2023新教材高中生物第二章染色体与遗传第二节基因伴随染色体传递学案浙科版必修2

第二节基因伴随染色体传递[学习目标]1.说出遗传的染色体学说，领悟学说的提出要有充分的实验证据，养成质疑、求实、创新、合作的科学精神与态度。2.用遗传的染色体学说解释孟德尔定律。知识点一基因位于染色体上1．萨顿假说(1)基因的行为和减数分裂过程中的染色体行为存在平行关系证据项目基因染色体独立的遗传单位在杂交实验中始终保持其eq\o(□,\s\up3(01))独立性和完整性在eq\o(□,\s\up3(02))细胞分裂各时期中保持一定的形态特征存在形式在体细胞中eq\o(□,\s\up3(03))成对存在，一个来自母方，一个来自父方，即eq\o(□,\s\up3(04))等位基因在体细胞中eq\o(□,\s\up3(05))成对存在，一条来自母方，一条来自父方，即eq\o(□,\s\up3(06))同源染色体配子形成时的行为一对eq\o(□,\s\up3(07))等位基因互相分离，每个配子中只含成对基因中的eq\o(□,\s\up3(08))一个减数分裂时，eq\o(□,\s\up3(09))同源染色体彼此分离，每个配子只含同源染色体中的eq\o(□,\s\up3(10))一条两对或多对eq\o(□,\s\up3(11))非等位基因自由组合地进入配子eq\o(□,\s\up3(12))非同源染色体随机地进入配子(2)提出假说：eq\o(□,\s\up3(13))细胞核内的染色体可能是eq\o(□,\s\up3(14))基因载体。2．基因位于染色体上的实验证据(1)实验者：美国生物学家eq\o(□,\s\up3(15))摩尔根。(2)实验材料：eq\o(□,\s\up3(16))果蝇。①果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点个体eq\o(□,\s\up3(17))小，容易饲养；繁殖速度eq\o(□,\s\up3(18))快，在室温下10多天就可繁殖一代；后代数量eq\o(□,\s\up3(19))大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代。②果蝇染色体组成性别eq\o(□,\s\up3(20))雌性eq\o(□,\s\up3(21))雄性同源染色体eq\o(□,\s\up3(22))4对常染色体eq\o(□,\s\up3(23))3对(Ⅱ、Ⅲ、eq\o(□,\s\up3(24))Ⅳ)性染色体同型，用eq\o(□,\s\up3(25))XX表示异型，用eq\o(□,\s\up3(26))XY表示(3)实验方法：eq\o(□,\s\up3(27))假说—演绎法。(4)研究过程①实验现象——发现问题P红眼(♀)×白眼(♂)↓F1eq\o(□,\s\up3(28))红眼(♀、♂)↓F1雌雄交配F2eq\f(3,4)红眼(♂、♀)eq\o(□,\s\up3(29))eq\f(1,4)白眼(♂)F1全为eq\o(□,\s\up3(30))红眼，说明eq\o(□,\s\up3(31))白眼对eq\o(□,\s\up3(32))红眼是隐性。F2的性状分离比为红眼∶白眼＝eq\o(□,\s\up3(33))3∶1，符合eq\o(□,\s\up3(34))分离定律。F2中雌性个体的性状为eq\o(□,\s\up3(35))红眼，雄性个体的性状eq\o(□,\s\up3(36))既有红眼又有白眼，性状表现与eq\o(□,\s\up3(37))性别有关。②提出问题：白眼性状的表现为何总与性别相关联？③理论解释——提出假说a．假说核心内容：控制白眼的基因在eq\o(□,\s\up3(38))X染色体上，而Y染色体上不含它的eq\o(□,\s\up3(39))等位基因。b．实验解释④测交实验——演绎推理、实验验证a．设计实验——演绎推理实验一：实验二：白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交b．实验验证：实验结果与理论预期相符。⑤实验结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于eq\o(□,\s\up3(53))X染色体上，从而证明了eq\o(□,\s\up3(54))基因在染色体上。原核细胞和真核细胞内的所有基因一定位于染色体上吗？提示：(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和叶绿体的DNA上。(2)原核细胞中无染色体，原核细胞的基因在拟核DNA或者细胞质的质粒DNA上。在形成精子和卵细胞时，基因(等位基因和非等位基因)与染色体(同源染色体和非同源染色体)有何对应行为？提示：等位基因分离，非等位基因自由组合，同样，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。[例1]下列叙述中，不能说明核基因和染色体存在平行关系的是()A．非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合B．