第2节 基因在染色体上
课程标准
说明基因和遗传信息的关系。
课标解读
1．说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
2．运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的
实质。
3．尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
4．认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实
践的精神，以及对科学的热爱。
基因是由_______携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在_______上。

基因和染色体行为存在着明显的_____关系。
萨顿的假说
1．内容
2．依据
染色体
染色体
平行
(1)基因在杂交过程中保持_______________。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的_________。
(2)在体细胞中基因成对存在，_______也是成对的。在配子中只有成对的基因中的一个，同样，也只有成对的_______中的一条。
(3)体细胞中成对的基因一个来自_____，一个来自_____。___________也是如此。
(4)_______基因在形成配子时自由组合，_______染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。

提示　萨顿用的是类比推理法，孟德尔用的是假说—演绎法。
完整性和独立性
形态结构
染色体
染色体
父方
母方
同源染色体
非等位
非同源
[思维激活1] 萨顿、孟德尔研究遗传的方法分别是什么？
萨顿采用的科学方法——类比推理
萨顿的假说是他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
A．基因、染色体在生殖过程中的完整性、独立性
B．体细胞中基因(染色体)成对存在，配子中成对存在
C．成对的基因(染色体)都是一个来自父方，一个来自母方
D．减数第一次分裂后期非等位基因(非同源染色体)的自由
组合
解析　在生物的体细胞中，染色体、基因成对存在，并且一个来自父方，一个来自母方；在减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体分开而分离，非等位基因随非同源染色体自由组合而自由组合，并分别进入不同的配子，表现出一定的独立性和完整性。
答案　B
【巩固1】 下列各项中不能说明基因和染色体行为存在平行关系
的是 (　　)。
美国生物学家_______。

果蝇
基因在染色体上的实验证据
1．实验者
2．实验材料
摩尔根
短
高
染色体
P　　　　红眼(♀)×白眼(♂)
　　　　　↓
F1　　　　_____(♀、♂)
　　　　　 雌雄交配
3. 实验现象
4．实验现象的解释
红眼
XW
Y
XW
Xw
白眼雄性
5. 实验现象解释的验证方法：_____。
6．实验结论：基因在_______上。
7．发展：一条染色体上有___个基因，基因在染色体上呈
_____排列。
测交
染色体
多
线性
提示　不是。①真核生物的细胞核基因位于染色体上，细胞质基因存在于叶绿体和线粒体中。②原核生物的基因有的位于拟核DNA分子上，有的位于细胞质中的质粒上。③病毒无细胞结构，含有的基因亦不位于染色体上。
(2)摩尔根证明基因在染色体上采用了何种方法？
提示　假说—演绎法。
[思维激活2] (1)细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？
1．果蝇的染色体组成
(2)相关说明：
①果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。
②F1全为红眼，则红眼是显性性状。
③F2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白眼性状的表现与性别相联系。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现型如下表：
(3)验证：测交实验。
①过程：
②测交结果：后代中红眼∶白眼＝1∶1，且性状与性别相关联。
③结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。
A．红眼雄果蝇　　　　　 B．白眼雄果蝇
C．红眼雌果蝇 D．白眼雌果蝇
【巩固2】 决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色性状，w基因控制白色性状。一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代中不可能出现的是 (　　)。
