苏教版（2019）高中生物： 必修2 第1章 第4节 第1课时 基因位于染色体上的实验证据 学案 （Word版含解析）

第四节　基因位于染色体上

第1课时　基因位于染色体上的实验证据

一、积极思维：果蝇有什么“过人之处”呢？

1．黑腹果蝇易培养，繁殖快。

2．黑腹果蝇易于遗传操作。

3．黑腹果蝇体细胞中只有四对染色体，其中一对为决定性别的性染色体，分别用X和Y表示。性染色体组成为XX的个体为雌性，性染色体组成为XY的个体为雄性。

二、基因位于染色体上的实验证据

1．在探索基因与染色体之间关系的道路上，摩尔根以果蝇为实验材料，为证明基因位于染色体上做出了重要的贡献。

2．实验过程

(1)白眼雄蝇和野生型红眼雌蝇的杂交实验及分析

(2)测交实验

白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代红眼雌蝇∶白眼雌蝇∶红眼雄蝇∶白眼雄蝇＝1∶1∶1∶1。

3．结果分析

(1)摩尔根推测果蝇红眼和白眼性状的遗传与性染色体有关。

(2)他作出假设：控制白眼性状的基因w位于X染色体上，是隐性的；控制红眼性状的基因W是显性的，与基因w是一对等位基因。红眼雌雄果蝇的基因型分别为XWXW(或XWXw)和XWY，白眼雌雄果蝇的基因型分别为XwXw和XwY。根据假设，可以解释上述实验。

(3)遗传图解

4．验证实验

(1)子二代雌蝇虽然都是红眼，但一半是XWXW，一半是XWXw，因此，子二代这两种类型的雌蝇分别与白眼雄蝇交配时，前者所产生的后代表型全是红眼，如图A，后者所产生的后代结果如图B；

P　　　　　　           红眼♀　×　白眼♂

F1

A

P　　　　　　          红眼♀　×　白眼♂

F1

B

(2)白眼雌蝇和红眼雄蝇交配，子代中雌蝇表型全是红眼，雄蝇全是白眼(图C)；

P　　　　　　         白眼♀　×　红眼♂

F1

C

(3)白眼雌蝇和白眼雄蝇交配，子代中雌雄表型都是白眼，而且能形成遗传稳定的品系。

5．摩尔根这项研究的重要意义是，首次把一个特定的基因和一条染色体联系起来，证明了基因位于染色体上。此后，摩尔根和他的学生一起将许多基因定位在染色体上，并发现基因在染色体上呈线性排列。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．摩尔根选择黑腹果蝇为实验材料，是其获得成功的原因之一。(　　)

2．黑腹果蝇中，雄性个体长约2.5 mm，雌性个体稍短。 (　　)

3．黑腹果蝇中红眼果蝇的基因型有XWXW、XWY。 (　　)

4．染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多基因。(　　)

5．蝗虫的所有遗传物质都位于染色体上。 (　　)

[答案]　1．√

2．×　提示：黑腹果蝇中，雌性个体长约2.5 mm，雄性个体稍短。

3．×　提示：红眼雌蝇基因型为XWXW或XWXw；红眼雄蝇基因型为XWY。

4．√

5．×　提示：蝗虫细胞的细胞质(如线粒体)中也含有少量遗传物质，这些遗传物质不存在于染色体上。

　基因位于常染色体上还是X染色体上

1．若相对性状的显隐性是未知的，且亲本均为纯合子，则用正交和反交的方法。即：

2．若相对性状的显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交。即：

1．一只雌鼠的一条染色体上某基因发生突变，使野生型变为突变型。该鼠与野生型鼠杂交，F1的雌雄鼠中均既有野生型，又有突变型。假如仅通过一次杂交实验鉴别突变基因是在常染色体上还是在X染色体上，F1的杂交组合最好选择(　　)

A．野生型(雌)×突变型(雄)

B．野生型(雄)×突变型(雌)

C．野生型(雌)×野生型(雄)

D．突变型(雌)×突变型(雄)