体细胞中基因和染色体都是成对存在的C．体细胞中成对的染色体和基因都是一个来自父方，一个来自母方D．生物体内的染色体数目和基因数目相同解题分析非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合；在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的，在配子中只含成对的基因中的一个，同样，在配子中也只含成对的染色体中的一条；体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此；生物体内的基因数目远多于染色体数目，每条染色体上有多个基因。答案D[例2]果蝇的红眼基因(＋)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X＋XwB．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题分析在摩尔根的果蝇杂交实验中，亲本雌果蝇的基因型为X＋X＋，A错误；F2白眼果蝇中只有雄性，雌性全为红眼，B错误；亲本的基因型为X＋X＋、XwY，F1全为红眼果蝇，F2出现性状分离，C正确；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，D错误。答案C知识点二遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律1．对分离定律的解释(1)遗传的染色体学说①假设控制一对相对性状的等位基因位于一对eq\o(□,\s\up3(01))同源染色体上。如控制种子形状的一对等位基因R和r在某对同源染色体上。②圆形亲本(基因型为RR)经减数分裂产生的配子只含该对同源染色体中的一条，所有配子在这条染色体上都带有eq\o(□,\s\up3(02))R基因。同样，皱形亲本(基因型为rr)所产生的配子都带有eq\o(□,\s\up3(03))r基因。③F1(基因型为eq\o(□,\s\up3(04))Rr)植株细胞内有一对分别来自父母的同源染色体，一条带有eq\o(□,\s\up3(05))R基因，另一条带eq\o(□,\s\up3(06))r基因。④F1植株的每个初级性母细胞所产生的四个配子中，两个带有eq\o(□,\s\up3(07))R基因，两个带有r基因，两类配子的比例为1∶1。(2)F1产生配子图解(3)结果：F1的雌、雄配子随机结合，产生的F2中两种表型的数量比为eq\o(□,\s\up3(08))3∶1，即产生了性状分离现象。2．对自由组合定律的解释(1)假设控制一对相对性状的等位基因位于一对eq\o(□,\s\up3(09))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eq\o(□,\s\up3(10))同源染色体上。(2)在减数分裂的过程中，同源染色体分离，eq\o(□,\s\up3(11))非同源染色体自由组合，因此处于非同源染色体上的eq\o(□,\s\up3(12))非等位基因也自由组合，从而实现性状的自由组合。(3)F1产生配子图解(4)结果：F1产生4种雌配子，4种雄配子；雌雄配子的结合是随机的。产生的F2出现eq\o(□,\s\up3(13))性状分离，其表型的数量比为eq\o(□,\s\up3(14))9∶3∶3∶1。同源染色体上同一位置的基因一定是等位基因吗？提示：不一定。只有在同源染色体的相同位置上，且控制相对性状的基因才是等位基因，否则可能是相同基因。如A和a是等位基因，而A和A、a和a都是相同基因。如何根据遗传的染色体学说来改进对分离定律的描述？提示：在减数分裂过程中，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，独立地随配子遗传给后代。观察下列图示，能正确表示基因分离定律实质的图示是①～④中哪一幅？提示：③可揭示基因分离定律实质：控制相对性状的基因在形成配子时彼此分离。能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律吗？提示：不能。因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上，还是位于一对同源染色体上，在单独研究时都符合分离定律，都会出现3∶1或1∶1这些比例，无法确定基因的位置，也就没法证明是否符合自由组合定律。自由组合定律的实质是发生在减数第一次分裂后期的非等位基因自由组合吗？提示：不是，因为非等位基因包括同源染色体上的非等位基因和非同源染色体上的非等位基因，自由组合定律中的非等位基因必需明确是非同源染色体上的非等位基因。[例1]如图所示为具有一对同源染色体的细胞，已知位点1的基因是R，则正常情况下位点2和位点4的基因分别是()A．R，R或r B.r，R或rC．R，r D.r，R解题分析图中位点1和2位于姐妹染色单体上，姐妹染色单体的相同位点在正常情况下应含相同基因，所以位点2的基因为R，而位点1、2所在的染色体与位点3、4所在的染色体为一对同源染色体，在同源染色体同一位置上的基因可能为等位基因，也可能为相同基因，所以位点4的基因为R或r。