2018-2019年高中生物 第二章 染色體與遺傳 第二節(jié) 遺傳的染色體學(xué)說教學(xué)案 浙科版必修2.doc

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第二節(jié)遺傳的染色體學(xué)說 　　　　　　　　　　　　　1.遺傳的染色體學(xué)說認為細胞核內(nèi)的染色體可能是基因 的載體。 2．基因的行為和減數(shù)分裂過程中的染色體行為有著平 行的關(guān)系。 3．一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立 性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同 源染色體的分開而分離，分別進入到兩個配子中，獨 立地隨著配子遺傳給后代。 4．位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是 互不干擾的；減數(shù)分裂過程中，在同源染色體上的等位 基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自 由組合。 考試內(nèi)容 必考 加試 遺傳 的染 色體 學(xué)說 (1)基因行為與染色體行為的平行關(guān)系 (2)孟德爾定律的細胞學(xué)解釋 a b a b 遺傳的染色體學(xué)說 1．學(xué)說的含義 基因的行為和減數(shù)分裂過程中染色體行為有著平行的關(guān)系；細胞核內(nèi)的染色體可能是基因的載體。 2．學(xué)說的依據(jù) (1)基因在雜交實驗中始終保持其獨立性和完整性，而染色體在細胞分裂各期中也保持著一定的形態(tài)特征。 (2)基因(等位基因)在體細胞中成對存在，其中一個來自父方，一個來自母方；染色體(同源染色體)也成對存在，一條來自父方，一條來自母方。 (3)在形成配子時，等位基因相互分離，非等位基因自由組合；同樣，同源染色體分離，非同源染色體自由組合。 1．每種生物的基因數(shù)量都要遠遠多于這種生物的染色體數(shù)目，如人的體細胞只有23對染色體，卻有3萬個左右的基因，那么基因與染色體可能有怎樣的對應(yīng)關(guān)系呢？ 提示：一條染色體上有許多個基因。 2．根據(jù)平行關(guān)系推理出的“遺傳的染色體學(xué)說”還需要驗證嗎？ 提示：需要，因為推理得出的僅是假說還需要驗證。 基因和染色體行為的平行關(guān)系 (1)基因和減數(shù)分裂過程中的染色體行為存在著平行關(guān)系 項目 基因 染色體 生殖過 程中 在雜交過程中保持完整性和獨立性 在細胞分裂各時期中，保持著一定的形態(tài)特征 配子 單個 單條 體細胞 中來源 成對存在，一個來自父方，一個來自母方 成對存在，一條來自父方，一條來自母方 形成配 子時 等位基因分離，進入不同的配子；非等位基因自由組合 同源染色體分離，進入不同的配子；非同源染色體自由組合 (2)由上述平行關(guān)系得出的結(jié)論：提出了細胞核內(nèi)的染色體可能是基因載體的學(xué)說，即遺傳的染色體學(xué)說。 [特別提醒]　基因主要存在于染色體上，另外也存在于細胞質(zhì)中的DNA上；原核生物的擬核上、病毒的遺傳物質(zhì)、真核生物的線粒體、葉綠體上也有基因分布。 孟德爾定律的細胞學(xué)解釋及其實質(zhì) 1．基因分離定律的實質(zhì) 即：在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因具有一定的獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨著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．自由組合定律的實質(zhì) (1)自由組合定律的細胞學(xué)解釋： 在雜合子的體細胞中，控制兩對相對性狀的兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上，在減數(shù)分裂過程中，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，因此處于非同源染色體上的非等位基因也自由組合，從而實現(xiàn)性狀的自由組合。 (2)基因自由組合定律的實質(zhì)： 位于非同源染色體上的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，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。 1．F1(基因型是Aa)在減數(shù)分裂形成配子時等位基因表現(xiàn)出分離。那么等位基因分離的原因是什么？ 提示：等位基因位于同源染色體的相同位置上，減數(shù)分裂時隨著同源染色體的分開而分離。 