第二節(jié)遺傳的染色體學(xué)說學(xué)習(xí)目標(biāo)1.利用表格對比分析基因和染色體的行為，領(lǐng)會其平行關(guān)系，并能敘述遺傳的染色體學(xué)說的內(nèi)容。2.借助模型，嘗試?yán)眠z傳的染色體學(xué)說解釋孟德爾定律。一、遺傳的染色體學(xué)說1.內(nèi)容：細(xì)胞核內(nèi)的染色體可能是基因載體。2.依據(jù)：基因的行為和減數(shù)分裂過程中的染色體行為存在平行關(guān)系。3.具體表現(xiàn)項目基因染色體獨立的遺傳單位在雜交實驗中始終保持其獨立性和完整性在細(xì)胞分裂各時期中保持一定的形態(tài)特征存在形式在體細(xì)胞中成對存在，一個來自母方，一個來自父方，即等位基因在體細(xì)胞中成對存在，一條來自母方，一條來自父方，即同源染色體配子形成時的行為一對等位基因互相分離，每個配子中只含成對基因中的一個減數(shù)分裂時，同源染色體彼此分離，每個配子只含同源染色體中的一條兩對或多對非等位基因自由組合地進(jìn)入配子非同源染色體隨機地進(jìn)入配子4.意義：該學(xué)說圓滿地解釋了孟德爾定律。歸納總結(jié)基因與染色體“平行”的表現(xiàn)(1)數(shù)量“平行”：基因和染色體在體細(xì)胞中都成對存在；在生殖細(xì)胞中，成對的基因(或染色體)單獨存在。(2)存在狀態(tài)“平行”：在有性生殖過程中，基因和染色體都保持完整性和獨立性。(3)來源“平行”：體細(xì)胞中成對的基因和成對的染色體都是一個來自父方，一個來自母方。(4)行為“平行”：非等位基因和非同源染色體在減數(shù)第一次分裂后期都自由組合。說明：基因不一定都在細(xì)胞核中的染色體上，真核生物的細(xì)胞質(zhì)中和原核生物的擬核中也都有基因；每條染色體上有多個基因，基因在染色體上呈線性排列。例1下列敘述中，不能說明核基因和染色體存在平行關(guān)系的是()A.非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合B.體細(xì)胞中基因和染色體都是成對存在的C.體細(xì)胞中成對的染色體和基因都是一個來自父方，一個來自母方D.生物體內(nèi)的染色體數(shù)目和基因數(shù)目相同答案D解析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；在體細(xì)胞中基因成對存在，染色體也是成對存在的，在配子中只含成對的基因中的一個，同樣，在配子中也只含成對的染色體中的一條；體細(xì)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；生物體內(nèi)的基因數(shù)目遠(yuǎn)多于染色體數(shù)目，每條染色體上有多個基因。例2對性腺組織細(xì)胞進(jìn)行熒光標(biāo)記，等位基因A、a都被標(biāo)記為黃色，等位基因B、b都被標(biāo)記為綠色，在熒光顯微鏡下觀察處于四分體時期的細(xì)胞。下列有關(guān)推測合理的是()A.若這2對基因在1對同源染色體上，則有1個四分體中出現(xiàn)2個黃色、2個綠色熒光點B.若這2對基因在1對同源染色體上，則有1個四分體中出現(xiàn)4個黃色、4個綠色熒光點C.若這2對基因在2對同源染色體上，則有1個四分體中出現(xiàn)2個黃色、2個綠色熒光點D.若這2對基因在2對同源染色體上，則有1個四分體中出現(xiàn)4個黃色、4個綠色熒光點答案B解析由題意可知：該細(xì)胞的基因組成為AaBb，經(jīng)過減數(shù)第一次分裂前的間期DNA復(fù)制后，該細(xì)胞的基因組成為AAaaBBbb，所以若A、a和B、b這兩對等位基因位于一對同源染色體上，則有1個四分體中出現(xiàn)4個黃色和4個綠色熒光點；若這兩對等位基因在兩對同源染色體上，則四分體只有A、a或者只有B、b，即1個四分體中只出現(xiàn)4個黃色熒光點或4個綠色熒光點，不可能同時存在。二、孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)解釋1.對分離定律的解釋(1)遺傳的染色體學(xué)說假定控制一對相對性狀的等位基因位于一對同源染色體上。如控制種子形狀的一對等位基因R和r在某對同源染色體上。圓形親本(基因型為RR)經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子只含該對同源染色體中的一條，所有配子在這條染色體上都帶有R基因。