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第二节遗传的染色体学说学习目标1.利用表格对比分析基因和染色体的行为，领会其平行关系，并能叙述遗传的染色体学说的内容。2.借助模型，尝试利用遗传的染色体学说解释孟德尔定律。一、遗传的染色体学说1.内容：细胞核内的染色体可能是基因载体。2.依据：基因的行为和减数分裂过程中的染色体行为存在平行关系。3.具体表现项目基因染色体独立的遗传单位在杂交实验中始终保持其独立性和完整性在细胞分裂各时期中保持一定的形态特征存在形式在体细胞中成对存在，一个来自母方，一个来自父方，即等位基因在体细胞中成对存在，一条来自母方，一条来自父方，即同源染色体配子形成时的行为一对等位基因互相分离，每个配子中只含成对基因中的一个减数分裂时，同源染色体彼此分离，每个配子只含同源染色体中的一条两对或多对非等位基因自由组合地进入配子非同源染色体随机地进入配子4.意义：该学说圆满地解释了孟德尔定律。归纳总结基因与染色体“平行”的表现(1)数量“平行”：基因和染色体在体细胞中都成对存在；在生殖细胞中，成对的基因(或染色体)单独存在。(2)存在状态“平行”：在有性生殖过程中，基因和染色体都保持完整性和独立性。(3)来源“平行”：体细胞中成对的基因和成对的染色体都是一个来自父方，一个来自母方。(4)行为“平行”：非等位基因和非同源染色体在减数第一次分裂后期都自由组合。说明：基因不一定都在细胞核中的染色体上，真核生物的细胞质中和原核生物的拟核中也都有基因；每条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。例1下列叙述中，不能说明核基因和染色体存在平行关系的是()A.非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合B.体细胞中基因和染色体都是成对存在的C.体细胞中成对的染色体和基因都是一个来自父方，一个来自母方D.生物体内的染色体数目和基因数目相同答案D解析非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合；在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的，在配子中只含成对的基因中的一个，同样，在配子中也只含成对的染色体中的一条；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；生物体内的基因数目远多于染色体数目，每条染色体上有多个基因。例2对性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因A、a都被标记为黄色，等位基因B、b都被标记为绿色，在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列有关推测合理的是()A.若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点B.若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点C.若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点D.若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点答案B解析由题意可知：该细胞的基因组成为AaBb，经过减数第一次分裂前的间期DNA复制后，该细胞的基因组成为AAaaBBbb，所以若A、a和B、b这两对等位基因位于一对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色和4个绿色荧光点；若这两对等位基因在两对同源染色体上，则四分体只有A、a或者只有B、b，即1个四分体中只出现4个黄色荧光点或4个绿色荧光点，不可能同时存在。二、孟德尔定律的细胞学解释1.对分离定律的解释(1)遗传的染色体学说假定控制一对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上。如控制种子形状的一对等位基因R和r在某对同源染色体上。圆形亲本(基因型为RR)经减数分裂产生的配子只含该对同源染色体中的一条，所有配子在这条染色体上都带有R基因。同样，皱形亲本(基因型为rr)所产生的配子都带有r基因。F1(基因型为Rr)植株细胞内有一对分别来自父母的同源染色体，一条带有R基因，另一条带r基因。F1植株的每个初级性母细胞所产生的四个配子中，两个带有R基因，两个带有r基因，两类配子的比例为11。(2)F1产生配子图解(3)结果：F1的雌、雄配子随机结合，产生的F2两种表现型的数量比为31，即产生了性状分离现象。2.对自由组合定律的解释(1)控制一对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上，控制另一对相对性状的等位基因位于另一对同源染色体上。