2023-2024學(xué)年 人教版 必修二 基因在染色體上 學(xué)案

第2節(jié)基因在染色體上學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.通過(guò)比較基因和染色體的平行關(guān)系，掌握薩頓的假說(shuō)2.運(yùn)用假說(shuō)—演繹法，模擬摩爾根證明基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)過(guò)程3.運(yùn)用有關(guān)基因和染色體的知識(shí)，闡明孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)和實(shí)質(zhì)1.生命觀念：薩頓的假說(shuō)和摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)都充分體現(xiàn)了遺傳的物質(zhì)性2.科學(xué)思維：摩爾根的實(shí)驗(yàn)成功地運(yùn)用了假說(shuō)—演繹法，不僅加深了學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的認(rèn)識(shí)，更有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展3.科學(xué)探究：摩爾根的探究性實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生了解了科學(xué)探究的魅力，更能打開(kāi)學(xué)生的思維空間，激發(fā)學(xué)生對(duì)“果蠅眼色基因位于X染色體”“基因標(biāo)記”等相關(guān)內(nèi)容的探索興趣4.社會(huì)責(zé)任：科學(xué)家對(duì)遺傳現(xiàn)象的探索精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度都能使學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成正確的價(jià)值觀知識(shí)點(diǎn)1薩頓的假說(shuō)和基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1．薩頓的假說(shuō)(1)基因與染色體行為的平行關(guān)系基因行為染色體行為獨(dú)立性基因在雜交過(guò)程中保持eq\x(\s\up1(01))完整性和eq\x(\s\up1(02))獨(dú)立性染色體在配子形成和受精過(guò)程中，也有eq\x(\s\up1(03))相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)存在方式在體細(xì)胞中基因eq\x(\s\up1(04))成對(duì)存在，在配子中只有eq\x(\s\up1(05))成對(duì)的基因中的一個(gè)在體細(xì)胞中染色體eq\x(\s\up1(06))成對(duì)存在，在配子中只有eq\x(\s\up1(07))成對(duì)的染色體中的一條來(lái)源體細(xì)胞中成對(duì)的基因一個(gè)來(lái)自eq\x(\s\up1(08))父方，一個(gè)來(lái)自eq\x(\s\up1(09))母方體細(xì)胞中成對(duì)的染色體(即eq\x(\s\up1(10))同源染色體)一條來(lái)自eq\x(\s\up1(11))父方，一條來(lái)自eq\x(\s\up1(12))母方分配eq\x(\s\up1(13))非等位基因在形成配子時(shí)自由組合eq\x(\s\up1(14))非同源染色體在減數(shù)分裂Ⅰ的后期也是自由組合的(2)結(jié)論：基因和染色體的行為存在著明顯的eq\x(\s\up1(15))平行關(guān)系，基因(遺傳因子)是由eq\x(\s\up1(16))染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因就在eq\x(\s\up1(17))染色體上。2．基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)(1)實(shí)驗(yàn)者：美國(guó)生物學(xué)家eq\x(\s\up1(18))摩爾根。(2)實(shí)驗(yàn)材料：eq\x(\s\up1(19))果蠅。①果蠅作為遺傳學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)個(gè)體eq\x(\s\up1(20))小，容易飼養(yǎng)；繁殖速度eq\x(\s\up1(21))快，在室溫下10多天就可繁殖一代；后代數(shù)量eq\x(\s\up1(22))多，一只雌果蠅一生能產(chǎn)生幾百個(gè)后代。②果蠅染色體組成性別eq\x(\s\up1(23))雌性eq\x(\s\up1(24))雄性同源染色體eq\x(\s\up1(25))4對(duì)常染色體eq\x(\s\up1(26))3對(duì)(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)性染色體同型，用eq\x(\s\up1(27))XX表示異型，用eq\x(\s\up1(28))XY表示(3)實(shí)驗(yàn)方法：eq\x(\s\up1(29))假說(shuō)—演繹法。