2023-2024學年 人教版 必修二 基因在染色體上 學案

第2節(jié)基因在染色體上學習目標核心素養(yǎng)1.通過比較基因和染色體的平行關(guān)系，掌握薩頓的假說2.運用假說—演繹法，模擬摩爾根證明基因在染色體上的實驗過程3.運用有關(guān)基因和染色體的知識，闡明孟德爾遺傳規(guī)律的細胞學基礎(chǔ)和實質(zhì)1.生命觀念：薩頓的假說和摩爾根的果蠅雜交實驗都充分體現(xiàn)了遺傳的物質(zhì)性2.科學思維：摩爾根的實驗成功地運用了假說—演繹法，不僅加深了學生對科學方法的認識，更有利于學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展3.科學探究：摩爾根的探究性實驗不僅使學生了解了科學探究的魅力，更能打開學生的思維空間，激發(fā)學生對“果蠅眼色基因位于X染色體”“基因標記”等相關(guān)內(nèi)容的探索興趣4.社會責任：科學家對遺傳現(xiàn)象的探索精神和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度都能使學生在學習中形成正確的價值觀知識點1薩頓的假說和基因位于染色體上的實驗證據(jù)1．薩頓的假說(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立性基因在雜交過程中保持eq\x(\s\up1(01))完整性和eq\x(\s\up1(02))獨立性染色體在配子形成和受精過程中，也有eq\x(\s\up1(03))相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)存在方式在體細胞中基因eq\x(\s\up1(04))成對存在，在配子中只有eq\x(\s\up1(05))成對的基因中的一個在體細胞中染色體eq\x(\s\up1(06))成對存在，在配子中只有eq\x(\s\up1(07))成對的染色體中的一條來源體細胞中成對的基因一個來自eq\x(\s\up1(08))父方，一個來自eq\x(\s\up1(09))母方體細胞中成對的染色體(即eq\x(\s\up1(10))同源染色體)一條來自eq\x(\s\up1(11))父方，一條來自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驗證據(jù)(1)實驗者：美國生物學家eq\x(\s\up1(18))摩爾根。(2)實驗材料：eq\x(\s\up1(19))果蠅。①果蠅作為遺傳學研究的實驗材料的優(yōu)點個體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對常染色體eq\x(\s\up1(26))3對(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)實驗方法：eq\x(\s\up1(29))假說—演繹法。(4)研究過程①實驗現(xiàn)象——發(fā)現(xiàn)問題F1全為eq\x(\s\up1(32))紅眼，說明eq\x(\s\up1(33))白眼對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中雌性個體的性狀為eq\x(\s\up1(37))紅眼，雄性個體的性狀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a．假說核心內(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．實驗解釋④設(shè)計測交實驗，預(yù)測實驗結(jié)果——演繹推理實驗一：F1中紅眼雌果蠅與親本白眼雄果蠅測交實驗二：實驗一中F1紅眼雄果蠅與白眼雌果蠅測交⑤進行測交實驗——實驗驗證：實驗結(jié)果與理論預(yù)期相符。⑥實驗結(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．演繹推理過程為什么設(shè)置兩個實驗？提示：實驗一雜交子代中，雌雄果蠅均有紅眼和白眼，與基因位于常染色體上時表現(xiàn)相同，故根據(jù)本實驗的結(jié)果無法驗證假說，但通過實驗一可以得到白眼雌果蠅，用于實驗二。2．細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，有的位于細胞質(zhì)的質(zhì)粒上。知識點2孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋1．基因的分離定律(1)基因分離定律的實質(zhì)：在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的eq\x(\s\up1(01))等位基因，具有一定的eq\x(\s\up1(02))獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，eq\x(\s\up1(03))等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。(2)分離定律的細胞學基礎(chǔ)分離定律的細胞學基礎(chǔ)是等位基因隨eq\x(\s\up1(04))同源染色體的分開而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，非同源染色體上的eq\x(\s\up1(08))非等位基因自由組合。(2)自由組合定律的細胞學基礎(chǔ)自由組合定律的細胞學基礎(chǔ)是等位基因隨同源染色體分開而分離的同時，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：進行有性生殖的真核生物的細胞核中的遺傳物質(zhì)的遺傳。課堂小結(jié)1．(目標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﹐以下哪項不屬于他所依據(jù)的“平行”關(guān)系()A．基因和染色體，在體細胞中都成對存在，在配子中都只有成對中的一個B．