的 D．运用系统分析法提出的解析：类比推理的前提是类比的事物、现象之间必须具有某些相同、相似之处，进而根据已知事物、现象的特性来推知未知事物、现象的特性。萨顿根据“基因和染色体行为存在着明显的平行关系”，提出“基因位于染色体上”的假说。答案：C探究点二基因位于染色体上的实验证据和孟德尔遗传规律的现代解释问题导引大约在1910年5月，在摩尔根的实验室中诞生了一只白眼雄果蝇，而它的兄弟姐妹眼睛都是红色的。摩尔根把这只果蝇与另一只红眼雌果蝇进行交配，子一代全是红眼，一共是1240只。后来摩尔根让子一代一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇交配。却在其后代中得到一半是红眼、一半是白眼的雄果蝇，而雌果蝇中却没有白眼，全部雌性都长有正常的红眼睛。（1）果蝇的红眼和白眼在遗传学上叫做什么？（2）白眼果蝇和红眼果蝇交配产生的子一代全为红眼说明了什么？（3）如果不考虑性别，子二代中红眼果蝇和白眼果蝇的数量比接近3∶1，这说明了什么？（4）子二代中雄果蝇有白眼个体出现，而雌果蝇全部为红眼，说明了什么？提示：（1）相对性状。（2）红眼对白眼为显性。（3）果蝇红眼和白眼性状的遗传遵循孟德尔的基因分离定律。（4）白眼性状与性别有关。名师精讲1．基因位于染色体上的实验证据——摩尔根的实验（1）研究方法：假说—演绎法。（2）实验材料：果蝇。（3）实验现象：P：红眼（雌）×白眼（雄）→F1：红眼（雌、雄）eq\o(→,\s\up7(F1雌、雄交配))F2：eq\f(3,4)红眼（雌、雄）、eq\f(1,4)白眼（雄）。（4）理论解释。（5）理论解释的验证：测交实验。（6）实验结论：基因在染色体上。特别提醒①果蝇作为实验材料的优点：a.染色体数目少，便于观察；b.相对性状多、明显；c.培养周期短；d.成本低，容易饲养。②雌雄异体的生物中，与性别决定有关的染色体称为性染色体，如果蝇的X、Y染色体；与性别决定无关的染色体称为常染色体，如果蝇的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ染色体。③在遗传分析图解的书写过程中，常染色体上基因不需标明其位于常染色体上，性染色体上基因需将性染色体及其上基因一同写出，如XWY。④果蝇的体细胞中有4对染色体，被研究的基因有数百个，即每条染色体上有许多个基因。如，果蝇的某一条染色体上含有分别控制黄身、白眼、红宝石眼、截翅、朱红眼、棒眼、短硬毛的基因，这些基因在染色体上呈线性排列。控制果蝇红眼和白眼的基因是位于X染色体上的一对等位基因。另外，X染色体上还有其他基因，常染色体上也有其他基因。2．通过基因定位的发现（1）基因定位：就是将基因定位于某一染色体上，并测定基因在特定染色体上线性排列的顺序和相对距离。（2）一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。特别提醒“基因在染色体上呈线性排列”并不是说基因的形状是线形的，而是指基因的排列是线性的（注意是“线性”，而不是“线形”）。基因线性是指基因是一个接着一个，之间没有重复、倒退、分枝等现象。但随着现代生物学的发展，重叠基因、跳跃基因等现象被发现，也使人们认识到基因的线性排列是相对的。3．孟德尔遗传规律的现代解释（1）基因的分离定律的实质是：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。特别提醒孟德尔遗传规律的现代解释实际上是指利用细胞学原理对孟德尔遗传规律的重新说明。①分离定律的细胞学基础是同源染色体的分离。如下图：②自由组合定律的细胞学基础是非同源染色体的自由组合。如下图：或【例题2】下图表示某种动物精原细胞中的染色体和染色体上的基因，据图回答下列问题。（1）1与2、3与4称为__________；1与3、1与4、2与3、2与4称为____________；B与b称为________；A与b称为__________；进入配子时，A与a______，A与B、A与b________。（2）该图表示的生物在减数分裂时，将产生______种配子，基因型为__________，符合基因的______________定律。（3）该图表示的生物进行自交，后代有______种基因组合方式，有______种基因型，有______种表现型；纯合子占后代的比例为______，AaBb基因型的个体占后代的______。解析：1与2、3与4为同源染色体，1与3、4,2与3、4之间为非同源染色体。基因A和a、B和b为等位基因，A、a和B、b之间为非同源染色体上的非等位基因。在减数分裂产生配子时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。答案：（1）同源染色体非同源染色体等位基因非等位基因分离自由组合（2）4AB、Ab、aB、ab分离与自由组合（3）16941/41/4变式训练下图表示某生物正在进行分裂的细胞，等位基因A和a位于染色体的位置（不考虑互换和突变）