答案A[例2]如图是同种生物4个个体的细胞示意图，其中A对a、B对b为显性。选择其中两个个体作为亲本杂交，F1中出现4种表型，6种基因型。请分析亲本是()A．图1和图3 B.图1和图4C．图2和图3 D.图2和图4解题分析图1和图3个体杂交，F1中出现1种表型，1种基因型，A错误；图1和图4个体杂交，F1中出现1种表型，2种基因型，B错误；图2和图3个体杂交，F1中出现2种表型，4种基因型，C错误；图2和图4杂交，F1中出现4种表型，6种基因型，D正确。答案D[例3]下列关于基因的自由组合定律适用范围的叙述，正确的是()A．不适用于原核生物，适用于所有的真核生物B．适用于真核生物的所有非等位基因之间C．可以适用于常染色体上的基因与性染色体上的基因之间D．不可能是用于控制同一种性状的基因之间解题分析基因分离定律和自由组合定律适用于进行有性生殖的真核生物，A错误；基因自由组合定律适用于非同源染色体上的非等位基因，B错误；常染色体上的基因和性染色体上的基因是位于非同源染色体上的非等位基因，因此遵循自由组合定律，C正确；位于非同源染色体上的多对等位基因控制同一性状时，遵循自由组合定律，D错误。答案C孟德尔遗传定律的适用范围(1)适应于真核生物。因为真核生物具有染色体，基因的分离或自由组合是随着染色体的分离或自由组合而进行的。(2)适应于能进行有性生殖的生物。因为孟德尔遗传定律的细胞学基础是减数分裂，只有能进行有性生殖的生物才能进行减数分裂。(3)自由组合定律发生在非同源染色体上的非等位基因之间。1．下列叙述中正确的是()A．细胞中的DNA都在染色体上B．减数分裂过程中染色体与基因的行为一致C．细胞中染色体与DNA分子一一对应D．以上说法均正确答案B解析细胞中的DNA主要位于染色体上，此外在细胞质中的叶绿体、线粒体中也有少量的DNA，A错误；正常情况下，细胞中的每条染色体只含有一个DNA分子，但在进行分裂的细胞中，复制后每条染色体上有两个DNA分子，且细胞质中的DNA不构成染色体，C错误；基因存在于染色体上，所以基因的行为与染色体的行为一致，B正确。2．正常情况下，下列细胞中最可能不含等位基因的是()答案C解析图A、B、D中均含同源染色体，均可能含等位基因，图C显示着丝粒分裂，染色单体分开，其两条染色体所含基因一致，一般不含等位基因。3.某对夫妇的1对同源染色体上的部分基因如图所示，A、b、D分别为甲、乙、丙三种病的致病基因，不考虑同源染色体的交叉互换和基因突变，则他们的孩子()A．同时患三种病的概率是1/2B．同时患甲、丙两病的概率是3/8C．患一种病的概率是1/2D．不患病的概率为1/4答案D解析由题意可知，父亲产生ABD和aBd两种精子，母亲产生Abd和abd两种卵细胞，后代的基因型为1/4AABbDd(同时患甲病和丙病)、1/4AaBbDd(同时患甲病和丙病)、1/4AaBbdd(只患甲病)和1/4aaBbdd(不患病)。4.图为基因型为Aa的某二倍体动物体内一个正在分裂的细胞，①～④为常染色体，下列叙述正确的是()A．该细胞处于后期Ⅱ，其子细胞为精细胞B．④染色体上可能含有A基因C．①③染色体一条来自父方另一条来自母方D．分裂产生该细胞的同时，产生的另一细胞的基因组成为Aa答案B解析题图所示的细胞正处于减数第二次分裂的后期，其分裂产生的子细胞可能是精细胞也可能是第二极体，A错误；该动物基因型为Aa，若在减数第一次分裂中含A、a的同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换，则②④染色体中可能一条含a，另一条含A，B正确；①与③是一对姐妹染色单体分开而形成的两条新染色体，由同一条染色体复制产生，C错误；分裂产生该细胞的同时，产生的另一细胞中只含有A基因，或同时含A和a，D错误。5.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()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答案B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，A错误；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，B正确；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，C错误；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，D错误。知识点一基因位于染色体上1.下列叙述中不能体现基因与染色体平行行为的是()A．基因位于染色体上，染色体是基因的载体B．形成配子时，细胞中成对的基因分开，同源染色体也分开，分别进入不同的配子C．形成配子时，细胞中非等位基因自由组合，非同源染色体也自由组合D．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体中也如此答案A解析B、C、D项所示表明基因的行为变化与染色体的行为变化一致，体现了基因与染色体的平行关系，A项仅说明了基因与染色体的关系，未体现两者的平行关系。