2023-2024学年 人教版 必修二 基因在染色体上 学案

第2节基因在染色体上课标内容(1)说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。(2)运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。(3)认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。知识点1萨顿的假说根据萨顿的假说，将控制豌豆的高茎基因(D)和矮茎基因(d)写在横线上。提示：DDddDdDdDdDDDDddDddd知识点2基因位于染色体上的实验证据1.实验者美国生物学家摩尔根。2.科学探究方法假说—演绎法。3.研究过程4.基因和染色体的关系一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。果蝇的红眼(W)对白眼(w)是显性，控制眼色的基因位于X染色体上。现用一对果蝇杂交，一方为白眼，另一方为红眼，杂交后F1中雄果蝇均为白眼，雌果蝇均为红眼，请回答：(1)写出上述过程的遗传图解。提示：(2)若让F1中的雌雄果蝇交配，F2的表型和比例是怎样的？提示：红眼雌果蝇∶白眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1∶1∶1。知识点3孟德尔遗传规律的现代解释(1)体细胞中基因成对存在，配子中只含有1个基因。(×)提示：在体细胞中基因成对存在，在配子中只有成对基因中的一个。(2)首先提出基因在染色体上的是摩尔根。(×)提示：在摩尔根之前，萨顿就提出了基因在染色体上的假说。(3)基因在染色体上呈线性排列。(√)(4)染色体和基因是一一对应的关系。(×)提示：染色体和基因不是一一对应的关系，一条染色体上含有多个基因。(5)非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，说明核基因和染色体行为存在平行关系。(√)一、基因位于染色体上的实验证据【情境探疑】根据摩尔根的果蝇杂交实验，回答下列问题：(1)控制果蝇红眼和白眼的基因在遗传时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为3∶1。(2)如果控制白眼的基因位于Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？为什么？提示：不能，若控制白眼的基因位于Y染色体上，则遗传图解为：与实验现象不符。(3)摩尔根通过测交的方法验证了他的假说，以下是他完成的测交实验之一，该测交实验结果并不能充分验证其假说，需在该实验的基础上再补充设计一个实验方案。请用遗传图解表示你设计的实验方案。提示：如图1.杂交实验的经典材料(1)果蝇：易饲养；相对性状明显；繁殖周期短；后代数量多；染色体数目少。(2)豌豆：自花传粉，闭花受粉；相对性状明显；繁殖周期短；后代数量多。2.并不是所有的同源染色体形状、大小都相同，如果蝇的X和Y染色体是一对同源染色体，二者的形状、大小不同，但减数分裂时能正常联会。【典例应用】例1(2023·福建三明市高一期中)摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列叙述中错误的是(不考虑X、Y同源区段)()A.果蝇的眼色遗传遵循分离定律B.摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了“假说—演绎”的研究方法C.F2的红眼雌果蝇中纯合子占1/2D.选用自然界中的红眼雄果蝇与白眼雌果蝇进行实验不可以确定基因所在位置答案D解析根据F2的性状分离比为3∶1可知，果蝇的眼色受一对等位基因控制，其遗传遵循分离定律，A正确；摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了“假说—演绎”的研究方法，B正确；亲本基因型分别为XWXW、XwY，F1红眼雌、雄果蝇的基因型分别为XWXw、XWY，F2的基因型为XWXW、XWXw、XWY、XwY，F2的红眼雌果蝇中纯合子(XWXW)占1/2，C正确；选用自然界中的红眼雄果蝇与白眼雌果蝇进行实验可以确定基因所在位置，D错误。例2用白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交，通过眼睛颜色可判断子代果蝇的性别；用其他杂交组合，能否通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别？________(填“能”或“不能”)，将各杂交组合的子代表型填在表格中。项目XWXWXWXwXwXwXWY雌果蝇均为红眼、雄果蝇均为白眼XwY答案不能雌雄均为红眼雌果蝇均为红眼，雄果蝇中既有红眼也有白眼雌雄均为红眼雌、雄果蝇均既有红眼也有白眼雌雄均为白眼二、孟德尔遗传规律的现代解释【情境探疑】如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④分别是两对同源染色体，请回答下列问题：(1)图中属于等位基因有哪些？提示：A与a、B与b、C与c均属于等位基因。(2)图中属于非等位基因的有哪些？提示：A(a)和B(b)、A(a)和C(c)、B(b)和C(c)均属于非等位基因。(3)上述非等位基因中，能发生自由组合的是哪些？提示：A(a)和C(c)、B(b)和C(c)可发生自由组合。(4)若不考虑互换，则该生物能产生几种配子？提示：4种配子，分别为ABC、ABc、abC、abc。关于基因自由组合定律的几点说明(1)同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同时进行，都发生在减数分裂Ⅰ后期。(2)同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律。(3)减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因(即两对等位基因必须位于两对同源染色体上)，而不是所有的非等位基因，因为同源染色体上的非等位基因的遗传不遵循基因的自由组合定律。(4)真核生物的细胞核基因位于染色体上，细胞质基因位于叶绿体和线粒体的DNA上；真核生物细胞质中的基因与原核生物中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两个遗传规律。【典例应用】例3(2023·福建宁德高一期中)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答案D解析图中A和B、a和b基因位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，因此AaBb的个体自交后代不会出现9∶3∶3∶1的性状分离比，A、B错误；图中A和B、a和b基因位于一对同源染色体上，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AB和ab2种配子，C错误；据题意可知，三对等位基因分别单独控制不同的相对性状，三对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律，D正确。