基因和染色体的关系
第二单元
必修二　遗传与进化
第二讲　基因在染色体上与伴性遗传
第二单元
考情考点探究
方法警示探究
课前基础回扣
核心考点突破
课 时 作 业
方法技巧警示
1.(2014·山东，6)某家系的遗传系谱图及部分个体基因型如图所示，A1、A2、A3是位于X染色体上的等位基因。下列推断正确的是(　　)
A．Ⅱ－2基因型为XA1XA2的概率是1/4
B．Ⅲ－1基因型为XA1Y的概率是1/4
C．Ⅲ－2基因型为XA1XA2的概率是1/8
D．Ⅳ－1基因型为XA1XA1的概率是1/8
答案　D
解析　本题考查基因的遗传规律中的伴性遗传和自由组合规律的有关概率计算。父亲的X染色体一定能传递给女儿(即交叉遗传)、Y染色体一定传递给儿子，母亲的两条X染色体传递给后代的几率相等。Ⅱ－2和II－3基因型分别为1/2XA1XA2、1/2XA1XA3，产生配子为1/2XA1、1/4XA2、1/4XA3，因此Ⅲ－1基因型为1/2XA1Y、1/4XA2Y、1/4XA3Y，产生含X的配子为1/2XA1、1/4XA2、1/4XA3。Ⅲ－2基因型为1/2XA1XA2、1/4XA2XA2、1/4XA2XA3，产生配子为1/4XA1、5/8XA2、1/8XA3。故Ⅳ－1为XA1XA1的概率是1/8。
2．(2014·安徽，5)鸟类的性别决定为ZW型。某种鸟类的眼色受两对独立遗传的基因(A、a和B、b)控制。甲、乙是两个纯合品种，均为红色眼。根据下列杂交结果，推测杂交1的亲本基因型是(　　)
杂交1　♂甲×乙♀　　　杂交2　♀甲×乙♂
　　　　↓　　　　　　　　　　　　 ↓
雌雄均为褐色眼　　　　雄性为褐色眼、雌性为红色眼
A．甲为AAbb，乙为aaBB
B．甲为aaZBZB，乙为AAZbW
C．甲为AAZbZb，乙为aaZBW
D．甲为AAZbW，乙为aaZBZB
答案　B
解析　本题考查鸟类的常染色体遗传和伴性遗传的规律及个体基因型推断，考查分析能力和推理能力。首先根据杂交2后代的性状与性别有关，可推断有一对基因位于性染色体上，排除A选项。若甲为aaZBZB、乙为AAZbW，则后代基因型为AaZBZb和AaZBW，都为双显性个体，表现型只一种，符合杂交1后代只有一种表现型的情况，同时说明双显性时表现褐色；若甲为AAZbZb、乙为aaZBW，则后代有AaZbW和AaZBZb ，后代中雄性为单显性，雌性为双显性，表现型不同，不符合杂交1后代只有一种表现型的情况；丁项中甲为AAZbW，雌性，与杂交1不符。
答案　D
解析　本题考查基因与性状的关系、遗传规律与伴性遗传的有关知识。由X染色体上含B基因的猫为黑猫，只含b基因的猫为白猫可知，玳瑁猫的基因型为XBXb，且只能是雌猫，不能互交，所以A项错误；玳瑁猫(XBXb、)与黄猫(XbY)杂交，后代中玳瑁猫占25%，B项错误；玳瑁猫只有雌性，需要和其他体色的猫杂交才能得到玳瑁猫，C项错误；用黑色雌猫(XBXB)和黄色雄猫(XbY)杂交或者黄色雌猫(XbXb)和黑色雄猫杂交(XBY)都可得到1/2的玳瑁猫，D项正确。
染色体
染色体
都是红眼
3∶1
(3)写出F2中雌雄个体的表现型及比例：
雌性：__________；雄性：红眼∶白眼＝__________。
(4)写出实验的现象及结论：
实验现象：白眼性状的表现，总与__________相联系。
实验结论：控制白眼的基因在_____________。
(5)基因与染色体的关系是：一条染色体上有______基因，基因在染色体上_____________。
都是红眼
1∶1
性别
X染色体上
多个
呈线性排列