2．下列有关减数分裂过程中基因和染色体变化的叙述，不正确的是()A．减数分裂时，同源染色体分开，等位基因也随之分离B．染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开C．非同源染色体自由组合，其上的非等位基因也可以自由组合D．同源染色体上的基因一定都是等位基因答案D解析等位基因是指位于同源染色体相同位置上控制相对性状的基因，同源染色体上的基因可以是等位基因，也可以是非等位基因或相同基因。3．下列关于细胞中的基因及染色体的叙述，正确的是()A．萨顿证明了基因位于染色体上B．摩尔根第一个将基因定位在一条染色体上C．全部基因的行为与染色体的行为都具有一致性D．摩尔根的实验结果不符合分离定律答案B解析萨顿没有证明，只是提出假说基因位于染色体上，A错误；摩尔根通过果蝇红白眼性状的遗传实验，第一个将基因定位在一条染色体上，B正确；基因主要位于染色体上，其次在细胞质中也有基因存在，只有染色体上的基因的行为才与染色体的行为具有一致性，C错误；摩尔根的实验结果符合分离定律，D错误。4．已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，关于该昆虫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于父方，也可以同时来自于母方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答案D解析由于精子中无同源染色体，所以其中的基因均不成对，A错误；果蝇的体细胞中含同源染色体，所以基因一般都是成对的，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。知识点二遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律5.在豌豆杂交实验中，紫花与白花杂交，F2中紫花和白花的数量比为787∶277，上述实验结果的实质是()A．紫花基因对白花基因是显性B．F1自交，后代出现性状分离C．控制紫花和白花的基因不在一条染色体上D．等位基因随同源染色体分开而分离答案D解析F2中出现该性状分离的实质是基因分离定律，即等位基因随同源染色体的分开而分离，形成不同的配子，受精时不同配子随机组合，可以得到新性状的个体。6．如图表示一对同源染色体及其上的等位基因，下列说法错误的是()A．1的染色单体与2的染色单体之间发生了交叉互换B．B与b的分离发生在减数第一次分裂C．A与a的分离仅发生在减数第一次分裂D．A与a的分离发生在减数第一次分裂和减数第二次分裂答案C解析由图示可看出，发生交叉互换后，等位基因A与a在同源染色体上、姐妹染色单体上均有分布，故A与a的分离发生在减数第一次分裂后期同源染色体分开和减数第二次分裂后期姐妹染色单体分开时。7．基因型为AaBb的植株，自交后代产生的F1有AAbb、AaBb和aaBB三种基因型，其比例为1∶2∶1，其等位基因在染色体上的位置是()答案D解析基因型为AaBb的植株自交后代基因型的比例为1∶2∶1，符合分离定律中杂合子自交比例，因此A、a与B、b是连锁在一对同源染色体上的。从后代的基因型可知，A与b、a与B始终在一起，因此A与b位于同一条染色体上，a与B位于同一条染色体上，D正确。8．一个基因型为YyRr的精原细胞和一个同样基因型的卵原细胞，按自由组合定律遗传，各能产生精子和卵细胞的种类是()A．2种和1种 B.4种和4种C．4种和1种 D.2种和2种答案A解析通常情况下，一个精原细胞只能产生两两相同的四个精子，而一个卵原细胞只能产生一个卵细胞。9.某高等生物基因型为AaBb，经减数分裂能产生四种数量相等的配子。如图为其体内的某个细胞，则()A．该状态下的细胞发生了非同源染色体自由组合B．②与④上的基因分离体现了分离定律C．图中基因位点①②③④可能分别是A、b、B、bD．该细胞②④为同源染色体答案C解析该题图中细胞每一极都含2对同源染色体，所以此图为有丝分裂后期图，不会发生非同源染色体自由组合，A错误；②与④上的基因分离的原因是着丝粒分裂，不能体现分离定律，B错误；该高等生物的基因型为AaBb，②、③为同源染色体上的等位基因，①、④为非等位基因，②④为相同染色体上的相同基因，因此图中基因位点①、②、③、④可能分别是A、b、B、b，C正确；该细胞②④为相同染色体，②③为同源染色体，D错误。10.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()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B、b间自由组合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，从染色体情况看，它能形成含X和含Y的两种配子，A错误；e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，B错误；A、a与B、b位于同一对同源染色体上，减数分裂形成配子时，A、B进入一个配子，a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合，C错误；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，D正确。