2.2基因在染色体上（原卷版）

第3章第2节基因在染色体上课程标准学习目标说明基因与染色体的关系说出人类基因组计划。说明基因组测序测几条染色体。说明萨顿的假说内容及运用方法。4.阐述减数分裂中基因和染色体的关系。5.感悟“联想与推理”方法在科学研究中的重要性自主梳理1.1903年，美国遗传学家用细胞做材料，研究的形成过程，发现孟德尔假设的一对遗传因子，也就是，它们的分离与减数分裂中的分离非常相似。他由此推论，是由携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在上，因为的行为存在着明显的平行关系。2.基因与染色体的平行关系表现在：基因在杂交过程中保持性和性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的；在体细胞中基因和染色体都存在。在配子中基因和染色体都只有每对中的个；体细胞中成对的基因和染色体都是一个(条)来自，另一个(条)来自；形成配子时：非等位基因在形成配子时，非同源染色体在减Ⅰ后期也是。3.后来，通过杂交实验证明了基因在染色体上，科学方法是。4.是基因的乣载体，、也有基因存在。5.并非所有生物都有性染色体，性染色体只存在于由决定性别的生物体内。人和果蝇都是性别决定的生物，雌性性染色体组成为，雄性性染色体组成为。6.果蝇体细胞中有对同源染色体，其中对是常染色体，对是性染色体。具体如下：雌果蝇的体细胞染色体组成为，卵细胞的染色体组成为；雄果蝇的体细胞染色体组成为，精子的染色体组成为。果蝇作为遗传学材料的优点包括、、等。7.摩尔根果蝇杂交实验（1）实验现象实验现象分析P红眼(雌)×白眼(雄)↓杂交F1红眼(雌、雄)↓F1雌雄交配F2红眼(雌、雄)白眼(雄)3/41/4果蝇红眼与白眼是一对①性状F1全为红眼，说明②是显性性状F2红眼:白眼＝③，说明眼色遗传符合④定律，红眼与白眼受⑤对等位基因控制白眼性状的表现与⑥相联系（2）实验现象的解释解释遗传图解控制眼色的基因位于⑦染色体上，Y染色体上⑧(有/没有)相关等位基因②红眼基因用R表示，白眼基因用r表示，则各种果蝇的基因型及表型：性别雌蝇雄蝇基因型XRXR⑨⑩⑬⑭表型红眼⑪⑫⑮⑯P红眼(雌)×白眼(雄)XRXRXrY配子⑰⑱F1⑲⑳↓雌雄交配F2XRYXRXRXR红眼(雌)Xr（3）之后摩尔根通过实验验证了解释，从而得出实验结论：基因位于上。8.摩尔根新发现：基因在染色体上呈排列，一条染色体上有个基因。9.分离定律的实质：基因随染色体的分开而分离(时间：)。自由组合定律的实质：染色体上的基因彼此分离的同时，染色体上的基因自由组合。(时间：)预习检测（限时10分钟）1.下列相关叙述错误的是()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．萨顿证明了基因位于染色体上D．萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑2．如图表示孟德尔一对相对性状的杂交实验(图中染色体上的横线表示基因的位置)，图示不能说明()A．染色体是基因的主要载体B．基因是由染色体携带着从亲代传递给子代C．基因在杂交过程中保持完整性和独立性D．减数分裂过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离3．果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上。现有一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇交配，F1果蝇中约有1/4为白眼。下列叙述错误的是()A.亲本雌雄果蝇的基因型为XRXr和XRYB.子代中白眼果蝇只有雄性C.白眼雌果蝇的子代中，雄性个体均为白眼D.果蝇决定红眼和白眼性状的基因与性别决定有关4．如图是植物细胞一对同源染色体上的部分基因，红花、圆粒为显性性状。下列说法错误的是()A．图中展示了这对同源染色体上的3对等位基因B．花色和粒形两对相对性状的遗传遵循自由组合定律C．该个体自交后，F1的圆粒植株中杂合子占2/3D．摩尔根证明基因在染色体上的实验使用了假说—演绎法5．如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列相关说法错误的是()A．果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目B．基因在染色体上呈线性排列C．黄身基因与白眼基因的遗传不遵循自由组合定律D．细胞内的基因都在染色体上6.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7.