第二節(jié)基因伴隨染色體傳遞課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接闡明進(jìn)行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中，染色體所發(fā)生的自由組合；闡明有性生殖中基因的分離和自由組合。1.通過分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實(shí)驗(yàn)，掌握假說－演繹基本思路和方法。(科學(xué)思維、科學(xué)探究)2．簡述孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。(生命觀念)一、基因位于染色體上1．薩頓提出遺傳的染色體學(xué)說(1)研究發(fā)現(xiàn)1903年，美國遺傳學(xué)家薩頓在研究蝗蟲精子和卵細(xì)胞形成的過程中發(fā)現(xiàn)，孟德爾假說中的遺傳因子，即基因分離和自由組合的行為與減數(shù)分裂中染色體的行為之間存在著平行的關(guān)系。(2)平行關(guān)系的表現(xiàn)第一，基因與染色體都作為獨(dú)立的遺傳單位?；蛟陔s交實(shí)驗(yàn)中始終保持其獨(dú)立性和完整性，而染色體在細(xì)胞分裂各期中也保持著一定的形態(tài)特征。第二，等位基因在體細(xì)胞中是成對存在的，其中一個(gè)來自母方，另一個(gè)來自父方；同源染色體也成對存在，同樣是一條來自母方，另一條來自父方。第三，在形成配子時(shí)，等位基因互相分離，分別進(jìn)入不同的配子中，結(jié)果每個(gè)配子只含成對基因中的一個(gè)；同樣，在減數(shù)分裂時(shí)，同源染色體的兩條染色體彼此分離，分別進(jìn)入不同的配子中，結(jié)果每個(gè)配子也只含同源染色體中的一條染色體。第四，在形成配子時(shí)，等位基因彼此分離，非等位基因自由組合地進(jìn)入配子；同樣，不成對的非同源染色體也是隨機(jī)地進(jìn)入配子。(3)提出假說根據(jù)基因的行為和染色體行為的一致性，薩頓提出了細(xì)胞核內(nèi)的染色體可能是基因載體的假說，即遺傳的染色體學(xué)說，說明基因在染色體上。2．分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實(shí)驗(yàn)(1)選用果蠅作為遺傳實(shí)驗(yàn)的材料的原因果蠅是一種昆蟲，它們個(gè)體小、繁殖快、生育力強(qiáng)、容易飼養(yǎng)。(2)摩爾根的發(fā)現(xiàn)及眼色遺傳實(shí)驗(yàn)自然界野生果蠅的眼色是紅色的，1910年摩爾根偶然發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，于是他就用這只白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅交配，結(jié)果F1不論雌雄都是紅眼。他再讓F1的雌、雄果蠅互相交配得到F2，在F2中紅眼果蠅與白眼果蠅的數(shù)目比例是3∶1，并且雌果蠅全是紅眼的，雄果蠅則有一半是紅眼的，一半是白眼的。摩爾根還注意到，只有雄果蠅有白眼性狀，雌果蠅沒有此性狀。(3)摩爾根的假說①假說的依據(jù)人們通過顯微鏡能夠觀察到果蠅細(xì)胞中有4對同源染色體，其中有1對同源染色體與果蠅的性別相關(guān)，稱為性染色體。雌果蠅具有兩條同型的性染色體，記為XX；雄果蠅具有兩條異型的性染色體，記為XY。②摩爾根提出假說白眼基因(w)是隱性基因，它位于X染色體上，而Y染色體上沒有它的等位基因。雌果蠅為XX型，必須在兩條X染色體上都帶有白眼基因(w)才會(huì)表現(xiàn)為白眼，而雄果蠅為XY型，只要這一X染色體上有白眼基因(w)即可表現(xiàn)為白眼。再用“＋”表示紅眼顯性基因，親本中白眼雄果蠅的基因型為XwY，紅眼雌果蠅的基因型為X＋X＋。根據(jù)這個(gè)假說，摩爾根成功地解釋了F2中雌、雄果蠅的性狀表現(xiàn)。③遺傳圖解(4)摩爾根實(shí)驗(yàn)證實(shí)的結(jié)論及意義摩爾根的測交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與他的理論預(yù)期結(jié)果完全相符，這表明果蠅的白眼性狀遺傳確實(shí)與性別有關(guān)，而且控制該性狀的基因確實(shí)位于性染色體上。