第四节 基因在染色体上.docx

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第四节基因在染色体上

基因在染色体上

主讲：

黄冈中学生物高级教师　童金元

1、写出高茎豌豆（DD）与矮茎豌豆（dd）杂交得到F1（用交叉法），再让F1自交得到F2（用棋盘法）的遗传图解。

2、整个过程的遗传因子换成同源染色体图解怎么画？

思考：

你认为基因和染色体有什么样的关系呢？

　　那么AaBb的生物体产生的配子为什么有AB、Ab、aB、ab四种？

　　比较可知，基因和染色体行为存在哪些明显的平行关系？

1、美国遗传学家萨顿将看不见的基因与看得见的染色体的行为类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说这种研究方法叫什么？

　　类比推理

2、这样得到的结论一定正确吗？

证明假说是否成立要拿出实验证据，历史上谁作出了贡献呢？

二、基因位于染色体上的实验证据

实验者：

摩尔根

实验材料：

果蝇

1926年发表《基因论》创立了现代遗传学的基因学说。

果蝇的特点?

①个体小易饲养

②繁殖速度快

③有各种易于区分的性状等

实验证据

　　F2中红眼∶白眼＝3∶1，说明了什么？

　　遗传符合分离定律，红眼与白眼受一对等位基因控制。

1、果蝇的显性性状是什么？

为什么？

2、F2代中白眼全部是雄性说明了什么？

　　说明白眼基因与性别有关。

3、果蝇的性别由什么决定呢？

　　雌雄果蝇染色体有何异同？

　　果蝇有4对染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。

其中♀用XX表示，♂用XY表示。

　　怎样解释F2代白眼果蝇全部为雄性这一与性别相联系的现象？

控制白眼（w）的基因在什么染色体上呢？

　　摩尔根实验证明了什么？

　　摩尔根通过实验将一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X）联系起来，从而证明了基因在染色体上。

　　新的疑问？

　　人只有23对染色体，却有几万个基因，基因与染色体可能有什么对应关系？

　　一条染色体上有很多个基因。

　　基因在染色体上呈线性排列。

　　利用一定的方法将一个基因确定到染色体的实际位置叫基因定位。

三、孟德尔遗传规律的现代解释

1、基因分离定律的实质是：

在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体的等位基因，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，独立的随配子遗传给后代。

2、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是互不干扰的；在减数分离过程中，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。

课堂训练

例1、猴的下列各组细胞中，肯定含有Y染色体的是（　）

A．受精卵　　　　　　B．次级精母细胞　　　　C．初级精母细胞

D．雄猴的神经元　　　E．精子　　　　　　　　F．雄猴的肠上皮细胞

答案：

C、D、F

例2、如图所示某生物卵原细胞中的染色体和染色体上的基因。

请回答：

（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）不能进入同一配子的基因是________________；

（6）形成配子时能进行自由组合的基因是________________。

答案：

（1）1和2；3和4

（2）1和3；1和4；2和3；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a；B和b

（6）A和B；A和b；a和B；a和b

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同步测试

一、单项选择题

1、大量事实证明，孟德尔发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。

据此做出的如下推测，哪一项是没有说服力的（C　）

A．基因在染色体上

B．同源染色体分离导致等位基因分离

C．每条染色体上有许多基因

D．非同源染色体自由组合使非等位基因重组

2、关于果蝇性别决定的说法，下列哪一点是错误的（A　）

①性别决定的关键在于常染色体

②雌性只产生含X染色体的卵细胞

③雄性产生含X、Y两种性染色体的精子且比例为1∶1

A．①　　　　　　　　　　　　B．②

C．③　　　　　　　　　　　　D．②和③

3、果蝇的红眼为伴X显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色可直接判断子代果蝇性别的一组是（　B）