同樣，皺形親本(基因型為rr)所產(chǎn)生的配子都帶有r基因。F1(基因型為Rr)植株細(xì)胞內(nèi)有一對分別來自父母的同源染色體，一條帶有R基因，另一條帶r基因。F1植株的每個初級性母細(xì)胞所產(chǎn)生的四個配子中，兩個帶有R基因，兩個帶有r基因，兩類配子的比例為11。(2)F1產(chǎn)生配子圖解(3)結(jié)果：F1的雌、雄配子隨機結(jié)合，產(chǎn)生的F2兩種表現(xiàn)型的數(shù)量比為31，即產(chǎn)生了性狀分離現(xiàn)象。2.對自由組合定律的解釋(1)控制一對相對性狀的等位基因位于一對同源染色體上，控制另一對相對性狀的等位基因位于另一對同源染色體上。(2)在減數(shù)分裂的過程中，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，處于非同源染色體上的非等位基因也自由組合。(3)F1產(chǎn)生配子圖解(4)結(jié)果：F1產(chǎn)生4種雌配子，4種雄配子；雌雄配子的結(jié)合是隨機的。產(chǎn)生的F2出現(xiàn)性狀分離，其表現(xiàn)型的數(shù)量比為9331。歸納總結(jié)分離定律和自由組合定律的比較比較項目分離定律自由組合定律描述對象一對同源染色體上的等位基因分別位于兩對或兩對以上同源染色體上的兩對或兩對以上的非等位基因行為特點分離具一定的獨立性分離或組合同時進(jìn)行發(fā)生時期同時進(jìn)行，均發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的后期結(jié)果隨同源染色體分開，等位基因分離非同源染色體上的非等位基因自由組合例3下圖能正確表示基因分離定律實質(zhì)的是()答案C解析基因分離定律的實質(zhì)是：雜合子在產(chǎn)生配子時，等位基因隨同源染色體的分離而分離，獨立地進(jìn)入不同的配子中。例4據(jù)下圖，下列選項中不遵循基因自由組合定律的是()答案A解析本題圖中等位基因有四對，A、a和D、d是位于同一對同源染色體上的等位基因，B、b和C、c是位于另一對同源染色體上的等位基因；在減數(shù)第一次分裂后期，兩對同源染色體要彼此分離，同時非同源染色體自由組合，但是只有位于非同源染色體上的非等位基因才會發(fā)生自由組合。特別提醒孟德爾遺傳定律的適用范圍(1)適合于真核生物，因為真核生物具有染色體，基因的分離或自由組合是隨著染色體的分離或自由組合而進(jìn)行的。(2)適合于能進(jìn)行有性生殖的生物。因為孟德爾遺傳定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是減數(shù)分裂，只有能進(jìn)行有性生殖的生物才能進(jìn)行減數(shù)分裂。(3)自由組合定律發(fā)生在非同源染色體上的非等位基因之間。1.已知果蠅的體細(xì)胞中有4對同源染色體，關(guān)于該昆蟲減數(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基因B.果蠅的體細(xì)胞中只含有一個基因C.果蠅的4對同源染色體上含有的基因可以同時來自于父方，也可以同時來自于母方D.在體細(xì)胞中，基因是成對存在的，在配子中只有成對基因中的一個答案D解析由于精子中無同源染色體，所以其中的基因均不成對，A錯誤；果蠅的體細(xì)胞中含同源染色體，所以基因一般都是成對的，且種類也很多，B錯誤；同源染色體只能一條來自母方，一條來自父方，不會同時來自母方或父方，C錯誤。2.下列有關(guān)減數(shù)分裂過程中基因和染色體變化的敘述，不正確的是()A.減數(shù)分裂時，同源染色體分開，等位基因也隨之分離B.染色單體分開時，復(fù)制而來的兩個基因也隨之分開C.非同源染色體自由組合，其上的非等位基因也可以自由組合D.同源染色體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體相同位置上控制相對性狀的基因，同源染色體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.基因自由組合定律中“自由組合”的基因是()A.同源染色體上的基因B.同源染色體上的等位基因C.同源染色體上的非等位基因D.非同源染色體上的非等位基因答案D解析基因的自由組合定律的實質(zhì)是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合互不干擾。