(4)研究過(guò)程①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——發(fā)現(xiàn)問(wèn)題F1全為eq\x(\s\up1(32))紅眼，說(shuō)明eq\x(\s\up1(33))白眼對(duì)eq\x(\s\up1(34))紅眼是隱性。F2的性狀分離比為紅眼∶白眼＝eq\x(\s\up1(35))3∶1，符合eq\x(\s\up1(36))分離定律。F2中雌性個(gè)體的性狀為eq\x(\s\up1(37))紅眼，雄性個(gè)體的性狀eq\x(\s\up1(38))既有紅眼又有白眼，性狀表現(xiàn)與eq\x(\s\up1(39))性別有關(guān)。②提出問(wèn)題：白眼性狀的表現(xiàn)為何總與性別相關(guān)聯(lián)？③理論解釋——提出假說(shuō)a．假說(shuō)核心內(nèi)容：控制白眼的基因(用w表示)在eq\x(\s\up1(40))X染色體上，而Y染色體上不含它的eq\x(\s\up1(41))等位基因。b．實(shí)驗(yàn)解釋④設(shè)計(jì)測(cè)交實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果——演繹推理實(shí)驗(yàn)一：F1中紅眼雌果蠅與親本白眼雄果蠅測(cè)交實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)一中F1紅眼雄果蠅與白眼雌果蠅測(cè)交⑤進(jìn)行測(cè)交實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期相符。⑥實(shí)驗(yàn)結(jié)論：決定果蠅紅眼和白眼的基因位于eq\x(\s\up1(55))X染色體上，從而證明了eq\x(\s\up1(56))基因在染色體上。(5)基因和染色體的關(guān)系①數(shù)量關(guān)系：一條染色體上有eq\x(\s\up1(57))許多個(gè)基因。②位置關(guān)系：基因在染色體上呈eq\x(\s\up1(58))線性排列。1．演繹推理過(guò)程為什么設(shè)置兩個(gè)實(shí)驗(yàn)？提示：實(shí)驗(yàn)一雜交子代中，雌雄果蠅均有紅眼和白眼，與基因位于常染色體上時(shí)表現(xiàn)相同，故根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果無(wú)法驗(yàn)證假說(shuō)，但通過(guò)實(shí)驗(yàn)一可以得到白眼雌果蠅，用于實(shí)驗(yàn)二。2．細(xì)胞中的基因都位于染色體上嗎？為什么？提示：不是。①真核生物的核基因都位于染色體上，而質(zhì)基因位于線粒體等細(xì)胞器內(nèi)；②原核生物的基因有的位于擬核區(qū)DNA分子上，有的位于細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒上。知識(shí)點(diǎn)2孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋1．基因的分離定律(1)基因分離定律的實(shí)質(zhì)：在雜合子的細(xì)胞中，位于一對(duì)同源染色體上的eq\x(\s\up1(01))等位基因，具有一定的eq\x(\s\up1(02))獨(dú)立性；在減數(shù)分裂形成配子的過(guò)程中，eq\x(\s\up1(03))等位基因會(huì)隨同源染色體的分開(kāi)而分離，分別進(jìn)入兩個(gè)配子中，獨(dú)立地隨配子遺傳給后代。(2)分離定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)分離定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是等位基因隨eq\x(\s\up1(04))同源染色體的分開(kāi)而eq\x(\s\up1(05))分離，如下圖：2．基因的自由組合定律(1)基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)：位于非同源染色體上的eq\x(\s\up1(06))非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂過(guò)程中，同源染色體上的eq\x(\s\up1(07))等位基因彼此分離的同時(shí)，非同源染色體上的eq\x(\s\up1(08))非等位基因自由組合。(2)自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是等位基因隨同源染色體分開(kāi)而分離的同時(shí)，eq\x(\s\up1(09))非等位基因隨著eq\x(\s\up1(10))非同源染色體的自由組合而組合，如下圖：分離定律和自由組合定律的應(yīng)用范圍是什么？