A　[由条件可知，突变型是显性性状，野生型是隐性性状；选择隐性性状的雌鼠与显性性状的雄鼠杂交时，若后代雌鼠全为显性性状，雄鼠全为隐性性状，则该突变基因位于X染色体上；若后代雌雄鼠中都有显性性状，则该突变基因位于常染色体上。]

2．果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1雌雄个体相互交配，实验结果如下：

下列分析不正确的是(　　)

A．果蝇翅形大翅对小翅为显性

B．根据实验结果判断果蝇的翅形遗传遵循基因分离定律

C．根据实验结果可证明控制翅形的基因位于X染色体上

D．F2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型

D　[大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，因此大翅对小翅为显性。根据题中信息“F2：大翅雌果蝇2 159只，大翅雄果蝇1 011只，小翅雄果蝇982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律，又因为小翅果蝇只出现在雄性中，可推知控制翅形的基因位于X染色体上。遗传图解如下：

可见，F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa。]

　基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传

1．适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。

2．设计思路

(1)基本思路一：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：

(2)基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：

如图是果蝇性染色体的结构模式简图，请回答下列问题：

(1)雌果蝇在减数分裂中能发生联会的区段是______________。

(2)如果果蝇的某基因位于Ⅱ－2区段上，则该基因的遗传特点是______________。

(3)已知决定果蝇某一性状的基因可能位于Ⅰ或Ⅱ－1区段上，现有纯合的显性和隐性的雌雄个体若干只，请设计实验以确定该基因的具体位置。

①设计实验：___________________________________________

______________________________________________________。

②预测实验结果和结论：_________________________________

______________________________________________________。

[解析]　(1)联会指的是同源染色体两两配对的现象，故雌果蝇在减数分裂中能发生联会的区段是Ⅰ和Ⅱ－1区段。              (2)Ⅱ－2区段是Y染色体特有的片段，X染色体上不含其等位基因，故该基因遗传时只能遗传给后代的雄果蝇。              (3)要判断该基因的具体位置，可用一只表型为隐性的纯合雌果蝇与一只表型为显性的纯合雄果蝇杂交，如果后代中雌性均为显性性状，雄性均为隐性性状，说明基因位于Ⅱ－1区段；如果后代中雌雄个体均为显性性状，说明基因位于Ⅰ区段。

[答案]　(1)Ⅰ和Ⅱ－1区段　(2)该基因只能遗传给后代的雄果蝇　(3)①用一只表型为隐性的纯合雌果蝇与一只表型为显性的纯合雄果蝇杂交　②如果后代中雌性均为显性性状，雄性均为隐性性状，说明基因位于Ⅱ－1区段；如果后代中雌雄个体均为显性性状，说明基因位于Ⅰ区段

　基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于常染色体上

1．设计思路

隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。即：

2．结果推断

果蝇是常用的遗传学实验材料。已知果蝇的长翅(A)对短翅(a)为显性，请回答：

(1)果蝇作为遗传学实验材料的优点有________________________________

_____________________________________________________(答出两点)。

(2)为探究等位基因A和a位于常染色体、X染色体还是X与Y染色体的同源区段上，现选择一对果蝇进行杂交实验。若子代中雄果蝇均为长翅，雌果蝇均为短翅，则这对等位基因位于_________________；若______________，则这对等位基因位于常染色体上或X与Y染色体的同源区段上。由此两亲本果蝇的表型为_______________。

[解析]　(1)果蝇常用来作为遗传学实验材料，因为果蝇体积小，繁殖速度快、饲养容易，且具有易于区分的相对性状。              (2)判断等位基因A和a在什么染色体上，可以用显性性状的父本与隐性性状的母本杂交，即让长翅雄果蝇与短翅雌果蝇杂交。若子代中雄果蝇均为长翅，雌果蝇均为短翅，说明这对等位基因位于X与Y染色体的同源区段上，亲本基因型为XaXa、XaYA；若雌雄果蝇均为长翅，说明这对等位基因位于常染色体上或X与Y染色体的同源区段上，亲本相关基因型为AA、aa或XaXa、XAYA，两亲本表型为雌果蝇是短翅，雄果蝇是长翅。