摩爾根對果蠅伴性遺傳的研究，又一次證實(shí)了孟德爾定律的正確性，同時(shí)他也是人類歷史上第一個(gè)將一個(gè)特定基因——白眼基因(w)，定位在一條特定染色體——X染色體上的科學(xué)家。二、遺傳的染色體學(xué)說可以解釋孟德爾定律1．圖示分離定律的染色體基礎(chǔ)按照遺傳的染色體學(xué)說，假設(shè)控制一對相對性狀的等位基因位于一對同源染色體上，例如，控制種子形狀的一對等位基因R和r在某對同源染色體上。2．圖示自由組合定律的染色體基礎(chǔ)假設(shè)控制一對相對性狀的等位基因位于一對同源染色體上，控制另一對相對性狀的等位基因位于另一對同源染色體上。判斷對錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．薩頓利用假說—演繹法，推測基因位于染色體上，且基因都位于染色體上。 ()提示：×薩頓利用類比推理的方法推測基因位于染色體上，摩爾根利用假說—演繹法證實(shí)了基因位于染色體上。2．體細(xì)胞中基因成對存在，配子中只含1個(gè)基因。 ()提示：×體細(xì)胞中基因成對存在，配子中成單存在。3．蝗蟲體細(xì)胞中的24條染色體，12條來自父方，12條來自母方。 ()提示：√4．基因分離定律的實(shí)質(zhì)是等位基因隨非同源染色體的分開而分離。 ()提示：×是等位基因隨同源染色體的分開而分離。5．遺傳的染色體學(xué)說可以解釋孟德爾定律。 ()提示：√薩頓的假說與基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1．假說—演繹法與類比推理法的比較薩頓的假說是用類比推理法得出的，他自己并沒有證明，而是摩爾根用假說—演繹法，用果蠅為實(shí)驗(yàn)生物證明的。類比推理法假說—演繹法原理將未知的和已知的做比較，根據(jù)驚人的一致性(即平行關(guān)系)，做出它們之間有關(guān)系的推理在提出問題，做出假說的基礎(chǔ)上對未知世界進(jìn)行演繹推理，再與實(shí)際實(shí)驗(yàn)做比較以驗(yàn)證假說的正確性結(jié)論不具有邏輯的必然性，不一定正確，還需要驗(yàn)證具有邏輯的必然性，是科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，一定正確2.摩爾根提出假說與演繹推理的拓展(1)提出假說，進(jìn)行解釋假說假說1：控制眼色的基因位于X非同源區(qū)段，X染色體上有，而Y染色體上沒有假說2：控制眼色的基因位于X、Y同源區(qū)段，X染色體和Y染色體上都有實(shí)驗(yàn)一圖解實(shí)驗(yàn)二圖解結(jié)果上述兩種假說都能夠解釋實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(2)演繹推理，驗(yàn)證假說摩爾根依次做了實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二之后提出假說1，從而合理地解釋了實(shí)驗(yàn)一和回交實(shí)驗(yàn)二。為了驗(yàn)證假說，摩爾根設(shè)計(jì)了多個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，其中有一組實(shí)驗(yàn)最為關(guān)鍵，即白眼雌果蠅與親本紅眼雄果蠅交配，最后實(shí)驗(yàn)的真實(shí)結(jié)果和預(yù)期完全符合，假說1得到了證實(shí)。假說假說1：控制眼色的基因位于X非同源區(qū)段，X染色體上有，而Y染色體上沒有假說2：控制眼色的基因位于X、Y同源區(qū)段，X染色體和Y染色體上都有圖解合作探究：果蠅的紅眼(W)對白眼(w)是顯性，控制眼色的基因位于X染色體上?，F(xiàn)用一對果蠅雜交，一方為白眼，另一方為紅眼，雜交后F1中雄果蠅均為白眼，雌果蠅均為紅眼，請回答：(1)親代果蠅的基因型是怎樣的？提示：XwXw和XWY。(2)寫出上述過程的遺傳圖解。提示：如圖所示(3)若讓F1中的雌雄果蠅交配，F(xiàn)2的表型和比例是怎樣的？提示：紅眼雌果蠅∶白眼雌果蠅∶紅眼雄果蠅∶白眼雄果蠅＝1∶1∶1∶1。