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。4.如圖所示為某生物正在進(jìn)行分裂的細(xì)胞，等位基因A和a位于染色體的位置(不考慮交叉互換)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分別位于和上D.A和a分別位于和上答案C解析等位基因位于同源染色體上。5.如圖所示為某生物卵原細(xì)胞中的染色體和染色體上的基因，請回答下列問題：(1)同源染色體是_。(2)非同源染色體是_。(3)等位基因是_。(4)非等位基因是_。(5)按自由組合定律遺傳的基因是_。(6)不能進(jìn)入同一配子的基因是_。(7)形成配子時能進(jìn)行自由組合的基因是_。(8)此圖除表示卵原細(xì)胞外，還可表示_細(xì)胞和_細(xì)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)精原體解析(1)同源染色體形態(tài)、大小相同，一條來自父方，一條來自母方。(2)非同源染色體形態(tài)、大小不同。1和3、1和4、2和3、2和4都是非同源染色體。(3)等位基因是指同源染色體上相同位置并且控制相對性狀的基因。(4)非等位基因可在同源染色體上，也可在非同源染色體上。(5)按自由組合定律遺傳的基因一定是非同源染色體上的非等位基因。(6)根據(jù)分離定律等位基因不能進(jìn)入同一配子。(7)形成配子時自由組合的是非同源染色體上的非等位基因。(8)同一物種精原細(xì)胞、卵原細(xì)胞、體細(xì)胞含有相同的染色體數(shù)。對點訓(xùn)練題組一遺傳的染色體學(xué)說1.在減數(shù)分裂過程中，與染色體行為一致的是()A.細(xì)胞核 B.蛋白質(zhì)C.基因 D.中心體答案C解析染色體是基因的主要載體，所以二者行為存在平行關(guān)系。2.下列關(guān)于染色體與基因關(guān)系的敘述，正確的是()A.染色體是由基因組成的B.一條染色體相當(dāng)于一個基因C.基因的載體只能是染色體D.一條染色體上有很多基因答案D解析染色體由DNA分子和蛋白質(zhì)組成；一條染色體上有很多個基因；基因的載體有染色體、線粒體和葉綠體等。3.下列敘述中正確的是()A.細(xì)胞中的DNA都在染色體上B.減數(shù)分裂過程中染色體與基因的行為一致C.細(xì)胞中染色體與DNA分子一一對應(yīng)D.以上說法均正確答案B解析細(xì)胞中的DNA主要位于染色體上，此外在細(xì)胞質(zhì)中的葉綠體、線粒體中也有少量的DNA；正常情況下，細(xì)胞中的每條染色體只含有一個DNA分子，但在進(jìn)行分裂的細(xì)胞中，復(fù)制后每條染色體上有兩個DNA分子；基因存在于染色體上，所以基因的行為與染色體的行為一致。4.在熒光顯微鏡下觀察被標(biāo)記的基因型為AaBb的小鼠的睪丸細(xì)胞，等位基因A、a被分別標(biāo)記為紅、黃色，等位基因B、b被分別標(biāo)記為藍(lán)、綠色，兩對基因位于兩對常染色體上。下列推測不合理的是()A.視野中可以觀察到3種不同特征的分裂中期的細(xì)胞B.初級精母細(xì)胞中都有紅、黃、藍(lán)、綠熒光點，各2個C.次級精母細(xì)胞中向每一極移動的都有紅、黃、藍(lán)、綠熒光點，各1個D.若產(chǎn)生的精細(xì)胞中觀察到3個熒光點，則最可能是分裂后期有1對染色體未正常分開答案C解析睪丸中既有進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞，也有進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞，其中處于有絲分裂、減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂中期的細(xì)胞都可以觀察到，A項正確；初級精母細(xì)胞是處于減數(shù)第一次分裂過程中的細(xì)胞，DNA已復(fù)制，同源染色體尚未分離，每個初級精母細(xì)胞中都有紅、黃、藍(lán)、綠熒光點，各2個，B項正確；次級精母細(xì)胞是處于減數(shù)第二次分裂過程中的細(xì)胞，同源染色體已經(jīng)分離，紅與黃、藍(lán)與綠不可能同時出現(xiàn)，C項錯誤；精細(xì)胞中等位基因只有一個，所以正常情況下，熒光點只有兩個，若出現(xiàn)了3個熒光點，則最可能是分裂后期有1對染色體未正常分開，D項正確。