每條染色體上的基因具有一定獨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．基因在雜交過程中保持完整性和獨立性，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)答案B2．(目標2)果蠅的紅眼對白眼為顯性，且控制該性狀的一對基因位于X染色體上，下列哪組雜交組合中，通過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解析欲通過眼色直接判斷果蠅性別，可以采用隱性雌性個體與顯性雄性個體雜交的方法，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表示成對的等位基因分離進入不同配子，③表示雌雄配子的隨機結(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結(jié)合，故圖中基因的分離定律發(fā)生作用的時期是①②④⑤，自由組合定律發(fā)生作用的時期是④⑤，B、C、D錯誤，A正確。4．(目標3)關(guān)于孟德爾相對性狀的遺傳實驗及基因分離和自由組合定律的敘述，正確的是()A．孟德爾雜交實驗中，重組類型即F2中與F1性狀不同的類型B．受精時不同類型的雌雄配子隨機結(jié)合就是自由組合C．自由組合定律的細胞學基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時非同源染色體的自由組合D．基因分離定律的細胞學基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時姐妹染色單體分離答案C解析孟德爾雜交實驗中，重組類型即F2中與P(親本)性狀不同的類型，A錯誤；自由組合定律的實質(zhì)是指F1產(chǎn)生配子過程中，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結(jié)合，B錯誤；自由組合定律是指在減數(shù)分裂形成配子時，非同源染色體上的非等位基因的自由組合，因此其細胞學基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時非同源染色體的自由組合，C正確；基因分離定律的細胞學基礎(chǔ)是減數(shù)分裂時同源染色體的分離，D錯誤。5．(不定項)(目標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，真核細胞的線粒體、葉綠體中也存在基因，A錯誤；一條染色體上有許多個基因，基因在染色體上呈線性排列，B正確，C錯誤；染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，D錯誤。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，同源染色體分開，等位基因也隨之分離B．染色單體分開時，復(fù)制而來的兩個基因也隨之分開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存在的解題分析在性染色體上，有些基因不是成對存在的，如控制果蠅眼色的基因位于X染色體上，而在Y染色體上沒有與之相對應(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。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．該果蠅的眼色不一定為白眼B．摩爾根用假說—演繹法證明基因在染色體上呈線性排列C．白眼個體有的細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—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—演繹法證明，B錯誤；白眼個體有的細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；基因分離定律的實質(zhì)是等位基因隨同源染色體的分開而分離，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驗探究[例3]果蠅的大翅和小翅是一對相對性狀，由一對等位基因A、a控制?，F(xiàn)用大翅雌果蠅和小翅雄果蠅進行交配，再讓F1雌雄個體相互交配，實驗結(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．果蠅翅形大翅對小翅為顯性B．根據(jù)實驗結(jié)果判斷果蠅的翅形遺傳遵循基因分離定律C．根據(jù)實驗結(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行交配，F(xiàn)1全是大翅果蠅，所以大翅對小翅為顯性，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；又因為表型與性別有關(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錯誤。答案D[例4](不定項)已知果蠅中，灰身與黑身為一對相對性狀(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相對性狀(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論雌雄，性狀分離比均為灰身∶黑身＝3∶1，說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，沒有分叉毛，雄果蠅中直毛∶分叉毛＝1∶1，說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題型三孟德爾遺傳規(guī)律的細胞學分析[例5]在熒光顯微鏡下觀察被標記的某動物的睪丸細胞，等位基因A、a分別被標記為紅色、黃色，等位基因B、b分別被標記為藍色、綠色。①、③細胞都處于染色體向細胞兩極移動的時期。不考慮互換，下列有