提示：進(jìn)行有性生殖的真核生物的細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)的遺傳。課堂小結(jié)1．(目標(biāo)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(shuō)﹐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(duì)存在，在配子中都只有成對(duì)中的一個(gè)B．每條染色體上的基因具有一定獨(dú)立性且在染色體上都呈線性排列C．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Ⅰ的后期也是自由組合D．基因在雜交過(guò)程中保持完整性和獨(dú)立性，染色體在配子形成和受精過(guò)程中，也有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)答案B2．(目標(biāo)2)果蠅的紅眼對(duì)白眼為顯性，且控制該性狀的一對(duì)基因位于X染色體上，下列哪組雜交組合中，通過(guò)眼色就可以直接判斷果蠅性別()A．雜合紅眼(♀)×紅眼(♂)B．白眼(♀)×白眼(♂)C．雜合紅眼(♀)×白眼(♂)D．白眼(♀)×紅眼(♂)答案D解析欲通過(guò)眼色直接判斷果蠅性別，可以采用隱性雌性個(gè)體與顯性雄性個(gè)體雜交的方法，若該性狀由B、b控制，即XbXb(白眼，♀)×XBY(紅眼，♂)，子代中雄性全為白眼，雌性全為紅眼。3．(目標(biāo)3)下圖中基因的分離定律和自由組合定律發(fā)生作用的時(shí)期分別是()A．①②④⑤，④⑤ B．①②④⑤，③⑥C．③，④⑤ D．③，⑥答案A解析①②表示成對(duì)的等位基因分離進(jìn)入不同配子，③表示雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合，④⑤中發(fā)生了等位基因的分離和非等位基因的自由組合，⑥表示雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合，故圖中基因的分離定律發(fā)生作用的時(shí)期是①②④⑤，自由組合定律發(fā)生作用的時(shí)期是④⑤，B、C、D錯(cuò)誤，A正確。4．(目標(biāo)3)關(guān)于孟德?tīng)栂鄬?duì)性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)及基因分離和自由組合定律的敘述，正確的是()A．孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)中，重組類型即F2中與F1性狀不同的類型B．受精時(shí)不同類型的雌雄配子隨機(jī)結(jié)合就是自由組合C．自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時(shí)非同源染色體的自由組合D．基因分離定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時(shí)姐妹染色單體分離答案C解析孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)中，重組類型即F2中與P(親本)性狀不同的類型，A錯(cuò)誤；自由組合定律的實(shí)質(zhì)是指F1產(chǎn)生配子過(guò)程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合，而不是雌雄配子之間的隨機(jī)結(jié)合，B錯(cuò)誤；自由組合定律是指在減數(shù)分裂形成配子時(shí)，非同源染色體上的非等位基因的自由組合，因此其細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時(shí)非同源染色體的自由組合，C正確；基因分離定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時(shí)同源染色體的分離，D錯(cuò)誤。5．(不定項(xiàng))(目標(biāo)3)下列關(guān)于基因和染色體關(guān)系的敘述中，不正確的是()A．基因全部在染色體上B．基因在染色體上呈線性排列C．一條染色體上有一個(gè)基因D．染色體就是由基因組成的答案ACD解析染色體是基因的主要載體，真核細(xì)胞的線粒體、葉綠體中也存在基因，A錯(cuò)誤；一條染色體上有許多個(gè)基因，基因在染色體上呈線性排列，B正確，C錯(cuò)誤；染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，D錯(cuò)誤。題型一基因和染色體的關(guān)系[例1]下列有關(guān)減數(shù)分裂過(guò)程中基因和染色體變化的敘述，不正確的是()A．減數(shù)分裂時(shí)，同源染色體分開(kāi)，等位基因也隨之分離B．染色單體分開(kāi)時(shí)，復(fù)制而來(lái)的兩個(gè)基因也隨之分開(kāi)C．非同源染色體自由組合，其上的非等位基因也可以自由組合D．