一、薩頓的假說
1．假說
內(nèi)容：基因(遺傳因子)是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的。也就是說，基因就在染色體上。
2．依據(jù)：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系。
二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)
1．實驗者：美國生物學家摩爾根。
2．實驗材料——果蠅
(1)果蠅作為實驗材料的優(yōu)點
①有許多易于區(qū)分的相對性狀；
②易飼養(yǎng)，繁殖快；
③染色體數(shù)目少，便于觀察。
(2)果蠅體細胞內(nèi)染色體的組成：果蠅體細胞中共有4對染色體，其中3對是常染色體，1對是性染色體。雌果蠅的性染色體組成是XX，雄果蠅的性染色體組成是XY。
3．實驗方法：假說—演繹法。
4．實驗過程
(1)實驗現(xiàn)象
(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)實驗假說
控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。
(4)對實驗現(xiàn)象的解釋
(5)測交實驗
①測交預(yù)期
F2中的白眼雄果蠅和F1中的紅眼雌果蠅交配，然后選取子代中的白眼雌果蠅再和F1中的紅眼雄果蠅雜交。子代中紅眼均為雌果蠅，白眼均為雄果蠅。
②測交結(jié)果：與預(yù)期相符。
(6)實驗結(jié)論：控制白眼的基因位于X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。
5．基因與染色體的關(guān)系
(1)數(shù)量關(guān)系：一條染色體上有許多個基因。
(2)位置關(guān)系：基因在染色體上呈線性排列。
三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋
1．基因的分離定律的實質(zhì)
(1)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。
(2)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，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。
2．基因的自由組合定律的實質(zhì)
(1)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。
(2)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。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．薩頓的假說和摩爾根的果蠅雜交實驗所用的實驗方法相同。( )
2．染色體和基因并不是一一對應(yīng)關(guān)系，一條染色體上含有很多基因。( )
3．蝗蟲的所有遺傳物質(zhì)都位于染色體上。( )
4．非等位基因都位于非同源染色體上。( )
5．等位基因隨同源染色體的分離而分離，發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ的后期。( )
提示：1．× 薩頓的假說利用的是類比推理，而摩爾根的果蠅雜交實驗利用的是假說—演繹法。
2．√
3．× 蝗蟲細胞的細胞質(zhì)(如線粒體)中也含有少量遺傳物質(zhì)，這些遺傳物質(zhì)不存在于染色體上。
4．× 有些非等位基因也可以位于同源染色體上。
5．√
摩爾根測交實驗的分析
1．實驗一：F2中白眼雄果蠅與F1中紅眼雌果蠅交配。
(1)若基因位于X染色體上，且Y染色體上沒有它的等位基因，則遺傳圖解如下：
(2)若基因位于X染色體上，Y染色體上含有它的等位基因，則遺傳圖解如下：
說明：(1)(2)實驗結(jié)果相同，故根據(jù)本實驗結(jié)果無法驗證假說，但通過本實驗得到了白眼雌果蠅。
2．實驗二：利用“實驗一”得到的白眼雌果蠅與一個毫無血緣關(guān)系的野生型純種紅眼雄果蠅交配。
(1)若基因位于X染色體上，且Y染色體上沒有它的等位基因，則遺傳圖解如下：
(2)若基因位于X染色體上，Y染色體上含有它的等位基因，則遺傳圖解如下：
說明：(1)實驗雜交子代中，雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，(2)實驗雜交子代全為紅眼，表型(1)、(2)不同，由此可證明假說成立。

(1)驗證摩爾根的假說不能用F1中紅眼雌果蠅和F2中的白眼雄果蠅，因為無論基因在X染色體還是在常染色體上，或者是在X、Y染色體的同源區(qū)段上，結(jié)果相同。