(2)在减数分裂的过程中，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，处于非同源染色体上的非等位基因也自由组合。(3)F1产生配子图解(4)结果：F1产生4种雌配子，4种雄配子；雌雄配子的结合是随机的。产生的F2出现性状分离，其表现型的数量比为9331。归纳总结分离定律和自由组合定律的比较比较项目分离定律自由组合定律描述对象一对同源染色体上的等位基因分别位于两对或两对以上同源染色体上的两对或两对以上的非等位基因行为特点分离具一定的独立性分离或组合同时进行发生时期同时进行，均发生在减数第一次分裂的后期结果随同源染色体分开，等位基因分离非同源染色体上的非等位基因自由组合例3下图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：杂合子在产生配子时，等位基因随同源染色体的分离而分离，独立地进入不同的配子中。例4据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是()答案A解析本题图中等位基因有四对，A、a和D、d是位于同一对同源染色体上的等位基因，B、b和C、c是位于另一对同源染色体上的等位基因；在减数第一次分裂后期，两对同源染色体要彼此分离，同时非同源染色体自由组合，但是只有位于非同源染色体上的非等位基因才会发生自由组合。特别提醒孟德尔遗传定律的适用范围(1)适合于真核生物，因为真核生物具有染色体，基因的分离或自由组合是随着染色体的分离或自由组合而进行的。(2)适合于能进行有性生殖的生物。因为孟德尔遗传定律的细胞学基础是减数分裂，只有能进行有性生殖的生物才能进行减数分裂。(3)自由组合定律发生在非同源染色体上的非等位基因之间。1.已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，关于该昆虫减数分裂产生配子的说法正确的是()A.果蝇的精子中含有成对基因B.果蝇的体细胞中只含有一个基因C.果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自于父方，也可以同时来自于母方D.在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个答案D解析由于精子中无同源染色体，所以其中的基因均不成对，A错误；果蝇的体细胞中含同源染色体，所以基因一般都是成对的，且种类也很多，B错误；同源染色体只能一条来自母方，一条来自父方，不会同时来自母方或父方，C错误。2.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.同源染色体上的基因一定都是等位基因答案D解析等位基因是指位于同源染色体相同位置上控制相对性状的基因，同源染色体上的基因可以是等位基因，也可以是非等位基因或相同基因。3.基因自由组合定律中“自由组合”的基因是()A.同源染色体上的基因B.同源染色体上的等位基因C.同源染色体上的非等位基因D.非同源染色体上的非等位基因答案D解析基因的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互不干扰。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。4.如图所示为某生物正在进行分裂的细胞，等位基因A和a位于染色体的位置(不考虑交叉互换)可能是() A.A位于上，a位于上B.A位于上，a位于上C.A和a分别位于和上D.A和a分别位于和上答案C解析等位基因位于同源染色体上。5.如图所示为某生物卵原细胞中的染色体和染色体上的基因，请回答下列问题：(1)同源染色体是_。(2)非同源染色体是_。(3)等位基因是_。(4)非等位基因是_。(5)按自由组合定律遗传的基因是_。(6)不能进入同一配子的基因是_。(7)形成配子时能进行自由组合的基因是_。(8)此图除表示卵原细胞外，还可表示_细胞和_细胞。答案(1)1和2,3和4(2)1和3,2和3,1和4,2和4(3)A和a，B和b(4)A和B，A和b，a和B，a和b(5)A和B，A和b，a和B，a和b(6)A和a，B和b(7)A和B，A和b，a和B，a和b(8)精原体解析(1)同源染色体形态、大小相同，一条来自父方，一条来自母方。(2)非同源染色体形态、大小不同。1和3、1和4、2和3、2和4都是非同源染色体。(3)等位基因是指同源染色体上相同位置并且控制相对性状的基因。(4)非等位基因可在同源染色体上，也可在非同源染色体上。(5)按自由组合定律遗传的基因一定是非同源染色体上的非等位基因。(6)根据分离定律等位基因不能进入同一配子。(7)形成配子时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因。(8)同一物种精原细胞、卵原细胞、体细胞含有相同的染色体数。对点训练题组一遗传的染色体学说1.在减数分裂过程中，与染色体行为一致的是()A.