二、伴性遗传(以红绿色盲为例)
1．子代XBXb的个体中XB来自__________，Xb来自__________。
2．子代XBY个体中XB来自__________，由此可知这种遗传病的遗传特点是__________。
3．如果一个女性携带者的父亲和儿子均患病，这说明这种遗传病的遗传特点是__________。
4．这种遗传病的遗传特点还有_____________________ 。
母亲
父亲
母亲
交叉遗传
隔代遗传
男性患者多于女性患者
5．连线下列伴性遗传病的分类及特点
1.萨顿提出假说的方法是什么？
[提示]　类比推理。
2．在孟德尔遗传规律的现代解释中，遗传因子称为什么？
[提示]　遗传因子就是现代生物学上的基因。
3．伴性遗传与常染色体上基因的传递特点有哪些异同点？
[提示]　(1)相同点：隐性遗传为隔代、不连续；显性遗传为连续遗传。
(2)不同点：常染色体上显、隐性基因控制的遗传现象无性别倾向，在子代男女中表现几率相同；伴性遗传中，Y染色体上的基因只在雄性个体表现，为限雄遗传；X染色体上的隐性基因控制的遗传现象有明显的交叉遗传和患者男性多于女性的特点；X染色体上的显性基因控制的遗传现象也有交叉遗传特点，但患者男性少于女性。
1.火鸡的性别决定方式是ZW型(♀ZW，♂ZZ)。曾有人发现少数雌火鸡(ZW)的卵细胞未与精子结合，也可以发育成二倍体后代。遗传学家推测，该现象产生的原因可能是：卵细胞与其同时产生的三个极体之一结合，形成二倍体后代(WW的胚胎不能存活)。若该推测成立，理论上这种方式产生后代的雌雄比例是(　　)
A．雌∶雄＝1∶1　　 B．雌∶雄＝1∶2
C．雌∶雄＝3∶1 D．雌∶雄＝4∶1
答案　D
解析　考查性别决定的方式的运用。雌火鸡(ZW)产生的卵细胞若含Z，则三个极体分别含Z、W、W，结合的概率是1/3ZZ,2/3ZW; 卵细胞若含W，则三个极体分别含W、Z、Z, 结合的概率是1/3WW(不能存活), 2/3ZW。出现每一种可能的概率1/2，所以ZZ是1/6，ZW是2/3(1/3＋1/3)，ZW与ZZ的比例是4∶1。
2．(2015·广州质检)果蝇红眼对白眼为显性，控制这对性状的基因位于X染色体。果蝇缺失1条Ⅳ号染色体仍能正常生存和繁殖，缺失2条则致死。一对都缺失1条Ⅳ号染色体的红眼果蝇杂交(亲本雌果蝇为杂合子)，F1中(　　)
A．白眼雄果蝇占1/4
B．红眼雌果蝇占1/4
C．染色体数正常的红眼果蝇占1/4
D．缺失1条Ⅳ号染色体的白眼果蝇占1/4
答案　AC
解析　本题考查了伴性遗传的规律与特点。由题可知，红眼和白眼在性染色体上，XBXb和XBY交配后代的基因型为：XBXB∶XBXb∶XBY∶XbY＝1∶1∶1∶1，亲本中均缺失一条Ⅳ染色体，则后代中缺失一条的占1/2，缺失两条的和染色体正确的均占1/4，缺失两条的不能存活，因此后代正常染色体的占1/3，缺失一条染色体的占2/3。根据杂交可以看出后代白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2，染色体数目正常的红眼果蝇占3/4×1/3＝1/4，缺失1条Ⅳ染色体的白眼果蝇占1/4×2/3＝1/6，因此答案为AC。
答案　C
解析　据题干信息，可推出亲本基因型为BbXRXr、BbXrY 故A、B均正确；C选项，长翅果蝇所占比例为3/4，其中雄性为1/2，故F1出现长翅雄性果蝇的概率应为3/8。
一、基因位于染色体上的实验证据
1．摩尔根果蝇杂交实验分析
(1)F2中红眼与白眼比例为3∶1，说明这对性状的遗传符合基因的分离定律。白眼全是雄性，说明该性状与性别相关联。