A．杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇

B．白眼雌果蝇×红眼雄果蝇

C．纯合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇

D．白眼雌果蝇×白眼雄果蝇

4、某生物的基因型为AaBBRr，非等位基因位于非同源染色体上，在不发生基因突变的情况下，该生物产生的配子类型中有（A　）

A．ABR和aBR　　　　　　　　　B．ABr和abR

C．aBR和AbR　　　　　　　　　D．ABR和abR

5、基因的自由组合定律揭示了（D）

A．等位基因之间的关系

B．非等位基因之间的关系

C．非同源染色体之间的关系

D．非同源染色体上的非等位基因之间的关系

6、A和a为控制果蝇体色的一对等位基因，只存在于X染色体上。

在细胞分裂过程中，发生该等位基因分离的细胞是（C　）

A．初级精母细胞　　　　　　　B．精原细胞

C．初级卵母细胞　　　　　　　D．卵原细胞

7、下列叙述不正确的是（D　）

A．减数分裂时，同源染色体分离，等位基因也随之分离

B．形成配子时，染色体减半，细胞核中的基因也减半

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

8、剪秋罗是一种雌雄异体的高等植物，有宽叶（B）和窄叶（b）两种类型，控制这两种性状的基因只位于X染色体上。

研究发现，窄叶基因（b）使花粉不育。

现将杂合宽叶雌株与窄叶雄株杂交，其后代的表现型及比例是（C）

A．宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶1∶0∶0

B．宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶0∶0∶1

C．宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶0∶1∶0

D．宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶1∶1∶l

9、有关性染色体的叙述，正确的是（C　）

A．性染色体只存在于生殖细胞中

B．性染色体只存在于性腺细胞中

C．哺乳动物体细胞和性细胞中含有性染色体

D．雌雄果蝇的性染色体组成是一样的

10、关于等位基因与同源染色体的关系的叙述中，正确的是（　A）

A．等位基因位于同源染色体的相同位置上

B．等位基因位于同一染色体的相同位置上

C．等位基因位于非同源染色体上

D．等位基因存在于生物体的所有细胞中

显示提示

提示：

　　1、孟德尔发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的，据此不能推测出每条染色体上有许多基因。

　　2、果蝇的性别决定属于XY型，性别决定的关键是性染色体，雌性的性染色体组成是XX，只产生含X的卵细胞，雄性的性染色体组成是XY，产生含X、Y两种性染色体的精子且比例为1∶1，所以②③均正确。

　　3、果蝇的性别决定为XY型。

由于红眼与白眼这一对等位基因位于X染色体上，故在雄性果蝇中，只要X染色体上带有隐性基因就表现出白眼，而雌性果蝇则必须在隐性纯合时才能表现出白眼。

根据基因的分离定律可知，在题目给出的4个亲本组合中，只有B选项的后代雌性个体与雄性个体的表现型完全不同，故可判断出子代的性别。

　　4、基因型AaBBRr中有两对不同的等位基因，在减数分裂产生配子时，A与a、R与r分离，非同源染色体上的非等位基因A、a与R、r之间自由组合；BB是相同基因，因此配子中均含有B基因，故该生物产生的配子基因型为ABR、ABr、aBR、aBr。

答案A符合要求。

　　5、基因的自由组合定律的实质是非同源染色体上的非等位基因的自由组合。

　　6、在雄性动物体内X染色体不存在同源区段的A和a等位基因，所以A、B不对，卵原细胞经复制形成初级卵母细胞，经减数第一次分裂后形成次级卵母细胞。

而减数第一次分裂发生同源染色体的分离即等位基因的分离故选C。

　　7、在性染色体上，有些基因是不成对的，例如：

果蝇控制红眼和白眼等位基因存在于X性染色体上，在Y性染色体上没有。

　　8、杂合体宽叶雌株的基因型为XBXb，窄叶雄株基因型为XbY，它们的杂交遗传图解如下。

　　可见由于X的花粉不育，子代只有两种类型的雄株。

　　9、哺乳动物体细胞中和生殖细胞都是有性染色体的，雌雄果蝇的性染色体组成是不一样的，雌果蝇是XX，雄果蝇是XY。

　　10、等位基因位于同源染色体的相同位置上。

二、简答题

11、果蝇红眼（W）对白眼（w）为显性，这对等位基因位于X染色体上，而果蝇灰身（B）对黑身（b）为显性，这对等位基因位于常染色体上，现将纯合的灰身白眼雄果蝇与纯合黑身红眼雌果蝇杂交，再将F1中雌、雄个体相交，产生F2，请分析回答下列问题：

（1）写出F1的基因型为___________，表现型为___________。

（2）F1中雌雄性别比例为___________。

　　（3）F2中灰身果蝇与黑身果蝇的分离比___________。

　　（4）F2代中，眼色出现性状分离的果蝇性别为___________，其中红眼与白眼比例为___________，眼色不出现性状分离的果蝇性别为___________。

显示答案

　　11、

（1）BbXWXw、BbXWY　　　灰身红眼雌果蝇，灰身红眼雄果蝇

（2）1∶1

　　（3）3∶1

　　（4）雄性　　1∶1　　雌性

　　【解析】根据题意可以写出下列遗传图解：

　　根据如上分析，可以得出答案。

12、根据下图回答下面的问题。

（1）此图为果蝇的染色体图解。

此图中有___________对同源染色体。

与性别决定有关的染色体是图中的___________。

（2）此图表示果蝇的原始生殖细胞经过减数分裂能产生___________种染色体组合的配子。

　　（3）写出此果蝇的基因型___________。

　　（4）如果要测定该果蝇的基因型，要测交，应选择的果蝇的基因型是___________。

显示答案

　　12、

（1）4　　XY

（2）16

　　（3）AaXWY

　　（4）aaXwXw

　　【解析】观察果蝇的染色体图解，可以看出有4对同源染色体，与性别有关的是XY染色体，产生的配子染色体组合方式有24=16种，该果蝇的基因型是AaXWY，测交选择隐性个体，基因型为aaXwXw。

