1、第第2章章 基因和染色体的关系基因和染色体的关系 第第 2 节节 基因基因在在染色体染色体上上 学学 习习 目目 标标 1.基于基因和染色体的相关事实基于基因和染色体的相关事实,运用归纳、概运用归纳、概 括、 演绎推理等科学思维括、 演绎推理等科学思维,阐明基因在染色体上阐明基因在染色体上,进一进一 步体会假说步体会假说演绎法。演绎法。 2.从基因和染色体关系的角度从基因和染色体关系的角度,对孟德尔遗传规对孟德尔遗传规 律作出现代解释。律作出现代解释。 3.认同科学研究需要丰富的想象力认同科学研究需要丰富的想象力,敢于质疑、敢于质疑、 探索求真的科学精神探索求真的科学精神,以及对科学的热爱。以
2、及对科学的热爱。 探究探究一一 萨顿的假说萨顿的假说 基因基因 染色体染色体 染色体染色体 平行平行 阅读教材第阅读教材第 29 页 “萨顿的假说” 内容页 “萨顿的假说” 内容,完成教材第完成教材第 30 页“思考页“思考讨论”讨论”,讨论基因与染色体的关系。讨论基因与染色体的关系。 1.内容。内容。 位于位于 上上,即基因是由即基因是由 携带着从亲代传携带着从亲代传 递给下一代的。递给下一代的。 2.依据。依据。 基基因和染色体的行为存在着明显的因和染色体的行为存在着明显的 关系。关系。 项目项目 基因的行为基因的行为 染色体的行为染色体的行为 在配子形成和在配子形成和 受精时受精时 在杂
3、交过程中保持在杂交过程中保持 有有 的形态结构的形态结构 存在存在 形式形式 体细胞中体细胞中 配子中配子中 只有成对基因中的只有成对基因中的 只有成对染色体中的只有成对染色体中的 在体细胞中的在体细胞中的 来源来源 一个来自父方一个来自父方,一个一个来自来自 同源染色体一条来自父同源染色体一条来自父 方方,一条来自一条来自 形成配子时形成配子时 的组合方式的组合方式 自由组自由组合合 自由自由组合组合 完整性完整性和和独立性独立性 相对稳定相对稳定 成对成对 成对成对 一个一个 一条一条 母方母方 母方母方 非等位基因非等位基因 非非同源染色体同源染色体 结合教材第结合教材第 30 页图页图
4、 2-8 和第和第 31 页图页图 2-9、图、图 2-10, 阅读相关内容阅读相关内容,概述摩尔根关于果蝇眼色性状杂交实验的概述摩尔根关于果蝇眼色性状杂交实验的 过程过程,阐述基因与染色体的关系。阐述基因与染色体的关系。 1.实验者。实验者。 美国生物学家美国生物学家 。 2.实验材料实验材料果蝇。果蝇。 摩尔根摩尔根 探究探究二二 基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据 (1) 果蝇作为实验材料的优点有哪些果蝇作为实验材料的优点有哪些? 。 (2)果蝇体细胞内染色体的组成果蝇体细胞内染色体的组成:果蝇体细胞中共有果蝇体细胞中共有 4 对染色体对染色体,其中其中 对是常染色体对
5、是常染色体, 对是性染色体。雌果对是性染色体。雌果 蝇的性染色体组成是蝇的性染色体组成是 ,雄果蝇的性染色体组成是雄果蝇的性染色体组成是 。 容易饲养容易饲养;繁殖能力强繁殖能力强,后代数目多后代数目多;染色体数染色体数 目少目少,便于观察便于观察;相对性状稳定且容易区分相对性状稳定且容易区分 3 1 XX XY 3.实验过程及现象。实验过程及现象。 4.实验结果。实验结果。 (1)显性性状为显性性状为 。 (2)F2中红眼中红眼白眼白眼= ,符合符合 定律。定律。 (3)F2中雌性个体的性状为中雌性个体的性状为 ,雄性个体中红眼雄性个体中红眼 白眼白眼= ,说明性状表现与说明性状表现与 有关