(2)假设控制白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因，取亲本中的白眼雄果蝇和F1中红眼雌果蝇交配，后代性状比为1∶1，仍符合基因的分离定律。
基因在染色体上
2．基因与染色体的关系
基因在染色体上呈线性排列，每条染色体上有许多基因。
3．研究方法：假说—演绎法。
二、性染色体与性别决定
1．染色体类型
2．性别决定
三、伴性遗传与遗传规律的关系
1．常染色体和性染色体上的基因的遗传都遵循基因的分离定律和自由组合定律。
2．常染色体上的基因与性染色体上的基因属于非同源染色体上的非等位基因，其遗传遵循自由组合定律。
3．伴性遗传有其特殊性(以XY型性别决定为例)
(1)有些基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因，因而XbY个体中的隐性基因b所控制的性状也能表现出来。
(2)有些基因只位于Y染色体上，X染色体上无相应的等位基因，只限于雄性个体之间传递。
(3)性状的遗传与性别相联系，在写表现型和统计后代比例时，一定要与性别联系，如XbY。
1.♀、♂异体生物才有性别，性别决定方式有多种，但最主要的是由性染色体决定。
2．不是所有的生物都有性染色体，只有由性染色体决定性别的生物才有性染色体，如雌雄同体的生物(如小麦)就没有性染色体。
3．染色体是基因的主要载体，因为DNA主要存在于细胞核中的染色体上。
下列关于基因和染色体关系的叙述，正确的是(　　)
A．基因全部在染色体上
B．基因在染色体上呈线性排列
C．一条染色体上只有一个基因
D．染色体就是由基因组成的
解析　基因大部分存在于染色体上，细胞质中也存在基因(即细胞质基因)。
答案　B
在正常情况下，下列有关X染色体的叙述错误的是(　　)
A．女性体细胞内有两条X染色体
B．男性体细胞内有一条X染色体
C．X染色体上的基因均与性别决定有关
D．黑猩猩等哺乳动物也有X染色体
答案　C
解析　我们常见的动物(包括黑猩猩)，其性别决定大都为XY型，即雄性有XY两条异型性染色体，雌性有两条同型X性染色体。体细胞中性染色体成对存在，经减数分裂形成的性细胞中成单存在。性染色体上的基因有的与性别决定有关，有的与性别决定无关(如色盲、血友病等)。
伴性遗传
1.概念理解
(1)基因位置：性染色体上，如X、Y染色体。
(2)特点：与性别相关联，即在不同性别中，某一性状出现概率不同。
2．X、Y染色体不同区段与伴性遗传的关系
(1)基因所在区段位置与相应基因型对应关系：
(3)X、Y染色体非同源区段的基因遗传：
Ⅱ－1区段为Y染色体上的非同源区段，其上的遗传为伴X染色体遗传；Ⅱ－2区段为X染色体上的非同源区段，其上的遗传为伴X染色体遗传。
①伴Y染色体遗传：如人类外耳道多毛症的遗传。
典型系谱图：

主要特点：连续遗传；患者全为男性；父病，子必病；子病，父必病。
②伴X染色体遗传：
a．伴X染色体隐性遗传：如人类红绿色盲、血友病、果蝇红白眼的遗传。
典型系谱图：
主要特点：隔代交叉遗传；患者中男多女少；女病，父子必病；男正常，母女必正常。
1.X、Y染色体的来源及传递规律
(1)X1Y中X1只能由父亲传给女儿，Y则由父亲传给儿子。
(2)X2X3中X2、X3任何一条都可来自母亲，也可来自父亲，向下一代传递时，任何一条既可传给女儿，又可传给儿子。
(3)一对夫妇生两个女儿，则女儿中来自父亲的都为X1，应是相同的，但来自母亲的既可能为X2，也可能为X3，不一定相同。