1．薩頓依據(jù)“基因和染色體的行為存在明顯的平行關(guān)系”，提出“基因在染色體上”的假說，以下哪項(xiàng)不屬于他所依據(jù)的“平行”關(guān)系()A．基因和染色體，在體細(xì)胞中都成對存在，在配子中都只有成對中的一個(gè)B．非等位基因在形成配子時(shí)自由組合，非同源染色體在減數(shù)分裂中也自由組合C．每條染色體上有多個(gè)基因D．基因在雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性，染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)C[基因和染色體，在體細(xì)胞中都成對存在，在配子中都只有成對中的一個(gè)，這說明基因和染色體之間有平行關(guān)系，A不符合題意；非同源染色體上的非等位基因在形成配子時(shí)自由組合，非同源染色體在減數(shù)分裂中也自由組合，這也體現(xiàn)了基因與染色體之間的平行關(guān)系，B不符合題意；一條染色體上包含一個(gè)DNA或兩個(gè)DNA分子，一個(gè)DNA分子上包含有多個(gè)基因，基因是DNA上具有特定遺傳效應(yīng)的遺傳片段，一條染色體上攜帶著許多個(gè)基因，但這不屬于薩頓的假說，C符合題意；基因在雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性；染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，這體現(xiàn)基因與染色體之間的平行關(guān)系，D不符合題意。]2．薩頓運(yùn)用類比推理法提出“控制生物性狀的基因位于染色體上”的假說。摩爾根起初對此假說持懷疑態(tài)度。他和其他同事設(shè)計(jì)果蠅雜交實(shí)驗(yàn)對此進(jìn)行研究。雜交實(shí)驗(yàn)圖解如下：請回答下列問題：(1)上述果蠅雜交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象________(填“支持”或“不支持”)薩頓的假說。根據(jù)同時(shí)期其他生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)果蠅體細(xì)胞中有4對染色體(3對常染色體，1對性染色體)的事實(shí)，摩爾根等人提出以下假說：________________________________，從而使上述遺傳現(xiàn)象得到合理的解釋。(不考慮眼色基因位于Y染色體上的情況)(2)摩爾根等人通過測交等方法力圖驗(yàn)證他們提出的假說。以下實(shí)驗(yàn)圖解是他們完成的測交實(shí)驗(yàn)之一：P紅眼(F1雌)×白眼(雄)↓測交子代紅眼(雌)紅眼(雄)白眼(雌)白眼(雄)1/41/41/41/4(說明：測交親本中的紅眼雌果蠅來自雜交實(shí)驗(yàn)的F1)①上述測交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不能充分驗(yàn)證其假說，其原因是________________________。②為充分驗(yàn)證其假說，需在上述測交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再補(bǔ)充設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。寫出該實(shí)驗(yàn)中親本的基因型：________________。預(yù)期子代的基因型：雌性________，雄性________。(提示：控制眼色的等位基因?yàn)閃、w，親本從上述測交子代中選取)解析：(1)紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)支持薩頓的“基因在染色體上”的假說，根據(jù)同時(shí)期其他生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)果蠅體細(xì)胞中的染色體組型的事實(shí)，摩爾根做出了基因只位于X染色體上，Y染色體上無對應(yīng)的等位基因的假說，從而使得F2出現(xiàn)的性狀分離比在雌雄個(gè)體間的比例不同的現(xiàn)象得到了合理的解釋。