下列关于孟德尔遗传规律现代解释的叙述，错误的是（）A.非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰的B.同源染色体上的等位基因具有一定的独立性C.同源染色体上的等位基因分离，非等位基因自由组合D.同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合8.摩尔根在果蝇杂交实验中发现了伴性遗传，在果蝇野生型个体与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键实验结果是（）A.白眼突变体与野生型个体杂交，F1全部表现为野生型，雌、雄比例为1∶1B.F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄中比例均为1∶1C.F1相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性D.白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性9．下列关于“基因位于染色体上”的说法，正确的是()A．萨顿利用蝗虫为材料证明了上述说法B．萨顿运用假说—演绎法使其得出的结论更可信C．摩尔根利用果蝇为材料研究基因和染色体的关系D．摩尔根利用假说—演绎法进行研究，结果是不可靠的10.据下图回答下列问题：（1）若此图表示果蝇的原始生殖细胞，经过减数分裂能产生种基因型的配子。（2）此图为果蝇的染色体图解。此图中有对同源染色体。（3）在减数分裂过程中遵循分离定律的染色体是。此果蝇的基因型是。（4）果蝇的一个原始生殖细胞Ⅱ号染色体上的A基因在形成两个A基因。►探究一人类基因组测定要测定几条染色体的DNA序列【情景材料】人类基因组计划由包括中国在内的6个国家共同参与，其与阿波罗登月计划和曼哈顿计划并称自然科学史上的“三计划”。我们都知道，人类的遗传物质是DNA，而通俗来讲，DNA数量的总和就是基因组。要研究基因组，首要任务就是对基因进行测序和组装，完成基因组序列图，接下来的任务才是对所得序列图进行破译分析。一个人所有基因大概有30亿个碱基对所组成，30亿的碱基对在测序问题上都是一个很大的工作量，对其进行破译分析简直就像在解读“天书”。解读“天书”的开始是获取“天书”，如何获取"天书"，美国首先对这一问题设计出计划，最开始计划人类基因组计划的是美国能源部，在1989年美国的国家卫生局和能源部提出了人类基因图谱工程，1990年，美国正式启动人类基因组计划。美国人类基因组顾问委员会委员梅纳德•奥尔森是人类基因组计划最早的推动者之一，另外美国一个测序中心的主任罗伯特•沃特斯顿以及英国的人类基因组总负责人均表示支持。美国作为计划的组织者和主要执行者，其完成了计划中一半多也就是54%的工作量。英国是人类基因组计划的第二大贡献国，共34%的贡献都是由Welle基金会资助的Sanger中心完成的。日本、法国、德国对人类基因组计划的贡献分别为6.8%、2.8%与2.2%。在此计划中，中国承担了测序工作的1%的任务，中国的华大基因、国家自然科学基金会、中科院遗传所南方基因中心、北方人类基因组中心等单位及于军、杨焕明、汪建、刘斯奇、吴旻、强伯勤、陈竺等也给予人类基因组计划大力的推动。【问题探究】1．对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体；2．人类基因组测序为什么不测定全部46条染色体的DNA序列；3.玉米的体细胞染色体数是20条，测定玉米的基因组序列需测定几条染色体。►探究二减数分裂中基因和染色体的关系【情景材料】孟德尔发现了基因的遗传定律，基因性状对应起来，性状是由基因遗传决定的。但基因的物质承载基础还没有被找到。而染色体被当作一个细胞器之类的结构来研究，发现其一条来自母代一条来自父代，减数分裂后同源染色体联会，非同源染色体自由组合等特征。这时染色体是染色体，基因是基因，还没被联系起来。然后萨顿就通过对比归纳你的那张表格，发现他们遗传行为的一致性，就把染色体和基因联系起来。而且，因为染色体中有蛋白质和DNA。开始一只认为其中的蛋白质才是遗传物质，后来又有噬菌体侵染和肺炎双球菌转化实验，把基因DNA联系起来，才有了现在的对染色体基因DNA的认识。【问题探究】1.基因和染色体是什么关系？2.基因在染色体上时怎样排列的？►探究三摩尔根对果蝇杂交实验解释的验证【问题探究】1.摩尔根是怎样解释白眼果蝇杂交实验的结果的？2.你能运用摩尔根白眼果蝇杂交实验的知识设计，来验证摩尔根的解释吗？3.如果控制白眼的基因在Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？