2．你知道等位基因分離與非等位基因自由組合的時間嗎？ 提示：減數(shù)第一次分裂的后期。 1．分離定律的細胞學(xué)基礎(chǔ) (1)分離定律的細胞學(xué)基礎(chǔ)是等位基因隨同源染色體分開而分離，如下圖： (2)雜合子中等位基因的行為： ①獨立性：雜合子中一對等位基因(Cc)位于一對同源染色體的相同位置上，既不融合也不混雜，各自保持獨立性。 ②分離性：減數(shù)分裂(無交叉現(xiàn)象)時，同源染色體分開，等位基因彼此分離，分別進入兩個配子中，從而雜合子可以產(chǎn)生兩種類型且數(shù)量相等的配子。 ③隨機組合性：受精作用中雌、雄配子結(jié)合的機會均等，等位基因隨配子遺傳給子代。 2．自由組合定律的細胞學(xué)基礎(chǔ) 自由組合定律的細胞學(xué)基礎(chǔ)是等位基因隨同源染色體分開而分離，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合，如下圖： [特別提醒]　基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規(guī)律 (1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。 (2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，葉綠體、線粒體中的基因都不遵循遺傳規(guī)律。 (3)原核生物中的基因都不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。 基因與染色體行為的平行關(guān)系的拓展分析 　　[例1]　下列不能說明基因與染色體存在平行關(guān)系的是(　　) A．在體細胞中基因成對存在，染色體也是成對存在的 B．體細胞中成對的基因一個來自父方，一個來自母方 C．非等位基因自由組合，非同源染色體也有自由組合 D．基因是遺傳的獨立單位 [思路點撥] [精講精析]　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)。在體細胞中基因成對存在，染色體也是成對的。在配子中成對的基因只有一個，同樣，成對的染色體也只有一條。體細胞中成對的基因一個來自父方，一個來自母方。同源染色體也是如此。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)第一次分裂后期也是自由組合。 [答案]　D 1．下列敘述中，不能說明“核基因和染色體行為存在平行關(guān)系”的是(　　) A．基因發(fā)生突變而染色體沒有發(fā)生變化 B．非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合 C．二倍體生物形成配子時基因和染色體數(shù)目均減半 D．Aa雜合子發(fā)生染色體缺失后，可表現(xiàn)出a基因的性狀 解析：選A　非同源染色體和非等位基因均表現(xiàn)自由組合；二倍體生物的配子中染色體和基因數(shù)目均減半都說明了基因和染色體之間存在著明顯的平行關(guān)系；Aa雜合子發(fā)生染色體缺失后，可表現(xiàn)出a基因的性狀，說明染色體缺失后導(dǎo)致了A基因的缺失，也能說明基因和染色體行為存在平行關(guān)系。 結(jié)合減數(shù)分裂考查孟德爾定律的細胞學(xué)解釋 [例2]　某生物的基因型為AaBb，已知A、a和B、b兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上。那么，正常情況下該生物在減數(shù)分裂形成精細胞的過程中，基因的走向不可能是(　　) A．A與B走向一極，a與b走向另一極 B．A與b走向一極，a與B走向另一極 C．A與a走向一極，B與b走向另一極 D．A或a走向哪一極、B或b走向哪一極都是隨機的 [思路點撥] [精講精析]　基因A和a會分離、基因B和b會分離，因此，正常情況下選項C是不可能發(fā)生的。在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。即A或a走向哪一極、B或b走向哪一極都是隨機的，因此，AaBb的個體可產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種類型的配子。 [答案]　C (1)按自由組合定律遺傳的每一對基因的傳遞都遵循分離定律，因此，多對等位基因在一起遺傳的自由組合問題可分解為多個一對等位基因的分離定律問題。 (2)同源染色體的分離和非同源染色體的自由組合仍具有獨立性和同時性。 2.右圖是基因型為RrDd的某種動物一個卵細胞基因組成示意圖。請據(jù)圖分析回答： (1)該種動物體細胞內(nèi)含有________對同源染色體。 (2)由此圖可判斷該動物雌性個體最多能形成________種類型的卵細胞?！? (3)研究基因R和r在形成卵細胞時的傳遞規(guī)律，符合基因的________定律；研究基因R、r和D、d在形成卵細胞時的傳遞規(guī)律，符合基因的________定律。 解析：(1)圖中所示的卵細胞的染色體數(shù)為2條，而卵細胞中的染色體數(shù)目是該個體體細胞染色體數(shù)目的1/2，因此該種動物細胞內(nèi)有2對同源染色體。(2)從圖中可知，R和D位于2條非同源染色體上，即R、r和D、d兩對等位基因位于兩對同源染色體上。因此，RrDd的個體經(jīng)過減數(shù)分裂可產(chǎn)生RD、Rd、rD、rd 4種類型的配子。(3)R和r是一對等位基因，位于一對同源染色體上，基因的傳遞符合分離定律。R、r和D、d兩對等位基因位于兩對同源染色體上，基因的傳遞符合自由組合定律。 答案：(1)2　(2)4　(3)分離　自由組合 [課堂回扣練習(xí)] 1．大量事實表明，基因遺傳行為與染色體的行為是平行的。下列各項中與此無關(guān)的是(　　) A．基因在染色體上 B．同源染色體分離導(dǎo)致等位基因分離 C．每條染色體上有許多基因 D．非同源染色體自由組合使非等位基因重組 解析：選C　二者的行為一致性說明兩者是具有承載或包含關(guān)系的，但與基因數(shù)量的多少無關(guān)?；蛟谌旧w上，等位基因位于同源染色體上，非同源染色體上是非等位基因都能說明基因遺傳行為與染色體的行為是平行的。 2．下列各種基因型的個體自交后代表現(xiàn)型比例為9∶3∶3∶1的是(　　) 解析：選C　由比例9∶3∶3∶1可知，涉及兩對等位基因，且兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上，遵循基因的自由組合定律。 [課時跟蹤檢測] 一、選擇題 1．下列敘述正確的是(　　) A．細胞中的基因都在染色體上 B．細胞中每條染色體都只有一個DNA分子 C．哺乳動物體細胞細胞核中，基因和染色體都是成對存在的 D．非等位基因在形成配子時都是自由組合的 解析：選C　細胞中除染色體上有DNA外，線粒體、葉綠體等細胞器內(nèi)也存在基因(質(zhì)基因)；細胞中的染色體經(jīng)過復(fù)制后，每條染色體含有兩條染色單體、兩個DNA分子；減數(shù)分裂過程中，發(fā)生自由組合的基因是位于非同源染色體上的非等位基因，而不是同源染色體上的非等位基因。 2．“基因在染色體上”可以從下列哪個結(jié)論中得出(　　) A．基因和染色體行為存在明顯的平行關(guān)系 B．基因和染色體都在細胞內(nèi) C．有絲分裂中同源染色體不分離 D．卵細胞中既不含等位基因也不含同源染色體 解析：選A　由基因和染色體的平行關(guān)系，可知基因在染色體上。 3．一個基因型為TtMm(兩對基因自由組合)的卵原細胞，在沒有突變的情況下，如果它產(chǎn)生的卵細胞基因組成為Tm，則由該卵原細胞分裂產(chǎn)生的下列細胞中，基因組成表示正確的是(　　) A．減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的極體基因組成為TTmm，減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的極體基因組成為tM B．減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的極體基因組成均為tM C．減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的極體基因組成為ttMM，減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的極體基因組成為Tm和tM D．減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的極體基因組成為tM，減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的極體基因組成為Tm 解析：選C　卵原細胞的基因型為TtMm，其產(chǎn)生的卵細胞的基因組成為Tm，說明減數(shù)第一次分裂后期，含有基因T和基因m的非同源染色體組合到一起，共同進入次級卵母細胞(基因組成為TTmm)，而含有基因t和基因M的非同源染色體組合到一起，共同進入第一極體(基因組成為ttMM)。次級卵母細胞分裂形成一個卵細胞(基因型為Tm)和一個第二極體(基因型為Tm)，而第一極體分裂形成兩個第二極體(基因型為tM)。 4．下圖甲、乙、丙、丁表示的是四株豌豆體細胞中的兩對基因及其在染色體上的位置，下列分析不正確的是(　　) A．甲、乙雜交后代的性狀分離之比是9∶3∶3∶1 B．甲、丙雜交后代的基因型之比是1∶1∶1∶1 C．四株豌豆自交都能產(chǎn)生基因型為AAbb的后代 D．甲株中基因A與a的分開發(fā)生在減數(shù)第二次分裂時期 解析：選D　甲株中基因A與a的分開發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期。 