第 2 节　基因在染色体上 课标内容要求 概述性染色体上 的基因与性别相 关联。 核心素养对接 1．生命观念：从基因和染色体层面解释新情景下的 简单遗传现象。 2．科学思维：尝试用假说—演绎法分析摩尔根的果 蝇杂交实验。 3．社会责任：认同摩尔根等科学家尊重科学事实， 勇于否定自我的科学精神。 一、萨顿的假说 1．假说 内容：基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就 是说，基因就在染色体上。 2．依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 3．基因与染色体行为的类比 项目 独立性 存在方 式 来源 分配 基因 基因在杂交过程中保持完 染色体 染色体在配子形成和受精过程 整性和独立性 中，具有相对稳定的形态结构 在体细胞中基因成对存在， 在体细胞中染色体成对存在， 在配子中只有成对的基因 在配子中只有成对的染色体中 中的一个 的一条 体细胞中成对的染色体(即同源 体细胞中成对的基因一个 来自父方，一个来自母方 非等位基因在形成配子时 染色体)一条来自父方，一条来 自母方 非同源染色体在减数分裂Ⅰ后 自由组合 期自由组合 二、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．实验方法：假说—演绎法。 3．实验材料：果蝇。 4．实验过程 (1)实验现象： 现象 分析 ① 红眼为显性性状。 ② 果蝇眼色的遗传符合基 因分离定律。 ③F2 中白眼果蝇只有雄果蝇 (2)实验假说： ① 内容：控制白眼的基因在 X 染色体上，而 Y 染色体不含有它的等位基 因。 ② 遗传图解 (3)测交预期： 白眼雄蝇和 F1 中的红眼雌蝇交配→子代雌性红眼∶雌性白眼∶雄性红眼∶雄 性白眼＝1∶1∶1∶1。 (4)测交结果：与预期相符。 (5)实验结论： 控制果蝇红眼、白眼的基因只位于 X 染色体上→基因位于染色体上。 5．基因与染色体的关系 (1)数量关系：一条染色体上有许多个基因。 (2)位置关系：基因在染色体上呈线性排列。 三、孟德尔遗传规律的现代解释 1．基因分离定律的实质 2．基因的自由组合定律的实质 (1)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。 (2)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。 判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验所用的实验方法相同。 (　　) 2．染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多基因。( ) 3．蝗虫的所有遗传物质都位于染色体上。 (　　) 4．非等位基因都位于非同源染色体上。 (　　) 5．等位基因随同源染色体的分离而分离，发生在减数分裂Ⅰ的后期。( ) [答案]　1．×　提示：萨顿的假说利用的是类比推理，而摩尔根的果蝇 杂交实验利用的是假说—演绎法。 2．√ 3．×　提示：蝗虫细胞的细胞质(如线粒体)中也含有少量遗传物质，这 些遗传物质不存在于染色体上。 4．×　提示：有些非等位基因也可以位于同源染色体上。 5．√ 　摩尔根果蝇杂交实验的假说—演绎分析 1．实验现象——发现问题 　　P　　　　　　F1　　　　　　　　　F2 ―→―→ 2．理论分析——提出假说 (1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。 (2)F1 全为红眼，则红眼是显性性状。 (3)F2 中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控 制。 (4)白眼性状的表型与性别相联系。即控制眼色的基因位于 X 染色体上， Y 染色体上没有相关基因。各种果蝇的基因型及表型如下表： 雌果蝇 X X XWXw XwXw 基因型 表型 红眼 红眼 白眼 [注：其中(1)(2)(3)为理论分析，(4)为假说。] W W 雄果绳 X Y XwY 红眼 白眼 W 3．演绎推理——实验检验 (1)实验一：F2 中白眼雄果蝇与 F1 中红眼雌果蝇交配。 ① 若基因位于 X 染色体上，且 Y 染色体上没有它的等位基因，则遗传图 解如下： ② 若基因位于 X 染色体上，Y 染色体上含有它的等位基因，则遗传图解 如下： ③ 若基因位于常染色体上，则遗传图解如下： 说明：①②③实验结果相同，故根据本实验结果无法验证假说，但通过 本实验得到了白眼雌果蝇。 (2)实验二：利用“实验一”得到的白眼雌果蝇与一个毫无血缘关系的野生 型纯种红眼雄果蝇交配。 ① 若基因位于 X 染色体上，且 Y 染色体上没有它的等位基因，则遗传图 解如下： ② 若基因位于 X 染色体上，Y 染色体上含有它的等位基因，则遗传图解 如下： ③ 若基因位于常染色体上，则遗传图解如下： 说明：杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与① 相同，与②③不同，由此可证明假说成立。 　与性染色体有关的两个“并非” (1)并非所有的生物都有性染色体。 ① 由性染色体决定性别的生物才有性染色体。 ② 雌雄同株的植物无性染色体。 (2)并非所有生物的 X 染色体都比 Y 染色体短，如人的 X 染色体比 Y 染色体长。 1．在摩尔根所做的果蝇野生型与白眼突变体杂交实验中，最早能够判 断白眼基因位于 X 染色体上的最关键的实验结果是(　　) A．白眼突变体与野生型杂交，F1 全部表现为野生型，雌雄比例 1∶1 B．F1 相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性 C．