6、。有关。 红红眼眼 31 分离分离 红红眼眼 11 性别性别 5.实验现象的解释。实验现象的解释。 (1)假说内容假说内容:控制白眼的基因控制白眼的基因(w)在在 染色体上染色体上,而而 Y 染染 色体上不含有它的色体上不含有它的 。 (2)实验解释实验解释 X 等位基因等位基因 6.验证方法。验证方法。 。 7.实验结论。实验结论。 控制果蝇眼色的基因位于控制果蝇眼色的基因位于 上。上。 8.摩尔根新发现。摩尔根新发现。 (1)一条染色体上有一条染色体上有 个基因。个基因。 (2)基因在染色体上呈基因在染色体上呈 排列。排列。 测测交交 X 染色体染色体 许多许多 线线性性 阅读教材第阅读教
7、材第 32 页相关内容页相关内容,基于对性状、 基因和染色基于对性状、 基因和染色 体之间的关系的理解体之间的关系的理解,从基因和染色体层面阐明性状遗传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。中所表现出的分离、自由组合等现象的实质。 1.基因的分离定律的实质。基因的分离定律的实质。 2.基因的自由组合定律的实质。基因的自由组合定律的实质。 (1)位于位于 上的非等位基因的分离或组合上的非等位基因的分离或组合 是互不干扰的。是互不干扰的。 (2)在减数分裂过程中在减数分裂过程中,同源染色体上的同源染色体上的 彼此彼此 分离的同时分离的同时,非同源染色体上的非同源染
8、色体上的 自由组合。自由组合。 非同源非同源染色体染色体 探究探究三三 孟德尔遗孟德尔遗传规律的传规律的现代解释现代解释 等位基因等位基因 非等位基因非等位基因 探究探究一一 萨顿的假说萨顿的假说 1.请结合萨顿的假说内容请结合萨顿的假说内容,在下图所示的染色体上标注在下图所示的染色体上标注 基因符号基因符号(用用 D 和和 d 表示表示),解释孟德尔一对相对性解释孟德尔一对相对性状的杂交状的杂交 实验实验(图中染色体上的黑色短线代表基因的位置图中染色体上的黑色短线代表基因的位置)。 提示提示:如下图所示如下图所示。 萨顿的假说在当时确定是正确的结论吗萨顿的假说在当时确定是正确的结论吗?为什么
9、为什么? 提示提示: 不确定。因为没有通过实验验证。不确定。因为没有通过实验验证。 科学方法科学方法类比推理法类比推理法 类比推理是推理的一种形式。 根据两个对象在某些属性类比推理是推理的一种形式。 根据两个对象在某些属性 上相同或相似上相同或相似,通过比较而推断出它们在其他属性上也相同通过比较而推断出它们在其他属性上也相同 的推理过程。的推理过程。 萨顿的推理就是类比推理。 他将看不见的基因与看得见萨顿的推理就是类比推理。 他将看不见的基因与看得见 的染色体的行为进行类比的染色体的行为进行类比,根据其惊人的一致性根据其惊人的一致性,提出基因位提出基因位 于染色体上的假说。于染色体上的假说。
10、应当注意的是应当注意的是,类比推理得出的结论并不具有逻辑的必类比推理得出的结论并不具有逻辑的必 然性然性,其正确与否还需要观察其正确与否还需要观察和实验的检验。和实验的检验。 【例【例 1】基因与染色体行为存在明显的平行关系】基因与染色体行为存在明显的平行关系,下列不能下列不能 为这一观点提供证据的是为这一观点提供证据的是 ( ) A.在体细胞中基因成对存在在体细胞中基因成对存在,染色体也是成对存在的染色体也是成对存在的 B.基因不仅存在于细胞核中基因不仅存在于细胞核中,也存在于线粒体、叶绿体中也存在于线粒体、叶绿体中 C.在配子中成对的基因只有一个在配子中成对的基因只有一个,成对的染色体也只