2．遗传方式判定顺序：先确定是否为伴Y遗传(是否患者全为男性)→确定是否为母系遗传(是否为母系遗传)→确定是显、隐性→确定是常染色体遗传还是伴X遗传。
果蝇的红眼(W)对白眼(w)是显性，控制眼色的这一对等位基因位于X性染色体上，则下列相关说法中正确的是(　　)
A．雄性红眼果蝇与任何表现型的雌性果蝇杂交，后代中都不会出现雌性白眼果蝇
B．雌性红眼果蝇与雄性白眼果蝇杂交，后代中不会出现雌性白眼果蝇
C．雌性白眼果蝇与雄性红眼果蝇杂交，后代中不会出现雌性红眼果蝇
D．雄性果蝇控制眼色的基因来源于父本
解析　雄性红眼果蝇的基因型为XWY，它产生的精子中有XW类型，这种精子将来与卵细胞结合形成的受精卵发育形成的后代的雌性个体，基因型为XWX－类型，性状为红眼，因此，雄性红眼果蝇与任何表现型的雌性果蝇杂交，后代中都不会出现雌性白眼果蝇，A项正确；当雌性红眼果蝇基因型为XWXw时，它与雄性白眼果蝇杂交，后代中会出现雌性白眼果蝇，所以B项错误；雌性白眼果蝇与雄性红眼果蝇杂交，后代中的雌性个体全部为红眼，所以C项错误；雄性果蝇控制眼色的基因来源于母本，所以D项错误。
答案　A
(2015·汕头质检)下列有关性染色体的叙述中，正确的是(　　)
A．存在于所有生物的各个细胞中
B．其基因表达产物只存在于生殖细胞中
C．在体细胞增殖时不发生联会行为
D．在次级性母细胞中只含一条性染色体
答案　C
解析　有些生物细胞中无性染色体与常染色体之分，故并不是所有生物的各个细胞中都含性染色体；性染色体上的基因表达产物不只存在于生殖细胞中；次级性母细胞中可能含有一条或两条染色体。
实验技能——伴性遗传及基因与染色体关系相关实验探究
1.基因位置的确认——设计实验确认基因在常染色体上还是在X染色体上
(1)若性状显隐性已知，选择隐性雌性个体(♀)与显性雄性个体(♂)杂交，据子代性状表现是否与性别相联系予以确认。
隐性性状(♀)×显性性状(♂)
　　　 ↓
若雄性子代中有显性性状(或雌性子代中有隐性性状)
　　　 ↓
可确认基因不在X染色体上(或确认基因应在常染色体上)
(2)若性状显隐性是未知的，则可设计正反交实验确认基因在常染色体上，还是在X染色体上——正反交结果相同时，基因位于常染色体上，正反交结果不同时，基因位于X染色体上。
2．伴性遗传与生物性别简易界定
上述杂交实验不仅可用于确认基因位置，还可用于伴性遗传中生物性别的简易界定，即若控制某性状的基因位于X(或Z)染色体上，Y(或W)染色体上无其等位基因，则可选择同型性染色体隐性类型(XbXb或ZbZb)与异型性染色体显性类型(XBY或ZBW)进行杂交，则子代中，凡具显性性状(XBXb或ZBZb)的个体应具同型染色体；凡具隐性性状的个体均具异型性染色体，由此，可据生物个体性状表现，推测其性别类型即：
自然界的大麻为雌雄异株植物，其性别决定方式为XY型。如图为其性染色体简图。X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ片段)，该部分基因存在等位基因；另一部分是非同源的(图中的Ⅱ－1、Ⅱ－2片段)，该部分基因不存在等位基因。在研究中发现，大麻种群中的雌雄个体均有抗病和不抗病个体存在，已知该抗病性状受显性基因B控制。
(1)由题目信息可知，控制大麻是否具有抗性的基因不可能位于图中的__________片段。
(2)大麻雄株在减数分裂形成配子的过程中，不可能通过互换发生基因重组的是图中的__________片段。
(3)现有抗病的雌雄大麻若干株，只做一代杂交实验，推测杂交子一代可能出现的性状，并以此为依据，对控制该性状的基因位于除第(1)小问外的哪个片段作出相应的推断。(要求：只写出子一代的性状表现和相应推断的结论)