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课外拓展

现代基因定位技术

　　基因定位是指利用一定的方法将一个基因确定到染色体上的实际位置。

基因定位同基因组作图和基因克隆的关系十分密切。

将基因定位在染色体的某一位置上之后，其本身就可作为基因组作图时的一个界标。

同时，当在基因组图谱上确定某一基因所在的位置后，就可以按图来分离克隆基因。

因此，基因定位是基因组研究的一个重要组成部分。

不同生物的基因定位方法不完全相同。

（1）体细胞杂交定位：

离体培养的亲缘关系较远的动物体细胞相互融合后，杂种细胞往往会排除一种亲本细胞的染色体。

例如，人和小鼠的体细胞在细胞质和细胞核均合二为一后，这种杂种细胞每分裂一次，就排除人的一些染色体。

经过若干次分裂后，杂种细胞在丢失了人的一部分染色体后达到相对稳定的状态。

这时杂种细胞包含了小鼠的全套染色体和人的一条或几条染色体。

当一些杂种细胞所含的人的染色体，加在一起含盖了人的全部染色体，即22条常染色体，X和Y染色体时，这些杂种细胞就构成了整套杂种细胞系，可用于人的基因定位。

常用的有克隆分布板法和利用染色体异常将基因定位在染色体上具体位置的方法。

例如，利用染色体缺失进行定位。

此法无需从病人体内获得有关染色体异常的细胞，而是用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的不同位置发生断裂，形成各种类型的末端缺失，获得一套特定染色体的缺失杂种细胞，然后通过检测缺失杂种细胞内基因产物存在与否对许多基因进行区域定位。

1986年复旦大学遗传研究所利用此法，将编码乙醇脱氢酶基因首先定位在染色体的相应位置上。

（2）原位杂交定位：

这是分子水平和染色体水平相结合的基因定位方法。

将待定位基因的特定DNA序列、该基因转录产生的RNA分子或RNA分子经反转录产生的cDNA作为探针，在标记了放射性同位素或非放射性化学物质后，与变性后的染色体DNA杂交，该探针就会同染色体DNA中与其互补的序列结合成为双链，通过放射自显影或显色技术，就可显示标记了放射性同位素或非放射性化学物质的探针在染色体上的位置，达到基因定位的目的。

　　（3）辐射杂种细胞基因定位：

这是杂种细胞基因定位法的发展。

基本原理是人/鼠杂种细胞中的人染色体是经射线处理后残留下来的带有着丝粒的染色体片段，不同的杂种细胞带有人的不同染色体的不同长度的片段。

在做基因定位时，如待测基因出现在残留的一个长片段上，而在比该长片段更短一些的片段上消失不见，就可把该基因定位在长片段变成短片段时所丢失的那个区域内，这样的基因定位就更为精细。

为此，需要建立一系列含有不同长度的人的各条染色体的杂种细胞。

目前常用的方法是用PCR技术来确定哪条染色体或哪条染色体片段的DNA中，含有待定位的基因，然后用电脑软件分析数据，将待测基因定位在染色体的某一位置上。

　　（4）克隆基因定位法：

采用已克隆基因的cDNA探针与保留在杂种细胞内的人染色体DNA顺序进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体。

例如，要定位人体白蛋白基因，需要应用人体白蛋白基因cDNA做为探针，分别与经过HindⅢ酶切后的人体细胞和中国仓鼠卵巢细胞（CHO）杂交。

杂交后的人体细胞DNA显示6.8kb带型，CHO细胞的DNA显示3.5kb带型。

进一步在含有人体4号染色体的人—CHO杂种细胞中，用HindⅢ酶切后，再与白蛋白基因的cDNA探针杂交，如果出现6.8kb和3.5kb带型者称为阳性杂种细胞，而不含有人体第4号染色体的杂种细胞中只显示3.5kb带型为阴性细胞。

由于人体白蛋白基因的cDNA探针的特异性，HindⅢ杂交带只出现在含有人体4号染色体的杂种细胞中，所以将此基因定位在4号染色体上。

　　（5）完成基因组测序后，可以在解读整个基因组的基础上，寻找和定位基因。

常用的方法有两种。

其一，根据已知的顺序人工判读或计算机分析寻找与特定基因有关的序列；其二，实验研究，看其能否表达基因产物及其对表现型的影响。

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高考解析

例、下列有关基因的叙述，正确的有（　）

①基因是具有遗传效应的DNA片段，全部位于染色体上

②自然选择使基因发生定向变异

③某基因的频率即该基因在种群个体总数中所占的比例

④每一个基因都包含特定的碱基序列，具有特异性

⑤人体内的肝脏细胞和成熟红细胞所含的基因相同

A．①②④　　　　　　　　　　B．②③⑤

C．只有③　　　　　　　　　　D．只有④

答案：

D。

解析：

　　大部分基因位于染色体上，少部分基因位于线粒体和叶绿体，对于原核生物来说，基因位于拟核中的大型环状DNA和细胞质中的质粒上；自然选择不能决定变异的方向，只能对不定向的变异进行定向选择；某基因在某个种群中出现的比例，叫做基因频率；人体成熟的红细胞不具有细胞核，也不具有基因。

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