[答案]　(1)个体小，易饲养，繁殖速度快且具有易于区分的相对性状　(2)X与Y染色体的同源区段上　雌雄果蝇均为长翅　雌果蝇是短翅，雄果蝇是长翅

[课堂小结]

1．果蝇体细胞中的染色体组成可表示为(　　)

A．3条＋X或3条＋Y　   B．6条＋X或6条＋Y

C．6条＋XX或6条＋YY   D．6条＋XX或6条＋XY

D　[果蝇的体细胞中共有4对8条染色体，其中有3对6条为常染色体，1对是性染色体，雌性果蝇的性染色体组成是XX，雄性果蝇的性染色体组成为XY。]

2．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子一代雌雄果蝇都表现红眼，这些果蝇交配产生的子二代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列叙述错误的是(　　)

A．红眼对白眼是显性

B．眼色的遗传遵循分离定律

C．眼色和性别表现为自由组合

D．子二代红眼雌果蝇有两种基因型

C　[若控制眼色的基因用M、m表示，该过程遗传图解为P：红眼雌果蝇(XMXM)×白眼雄果蝇(XmY)→F1：红眼雌果蝇(XMXm)×红眼雄果蝇(XMY)→F2：红眼雌果蝇(XMXM、XMXm)∶红眼雄果蝇(XMY)∶白眼雄果蝇(XmY)＝2∶1∶1。由于控制眼色的基因位于性染色体上，所以眼色和性别不会自由组合。]

3．摩尔根通过实验证明了基因位于染色体上，他还认为(　　)

A．基因在染色体上呈线性排列

B．染色体是基因的主要载体

C．染色体由蛋白质和DNA组成

D．一条染色体上只有一个基因

A　[摩尔根以果蝇为实验材料，通过实验证明了基因位于染色体上，并且认为基因在染色体上呈线性排列。染色体是基因的主要载体，染色体由蛋白质和DNA组成，一条染色体上只有一个基因，这些都不是摩尔根的研究成果。故选A。]

4．(多选)如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列相关说法错误的是(　　)

A．果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目

B．基因在染色体上呈线性排列

C．黄身基因与白眼基因的遗传遵循自由组合定律

D．细胞内的基因都在染色体上

CD　[一条染色体上有多个基因，所以果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目，A项正确；基因在染色体上呈线性排列，B项正确；黄身基因与白眼基因位于同一条染色体上，因此它们的遗传不遵循自由组合定律，C项错误；细胞核内的基因位于染色体上，细胞质内的基因位于线粒体和叶绿体中，D项错误。]

5．果蝇的灰身(B)和黑身(b)、红眼(R)和白眼(r)分别受一对等位基因控制，B、b基因位于常染色体上，R、r基因位于X染色体上。下表是杂交实验结果：

(1)选果蝇作实验材料的优点是______________(至少写出2点)。

(2)F1随机交配，试推断F2中红眼、白眼果蝇的性别分别是________和________。

(3)以上两对相对性状中，正交与反交产生子代的结果一致的是________，不一致的是________。

(4)现用纯合的灰身红眼果蝇(♀)与黑身白眼果蝇(♂)杂交，再让F1个体间杂交得到F2。预期F2可能出现的基因型有________种，雄性中黑身白眼的概率是________。

[解析]　根据题意，亲本XRXR×XrY→F1(XRXr、XRY)→F2(XRXR、XRXr、XRY、XrY)，由此可见红眼果蝇中雄、雌性都有，白眼果蝇中只有雄性。由于灰身和黑身基因位于常染色体上，所以正交和反交结果一致，而红眼和白眼基因位于X染色体上，正交和反交结果不同。纯合的灰身红眼果蝇(♀)BBXRXR与黑身白眼果蝇(♂)bbXrY杂交，F1个体的基因型是BbXRXr和BbXRY，它们杂交得F2，可能出现的基因型有3×4＝12种，出现黑身的概率为1/4，雄性中出现白眼的概率为1/2，所以雄性中黑身白眼的概率为1/8。

[答案]　(1)相对性状明显、繁殖速度快、易于饲养等(答出2点即可)　(2)雄、雌性　雄性　(3)灰身和黑身　红眼和白眼　(4)12　1/8