第2节 基因在染色体上[学习目标] 1.通过比较基因和染色体的平行关系，掌握萨顿的假说2.理解“基因在染色体上”的实验证据3.运用有关基因和染色体的知识，阐明孟德尔遗传规律的细胞学基础和实质知识点一 萨顿的假说和基因位于染色体上的实验证据1．萨顿的假说(1)基因与染色体行为的平行关系(填表)(2)结论：基因和染色体行为存在着明显的平行关系，基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上 细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？提示：不是①真核生物的核基因都位于染色体上，而质基因位于线粒体等细胞器内；②原核生物的基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上2．基因位于染色体上的实验证据(1)实验者：美国生物学家摩尔根2)实验材料：果蝇①果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点个体小，容易饲养；繁殖速度快，在室温下10多天就可繁殖一代；后代数量大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代②果蝇染色体组成(3)实验方法：假说—演绎法4)研究过程①实验现象——发现问题F1全为红眼，说明白眼对红眼是隐性F2的性状分离比为红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律F2中雌性个体的性状为红眼，雄性个体的性状既有红眼又有白眼，性状表现与性别有关。
②提出问题：白眼性状的表现为何总与性别相关联？③理论解释——提出假说a．假说核心内容：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因 如果控制白眼的基因位于Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？提示：不能若控制白眼的基因位于Y染色体上，则遗传图解为：与实验现象不符b.实验解释④测交实验——演绎推理、实验验证a．设计实验——演绎推理实验一：实验二：白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交b．实验验证：实验结果与理论预期相符⑤实验结论：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5)基因和染色体的关系①一条染色体上有许多个基因②基因在染色体上呈线性排列 演绎推理过程为什么设置两个实验？提示：实验一杂交子代中，雌雄果蝇均有红眼和白眼，与基因位于常染色体上时表现相同，故根据本实验的结果无法验证假说，但通过实验一可以得到白眼雌果蝇[例1] 下列不属于萨顿假说中对基因与染色体关系的描述的是( )A．基因在染色体上呈线性排列B．体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的C．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在形成配子和受精过程中，具有相对稳定的形态结构D．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此解题分析 基因在染色体上呈线性排列是由摩尔根和他的学生们发现的。
答案 A[例2] 用纯合子果蝇作为亲本研究两对相对性状的遗传实验，结果如下：PF1①♀灰身红眼×♂黑身白眼♀灰身红眼、♂灰身红眼②♀黑身白眼×♂灰身红眼♀灰身红眼、♂灰身白眼下列说法不正确的是( )A．实验中属于显性性状的是灰身、红眼B．体色和眼色的遗传符合自由组合定律C．若组合①的F1随机交配，则F2雄蝇中灰身白眼的概率为3/4D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为1/8解题分析 根据实验①♀灰身红眼×♂黑身白眼的后代只出现灰身红眼，说明灰身、红眼是显性性状，A正确；由①、②正交和反交的实验结果可知，体色的遗传与性别无关，眼色的遗传与性别有关，说明控制体色的基因位于常染色体上(相关基因用A、a表示)，说明控制眼色的基因位于X染色体上(相关基因用B、b表示)，所以体色和眼色的遗传符合自由组合定律，B正确；组合①的F1的基因型为AaXBXb和AaXBY，若随机交配，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为×＝，C错误；组合②的F1的基因型为AaXBXb和AaXbY，若随机交配，则F2中黑身白眼的概率为×＝，D正确答案 C[例3] 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：F1：大翅雌果蝇、雄果蝇共1237只；F2：大翅雌果蝇2159只，大翅雄果蝇1011只，小翅雄果蝇982只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解题分析 大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性，A正确；根据题中信息“F2：大翅雌果蝇2159只，大翅雄果蝇1011只，小翅雄果蝇982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律，B正确；又因为表型与性别有关，可推知控制翅形的基因位于X染色体上，故亲本的基因型为XAXA、XaY，F1的基因型为XAXa、XAY，故F2的基因型为XAXA、XAXa、XAY、XaY，C正确，D错误答案 D技法提升 确定基因位于常染色体上还是X染色体上的方法(1)根据子代某性状在雌雄个体中的概率来推断：若均等，一般可判断基因位于常染色体上，否则基因位于X染色体上2)实验设计方法①未知显隐性，可采用正交与反交，若结果不同，则基因位于X染色体上；若结果相同，则基因位于常染色体上。