5.如圖是某生物細胞處于分裂過程中某時期染色體圖，下列描述正確的是(　　) A．圖中有4條染色體，4個四分體 B．精巢細胞中的染色體數(shù)目有4、8、16條三種可能 C．①號染色體上有基因R，則②號染色體的對應(yīng)位點上必定是r D．若該生物的基因型為AaBb，①號和③號染色體上分別有基因A和B，則理論上該生物可能形成基因型為AB、ab、Ab、aB的四種配子 解析：選D　該圖是減數(shù)分裂四分體時期，圖中有4條染色體，2個四分體，該生物體細胞有4條染色體，精巢細胞可進行減數(shù)分裂，也可進行有絲分裂，所以精巢細胞中染色體數(shù)目有2(減數(shù)第二次分裂前、中、末期)、4(減數(shù)第二次分裂后期或有絲分裂前、中期)、8(有絲分裂后期)條三種可能，不會出現(xiàn)16條。①②為同源染色體，①號上有基因R，則②號對應(yīng)位置上為R或r。①③為非同源染色體，由基因自由組合定律可知D項正確。 6．基因自由組合定律揭示了(　　) A．等位基因之間的關(guān)系 B．非等位基因之間的關(guān)系 C．非同源染色體之間的關(guān)系 D．非同源染色體上的非等位基因之間的關(guān)系 解析：選D　基因的自由組合定律揭示了非同源染色體上的非等位基因之間的關(guān)系。 7.如圖表示某生物正在進行減數(shù)分裂的細胞，等位基因A和a位于染色體的位置(不考慮互換)可能是(　　) A．A位于①上，a位于⑤上 B．A位于⑤上，a位于⑦上 C．該細胞只有a，分別位于⑤和⑧上 D．該細胞只有A，分別位于②和⑥上 解析：選D　因細胞處于減Ⅱ后期，不存在等位基因，只存在其中的一種基因，①⑤、②⑥、③⑦、④⑧原為姐妹染色單體的關(guān)系，其上的基因相同。 8．某動物的基因型為AaBb，且符合自由組合定律，由它的一個精原細胞形成的任意兩個精子中，不可能出現(xiàn)的基因型是(　　) A．AB和ab　　　　　　B．a(chǎn)B和Ab C．Ab和ab D.AB和AB 解析：選C　基因型為AaBb的個體在減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時，等位基因分離，非等位基因自由組合，產(chǎn)生四種配子：AB、Ab、aB、ab，比值為1∶1∶1∶1。若是一個精原細胞，則非等位基因只有一次組合機會，產(chǎn)生兩種4個配子，且一定是兩兩相同。即：若一種配子是AB，其余三個配子為AB、ab和ab。若一種配子是Ab，其余三個配子為Ab、aB和aB。 9．基因型為AaBb(兩對基因獨立遺傳)的一個初級精母細胞，在減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)改變，使其中一條染色單體上的A變?yōu)閍，該細胞以后減數(shù)分裂正常進行，則其可產(chǎn)生多少種配子(　　) A．1種 B.2種 C．3種 D．4種 解析：選C　正常情況下，來自同一次級精母細胞的兩個精子相同，一個初級精母細胞產(chǎn)生2種配子。若一條染色單體上的A變?yōu)閍，來自這一次級精母細胞的兩個精子不同，所以一個初級精母細胞可產(chǎn)生3種配子。 10．某雄性動物的基因型為AaBb。如圖是其一個精原細胞減數(shù)分裂過程中的兩個不同時期細胞分裂圖像，相關(guān)敘述正確的是(　　) A．甲細胞處于減數(shù)第二次分裂，稱為次級精母細胞，細胞中含6條染色單體 B．四分體時期染色體發(fā)生交叉互換，由此引起的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異 C．該細胞在減數(shù)第一次分裂后期，移向細胞一極的基因可能是A、a、b、b D．該細胞經(jīng)減數(shù)分裂形成的四個精子，其基因型分別為AB、AB、ab、ab 解析：選C　甲細胞中含4條染色體，每條染色體含有2條染色單體，因此該細胞含有8條染色單體，A錯誤；四分體時期染色體發(fā)生交叉互換，由此引起的變異屬于基因重組，B錯誤；根據(jù)圖示細胞中的基因及染色體顏色可知，該細胞在減數(shù)第一次分裂前期發(fā)生過交叉互換，在減數(shù)第一次分裂后期，移向細胞一極的基因可能是A、a、b、b，C正確；該細胞經(jīng)減數(shù)分裂形成的四個精子，其基因型分別為AB、aB、Ab、ab，D錯誤。 11．已知果蠅的體細胞共有4對同源染色體，根據(jù)遺傳的染色體學(xué)說，關(guān)于該生物減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的說法正確的是(　　) A．果蠅的精子中含有成對的基因 B．果蠅的體細胞只含有一個基因 C．果蠅的4對同源染色體上含有的基因可以同時來自父方，也可以同時來自母方 D．