(2)摩爾根的驗證實驗不是直接選擇白眼雌果蠅和F1中紅眼雄果蠅雜交，因為在摩爾根的雜交實驗中沒有出現(xiàn)白眼雌果蠅，摩爾根的雜交實驗中只出現(xiàn)了白眼雄果蠅。
1．在摩爾根所做的果蠅野生型與白眼突變體雜交實驗中，最早能夠判斷白眼基因位于X染色體上的最關(guān)鍵的實驗結(jié)果是( )
A．白眼突變體與野生型雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)為野生型，雌雄比例1∶1
B．F1相互交配，后代出現(xiàn)性狀分離，白眼全部是雄性
C．F1雌性與白眼雄性雜交，后代出現(xiàn)白眼，且雌雄比例為1∶1
D．白眼雌性與野生型雄性雜交，后代白眼全部為雄性，野生型全部為雌性
B [A項能說明野生型相對于突變型是顯性性狀，但不能判斷白眼基因位于X染色體上，與題意不符；B項能說明這一對性狀的遺傳與性別有關(guān)，即控制該性狀的基因位于X染色體上，且這是在摩爾根果蠅雜交實驗中最早出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，與題意相符；C項屬于測交類型，不能說明白眼基因位于X染色體上，與題意不符；D項能說明控制該性狀的基因位于X染色體上，但這是在摩爾根利用測交實驗驗證假說中出現(xiàn)的，不是最早，與題意不符。]
2．果蠅的紅眼對白眼為顯性，控制紅眼和白眼性狀的基因位于X染色體上，在下列哪組雜交組合中，通過眼色就可直接判斷子代果蠅的性別 ( )
A．白眼(♀)×白眼()
B．雜合紅眼(♀)×紅眼()
C．白眼(♀)×紅眼()
D．雜合紅眼(♀)×白眼()
C [據(jù)題意可知：A項組合的子代都是白眼；B項組合的子代中，紅眼果蠅雌性和雄性都有；C項組合的子代中，雌果蠅都為紅眼，雄果蠅都為白眼；D項組合的子代中，雌果蠅與雄果蠅都有紅眼和白眼。]
孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋
1．分離定律的細胞學基礎(chǔ)是等位基因隨同源染色體分開而分離，如圖：
2．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，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合，如圖：
1．某實驗室保存有野生型和一些突變型果蠅。果蠅的部分隱性突變基因及其在染色體上的位置如圖所示。為了驗證遺傳規(guī)律，同學丙讓白眼黑檀體雄果蠅與野生型(紅眼灰體)純合子雌果蠅進行雜交得到F1，F(xiàn)1相互交配得到F2。那么，在所得實驗結(jié)果中，能夠驗證自由組合定律的F1表型及基因型分別是什么？
提示：紅眼灰體；EeXWXw；EeXWY。
2．一個基因型為DdHh的個體，其自交后代的表型之比不是9∶3∶3∶1，而是1∶2∶1，用圖示表示出該親本個體的體細胞中兩對等位基因的位置關(guān)系。
提示：
1．根據(jù)如圖所示基因在染色體上的分布情況判斷，下列選項不遵循基因的自由組合定律的是( )
A B
C D
A [A、a與D、d位于一對同源染色體上，其遺傳不遵循基因的自由組合定律，A錯誤；A、a與B、B位于兩對同源染色體上，A、a與C、c位于兩對同源染色體上，C、c與D、d位于兩對同源染色體上，在遺傳過程中都遵循基因的自由組合定律，B、C、D正確。]
2．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，下列有關(guān)推測合理的是( )
A．①細胞中向細胞每一極移動的都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各2個
B．③細胞中向細胞每一極移動的都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各1個
C．圖中所示的這個精原細胞產(chǎn)生的另三個精細胞的基因型為a、a、ABb(其他分裂正常)
D．圖中①和②細胞都可發(fā)生A與A的分離和A與a的分離
C [①細胞處于有絲分裂后期，此時該細胞每一極都含有該生物全部的核基因，因此細胞中向每一極移動的都有紅、黃、藍、綠色熒光點，各1個，A錯誤；③細胞處于減數(shù)分裂Ⅱ后期，根據(jù)精細胞的基因型可知，此時該細胞中向每一極移動的都有紅、藍、綠色熒光點，各1個，B錯誤；精原細胞的基因型為AaBb，已經(jīng)產(chǎn)生一個基因型為ABb的精細胞，又因其他分裂正常，則產(chǎn)生該精細胞的次級精母細胞的基因型為AABBbb，另外一個次級精母細胞的基因型為aa，所以另三個精細胞的基因型為a、a、ABb，C正確；圖中①細胞處于有絲分裂后期，能發(fā)生A與A的分離，不會發(fā)生A與a的分離，②細胞處于減數(shù)分裂Ⅰ，能發(fā)生A與a的分離，不會發(fā)生A與A的分離，D錯誤。]