(4)若通过实验已确定控制该性状的基因位于Ⅱ－2片段，想通过杂交实验培育一批在生殖生长之前就能识别雌雄的植株，则选择的亲本杂交后产生的子代中雄株表现型为__________，其基因型为__________。
解析　解题时要重点理解图中的同源区段与非同源区段，再结合设问分析解答。(1)雌雄个体中均有抗病和不抗病个体存在，因此控制大麻是否具有抗性的基因不可能位于Y染色体特有的片段，即Ⅱ－1片段。(2)Ⅱ－1和Ⅱ－2片段无同源序列，因此不能通过互换发生基因重组。(3)现有抗病的雌雄大麻若干株，只做一代杂交实验，杂交后，根据后代性状比例分析即可得出结论。(4)可选用亲本XbXb和BY杂交，后代雄株(XbY)均不抗病，雌株(XBXb)均抗病。
答案　(1)Ⅱ－1　(2)Ⅱ－1和Ⅱ－2　(3)如果子一代中的雌雄株中均表现为多数抗病、少数不抗病，则控制该性状的基因位于图中的I片段。如果子一代中的雌株均表现为抗病，雄株多数抗病、少数不抗病，则控制该性状的基因位于图中的Ⅱ－2片段。　(4)不抗病　XbY
生物研究性学习小组的同学在进行遗传病调查时，发现一位男生患有两种遗传病，进一步调查后画出其家族的遗传病系谱图如图，下列说法错误的是(　　)
A．甲病的遗传方式属于常染色体显性遗传
B．从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是家族中世代相传
C．Ⅱ7与Ⅱ8再生一个孩子是患甲病女儿的概率为1/8
D．已知Ⅱ3不是乙病基因的携带者，则乙病的类型为伴X染色体隐性遗传
答案　C
解析　由Ⅱ7与Ⅱ8生育Ⅲ11正常的女儿判断甲病为常染色体显性遗传，Ⅱ7与Ⅱ8再生一个孩子是患甲病女儿的概率为3/8，若Ⅱ3不是乙病基因的携带者，则乙病的类型为伴X染色体隐性遗传。
[例1]　女娄菜是雌雄异株XY型性别决定的被子植物。女娄菜的宽叶(XB)对窄叶(Xb)是显性。实验研究中发现，窄叶型含Xb的花粉粒死亡。
(1)如果要证明含Xb的花粉粒死亡，而子代的表现型都是宽叶型，你将选择基因型为__________的两个亲本进行杂交。
(2)如果要使子代的发”宽叶和窄叶的分离比为3∶1，你应选择基因型为__________的两个亲本进行杂交。
(3)既然窄叶型含Xb的花粉粒死亡，那么在雌性植株中一般不会出现窄叶型个体。请利用所学的生物学知识，简述一种可较快获得窄叶型雌性植株的育种方法。
答案　(1)XBXB×XbY　(2)XBXb×XBY
(3)单倍体育种：将宽叶型雌性植株的卵细胞提取出来进行离体培养得到单倍体植株，从中选出窄叶型植株，再用秋水仙素溶液处理诱导染色体加倍，可得到稳定遗传的窄叶型雌性植株(也可采用植物细胞工程育种的方法)。
技法提炼　伴性遗传中配子或个体致死分析
致死作用可以发生在不同的阶段，在配子期致死的称为配子致死，在胚胎期或成体阶段致死的称为合子致死。不论配子致死还是合子致死，在解答此类试题时都要按照正常的遗传规律进行分析，在分析致死类型后，再确定基因型和表现型的比例。
经典图示
X、Y染色体的结构模式图
(2)X、Y染色体非同源区段上基因的遗传
答案　A
解析　红绿色盲基因位于Ⅲ区域；伴性遗传的基因位于I、Ⅱ或Ⅲ区域；位于Ⅱ区域上的基因在遗传时，后代男女性状表现不一定一致，如XbXb×XbYB，后代中的基因型有XbXb与XbYB，即女性个体表现为隐性性状，男性个体表现为显性性状。
混淆“男孩患病”和“患病男孩”的概率计算
[例2]　如图所示为甲、乙两种遗传病的家族系谱图(Ⅱ1不携带致病基因)。下列有关甲、乙两种遗传病和人类遗传的叙述，不正确的是(　　)