性染色體上的基因都是成對(duì)存在的解題分析在性染色體上，有些基因不是成對(duì)存在的，如控制果蠅眼色的基因位于X染色體上，而在Y染色體上沒(méi)有與之相對(duì)應(yīng)的等位基因。答案D[例2]如圖表示某果蠅X染色體上的部分基因位點(diǎn)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．該果蠅的眼色不一定為白眼B．摩爾根用假說(shuō)—演繹法證明基因在染色體上呈線性排列C．白眼個(gè)體有的細(xì)胞可能不含白眼基因D．深紅眼基因和朱紅眼基因在遺傳時(shí)不符合基因的分離定律解題分析如果是雌果蠅，則由圖不能判斷果蠅是否為白眼，A正確；摩爾根只是利用假說(shuō)—演繹法證明了基因在染色體上，基因在染色體上呈線性排列不是利用假說(shuō)—演繹法證明，B錯(cuò)誤；白眼個(gè)體有的細(xì)胞可能不含白眼基因，例如白眼雄果蠅產(chǎn)生的部分精子不含X染色體，故不含白眼基因，C正確；基因分離定律的實(shí)質(zhì)是等位基因隨同源染色體的分開(kāi)而分離，而深紅眼基因和朱紅眼基因位于一條染色體上，故不遵循基因分離定律，D正確。答案B題型二基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)探究[例3]果蠅的大翅和小翅是一對(duì)相對(duì)性狀，由一對(duì)等位基因A、a控制?，F(xiàn)用大翅雌果蠅和小翅雄果蠅進(jìn)行交配，再讓F1雌雄個(gè)體相互交配，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：F1：大翅雌果蠅、雄果蠅共1237只；F2：大翅雌果蠅2159只，大翅雄果蠅1011只，小翅雄果蠅982只。不考慮X、Y染色體同源區(qū)段。下列分析不正確的是()A．果蠅翅形大翅對(duì)小翅為顯性B．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷果蠅的翅形遺傳遵循基因分離定律C．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可證明控制翅形的基因位于X染色體上D．F2中雌果蠅基因型相同，雄果蠅有兩種基因型解題分析大翅雌果蠅和小翅雄果蠅進(jìn)行交配，F(xiàn)1全是大翅果蠅，所以大翅對(duì)小翅為顯性，A正確；根據(jù)題中信息“F2：大翅雌果蠅2159只，大翅雄果蠅1011只，小翅雄果蠅982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分離定律，B正確；又因?yàn)楸硇团c性別有關(guān)，且不考慮X、Y染色體同源區(qū)段，可推知控制翅形的基因位于X染色體上，親本的基因型為XAXA、XaY，F(xiàn)1的基因型為XAXa、XAY，F(xiàn)2的基因型為XAXA、XAXa、XAY、XaY，C正確，D錯(cuò)誤。答案D[例4](不定項(xiàng))已知果蠅中，灰身與黑身為一對(duì)相對(duì)性狀(顯性基因用A表示，隱性基因用a表示)；直毛與分叉毛為一對(duì)相對(duì)性狀(顯性基因用B表示，隱性基因用b表示)?，F(xiàn)有兩只親代果蠅雜交得到子代類型和比例如下表。灰身、直毛灰身、分叉毛黑身、直毛黑身、分叉毛雌蠅3/401/40雄蠅3/83/81/81/8據(jù)表分析，下列說(shuō)法正確的是()A．控制灰身與黑身、直毛與分叉毛的基因并不都位于常染色體上B．親代雌、雄果蠅的基因型分別為AaXBXb和AaXBYC．子代雄蠅中灰身分叉毛的基因型為AAXbY、AaXbYD．子代表型為灰身直毛的雌果蠅中純合子占5/6解題分析由表格內(nèi)容可知：兩只親代果蠅雜交得到的子代中無(wú)論雌雄，性狀分離比均為灰身∶黑身＝3∶1，說(shuō)明控制果蠅的灰身和黑身上的基因位于常染色體上，且灰身對(duì)黑身是顯性，親本基因型為Aa×Aa；子代中雌果蠅中只有直毛，沒(méi)有分叉毛，雄果蠅中直毛∶分叉毛＝1∶1，說(shuō)明控制果蠅直毛和分叉毛的基因位于X染色體上，且直毛對(duì)分叉毛是顯性性狀，故親本基因型為XBXb×XBY，故親代雌、雄果蠅的基因型分別為AaXBXb和AaXBY，A、B正確；由于親代雌、雄果蠅的基因型分別為AaXBXb和AaXBY，所以子代雄蠅中灰身分叉毛的基因型為AAXbY、AaXbY，C正確；子代表型為灰身直毛的雌果蠅(A_XBX－)的比例＝3/4×1/2＝3/8，純合子AAXBXB＝1/4×1/4＝1/16，故灰身直毛的雌果蠅中純合子的比例＝1/16÷3/8＝1/6，D錯(cuò)誤。答案ABC技法提升根據(jù)子代性別、性狀數(shù)量的比例判斷基因在染色體上的位置(以上題為例)：灰身、直毛灰身、分叉毛黑身、直毛黑身、分叉毛雌蠅3/401/40雄蠅3/83/81/81/8題型三孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的細(xì)胞學(xué)分析[例5]在熒光顯微鏡下觀察被標(biāo)記的某動(dòng)物的睪丸細(xì)胞，等位基因A、a分別被標(biāo)記為紅色、黃色，等位基因B、b分別被標(biāo)記為藍(lán)色、綠色。①、③細(xì)胞都處于染色體向細(xì)胞兩極移動(dòng)的時(shí)期。不考慮互換，下列有