“基因的遺傳”不一定遵循“遺傳定律”
(1)原核生物中基因的遺傳都不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。
(2)真核生物細胞核中的基因有的遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，但葉綠體、線粒體中的基因都不遵循孟德爾的遺傳規(guī)律。
(3)非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律，而同源染色體上的非等位基因不遵循自由組合定律。
果蠅的直毛和分叉毛是由一對等位基因控制的相對性狀。現(xiàn)有純種雌、雄果蠅直毛與分叉毛若干，某課外小組從中選取親本進行雜交實驗，結(jié)果如下圖。根據(jù)實驗回答問題：
利用假說—演繹法可確定控制該性狀的基因的位置，若控制該性狀的基因位于常染色體上，F(xiàn)1自由交配的結(jié)果與實際不符。利用摩爾根的測交方案，可根據(jù)子代表型區(qū)分果蠅的性別，由此培養(yǎng)邏輯推理與實驗探究能力。
1．從實驗結(jié)果可推斷控制該性狀的基因位于常染色體上還是X染色體上？說明理由。(科學思維)
提示：X染色體；若為常染色體遺傳，F(xiàn)2的性狀分離比應(yīng)為3∶1，與結(jié)果不符，故控制該性狀的基因在X染色體上。
2．欲設(shè)計一次雜交實驗，能根據(jù)子代表型區(qū)分雌雄果蠅，從F2中選擇哪兩種果蠅作為雜交實驗材料？(科學探究)
提示：分叉毛雌果蠅與直毛雄果蠅。
[課堂小結(jié)]
1．下列不屬于薩頓提出的“基因位于染色體上”這一假說的科學依據(jù)是 ( )
A．產(chǎn)生配子時非同源染色體自由組合，非同源染色體上的基因也隨之自由組合
B．產(chǎn)生配子時，姐妹染色單體分開，等位基因也隨之分離
C．染色體和基因在雜交過程中均保持完整性和獨立性
D．染色體和基因在體細胞中都成對存在
B [產(chǎn)生配子時非同源染色體自由組合，非同源染色體上的基因也隨之自由組合，屬于薩頓假說的科學依據(jù)，A不符合題意；產(chǎn)生配子時，姐妹染色單體分開，一般分離的是相同基因，且不屬于薩頓假說的科學依據(jù)，B符合題意；染色體和基因在雜交過程中均保持完整性和獨立性，屬于薩頓假說的科學依據(jù)，C不符合題意；染色體和基因在體細胞中都成對存在，屬于薩頓假說的科學依據(jù)，D不符合題意。]
2．如圖表示孟德爾一對相對性狀的雜交實驗(圖中染色體上的點表示基因的位置)，圖示不能說明( )
A．染色體是基因的主要載體
B．基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給子代的
C．基因在雜交過程中保持完整性和獨立性
D．減數(shù)分裂過程中，等位基因會隨著染色體的分開而分離
A [圖示只能說明染色體是基因的載體，不能說明染色體是基因的主要載體，A符合題意。]
3．摩爾根研究控制果蠅白眼的基因在染色體上的位置時經(jīng)歷了若干過程，下列敘述依次為 ( )
①白眼性狀是如何遺傳的，為何與性別有關(guān) ②控制白眼的基因僅位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因 ③對F1紅眼雌果蠅進行測交
A．①為假說，②為推論，③為實驗驗證
B．①為觀察，②為假說，③為推論
C．①為問題，②為假說，③為實驗驗證
D．①為推論，②為假說，③為實驗驗證
C [摩爾根研究控制果蠅白眼的基因在染色體上的位置時采用的方法是假說—演繹法。根據(jù)實驗現(xiàn)象提出的問題是白眼性狀是如何遺傳的，為何與性別有關(guān)；作出的假設(shè)是控制白眼的基因僅位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因；利用F1紅眼雌果蠅進行測交實驗，驗證假說。]
4．下列有關(guān)基因分離定律和基因自由組合定律的說法，正確的是( )
A．一對相對性狀的遺傳一定遵循基因的分離定律而不遵循基因的自由組合定律
B．分離定律發(fā)生在配子產(chǎn)生過程中，自由組合定律發(fā)生在配子隨機結(jié)合過程中
C．若遵循基因自由組合定律，雙雜合子自交后代分離比不一定是9∶3∶3∶1
D．多對等位基因遺傳時，在等位基因分離的同時，非等位基因自由組合