细胞核 B.蛋白质C.基因 D.中心体答案C解析染色体是基因的主要载体，所以二者行为存在平行关系。2.下列关于染色体与基因关系的叙述，正确的是()A.染色体是由基因组成的B.一条染色体相当于一个基因C.基因的载体只能是染色体D.一条染色体上有很多基因答案D解析染色体由DNA分子和蛋白质组成；一条染色体上有很多个基因；基因的载体有染色体、线粒体和叶绿体等。3.下列叙述中正确的是()A.细胞中的DNA都在染色体上B.减数分裂过程中染色体与基因的行为一致C.细胞中染色体与DNA分子一一对应D.以上说法均正确答案B解析细胞中的DNA主要位于染色体上，此外在细胞质中的叶绿体、线粒体中也有少量的DNA；正常情况下，细胞中的每条染色体只含有一个DNA分子，但在进行分裂的细胞中，复制后每条染色体上有两个DNA分子；基因存在于染色体上，所以基因的行为与染色体的行为一致。4.在荧光显微镜下观察被标记的基因型为AaBb的小鼠的睾丸细胞，等位基因A、a被分别标记为红、黄色，等位基因B、b被分别标记为蓝、绿色，两对基因位于两对常染色体上。下列推测不合理的是()A.视野中可以观察到3种不同特征的分裂中期的细胞B.初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿荧光点，各2个C.次级精母细胞中向每一极移动的都有红、黄、蓝、绿荧光点，各1个D.若产生的精细胞中观察到3个荧光点，则最可能是分裂后期有1对染色体未正常分开答案C解析睾丸中既有进行有丝分裂的细胞，也有进行减数分裂的细胞，其中处于有丝分裂、减数第一次分裂和减数第二次分裂中期的细胞都可以观察到，A项正确；初级精母细胞是处于减数第一次分裂过程中的细胞，DNA已复制，同源染色体尚未分离，每个初级精母细胞中都有红、黄、蓝、绿荧光点，各2个，B项正确；次级精母细胞是处于减数第二次分裂过程中的细胞，同源染色体已经分离，红与黄、蓝与绿不可能同时出现，C项错误；精细胞中等位基因只有一个，所以正常情况下，荧光点只有两个，若出现了3个荧光点，则最可能是分裂后期有1对染色体未正常分开，D项正确。5.图中所示为具有一对同源染色体的细胞，已知位点1的基因是R，则正常情况下位点2和位点4的基因分别是()A.RR或r B.rR或rC.Rr D.rR答案A解析图中1与2为姐妹染色单体，其相同位点在正常情况下应含相同基因，而位点4与1应处于一对同源染色体上，故在同源染色体同一位置上的基因可能为等位基因，也可能为相同基因。题组二孟德尔定律的细胞学解释6.如图分别表示某种动物的细胞分裂图像，最可能导致等位基因彼此分离的是()答案A解析等位基因分离的细胞学基础是同源染色体分离，同源染色体分离发生于M后期。7.基因型为AaBb的植株，自交后代产生的F1有AAbb、AaBb和aaBB三种基因型，其比例为121，其等位基因在染色体上的位置是()答案D解析基因型为AaBb的植株自交后代基因型的比例为121，符合分离定律中杂合子自交比例，因此A、a与B、b是连锁在一对同源染色体上的。从后代的基因型可知，A与b、a与B始终在一起，因此A与b位于同一条染色体上，a与B位于同一条染色体上。8.(2016浙江10月选考)基因型为AaBb的某高等动物细胞，其减数分裂某时期的示意图如下。下列叙述与该图不相符的是()A.该细胞处于后期，其子细胞为精细胞或第二极体B.该细胞含有2个染色体组，可能为次级精母细胞C.分裂产生该细胞的同时，产生的另一细胞的基因组成为abD.该细胞可能由初级卵母细胞经前期的染色体片段交换后产生的答案C解析分析题干可知，该高等动物为二倍体生物，题图不含有同源染色体，说明题图表示减数第二次分裂后期，细胞内含有两个染色体组。由于无法判断雌雄，因此该细胞可能为次级精母细胞或第一极体，产生的子细胞为精子或第二极体，A、B、D正确；减数分裂的前期可能发生了交叉互换或基因突变，因此，与该细胞同时产生的另一细胞的基因型为ab或Ab，C错误。题组三基因在染色体上的考查9.如图表示一对同源染色体及其上的等位基因，下列说法错误的是() A.1的染色单体与2的染色单体之间发生了交叉互换B.B与b的分离发生在减数第一次分裂C.A与a的分离仅发生在减数第一次分裂D.A与a的分离发生在减数第一次分裂和减数第二次分裂答案C解析由图示可看出，发生交叉互换后，等位基因A与a在同源染色体上、姐妹染色单体上均有分布，故A与a的分离发生在减数第一次分裂后期同源染色体分开和减数第二次分裂后期姐妹染色单体分开时。10.某高等生物基因型为AaBb，经减数分裂能产生四种数量相等的配子。如图为其体内的某个细胞，则() A.该状态下的细胞发生了非同源染色体自由组合B.与上的基因分离体现了分离定律C.图中基因位点可能分别是A、b、B、bD.该细胞为同源染色体答案C解析该题图为有丝分裂后期图，不会发生非同源染色体自由组合；与上的基因分离的原因是着丝粒分裂，不能体现分离定律；该高等生物的基因型为AaBb，、为同源染色体上的等位基因，、为非等位基因，因此图中基因位点、可能分别是A、b、B、b；该细胞为相同染色体，为同源染色体。11.