要点归纳【注意问题】1.体细胞中基因成对存在，配子中含有等位基因中的一个，而不是配子中只含一个基因。2.摩尔根果蝇杂交实验证明了基因在染色体上，而没有证明基因在染色体上且呈线性排列。3.孟德尔和摩尔根都是通过杂交实验发现问题，用测交实验进行验证的。4.摩尔根在实验室培养的雄果蝇中首次发现了白眼性状，该果蝇的白眼性状来自基因突变。5.DNA不都分布在染色体上，细胞质中的线粒体和叶绿体中也含有DNA，线粒体、叶绿体的基因不能体现基因与染色体的平行关系。典例精讲【例1】美国遗传学家萨顿用蝗虫作实验材料，通过研究精子和卵细胞的形成过程提出了“基因在染色体上”的假说。已知雌蝗虫(2n＝24)的性染色体组成为XX，雄蝗虫(2n＝23)的性染色体组成为XO。下列说法错误的是()A.蝗虫卵巢一个细胞中最多可观察到4条X染色体B.蝗虫初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可观察到11个四分体C.同一蝗虫个体有丝分裂中期细胞与减数分裂Ⅱ后期细胞相比，染色体数目和核DNA数目均相同D.萨顿提出假说的依据是基因与染色体的行为存在明显的平行关系答案C解析雌果蝇体细胞中有2条X染色体，卵巢中既存在有丝分裂也存在减数分裂，有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍，X染色体由2条加倍到4条，故蝗虫卵巢一个细胞中最多可观察到4条X染色体，A正确；雄蝗虫在减数分裂时，常染色体可以正常联会并分离，能观察到四分体，其染色体组成为22＋XO，故可以观察到11个四分体，B正确；减数分裂Ⅱ后期无同源染色体，由于着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，所以染色体数目与有丝分裂中期相同，但核DNA数目与有丝分裂中期不同，C错误；萨顿提出假说的依据是基因与染色体的行为存在明显的平行关系，如基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构，D正确。【例2】果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上。现有一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇交配，F1果蝇中约有1/4为白眼。下列叙述错误的是()A.亲本雌雄果蝇的基因型为XRXr和XRYB.子代中白眼果蝇只有雄性C.白眼雌果蝇的子代中，雄性个体均为白眼D.果蝇决定红眼和白眼性状的基因与性别决定有关答案D解析据题意，控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，红眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配，F1出现约1/4的白眼果蝇，说明雌果蝇是白眼基因携带者，F1白眼果蝇全部为雄性，A、B正确；白眼雌果蝇产生的卵细胞为Xr，与基因型为Y的精子结合，产生的受精卵发育成的个体为白眼雄果蝇，C正确；果蝇决定红眼和白眼性状的基因位于X染色体上，但与性别决定无关，D错误。【例3】已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制，多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中仅有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中，长翅∶截翅＝3∶1。请回答下列问题：(1)在这对性状中，显性性状是________。(2)亲代雌果蝇是________(填“杂合子”“纯合子”或“无法确定”)。(3)甲同学认为不能确定该等位基因是位于常染色体还是X染色体上，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)乙同学认为可以统计子代中截翅果蝇的性别来确定该等位基因是位于常染色体还是X染色体上。如果子代中_______________________________________，则基因位于X染色体上；如果子代中________________，则基因位于常染色体上。答案(1)长翅(2)杂合子(3)无论是位于常染色体还是X染色体上，多只长翅果蝇交配的子代果蝇中，均可出现长翅∶截翅＝3∶1(4)截翅果蝇全为雄果蝇截翅果蝇雌雄比为1∶1解析亲代均为长翅，子代果蝇中长翅∶截翅＝3∶1，出现了性状分离，因此长翅是显性性状。