11、有一条成对的染色体也只有一条 D.受精卵中成对的基因分别来自父方和母方受精卵中成对的基因分别来自父方和母方,同源染色体也同源染色体也 是如此是如此 解析解析： 在体细胞中基因成对存在在体细胞中基因成对存在, ,染色体也是成对存在的染色体也是成对存在的, , 在配子中只有成对基因中的一个在配子中只有成对基因中的一个, ,同样同样, ,也只有成对染色也只有成对染色 体中的一条体中的一条, ,说明基因与染色体存在平行关系说明基因与染色体存在平行关系, ,A A、C C 两项两项 不符合题意不符合题意; ;基因不仅存在于细胞基因不仅存在于细胞核中核中, ,也存在于线粒体、也存在于线粒体、 叶绿体中叶绿
12、体中, ,线粒体、叶绿体中含有基因线粒体、叶绿体中含有基因, ,但不含染色体但不含染色体, ,不不 能说明基因与染色体存在平行关系能说明基因与染色体存在平行关系, ,B B 项符合题意项符合题意; ;受精受精 卵中成对的基因一个来自父方卵中成对的基因一个来自父方, ,一个来自母方一个来自母方, ,同源染色同源染色 体也是如此体也是如此, ,说明基因与染色体存在平行关系说明基因与染色体存在平行关系, ,D D 项不符项不符 合题意。合题意。 答案：答案：B 【方法规律】【方法规律】 关于基因与染色体存在平行关系的理解关于基因与染色体存在平行关系的理解 (1)平行关系平行关系:是观察染色体与基因的
13、一致行为是观察染色体与基因的一致行为,不一致不一致 的不能体现平行关系。的不能体现平行关系。 (2)举例举例:一条染色体上有多个基因一条染色体上有多个基因,基因也存在于基因也存在于线粒线粒 体、叶绿体等中体、叶绿体等中,能说明基因的存在位置能说明基因的存在位置,但不能说明基因与但不能说明基因与 染色体的平行关系。染色体的平行关系。 【例【例 2】下列有关基】下列有关基因和染色体的因和染色体的叙述叙述,不能作为“萨顿的不能作为“萨顿的 假说”依据的是假说”依据的是 ( ) A.在向后代传递的过程中在向后代传递的过程中,都保持完整性和独立性都保持完整性和独立性 B.在体细胞中一般成对存在在体细胞中
14、一般成对存在,分别来自父母双方分别来自父母双方 C.基因和染色体都在细胞核内基因和染色体都在细胞核内 D.减数分裂减数分裂过程中过程中,基因和染色体的行为完全一致基因和染色体的行为完全一致 答案：答案：C 探究探究二二 基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据 1.结合下面摩尔根果蝇杂交实验图解结合下面摩尔根果蝇杂交实验图解,回答相关问回答相关问 题。题。 F1的表型说明什么问题的表型说明什么问题?红眼和白眼的遗传是否遵红眼和白眼的遗传是否遵 循分离定律循分离定律? 提示提示: F F1 1的表型说明红眼对白眼是显性的表型说明红眼对白眼是显性; ;F F2 2出现性状分离出现性状分
15、离 现象现象, ,且分离比是且分离比是 3131, ,说明果蝇眼色的遗传遵循分离定说明果蝇眼色的遗传遵循分离定 律。律。 2.本实验与孟德尔一对相对性状的杂交实验相比本实验与孟德尔一对相对性状的杂交实验相比,有有 何异同何异同? 提示提示: ( (1 1) )相同点相同点: :都运用了假说都运用了假说演绎法的科学研究方演绎法的科学研究方 法法; ;F F2 2都出现了性状分离现象。都出现了性状分离现象。 ( (2 2) )不同点不同点: :果蝇的杂交实验中果蝇的杂交实验中, ,眼色遗传与性别有关。眼色遗传与性别有关。 3.在下表中填写各种果蝇的基因型及表型。在下表中填写各种果蝇的基因型及表型。