解析　本题考查了基因与染色体的关系。解答本题应先写出亲代基因型，红眼雌果蝇：XWXW或XWXw，红眼雄果蝇：XWY。若XWXW×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)；若XWXw×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWXw(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)、XwY(白眼雄果蝇)。可见，后代中不可能有白眼雌果蝇。本题还可以采用直选法将D项选出，因为亲代红眼雄果蝇的基因型为XWY，其中的XW肯定要传给子代雌果蝇，而子代雌果蝇中只要存在一个W基因，就肯定表现为红眼。
答案　D
孟德尔遗传规律的现代解释
等位基因
非等位基因
独立性
互不干扰
减数分裂
减数分裂
同源染色体
自由组合
提示　不是，同源染色体上的非等位基因不可自由组合。
[思维激活3] 减数分裂时是不是所有非等位基因都可自由组合？
(1)分离定律中的一对遗传因子是指一对同源染色体上的等位基因。

(1)分离定律的细胞学基础是减数第一次分裂后期同源染色体分离(如下图)。
1．孟德尔的遗传因子与染色体上基因的对应关系
2．两个遗传定律的细胞学基础
(2)自由组合定律的细胞学基础是减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合(如下图)。
或
(1)适用范围：均适用于真核生物有性生殖时核基因的遗传。
(2)作用时间：同时进行，均发生在减数第一次分裂的后期。
3．两个遗传定律的联系
【巩固3】 据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的
是 (　　)。
解析　位于非同源染色体上的非等位基因在减数分裂形成配子的过程中，遵循基因的自由组合定律。B、C、D选项中有关的基因属于非同源染色体上的非等位基因，在减数分裂时，可以自由组合；而A选项中的基因A与D、a与d是同一条染色体上的非等位基因。
答案　A
A．红眼对白眼是显性
B．眼色遗传符合分离定律
C．眼色和性别表现自由组合
D．红眼和白眼基因位于X染色体上
思维导图：
答案　C
误区警示　(1)性染色体并不是只存在于生殖细胞中，在体细胞中也有。(2)果蝇的性别由性染色体决定，但性染色体上的基因并不都与性别有关。如果蝇的眼色遗传，与性别相关联，但不能决定性别。
【例2】 下图能正确表示基因分离定律实质的是 (　　)。
思维导图：
深度剖析　分离定律是指在减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，并分别进入两个配子中。A、B项中不存在等位基因，D项中未体现分离。
答案　C
误区警示　(1)同源染色体上同一位置的基因不一定是等位基因，也可能是相同基因。
(2)非等位基因不一定都位于非同源染色体上，也可能位于同源染色体的不同位置上。
(3)非等位基因不一定都遵循自由组合定律，位于同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。
(4)并不是所有生物的所有基因都遵循孟德尔的遗传定律，只有真核生物的核基因在减数分裂时才遵循孟德尔的遗传定律。
“假说—演绎法”是现代科学研究中常用的一种科学方法，也是训练学生科学思维的一种重要的科学方法。它是指在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结果。如果实验结果与预期结果相符，就证明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。“假说—演绎法”在科学发展中起着十分重要的作用，孟德尔发现遗传规律、摩尔根证明基因位于染色体上均采用了该科学方法。
———假说—演绎法———
技法必备
萨顿运用类比推理方法提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说。摩尔根起初对此假说持怀疑态度。他和其他同事设计果蝇杂交实验对此进行研究。杂交实验图解如下：
P　　　红眼(雌)×白眼(雄)
　　　　　　　 ↓
F1　　　　　　红眼(雌、雄)
　　　　　　 　 F1雌雄交配
F2　　红眼(雌、雄)　白眼(雄)
能力展示
请回答下列问题：
(1)上述果蝇杂交实验现象________(支持/不支持)萨顿的假说。根据同时期其他生物学家发现果蝇体细胞中有4对染色体(3对常染色体，1对性染色体)的事实，摩尔根等人提出以下假设：________________________，从而使上述遗传现象得到合理的解释。(不考虑眼色基因位于Y染色体上的情况)
(2)摩尔根等人通过测交等方法力图验证他们提出的假设。
以下的实验图解是他们完成的测交实验之一：
P　红眼(F1雌)　　×　　白眼(雄)
　　　　　　　　 ↓
测交子代　红眼(雌)　红眼(雄)　白眼(雌)　白眼(雄)
(说明：测交亲本中的红眼雌蝇来自于杂交实验的F1)