C [如果一對相對性狀由多對非同源染色體上的非等位基因控制，則遵循自由組合定律，A錯誤；分離定律和自由組合定律都發(fā)生在減數(shù)分裂形成配子的過程中，B錯誤；如果雙雜合子的兩對等位基因之間存在互作關(guān)系，則可能不符合9∶3∶3∶1的性狀分離比，C正確；多對等位基因如果不位于非同源染色體上，則不遵循自由組合定律，且在減數(shù)分裂過程中，等位基因分離的同時，非同源染色體上非等位基因自由組合，D錯誤。]
5．如圖為果蠅某細胞染色體及部分基因位置的示意圖，請據(jù)圖回答問題：
(1)圖示細胞代表________性果蠅的染色體圖解。
(2)已知果蠅的灰身(A)對黑身(a)為顯性，基因型如圖所示的雌雄果蠅交配，F(xiàn)1的灰身果蠅中雜合子所占的比例是________。
(3)已知紅眼(D)對白眼(d)為顯性，基因在染色體上的位置如圖所示，該果蠅的表型是________。現(xiàn)與紅眼雌果蠅交配，后代中白眼雄果蠅占1/4，則親本雌果蠅的基因型是________。
(4)控制體色和眼色的兩對等位基因(A/a和D/d)____________(填“遵循”或“不遵循”)自由組合定律。該果蠅與基因型為aaXdXd的果蠅交配，后代中黑身白眼雄果蠅占________。
[解析] (1)由題圖可知，該果蠅的細胞中含有4對染色體，3對常染色體，1對性染色體，即1和2是性染色體，屬于異型性染色體(X和Y)，因此是雄果蠅。
(2)對于灰身和黑身這對相對性狀來說，該果蠅的基因型是Aa。雌雄果蠅交配，子代的基因型及比例是AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，AA、Aa為灰身，雜合子是Aa，占灰身果蠅的2/3。
(3)由于控制紅眼的基因位于X染色體上，基因型為XDY，表型為紅眼雄果蠅。紅眼雌、雄果蠅交配，后代中白眼雄果蠅(XdY)占1/4，因此親本雌果蠅的基因型是XDXd。
(4)由題圖分析可知，控制體色和眼色的兩對等位基因(A/a和D/d)遵循自由組合定律；該果蠅AaXDY與基因型為aaXdXd的雌果蠅交配，后代中黑身白眼雄果蠅的基因型是aaXdY，比例是1/2×1/2＝1/4。
[答案] (1)雄 (2)2/3 (3)紅眼 XDXd (4)遵循 1/4
課標內(nèi)容要求
核心素養(yǎng)對接
概述性染色體上的基因與性別相關(guān)聯(lián)。
1．生命觀念：從基因和染色體層面解釋新情景下的簡單遺傳現(xiàn)象。
2．科學思維：嘗試用假說—演繹法分析摩爾根的果蠅雜交實驗。
3．社會責任：認同摩爾根等科學家尊重科學事實，勇于否定自我的科學精神。
項目
基因
染色體
傳遞中的性質(zhì)
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，具有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)
存在
方式
在體細胞中基因成對存在，在配子中只有成對的基因中的一個
在體細胞中染色體成對存在，在配子中只有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父方，一個來自母方
體細胞中成對的染色體(即同源染色體)一條來自父方，一條來自母方
分配
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后期自由組合
現(xiàn)象
分析
P 紅眼(♀)×白眼()
↓
F1 紅眼(♀、)
↓雌雄交配Ｆ
F2 紅眼(♀、)∶白眼()＝3∶1
①紅眼為顯性性狀。
②果蠅眼色的遺傳符合基因分離定律。
③F2中白眼果蠅只有雄果蠅
知 識 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建
核 心 語 句 背 誦
1．基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系。
2．基因在染色體上呈線性排列，一條染色體上有許多個基因。
3．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。
4．基因自由組合定律的實質(zhì)是等位基因隨同源染色體分開而分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。
5．薩頓的“基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系”的假說是運用了類比推理法。
6．摩爾根的果蠅雜交實驗運用了假說—演繹法。

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第2節(jié) 基因在染色體上

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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