若该对等位基因位于常染色体上，则双亲均为杂合子，可表示为Aa，子代中长翅∶截翅＝3∶1，且与性别无关；若该对等位基因位于X染色体上，则双亲组合为XAXa×XAY，亲代雌果蝇是杂合子，子代中雌性长翅∶雄性长翅∶雄性截翅＝2∶1∶1，即截翅果蝇全为雄果蝇。1.某植物体细胞内三对基因在染色体上的位置情况如图所示，三对基因分别单独控制不同的相对性状。下列叙述正确的是()A．图中A、a和B、b的遗传遵循基因的自由组合定律B．基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，比例为9∶3∶3∶1C．如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生染色体互换，则它可产生4种配子D．三对基因的遗传均遵循基因的分离定律2．现代分子生物学技术能够用特定的分子，与染色体上的某一个基因结合，这个分子又能被带有荧光标记的物质识别，通过荧光显示基因在染色体上的位置。如图是通过荧光显示基因在染色体上位置的照片，下列关于该图的说法错误的是()A．此图中一共有四条染色单体B．图中甲、乙是一对同源染色体C．相同位置上有4个荧光点，说明这4个基因是相同基因D．该图是证明基因在染色体上的最直接的证据3．假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法，利用该方法孟德尔发现了两大遗传定律，摩尔根证明了基因位于染色体上。下列有关分析错误的是()A．孟德尔提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和F1自交的实验基础上B．摩尔根做出的假设为控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体上不含它的等位基因C．孟德尔在发现基因分离定律时的“演绎”过程是若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则F2中三种基因型个体之比接近1∶2∶1D．摩尔根让F1自由交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性，由此判断基因可能位于X染色体上4．已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅∶截翅＝3∶1。据此无法判断的是()A．长翅是显性性状还是隐性性状B．亲代雌蝇是杂合子还是纯合子C．该等位基因位于常染色体还是X染色体上D．该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在5．摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上的位置时，经历了若干过程，其中：①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关；②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上；③对F1红眼雌果蝇进行测交。上面三个叙述中()A．①为假说，②为结论，③为验证B．①为观察，②为假说，③为结论C．①为问题，②为假说，③为验证D．①为结论，②为假说，③为验证6.美国遗传学家萨顿用蝗虫作实验材料，通过研究精子和卵细胞的形成过程提出了“基因在染色体上”的假说。已知雌蝗虫(2n＝24)的性染色体组成为XX，雄蝗虫(2n＝23)的性染色体组成为XO。下列说法错误的是()A.蝗虫卵巢一个细胞中最多可观察到4条X染色体B.蝗虫初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可观察到11个四分体C.同一蝗虫个体有丝分裂中期细胞与减数分裂Ⅱ后期细胞相比，染色体数目和核DNA数目均相同D.萨顿提出假说的依据是基因与染色体的行为存在明显的平行关系7．图甲为摩尔根等人研究并绘出的果蝇X染色体上几个基因的相对位置图，图乙为利用荧光标记各个基因，得到的基因在染色体上的位置图，由图分析，下列叙述正确的是()A．图甲和图乙都能说明一条染色体上有多个基因，且呈线性排列B．图甲中朱红眼基因和深红眼基因的遗传遵循自由组合定律C．图乙中方框内的四个荧光点所在的基因所含遗传信息一定不同D．从荧光点的分布来看，图乙中是两条含有染色单体的非同源染色体8．雌蝗虫的性染色体组成为XX，雄蝗虫的性染色体组成为XO(即雄蝗虫只有1条X染色体)。控制蝗虫复眼正常基因(B)和异常基因(b)位于X染色体上，且基因b会使雄配子致死。下列有关叙述不正确的是()A．萨顿通过观察蝗虫体细胞和生殖细胞的染色体数，提出了基因在染色体上的假说B．在有丝分裂后期，雌蝗虫细胞的染色体数比雄蝗虫多2条C．蝗虫的