A．从系谱图中可以看出，甲病的遗传方式为常染色体上的显性遗传，乙病的遗传方式为X染色体上的隐性遗传
B．若Ⅲ1与Ⅲ5结婚，生患病男孩的概率为1/8
C．若Ⅲ1与Ⅲ4结婚，生两病兼发孩子的概率为1/24
D．若Ⅲ1与Ⅲ4结婚，后代中只患甲病的概率为7/12
答案　C
解析　由图中Ⅱ5和Ⅱ6患甲病，所生女儿Ⅲ3正常，可知甲病的遗传方式为常染色体上的显性遗传。Ⅱ1不携带致病基因，所生儿子患有乙病，可知乙病的遗传方式为X染色体上的隐性遗传。设甲病由基因A、a控制，乙病由基因B、b控制，则Ⅲ1的基因型为1/2aaXBXB、1/2aaXBXb，Ⅲ5的基因型为aaXBY，他们生出患病男孩(基因型为aaXbY)的概率为1/2×1/4＝1/8。单纯考虑甲病，Ⅲ1的基因为aa，Ⅲ4的基因型为1/3AA、2/3Aa，故后代患甲病的概率为2/3；单纯考虑乙病，Ⅲ1的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb，Ⅲ4的基因型为XBY，故后代患乙病的概率为1/2×1/4＝1/8，可知生两病兼发孩子的概率为2/3×1/8＝1/12；只患甲病的概率为2/3－1/12＝7/12。
错因分析　对伴性遗传和常染色体上“患病男孩”和“男孩患病”概率模糊不清。
纠错笔记　(1)位于常染色体上的遗传病
如果控制遗传病的基因位于常染色体上，由于常染色体与性染色体是自由组合的，在计算“患病男孩”与“男孩患病”的概率时遵循以下规则：患病男孩的概率＝患病孩子的概率×1/2；男孩患病的概率＝患病孩子的概率。
(2)位于性染色体上的遗传病
如果控制遗传病的基因位于性染色体上，由于该性状与性别联系在一起，所以在计算“患病男孩”和“男孩患病”的概率时遵循伴性遗传规律，即从双亲基因型推出后代的患病情况，然后再按以下规则：患病男孩的概率＝患病男孩在后代全部孩子中的概率；男孩患病的概率＝后代男孩中患病者的概率。
A．若纯种野生型雄果蝇与突变型雌果蝇杂交，则F1中不会出现截毛
B．若纯种野生型雄果蝇与突变型雌果蝇杂交，则F1中不会出现白眼
C．若纯种野生型雌果蝇与突变型雄果蝇杂交，则F1中会出现截毛
D．若纯种野生型雌果蝇与突变型雄果蝇杂交，则F1中会出现白眼
答案　A
解析　分析题意可知，纯种野生型雄果蝇(XBYB)与突变型雌果蝇(XbXb)杂交，子代为XBXb(刚毛)和XbYB(刚毛)，A正确。纯种野生型雄果蝇(XAY)与突变型雌果蝇(XaXa)杂交，子代为XAXa(红眼)和XaY(白眼)，B错误。纯种野生型雌果蝇(XBXB)与突变型雄果蝇(XbYb)杂交，子代为XBXb(刚毛)和XBYb(刚毛)，C错误。纯种野生型雌果蝇(XAXA)与突变型雄果蝇(XaY)杂交，子代为XAXa(红眼)和XAY(红眼)，D错误。
错因分析　对X、Y同源和非同源区段上基因的遗传规律不清楚。
纠错笔记　人的性染色体上不同区段图析：
X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ区段)，该部分基因互为等位基因，另一部分是非同源的(图中的Ⅱ－1、Ⅱ－2区段)，该部分基因不互为等位基因。
提醒　①基因在Ⅰ、Ⅱ－1、Ⅱ－2任何区段上都与性别有关，在男性、女性中的发病率都不相同。
②若将上图改为果蝇的性染色体，应注意大而长的为Y染色体，短而小的为X染色体，且在描述时注意“雌雄”与人的“男女”区别、“杂交”与人的“婚配”区别。
③若将上图改为“ZW型性染色体”，注意Z与X的对应，W与Y的对应关系。