16、 项目项目 雌果蝇雌果蝇 雄果蝇雄果蝇 基因型基因型 XWXW XWXw XwXw XWY 表型表型 红眼红眼 白眼白眼 红眼红眼 白眼白眼 答案 答案: X X w wY Y 红眼 红眼 4.如果让你来证明摩尔根的假设是否正确如果让你来证明摩尔根的假设是否正确,你将采用你将采用 什么方法什么方法?请写出相关遗传图解。请写出相关遗传图解。 提示提示: 测交。遗传图解如下测交。遗传图解如下: : 摩尔根运用假说摩尔根运用假说演绎法演绎法,利用果蝇作为实利用果蝇作为实 验验材料进行了一系列的实验材料进行了一系列的实验,把一个特定的基因把一个特定的基因 和一条特定的染色体和一条特定的染色体X 染色体
17、联系起来染色体联系起来,从从 而用实验证明了基因在染色体上。而用实验证明了基因在染色体上。 【例【例 3】下页图为雄果蝇染色体示意图】下页图为雄果蝇染色体示意图,下列叙述错误的下列叙述错误的 是是 ( ) A.其配子的染色体组成是其配子的染色体组成是 X、或或 Y、 B.白眼雄果蝇的白眼基因位于白眼雄果蝇的白眼基因位于 X 染色体上染色体上,Y 染色体上无染色体上无 等位基因等位基因 C.减数分裂减数分裂中期有中期有 4 条染色体条染色体,且形态各不相同且形态各不相同 D.白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交,后代全部表现为红眼后代全部表现为红眼 答案：答案：D 解析解析：减数
18、分裂形成配子时减数分裂形成配子时, ,同源染色体分离、非同源染同源染色体分离、非同源染 色体自由组合色体自由组合, ,所以该个体所形成的配子的染所以该个体所形成的配子的染色体组成是色体组成是 X X、或或 Y Y、, ,A A 项正确项正确; ;白眼雄果蝇的白眼雄果蝇的 白眼基因位于白眼基因位于 X X 染色体上染色体上, ,Y Y 染色体上无等位基因染色体上无等位基因, ,B B 项正项正 确确; ;减数分裂减数分裂中期细胞中只有中期细胞中只有 4 4 条染色体条染色体, ,且形态各不且形态各不 相同相同, ,C C 项正确项正确; ;白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交,
19、,后代雌果后代雌果 蝇全部表现为红眼蝇全部表现为红眼, ,雄果蝇全部表现为白眼雄果蝇全部表现为白眼, ,D D 项错误。项错误。 【例【例 4】摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如下图所】摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如下图所 示。下列相关叙述示。下列相关叙述,错误的是错误的是 ( ) A.果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律 B.该实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样该实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样,都采用了“假说都采用了“假说 演绎”的研究方法演绎”的研究方法 C.摩尔根所做的假设是控制白眼的摩尔根所做的假设是控制白眼的基因位于基因位于 X 染色体染色体 上上,Y 染
20、色体上不含有它的等位基因染色体上不含有它的等位基因 D.F2中的红眼雌果蝇的基因型只有中的红眼雌果蝇的基因型只有 XWXW 解析解析：果蝇红眼与白眼受一对等位基因控制果蝇红眼与白眼受一对等位基因控制, ,其遗传遵循其遗传遵循 基因的分离定律基因的分离定律, ,A A 项正确项正确; ;孟德尔豌豆杂交实验的研究孟德尔豌豆杂交实验的研究 过程和摩尔根果蝇眼色遗传的研究过程均采用了假说过程和摩尔根果蝇眼色遗传的研究过程均采用了假说 演绎法演绎法, ,B B 项正确项正确; ;根据题图分析可知根据题图分析可知, ,控制果蝇控制果蝇红眼和白红眼和白 眼的基因位于眼的基因位于 X X 染色体上染色体上,