例4(2023·陕西高一期中)现有四个纯种果蝇品系，其中品系①的性状均为显性，品系②～④均只有一种性状是隐性，其余性状均为显性。这四个品系的隐性性状及控制该隐性性状的基因所在的染色体如下表所示。品系①②③④隐性性状残翅黑身紫红眼相应染色体Ⅱ、ⅢⅡⅡⅢ现要设计验证孟德尔遗传定律的第一步杂交实验，下列相关叙述正确的是()A.若通过观察体色验证基因的分离定律，可选择交配品系组合为②×④B.若通过观察翅型验证基因的分离定律，必须选择交配品系组合①×②C.若验证基因的自由组合定律，可选择观察体色与眼色两对相对性状D.若验证基因的自由组合定律，可选择观察翅型和体色两对相对性状答案C解析若通过观察体色验证基因的分离定律，可选择交配品系组合为①×③或②×③或③×④，选择②×④不涉及体色的相对性状，A错误；若通过观察翅型验证基因的分离定律，可选择交配品系组合为①×②或②×③或②×④，B错误；要验证基因的自由组合定律，则控制两对相对性状的基因要位于不同对的同源染色体上，控制翅型和体色的基因都位于Ⅱ号染色体上，控制眼色的基因位于Ⅲ号染色体上，所以可选择观察体色与眼色两对相对性状来验证基因的自由组合定律，C正确；控制翅型和体色的基因都位于Ⅱ号染色体上，因此选择观察翅型和体色两对相对性状，不能验证基因的自由组合定律，D错误。思维导图晨读必背1.基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。2.基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多个基因。3.基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。4.基因自由组合定律的实质是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。5.摩尔根的果蝇杂交实验运用了假说—演绎法。随堂检测1.(2023·北京八十中高一期中)萨顿假说认为“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的”，下列关于此推测依据的叙述，错误的是()A.基因和染色体在杂交过程中均能保持完整性和独立性B.体细胞中基因和染色体均成对存在C.生殖细胞中基因和染色体均单个存在D.体细胞中基因的数目与染色体数目相等答案D解析一条染色体含有多个基因，基因数目与染色体数目不相等，D错误。2.1903年，萨顿关于“基因位于染色体上”的假说是如何提出来的()A.运用假说—演绎法提出的B.通过研究蝗虫配子的形成过程推理出的C.运用同位素示踪的方法提出的D.通过果蝇杂交实验提出的答案B解析萨顿在研究蝗虫精子和卵细胞的形成过程时，将看不见的基因与看得见的染色体行为进行类比，发现二者的行为存在明显的平行关系，进而提出“基因位于染色体上”的假说，A、C错误，B正确；摩尔根运用了假说—演绎法，通过果蝇杂交实验证明了基因在染色体上，D错误。3.控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，红眼对白眼为显性。在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是()A.杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇B.白眼雌果蝇×红眼雄果蝇C.杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇D.白眼雌果蝇×白眼雄果蝇答案B解析假设控制果蝇眼色的相关基因用W和w表示，则杂合红眼雌果蝇(XWXw)与红眼雄果蝇(XWY)交配，子代雌果蝇均为红眼(XWXW，XWXw)，雄果蝇中红眼(XWY)和白眼(XwY)均有，A不符合题意；白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)交配，子代中雌果蝇均为红眼(XWXw)，雄果蝇均为白眼(XwY)，B符合题意；杂合红眼雌果蝇(XWXw)与白眼雄果蝇(XwY)交配，子代雌果蝇中红眼(XWXw)与白眼(XwXw)均有，雄果蝇中红眼(XWY)和白眼(XwY)均有，C不符合题意；白眼雌果蝇(XwXw)与白眼雄果蝇(XwY)交配，子代中雌果蝇(XwXw)与雄果蝇(XwY)均为白眼，D不符合题意。4.下列关于果蝇的叙述，错误的是()A.体细胞中有4对同源染色体，3对常染色体，1对性染色体B.白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无等位基因C.白眼雄果蝇产生的配子中一半含白眼基因，一半不含白眼基因D.白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，后代全部表现为红眼答案D解析设控制果蝇眼色的相关基因用W和w表示，白眼雌果蝇(XwXw)产生的配子只有Xw一种，红眼雄果蝇(XWY)产生的配子有XW和Y两种，雌雄配子随机结合，产生的雌果蝇全为红眼(XWXw)，雄果蝇全为白眼(XwY)，D错误。5.下列关于基因和染色体在减数分裂过程中行为变化的叙述，错误的是()A.非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多B.同源染色体分离时，等位基因也随之分离C.染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开D.非同源染色体自由组合，使所有非等位基因也自由组合答案D解析减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合，因此非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多，A正确；等位基因位于同源染色体的相同位置上，因此同源染色体分离时，等位基因也随之分离，B正确；复制而来的两个基因存在于姐妹染色单体上，所以染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开，C正确；非同源染色体自由组合，使非同源染色体上的非等位基因也自由组合，但同源染色体上的非等位基因不能自由组合，D错误。6.（多选）果蝇的圆眼对棒眼为显性，受X染色体上的一对等位基因M/m控制，某种基因型的雄果蝇胚胎致死。圆眼雌果蝇与棒眼雄果蝇杂交，F1中雌果蝇∶雄果蝇＝2∶1。下列推测错误的是()A.亲本的基因型分别为XMXm、XmYB.基因型为XMY的雄果蝇胚胎致死C.该果蝇种群中雌果蝇有3种