(2)①分析圖解可知，測交后代在雌雄個(gè)體間的性狀分離比相同，都是1∶1；假如基因位于常染色體上，測交后代在雌雄個(gè)體間的性狀分離比相同，都是1∶1，如果位于X染色體上，測交后代在雌雄個(gè)體間的性狀分離比也相同，都是1∶1，因此該實(shí)驗(yàn)不能證明摩爾根提出的“控制顏色的基因只位于X染色體上”的假說。②為了充分驗(yàn)證摩爾根提出的“控制顏色的基因只位于X染色體上”的假說，應(yīng)該選擇白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅進(jìn)行測交，親本的基因型分別是XwXw、XWY，測交后代的基因型為XWXw(紅眼雌果蠅)、XwY(白眼雄果蠅)，且比例都為1∶1。答案：(1)支持控制果蠅眼色的基因只位于X染色體上(2)①控制眼色的基因無論位于常染色體上還是位于X染色體上，測交實(shí)驗(yàn)結(jié)果皆相同②XwXw、XWYXWXwXwY遺傳的染色體學(xué)說可以解釋孟德爾定律分離定律與自由組合定律的比較規(guī)律內(nèi)容基因的分離定律基因的自由組合定律描述對象一對同源染色體上的等位基因非同源染色體上的非等位基因行為特點(diǎn)具有一定的獨(dú)立性分離或組合互不干擾發(fā)生時(shí)間減數(shù)分裂過程中減數(shù)分裂過程中結(jié)果等位基因隨同源染色體的分開而分離非同源染色體上的非等位基因自由組合圖示合作探究：如圖是某生物細(xì)胞內(nèi)染色體和基因的分布圖，①和②、③和④是兩對同源染色體，請回答：(1)圖中屬于等位基因的有_____________________________。提示：A與a、B與b、C與c(2)圖中非等位基因有_________________________________。提示：A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b)(3)上述非等位基因中，能自由組合的是哪些？提示：非同源染色體上的非等位基因能自由組合，即A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)(4)不考慮同源染色體非姐妹染色單體間的互換，該生物能產(chǎn)生________種配子，分別是________________。提示：4ABC、ABc、abC、abc1．下列基因的遺傳無法符合孟德爾遺傳定律的是()A．同源染色體上的非等位基因B．同源染色體上的等位基因C．一對性染色體上的等位基因D．位于非同源染色體的基因A[同源染色體上的非等位基因的遺傳不符合分離定律，也不符合自由組合定律，故A符合題意；同源染色體上的等位基因符合基因的分離定律，故B不符合題意；一對性染色體上的等位基因，符合基因的分離定律，故C不符合題意；位于非同源染色體的非等位基因自由組合符合基因的自由組合定律，故D不符合題意。]2．基因的分離定律和基因的自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是()A．有絲分裂 B．減數(shù)第一次分裂C．減數(shù)第二次分裂 D．受精作用B[基因的分離定律和基因的自由組合定律發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過程中。]3．如圖表示果蠅的一個(gè)細(xì)胞，其中數(shù)字表示染色體，字母表示基因，下列有關(guān)敘述正確的是()A．從性染色體組成情況上看，該果蠅只能形成一種配子B．e基因所在的染色體是Y染色體C．形成配子時(shí)基因A、a與D、d之間不能自由組合D．只考慮3、4與7、8兩對染色體時(shí)，該個(gè)體能形成四種配子，并且各種配子數(shù)量相等D[由圖可知，該果蠅為雄性個(gè)體，圖中7為X染色體，8為Y染色體，因此，從性染色體組成情況上看，它能形成X、Y兩種配子，故A錯(cuò)誤；7和8形態(tài)不同，為性染色體中的X和Y，果蠅的Y染色體比X大，所以7為X染色體，故B錯(cuò)誤；A、a與D、d位于兩對同源染色體上，減數(shù)分裂時(shí)，A、a與D、d之間能夠自由組合，故C錯(cuò)誤；只考慮3、4與7、8兩對同源染色體時(shí)，該果蠅基因型可寫成DdXeY，可產(chǎn)生DXe、dXe、DY、dY四種配子且數(shù)量相等，即各占1/4，故D正確。