①上述测交实验现象并不能充分验证其假设，其原因是__________________________________。
②为充分验证其假设，请在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。(要求写出实验亲本的基因型和预期子代的基因型即可，控制眼色的等位基因为B、b。提示：亲本从上述测交子代中选取。)
写出实验亲本的基因型：__________________________，
预期子代的基因型：_____________________________。
解析　(1)摩尔根的杂交实验说明果蝇红眼和白眼的遗传符合分离定律，又由于白眼性状始终与性别相联系，由此摩尔根推测控制果蝇红白眼的基因位于性染色体X上。
(2)①由于测交实验子代性状与性别无关，控制眼色的基因无论位于常染色体还是位于X染色体上，测交结果都相同，因此不能充分验证假设。
②要验证假设，选用的杂交组合要求子代性状与性别有关，常选用隐性雌个体和显性雄个体杂交：
XbXb×XBY
↓
XBXb(红眼)　XbY(白眼)
答案　(1)支持　控制眼色的基因只位于X染色体上　(2)①控制眼色的基因无论位于常染色体还是只位于X染色体上，测交实验结果皆相同　②XbXb、XBY　XBXb、XbY
A．基因全部在染色体上
B．基因在染色体上呈线性排列
C．一条染色体上有一个基因
D．染色体就是由基因组成的
解析　基因和染色体行为存在着明显的平行关系，但细胞质中也有少量基因存在。基因在染色体上呈线性排列，这也说明一条染色体上有许多个基因。染色体主要由DNA和蛋白质组成。
答案　B
1. 下列关于基因和染色体关系的叙述中，正确的是 (　　)。
A．果蝇的精子中含有成对基因
B．果蝇的体细胞中只含有一个基因
C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自于
父方，也可以同时来自于母方
D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对
基因中的一个
2．已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，根据萨顿的假
说，关于该昆虫减数分裂产生配子的说法正确的是 (　　)。
解析　根据萨顿的假说，基因和染色体行为存在着明显的平行关系，在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的。在配子中只有成对基因中的一个，同样也只有成对染色体中的一条。体细胞中成对的基因一个来自于父方，一个来自于母方；同源染色体也是如此。
答案　D
A．3＋X或3＋Y B．6＋X或6＋Y
C．6＋XX或6＋YY D．6＋XX或6＋XY
解析　雌果蝇体细胞中染色体组成为6＋XX，雄果蝇体细胞中染色体组成为6＋XY。
答案　D
3．果蝇的体细胞中有4对(8条)染色体，其体细胞的染色体组
成可表示为 (　　)。
A．XwYw B．XWY C．XwY D．XYw
解析　在书写基因型时，位于常染色体的基因不需标明其位于常染色体上，性染色体上的基因需将性染色体及其上的基因一同写出，如XWY。A项错在Y染色体上不应有白眼的基因；B项错在白眼这一隐性性状不应由显性基因控制；D项错在白眼基因在X染色体上而不在Y染色体上。
答案　C
4．已知白眼为隐性性状，一只白眼雄果蝇的基因型的正确
写法为 (　　)。
A．XAXa和XAY B．XAXA和XaY
C．XaXa和XAY D．XaXa和XaY
解析　杂交后代中雄性果蝇一半红眼(XAY)，一半白眼(XaY)，它们的X染色体一定来自雌性亲本，则雌性亲本的基因型为XAXa，后代中雌性果蝇全是红眼，则雄性亲本的基因型为XAY。
答案　A
5．果蝇红眼基因A和白眼基因a位于X染色体上，现有某对果
蝇后代中雌性全是红眼，雄性中一半红眼，一半白眼，
则亲本的基因型是 (　　)。
6．下图是果蝇体细胞染色体图解，请据图回答下面的问题。
(1)果蝇的体细胞内共有________对染色体，其中______为一对性染色体，此果蝇为________性。
(2)图中1和2是________染色体，A和a是________基因，A和B是________基因。
(3)此果蝇产生的配子有________种，其中同时含a、b、c、d基因的配子占的比例是________。
(4)图中A与a基因在遗传中应遵循基因的____________定律；A、a与B、b两对等位基因同时遗传时应遵循基因的________定律；D与d基因在遗传中除了遵循基因的________定律外，还与________有关。
(5)与该果蝇进行测交实验时，选用的果蝇的基因型可表示为________。
解析　此题考查果蝇的染色体组成及对基因分离定律和自由组合定律实质的理解。图中果蝇的性染色体是异型的，即一条X，一条Y，为雄性果蝇，图中每对染色体上都有一对等位基因分布，A和B是位于非同源染色体上的基因，应为非等位基因。该果蝇的基因型为AaBbCcXDYd，可产生24＝16种配子。若与该果蝇进行测交实验，应选择一只雌性隐性纯合个体。
课堂小结