5.圖中所示為具有一對同源染色體的細(xì)胞，已知位點1的基因是R，則正常情況下位點2和位點4的基因分別是()A.RR或r B.rR或rC.Rr D.rR答案A解析圖中1與2為姐妹染色單體，其相同位點在正常情況下應(yīng)含相同基因，而位點4與1應(yīng)處于一對同源染色體上，故在同源染色體同一位置上的基因可能為等位基因，也可能為相同基因。題組二孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)解釋6.如圖分別表示某種動物的細(xì)胞分裂圖像，最可能導(dǎo)致等位基因彼此分離的是()答案A解析等位基因分離的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是同源染色體分離，同源染色體分離發(fā)生于M后期。7.基因型為AaBb的植株，自交后代產(chǎn)生的F1有AAbb、AaBb和aaBB三種基因型，其比例為121，其等位基因在染色體上的位置是()答案D解析基因型為AaBb的植株自交后代基因型的比例為121，符合分離定律中雜合子自交比例，因此A、a與B、b是連鎖在一對同源染色體上的。從后代的基因型可知，A與b、a與B始終在一起，因此A與b位于同一條染色體上，a與B位于同一條染色體上。8.(2016浙江10月選考)基因型為AaBb的某高等動物細(xì)胞，其減數(shù)分裂某時期的示意圖如下。下列敘述與該圖不相符的是()A.該細(xì)胞處于后期，其子細(xì)胞為精細(xì)胞或第二極體B.該細(xì)胞含有2個染色體組，可能為次級精母細(xì)胞C.分裂產(chǎn)生該細(xì)胞的同時，產(chǎn)生的另一細(xì)胞的基因組成為abD.該細(xì)胞可能由初級卵母細(xì)胞經(jīng)前期的染色體片段交換后產(chǎn)生的答案C解析分析題干可知，該高等動物為二倍體生物，題圖不含有同源染色體，說明題圖表示減數(shù)第二次分裂后期，細(xì)胞內(nèi)含有兩個染色體組。由于無法判斷雌雄，因此該細(xì)胞可能為次級精母細(xì)胞或第一極體，產(chǎn)生的子細(xì)胞為精子或第二極體，A、B、D正確；減數(shù)分裂的前期可能發(fā)生了交叉互換或基因突變，因此，與該細(xì)胞同時產(chǎn)生的另一細(xì)胞的基因型為ab或Ab，C錯誤。題組三基因在染色體上的考查9.如圖表示一對同源染色體及其上的等位基因，下列說法錯誤的是() A.1的染色單體與2的染色單體之間發(fā)生了交叉互換B.B與b的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂C.A與a的分離僅發(fā)生在減數(shù)第一次分裂D.A與a的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂答案C解析由圖示可看出，發(fā)生交叉互換后，等位基因A與a在同源染色體上、姐妹染色單體上均有分布，故A與a的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分開和減數(shù)第二次分裂后期姐妹染色單體分開時。10.某高等生物基因型為AaBb，經(jīng)減數(shù)分裂能產(chǎn)生四種數(shù)量相等的配子。如圖為其體內(nèi)的某個細(xì)胞，則() A.該狀態(tài)下的細(xì)胞發(fā)生了非同源染色體自由組合B.與上的基因分離體現(xiàn)了分離定律C.圖中基因位點可能分別是A、b、B、bD.該細(xì)胞為同源染色體答案C解析該題圖為有絲分裂后期圖，不會發(fā)生非同源染色體自由組合；與上的基因分離的原因是著絲粒分裂，不能體現(xiàn)分離定律；該高等生物的基因型為AaBb，、為同源染色體上的等位基因，、為非等位基因，因此圖中基因位點、可能分別是A、b、B、b；該細(xì)胞為相同染色體，為同源染色體。11.(2018溫州檢測)某生物有3對同源染色體，假定每一對同源染色體上各有一對等位基因，根據(jù)遺傳的染色體學(xué)說，從基因組成看，這種生物產(chǎn)生的配子有多少種類型()A.4 B.6 C.8 D.16答案C解析由于某生物有3對同源染色體，且假定每一對同源染色體上各有一對等位基因，所以實際含有3對等位基因，因此在減數(shù)分裂過程中，產(chǎn)生配子的種類為238種。12.某基因型為AaBb的雄性動物，其精原細(xì)胞形成精細(xì)胞過程中某個時期的示意圖如圖所示。