前提：都是核基因)②已知显隐性(XY型生物)：雌性选隐性性状，雄性选显性性状a．若子代⇒基因位于X染色体上b．若子代性状与性别无关⇒基因位于常染色体上知识点二 孟德尔遗传规律的现代解释1．基因的分离定律(1)基因分离定律的实质是：在杂合子细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代2)分离定律的细胞学基础分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，如图：, 如图为某生物细胞内染色体和基因分布图，请回答：(1)分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上的一对等位基因，图中所示等位基因有哪些？(2)图中非等位基因有哪些？能自由组合的又有哪些？(3)不考虑染色体互换、该生物能产生几种配子？提示：(1)A、a和B、b和C、c2)图中非等位基因有A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b)；能自由组合的有A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)3)4种，ABC、ABc、abC、abc2.基因的自由组合定律(1)基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2)自由组合定律的细胞学基础自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非等位基因随着非同源染色体的自由组合而组合，如下图：[例1] 下列有关减数分裂过程中基因和染色体变化的叙述，不正确的是( )A．减数分裂时，同源染色体分开，等位基因也随之分离B．染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开C．非同源染色体自由组合，其上的非等位基因也可以自由组合D．性染色体上的基因都是成对存在的解题分析 在性染色体上，有些基因不是成对存在的，如果蝇的眼色基因位于X染色体上，而在Y染色体上没有与之相对应的等位基因答案 D[例2] 如图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因，下列叙述正确的是( )A．从染色体组成来看，该果蝇只能形成一种配子B．e基因控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等C．形成配子时基因A、a与B、b间自由组合D．只考虑3、4与7、8两对染色体时，该果蝇能形成四种配子，并且数量相等解题分析 该细胞中的三对同源染色体上都含有等位基因，根据基因自由组合定律，它能形成8种配子，A错误；e基因位于X染色体上，Y染色体上没有其等位基因，因此e基因控制的性状在雌雄个体中出现概率不相等，B错误；A、a与B、b位于一对同源染色体上，在减数分裂形成配子时，AB进入一个配子，ab进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合，C错误；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，可产生DXe、dXe、DY、dY四种配子，且数量相等，D正确。
答案 D知识拓展 基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循遗传规律3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律1．下列不能体现基因与染色体平行关系的是( )A．间期的复制行为B．间期蛋白质的合成C．一半来自父方，一半来自母方D．在减数分裂Ⅰ后期自由组合答案 B解析 基因和染色体在间期都进行复制，A不符合题意；基因只是DNA片段，间期蛋白质合成，不能体现基因与染色体之间的平行关系，B符合题意；体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此，C不符合题意；非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因也自由组合，D不符合题意2．最早证实“基因在染色体上”的实验是( )A．孟德尔的豌豆杂交实验B．萨顿蝗虫细胞观察实验C．摩尔根的果蝇杂交实验D．现代分子生物学技术印证答案 C解析 摩尔根的果蝇杂交实验证实了控制白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，即证明基因位于染色体上。
3．下列关于果蝇常染色体和性染色体的叙述，不正确的是( )A．性染色体与性别的形成有关B．常染色体与性别的形成无关C．常染色体也存在于性细胞中D．性染色体只存在于性细胞中答案 D解析 果蝇的性染色体与性别的形成有关，常染色体与性别的形成无关，正常情况下两种染色体在体细胞和性细胞中都存在，D错误4．果蝇的红眼对白眼为显性，且控制该性状的一对基因位于X染色体上，下列哪组杂交组合中，通过眼色就可以直接判断果蝇性别( )A．杂合红眼(♀)×红眼(♂)B．白眼(♀)×白眼(♂)C．杂合红眼(♀)×白眼(♂)D．白眼(♀)×红眼(♂)答案 D解析 欲通过眼色直接判断果蝇性别，可以采用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交的方法，若该性状由B、b控制，即XbXb(白眼，♀)×XBY(红眼，♂)，子代中雄性全为白眼，雌性全为红眼5．图中能正确表示基因分离定律实质的是( )答案 C解析 基因分离定律的实质是杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地遗传给后代A、B选项中，DD和dd是纯合体，不含等位基因，只能产生一种配子，所以不能正确表示基因分离定律的实质；C选项中，Dd是杂合体，含等位基因，在减数分裂Ⅰ后期等位基因分离，产生D和d两种配子，比例为1∶1，能正确表示基因分离定律的实质；D选项表示D和d两种雌雄配子随机结合，完成受精作用，D错误。
6．下列关于基因和染色体关系的叙述中，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．一条染色体上有一个基因D．染色体就是由基因组成的答案 B解析。