(2018温州检测)某生物有3对同源染色体，假定每一对同源染色体上各有一对等位基因，根据遗传的染色体学说，从基因组成看，这种生物产生的配子有多少种类型()A.4 B.6 C.8 D.16答案C解析由于某生物有3对同源染色体，且假定每一对同源染色体上各有一对等位基因，所以实际含有3对等位基因，因此在减数分裂过程中，产生配子的种类为238种。12.某基因型为AaBb的雄性动物，其精原细胞形成精细胞过程中某个时期的示意图如图所示。下列叙述中，正确的是()A.该细胞是次级精母细胞B.细胞中有1个四分体、4条染色体C.该细胞分裂后最终形成2种类型的精细胞D.细胞中A与A、A与a分别在M、M期分离答案C解析联系减数分裂过程示意图分析，题图中含有姐妹染色单体和四分体，一定是初级精母细胞，A选项错误；该细胞中有2个四分体、4条染色体，B选项错误；该细胞最终分裂形成4个精细胞，有2种基因型，C选项正确；在不考虑交叉互换的情况下，细胞中A与A在M期分离，A与a在M期分离，D选项错误。综合强化13.下图是基因型为RrDd的某种动物的一个卵细胞基因组成示意图。请据图回答下列问题：(1)该种动物体细胞内含有_对同源染色体。(2)由此图可判断该动物雌性个体最多能形成_种类型的卵细胞。(3)研究基因R和r在形成卵细胞时的传递规律，符合基因的_定律；研究基因R、r和D、d在形成卵细胞时的传递规律，符合基因的_定律。答案(1)2(2)4(3)分离自由组合解析(1)图中所示的卵细胞的染色体数为2条，而卵细胞中的染色体数目是该个体体细胞染色体数目的，因此该种动物细胞内有2对同源染色体。(2)从图中可知，R和D位于2条非同源染色体上，即R、r和D、d两对等位基因位于两对同源染色体上。因此，RrDd的个体经过减数分裂可产生RD、Rd、rD、rd 4种类型的配子。(3)R和r是一对等位基因，位于一对同源染色体上，基因的传递符合分离定律。R、r和D、d两对等位基因位于两对同源染色体上，基因的传递符合自由组合定律。14.下图是具有两对染色体的某动物精原细胞示意图(和代表着丝粒)。请据图回答下列问题：(1)请参照示意图画出初级精母细胞着丝粒移向两极的染色体组成图。(2)根据你画出的染色体的各种组成图，写出两对基因的分配情况，并说明它们符合哪些遗传规律。_。(3)含该精原细胞的雄性动物能产生哪几种配子？_，比例为_。答案(1)如图所示(2)等位基因A和a、B和b彼此分开，符合分离定律；非等位基因A与B、a与b或A与b、a与B自由组合，符合自由组合定律(3)AB、Ab、aB、ab四种配子1111解析(1)画图时注意同源染色体分离，细胞膜内陷。(2)等位基因彼此分开，非同源染色体上的非等位基因可自由组合。(3)由减数分裂可知，该精原细胞的雄性动物能产生AB、Ab、aB、ab四种配子，且比例为1111。15.某种昆虫长翅(A)对残翅(a)为显性，直翅(B)对弯翅(b)为显性，有刺刚毛(D)对无刺刚毛(d)为显性，控制这3对性状的基因均位于常染色体上。现有这种昆虫一个体基因型如图所示，请回答下列问题：(1)长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵循基因的自由组合定律，并说明理由。_。(2)该昆虫一个初级精母细胞产生的精细胞的基因型为_。(3)该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有_。(4)该昆虫细胞分裂中复制形成的两个D基因发生分离的时期有_。(5)为验证基因自由组合定律，可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是_。答案(1)不遵循，控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上(2)AbD、abd或Abd、abD(3)A、a、b、b、D、d(4)有丝分裂后期和减数第二次分裂后期(5)aabbdd、aaBBdd、AabbDd、AaBBDd解析(1)从图中可以看出控制长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的基因位于一对同源染色体上，因此这两对相对性状的遗传不遵循基因的自由组合定律。(2)该昆虫的一个初级精母细胞经减数分裂可产生4个精细胞，基因型可能为AbD、AbD和abd、abd或Abd、Abd和abD、abD。(3)该昆虫体细胞有丝分裂后期，由于所有的基因都已复制，而姐妹染色单体要分开，所以每个基因都移向细胞同一极，也就是细胞的两极都有一整套基因。(4)该昆虫复制形成的两个D基因发生分离的时期在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。(5)为验证基因的自由组合定律，可选基因型为aabbdd、aaBBdd、AabbDd、AaBBDd的个体与该昆虫进行交配，观察后代的表现型分离比即可。
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