下列敘述中，正確的是()A.該細(xì)胞是次級精母細(xì)胞B.細(xì)胞中有1個四分體、4條染色體C.該細(xì)胞分裂后最終形成2種類型的精細(xì)胞D.細(xì)胞中A與A、A與a分別在M、M期分離答案C解析聯(lián)系減數(shù)分裂過程示意圖分析，題圖中含有姐妹染色單體和四分體，一定是初級精母細(xì)胞，A選項錯誤；該細(xì)胞中有2個四分體、4條染色體，B選項錯誤；該細(xì)胞最終分裂形成4個精細(xì)胞，有2種基因型，C選項正確；在不考慮交叉互換的情況下，細(xì)胞中A與A在M期分離，A與a在M期分離，D選項錯誤。綜合強化13.下圖是基因型為RrDd的某種動物的一個卵細(xì)胞基因組成示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：(1)該種動物體細(xì)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(xì)胞。(3)研究基因R和r在形成卵細(xì)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(xì)胞時的傳遞規(guī)律，符合基因的_定律。答案(1)2(2)4(3)分離自由組合解析(1)圖中所示的卵細(xì)胞的染色體數(shù)為2條，而卵細(xì)胞中的染色體數(shù)目是該個體體細(xì)胞染色體數(shù)目的，因此該種動物細(xì)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。14.下圖是具有兩對染色體的某動物精原細(xì)胞示意圖(和代表著絲粒)。請據(jù)圖回答下列問題：(1)請參照示意圖畫出初級精母細(xì)胞著絲粒移向兩極的染色體組成圖。(2)根據(jù)你畫出的染色體的各種組成圖，寫出兩對基因的分配情況，并說明它們符合哪些遺傳規(guī)律。_。(3)含該精原細(xì)胞的雄性動物能產(chǎn)生哪幾種配子？_，比例為_。答案(1)如圖所示(2)等位基因A和a、B和b彼此分開，符合分離定律；非等位基因A與B、a與b或A與b、a與B自由組合，符合自由組合定律(3)AB、Ab、aB、ab四種配子1111解析(1)畫圖時注意同源染色體分離，細(xì)胞膜內(nèi)陷。(2)等位基因彼此分開，非同源染色體上的非等位基因可自由組合。(3)由減數(shù)分裂可知，該精原細(xì)胞的雄性動物能產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種配子，且比例為1111。15.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3對性狀的基因均位于常染色體上?，F(xiàn)有這種昆蟲一個體基因型如圖所示，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的自由組合定律，并說明理由。_。(2)該昆蟲一個初級精母細(xì)胞產(chǎn)生的精細(xì)胞的基因型為_。(3)該昆蟲細(xì)胞有絲分裂后期，移向細(xì)胞同一極的基因有_。(4)該昆蟲細(xì)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(jìn)行交配的異性個體的基因型分別是_。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解析(1)從圖中可以看出控制長翅與殘翅、直翅與彎翅兩對相對性狀的基因位于一對同源染色體上，因此這兩對相對性狀的遺傳不遵循基因的自由組合定律。(2)該昆蟲的一個初級精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生4個精細(xì)胞，基因型可能為AbD、AbD和abd、abd或Abd、Abd和abD、abD。(3)該昆蟲體細(xì)胞有絲分裂后期，由于所有的基因都已復(fù)制，而姐妹染色單體要分開，所以每個基因都移向細(xì)胞同一極，也就是細(xì)胞的兩極都有一整套基因。(4)該昆蟲復(fù)制形成的兩個D基因發(fā)生分離的時期在有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期。(5)為驗證基因的自由組合定律，可選基因型為aabbdd、aaBBdd、AabbDd、AaBBDd的個體與該昆蟲進(jìn)行交配，觀察后代的表現(xiàn)型分離比即可。