21、,说明摩尔根所做的假设是控制说明摩尔根所做的假设是控制 白眼的基因只位于白眼的基因只位于 X X 染色体上染色体上, ,Y Y 染色体上不含有它的等染色体上不含有它的等 位基因位基因, ,C C 项正确项正确; ;F F2 2中的红眼雌果蝇的基因型有中的红眼雌果蝇的基因型有 X X W WX XW W 和和 X X W WX Xw w, ,D D 项错误。 项错误。 答案：答案：D 探究探究三三 孟德尔孟德尔遗传遗传规律规律的的现代现代解释解释 1.下下图表示细胞中的染色体和基因组成图表示细胞中的染色体和基因组成,请思考并回请思考并回 答问题。答问题。 (1)图中有图中有 对同源染色体。对同源
22、染色体。 答案：答案：2 (2)图中有图中有 对等位基因。对等位基因。 答案：答案：3 (3)A 和和 B、C 和和 C、A 和和 D 分别是等位基因吗分别是等位基因吗?为为 什么什么? 提示提示: 都不是。都不是。 A A 和和 B B 位于同一对同源染色体的不同位位于同一对同源染色体的不同位 置置; ;C C和和C C虽然位于同一对同源染色体的相同位置虽然位于同一对同源染色体的相同位置, ,但不控制但不控制 相对性状相对性状, ,是相同基因是相同基因; ;A A 和和 D D 分别位于两条非同源染色体分别位于两条非同源染色体 上。上。 2.结合孟德尔遗传规律的现代解释结合孟德尔遗传规律的现
23、代解释,分析下列问题。分析下列问题。 (1)若体细胞染色体数为若体细胞染色体数为 2n,不考虑交叉互换不考虑交叉互换,则该生则该生 物的细胞在减数分裂过程中物的细胞在减数分裂过程中,所有的等位基因一定会分所有的等位基因一定会分 开吗开吗? 提示提示: 正常情况下正常情况下, ,在减数分裂过程中在减数分裂过程中, ,不考虑交叉互换不考虑交叉互换, , 等位基因一定会随同源染色体的分开而分离。等位基因一定会随同源染色体的分开而分离。 (2)在减数分裂过程中在减数分裂过程中,所有的非等位基因都会发生所有的非等位基因都会发生 自由组合吗自由组合吗? 提示提示: 减数分裂过程中减数分裂过程中, ,非同源
24、染色体上的非等位基因非同源染色体上的非等位基因 会发生自由会发生自由组合组合, ,而同源染色体上的非等位基因不会发生自而同源染色体上的非等位基因不会发生自 由组合。由组合。 (3)精卵结合过程中精卵结合过程中,不同基因型的配子随机结合时不同基因型的配子随机结合时, 遵循基因的自由组合定律吗遵循基因的自由组合定律吗? 提示提示: 不遵循。基因的自由组合发生在减数分裂形成配不遵循。基因的自由组合发生在减数分裂形成配 子的过程中子的过程中, ,配子间的结合不遵循基因的自由组合定律。配子间的结合不遵循基因的自由组合定律。 (4)线粒体和叶绿体中也有基因存在线粒体和叶绿体中也有基因存在,它它们们的遗传遵
25、的遗传遵 循孟德尔遗传规律吗循孟德尔遗传规律吗? 提示提示: 不遵循。只有细胞核中染色体上的基因遗传才遵不遵循。只有细胞核中染色体上的基因遗传才遵 循孟德尔遗传规律。循孟德尔遗传规律。 (1)孟德尔遗传规律的适用范围孟德尔遗传规律的适用范围:进行有性生殖的真核生进行有性生殖的真核生 物的核基因。物的核基因。 (2)基因的分离定律和自由组合定律都发生在减数分裂基因的分离定律和自由组合定律都发生在减数分裂 后期后期,简单地描述为等位基因分离简单地描述为等位基因分离,非同源染色体上的非等非同源染色体上的非等 位基因自由组合。位基因自由组合。 【例【例 5】下列关于孟德尔遗传规律现代解释的叙述】下列关