在體細胞中，基因是成對存在的，在配子中只有成對的基因中的一個 解析：選D　配子中無成對基因；體細胞中不只含有一個基因；4對同源染色體上含有的基因一半來自父方，一半來自母方。 二、非選擇題 12.某種昆蟲長翅(A)對殘翅(a)為顯性，直翅(B)對彎翅(b)為顯性，有刺剛毛(D)對無刺剛毛(d)為顯性，控制這三對性狀的基因在染色體上的位置如右圖所示。請回答下列問題： (1)長翅與殘翅、直翅與彎翅兩對相對性狀的遺傳是否遵循基因自由組合定律，并說明理由。_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)該昆蟲一個初級精母細胞所產(chǎn)生的精細胞的基因型為______________________。 (3)該昆蟲細胞有絲分裂后期，移向細胞同一極的基因有________。 (4)該昆蟲細胞分裂中復(fù)制形成的兩個D基因發(fā)生分離的時期有_______________。 (5)為驗證基因自由組合定律，可用來與該昆蟲進行交配的異性個體的基因型分別是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)應(yīng)用自由組合定律的條件是至少兩對等位基因位于兩對同源染色體上，而控制長翅與殘翅、直翅與彎翅這兩對相對性狀的基因位于一對同源染色體上，所以不遵循基因自由組合定律。(2)Ab與ab分離，D與d分離。因為是一個初級精母細胞，若Ab與D結(jié)合，則ab一定與d結(jié)合；若Ab與d結(jié)合，則ab一定與D結(jié)合。(3)有絲分裂后期，細胞兩極的染色體相同，都含有本物種體細胞內(nèi)的全部染色體。(4)細胞分裂中復(fù)制形成的兩個D基因，分別位于一對姐妹染色單體上，隨姐妹染色單體的分開而分離。姐妹染色單體的分離發(fā)生在有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期。(5)只要驗證AabbDd能產(chǎn)生四種類型的配子，就說明符合基因的自由組合定律。aabbdd與aaBBdd都只能產(chǎn)生一種類型的配子，只要AabbDdaabbdd或AabbDdaaBBdd后代有四種表現(xiàn)型，且比例為1∶1∶1∶1，就說明AabbDd產(chǎn)生了四種類型的配子。若AabbDdAabbDd或AabbDdAaBBDd后代有四種表現(xiàn)型，且比例為9∶3∶3∶1，也說明AabbDd能產(chǎn)生四種類型的配子。 答案：(1)不遵循，控制這兩對相對性狀的基因位于一對同源染色體上 (2)AbD、abd或Abd、abD (3)A、a、b、b、D、d (4)有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期 (5)aabbdd、aaBBdd、AabbDd、AaBBDd 13．下面圖1和圖2分別表示某一生物體內(nèi)細胞有絲分裂的圖像與圖解，其中字母表示時間點，O →F時間段表示一個完整的細胞周期。請據(jù)圖回答問題： (1)圖1所示的細胞變化發(fā)生在圖2中的________時期(填字母)。 (2)O →B時段為細胞有絲分裂的________期，此時細胞內(nèi)發(fā)生的活動主要是______________和__________，其中后者的發(fā)生與核糖體有直接關(guān)系。 (3)在觀察植物細胞有絲分裂實驗中，需要用到的堿性染料是____________________，持續(xù)觀察圖1所示的細胞，________(填“能”或“不能”)觀察到下一個時期。 (4)圖2中B→C時段細胞核DNA、染色體與染色單體比例為________，這種比例將持續(xù)到圖中的________點才可能開始變化。 (5)觀察染色體的形態(tài)、數(shù)目的最佳時期位于圖2中的具體時段是________，請在圖3的虛線方框內(nèi)畫出該時期植物細胞(正常體細胞染色體數(shù)目為4條)有絲分裂模式圖。 解析：(1)圖1細胞中有同源染色體，且著絲粒分裂，屬于有絲分裂后期，對應(yīng)圖2中的DE段。(2)圖2中O →B時段表示細胞有絲分裂的間期，細胞內(nèi)主要進行DNA的復(fù)制和相關(guān)蛋白質(zhì)的合成，其中蛋白質(zhì)的合成場所是核糖體。(3)染色體可以被堿性染料(醋酸洋紅液或龍膽紫溶液)染成深色；在有絲分裂實驗中的解離步驟細胞已經(jīng)被殺死，所以觀察不到圖1所示細胞的下 一個時期。(4)圖2 中B→C時段表示有絲分裂前期，細胞核DNA、染色體與染色單體的比例為2∶1∶2，這種比例將隨著D點著絲粒的分裂，染色單體的消失而發(fā)生變化。(5)觀察染色體的形態(tài)、數(shù)目的最佳時期是有絲分裂中期，即圖2中CD段，此時細胞中所有染色體的著絲粒排列在赤道板上(見答案)。 答案：(1)DE (2)間　DNA的復(fù)制　相關(guān)蛋白質(zhì)的合成　(3)醋酸洋紅液或龍膽紫溶液　不能　(4)2∶1∶2　D (5)CD　如圖：