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.1903年，美國遺傳學(xué)家薩頓在研究蝗蟲精子和卵細(xì)胞形成的過程中發(fā)現(xiàn)，孟德爾假說中的遺傳因子，即基因分離和組合的行為與減數(shù)分裂中染色體的行為之間存在著平行的關(guān)系。2.根據(jù)基因的行為和染色體行為的一致性，薩頓提出了遺傳的染色體學(xué)說，說明基因在染色體上。3.摩爾根選用果蠅作為遺傳實(shí)驗(yàn)的材料的原因：果蠅是一種昆蟲，它們個(gè)體小、繁殖快、生育力強(qiáng)、容易飼養(yǎng)。4.人們通過顯微鏡能夠觀察到果蠅細(xì)胞中有4對同源染色體，其中有1對同源染色體與果蠅的性別相關(guān)，稱為性染色體。雌果蠅具有兩條同型的性染色體，記為XX；雄果蠅具有兩條異型的性染色體，記為XY。5.摩爾根的測交實(shí)驗(yàn)表明果蠅的白眼性狀遺傳確實(shí)與性別有關(guān)，而且控制該性狀的基因確實(shí)位于性染色體上。1．下列關(guān)于基因和染色體的敘述，錯(cuò)誤的是()A．體細(xì)胞中成對的等位基因或同源染色體在雜交過程中保持獨(dú)立性B．受精卵中成對的等位基因或同源染色體一半來自母方，另一半來自父方C．等位基因是位于一對同源染色體同一位置上的、控制相對性狀的基因D．雌雄配子結(jié)合形成合子時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合D[體細(xì)胞中成對的等位基因或同源染色體在雜交過程中保持獨(dú)立性，A正確；受精卵中成對的等位基因或同源染色體一半來自母方，另一半來自父方，B正確；等位基因是位于一對同源染色體同一位置上的、控制相對性狀的基因，C正確；非同源染色體上的非等位基因自由組合發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，而不是受精作用過程中，D錯(cuò)誤。]2．在細(xì)胞正常分裂的情況下，雄性果蠅精巢中一定含有兩個(gè)Y染色體的細(xì)胞是()A．減數(shù)第一次分裂的初級精母細(xì)胞B．有絲分裂中期的精原細(xì)胞C．減數(shù)第二次分裂的次級精母細(xì)胞D．有絲分裂后期的精原細(xì)胞D[減數(shù)第一次分裂的初級精母細(xì)胞只含有1個(gè)Y染色體，A錯(cuò)誤；有絲分裂中期的精原細(xì)胞只含有1個(gè)Y染色體，B錯(cuò)誤；減數(shù)第二次分裂的次級精母細(xì)胞可能含有1個(gè)Y染色體(前期和中期)或2個(gè)Y染色體(后期)，也可能不含Y染色體，C錯(cuò)誤；有絲分裂后期的精原細(xì)胞，由于著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，所以此時(shí)期肯定含有2個(gè)Y染色體，D正確。]3．摩爾根研究果蠅的眼色遺傳實(shí)驗(yàn)過程如圖所示。下列相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()A．果蠅的眼色遺傳遵循基因的分離定律B．摩爾根和孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)一樣，都采用了“假說—演繹”的研究方法C．摩爾根所做的假說是控制白眼的基因位于X染色體上，Y染色體不含有它的等位基因D．F2中的紅眼雌果蠅的基因型只有XRXRD[果蠅紅眼與白眼受一對等位基因控制，其遺傳遵循基因的分離定律，A正確；孟德爾遺傳規(guī)律的研究過程和摩爾根果蠅眼色遺傳的研究過程均用到了假說—演繹法，B正確；根據(jù)題圖分析可知控制果蠅紅眼和白眼的基因位于X染色體上，說明摩爾根所做的假說是控制白眼的基因只位于X染色體上，親本中白眼雄果蠅的基因型是XrY，C正確；F2中的紅眼雌果蠅的基因型有XRXR和XRXr，D錯(cuò)誤。]4．如圖為一只果蠅兩條染色體上部分基因分布示意圖(不考慮變異)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．圖示體現(xiàn)了基因在染色體上呈線性排列B．白眼基因w與紫眼基因pr互為非等