26、于孟德尔遗传规律现代解释的叙述,错误的错误的 是是 ( ) A.同源染色体上的等位基因具有一定的独立性同源染色体上的等位基因具有一定的独立性 B.非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰 的的 C.同源染色体上的等位基因分离同源染色体上的等位基因分离,非等位基因自由组合非等位基因自由组合 D.基因分离与自由组合定律发生在减数分裂过程中基因分离与自由组合定律发生在减数分裂过程中 解析解析： 基因的分离定律的实质基因的分离定律的实质: :在杂合子的细胞中在杂合子的细胞中, ,位于一位于一 对同源染色体上的等位基因对同源染色体上的等位基因, ,
27、具有一定的独立性具有一定的独立性; ;在减数在减数 分裂形成配子的过程中分裂形成配子的过程中, ,等位基因会随同源染色体的分开等位基因会随同源染色体的分开 而分离而分离, ,分别进入两个配子中分别进入两个配子中, ,独立地随配子遗传给后独立地随配子遗传给后 代代, ,A A 项正确。 基因的自由组合定律的实质项正确。 基因的自由组合定律的实质: :位于非同源染位于非同源染 色体上的非等位基因的分离或组合是色体上的非等位基因的分离或组合是: :互不干扰的互不干扰的; ;在减在减 数分裂过程中数分裂过程中, ,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时同源染色体上的等位基因彼此分离的同时, , 非同源染
28、色体上的非等位基因自由组合非同源染色体上的非等位基因自由组合, ,B B 项正确、项正确、 C C 项错项错 误。基因分离与自由组合定律的细胞学基础相同误。基因分离与自由组合定律的细胞学基础相同, ,都发生都发生 在减数在减数分裂过程中分裂过程中, ,D D 项正确。项正确。 答案：答案：C 【情境迁移】【情境迁移】 某一年生草本植物种群的花色、 茎的高矮某一年生草本植物种群的花色、 茎的高矮 和叶的宽窄分别受和叶的宽窄分别受 3 对等位基因对等位基因 A、a,B、b 和和 C、c 控制控制, 某个体中某个体中基因与染色体的位置关系如下图所示基因与染色体的位置关系如下图所示,请分析回答请分析回
29、答 下列问题。下列问题。 (1)某同学提出 “某同学提出 “3 对等位基因中的任意一对基因的遗传对等位基因中的任意一对基因的遗传 都遵循分离定律都遵循分离定律,任意任意 2 对基因的遗传都遵循自由组合定对基因的遗传都遵循自由组合定 律”律”,请你判断该同学的说法是否合理请你判断该同学的说法是否合理?说出你的判断依据。说出你的判断依据。 提示提示: 不合理。不合理。3 3 对等位基因中任意一对基因的遗传均对等位基因中任意一对基因的遗传均 遵循分离定律遵循分离定律, ,但其中等位基因但其中等位基因 A A、a a 和和 B B、b b 位于一对同源位于一对同源 染色体上染色体上, ,其遗传不遵循自
30、由组合定律。其遗传不遵循自由组合定律。 (2)若若用用该个体与另一亲本杂交来验证自由组合定律该个体与另一亲本杂交来验证自由组合定律,请请 写出另一亲本的基因型。写出另一亲本的基因型。 提示提示: aaBBccaaBBcc 或或 AAbbccAAbbcc。 【例【例 6】大量事实表明】大量事实表明,孟德尔发现的基因遗传行为与染色孟德尔发现的基因遗传行为与染色 体的行为是平行的。据此作出的推测体的行为是平行的。据此作出的推测,没有说服力的是没有说服力的是 ( ) A.基因在染色体上基因在染色体上 B.每条染色体上有许多基因每条染色体上有许多基因 C.同源染色体分离导致等位基因分离同源染色体分离导致等位基因分离 D.非同源染色体自由组合使非同源染色体上的非等位基因非同源染色体自由组合使非同源染色体上的非等位基因 自由组合自由组合 答案：答案：B 课堂建构