F1 雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为 1∶1 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 B　[A 项能说明野生型相对于突变型是显性性状，但不能判断白眼基因 位于 X 染色体上，与题意不符；B 项能说明这一对性状的遗传与性别有关 ， 即控制该性状的基因位于 X 染色体上，且这是在摩尔根果蝇杂交实验中最早 出现的实验现象，与题意相符；C 项属于测交类型，不能说明白眼基因位于 X 染色体上，与题意不符；D 项能说明控制该性状的基因位于 X 染色体上， 但这是在摩尔根利用测交实验验证假说中出现的 ，不是最早，与题意不 符。] 2．(不定项)摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列相关叙 述中，正确的是(　　) A．果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律 B．摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样 ，都采用了假 说—演绎法 C．摩尔根所做的假设是控制白眼的基因只位于 X 染色体上，亲本中白 眼雄果蝇的基因型是 XwY D．F2 中的红眼雌果蝇的基因型只有 XWXW ABC　[子二代中，红眼和白眼的比例为 3∶1，说明果蝇的眼色遗传遵循 基因的分离定律，A 正确；摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验 一样，都采用了假说—演绎法，B 正确；摩尔根所做的假设是控制白眼的基 因只位于 X 染色体上，亲本中白眼雄果蝇的基因型是 XwY，C 正确；F2 中的 红眼雌果蝇的基因型有 XWXW 和 XWXw，D 错误。] 　孟德尔遗传规律的现代解释 1．分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，如图： 2．自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离， 位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图： 　基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律 (1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律 ，只有非同源染色 体上的非等位基因遵循自由组合定律。 (2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律 ，叶绿体、线 粒体中的基因都不遵循。 (3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。 合作探究：孟德尔遗传定律中的遗传因子与染色体上的基因对应关系是 怎样的？ 提示：(1)分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上的一对等位基 因。 (2)自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位 基因。 1．(不定项)据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是(　　) AC　[基因自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因的 自由组合。在选项 A 中的 与 是位于同源染色体上的基因 ，是不能自 由组合的，选项 C 同选项 A。] 2．(2019·全国卷Ⅰ)某种二倍体高等植物的性别决定类型为 XY 型。该植 物有宽叶和窄叶两种叶形，宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因 (B/b)位于 X 染色体上，含有基因 b 的花粉不育。下列叙述错误的是(　　) A．窄叶性状只能出现在雄株中，不可能出现在雌株中 B．宽叶雌株与宽叶雄株杂交，子代中可能出现窄叶雄株 C．宽叶雌株与窄叶雄株杂交，子代中既有雌株又有雄株 D．若亲本杂交后子代雄株均为宽叶，则亲本雌株是纯合子 C　[由于含有基因 b 的花粉不育，因此不可能形成基因型为 XbXb 的个体， A 正确；若宽叶雌株基因型为 XBXb，则与宽叶雄株杂交，子代中可能出现基 因型为 XbY 的窄叶雄株，B 正确；由于含有基因 b 的花粉不育，所以窄叶雄 株的子代只有雄株，C 错误；后代雄株的 X 染色体来自亲代雌株，若后代雄 株均为宽叶，则亲代雌株只能提供含基因 B 的卵细胞，故亲本雌株是纯合子， D 正确。] [课堂小结] 知识网络构建 核心语句归纳 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等 位基因随同源染色体分开而分离 的同时，非同源染色体上的非等 位基因自由组合。 5.萨顿的“基因和染色体行为存在 着明显的平行关系”的假说是运用 了类比推理法。 6.摩尔根的果蝇杂交实验运用了 假说—演绎法。 1． (不定项 )下列 各项中 能说明基因和染色体行为存在平行关系的是 ( ) A．体细胞中基因和染色体成对存在，生殖细胞中二者都是成单存在 B．体细胞成对的基因和同源染色体都是一个来自父方一个来自母方 C．非同源染色体及其上的非等位基因自由组合 D．基因和染色体在生殖过程中都可能发生变异 ABC　[在生殖过程中基因和染色体的变异是随机发生的 ，没有必然的 联系，不能体现二者间的平行关系。] 2．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子一代雌雄果蝇都表现红眼，这些 果蝇交配产生的子二代中，红眼雄果蝇占 1/4，白眼雄果蝇占 1/4，红眼雌果 蝇占 1/2。下列叙述错误的是(　　) A．红眼对白眼是显性 B．眼色的遗传遵循分离定律 C．眼色和性别表现为自由组合 D．子二代红眼雌果蝇有两种基因型 C　[若控制眼色的基因用 M、m 表示，该过程遗传图解为 P：红眼雌果 蝇 (XMXM)× 白 眼 雄 果 蝇 (XmY)→F1 ： 红 眼 雌 果 蝇 (XMXm)× 红 眼 雄 果 蝇 (XMY)→F2 ：红眼雌果蝇 (XMXM 、XMXm