11．在亲代产生子代的过程中表现出遗传现象，下列有关叙述正确的是()A．子代获得了父母双方各1/2的染色体，因而也获得了父母双方各1/2的基因B．亲代的性状是通过染色体传给子代的C．核基因的传递行为与染色体的行为是一致的D．基因的自由组合定律的细胞学基础是受精作用进行时精子与卵细胞的自由组合答案C解析受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，而细胞质遗传物质几乎都来自母方，A错误；亲代的性状是通过遗传物质DNA遗传给子代的，B错误；核基因位于染色体上，其传递行为与染色体的行为是一致的，C正确；基因的自由组合定律的细胞学基础是减数分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合，D错误。12．如图为某哺乳动物(22对同源染色体)的初级卵母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。在正常情况下，下列叙述正确的是()A．1与3的分离发生在减数第二次分裂B．同一个体的体细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8C．若发生交叉互换，则可能发生在1与2之间D．在该动物的肝脏细胞分裂时可以形成22个四分体答案B解析1与3为位于同源染色体上的等位基因，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，故它们的分离发生在减数第一次分裂，A错误；有丝分裂产生的子细胞与亲代细胞的染色体组成是相同的，故同一个体的体细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8，B正确；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，故若发生交叉互换，则不可能发生在1与2之间，因为1、2位于的染色单体是姐妹染色单体，C错误；肝脏细胞是体细胞，不会进行减数分裂，故不会形成四分体，故在该动物的肝脏细胞分裂时不会形成22个四分体，D错误。13．摩尔根用纯种的红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交，F1不论雄果蝇还是雌果蝇都表现为红眼。F1雌雄果蝇之间相互交配，F2中有红眼也有白眼其比例为红眼∶白眼＝3∶1。回答下列问题：(1)果蝇眼色遗传中，显性性状是________。F2既有红眼也有白眼出现的现象，在遗传学上称为________。(2)在F2果蝇中，雌性个体的性状表现为____________，雄性个体的性状表现为__________________。(3)摩尔根及其同事设想，控制果蝇白眼和红眼的基因都位于X染色体上，在Y染色体上没有它们的等位基因。请根据这一设想写出下列果蝇的基因型(眼色基因用B、b表示)：亲代白眼________；F2红眼雄果蝇________；F2红眼雌果蝇______________。答案(1)红眼性状分离(2)全部为红眼一半红眼，一半白眼(3)XbYXBYXBXB、XBXb解析(1)由亲代为红眼和白眼，F1只有红眼，可知红眼是显性性状，白眼是隐性性状，子二代同时出现白眼和红眼的现象叫性状分离。14．某种昆虫的长翅(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对性状的基因位于不同染色体上。现有这种昆虫一个个体的基因型如图所示，请回答下列问题：(1)长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的遗传是否遵循自由组合定律，并说明理由：____________________________________________。(2)该昆虫的一个初级精母细胞产生的精细胞的基因组成为____________________。(3)该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有______________________。(4)该昆虫细胞分裂中复制形成的两个D基因发生分离的时期有________________________________。(5)为验证自由组合定律，可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是__________________________________。答案(1)不遵循，因为控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上(2)AbD、abd或Abd、