第二节 遗传的染色体学说

第二节遗传的染色体学说
目标导航 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
续表
该学说圆满地解释了孟德尔定律。

二、两大遗传定律的细胞学解释
1．对分离定律的解释
(1)控制一对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上。

(2)在减数分裂时，同源染色体分离，位于同源染色体上的等位基因也发生分离。

(3)F1产生配子图解：
(4)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3∶1，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9∶3∶3∶1。

判断正误：
(1)基因和染色体变化没有关系。

( )
(2)控制相对性状的基因都位于同源染色体的同一位置。

( )
(3)同源染色体上的基因在减数分裂过程中随同源染色体的分离而分开。

( )
(4)染色体是由基因携带着从亲代传递给下一代的。

( )
(5)等位基因随着同源染色体的分离而分离；发生在减数第二次分裂后期。

( )
(6)所有的非等位基因都会随着非同源染色体的组合而自由组合。

( )
(7)同源染色体相同位置的基因一定为等位基因。

( )
(8)先发生等位基因的分离后发生非等位基因的自由组合。

( )
答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×
一、基因与染色体的两种关系
1．基因与染色体的位置关系
(1)基因位于染色体上，因为基因和染色体行为存在明显的平行关系。

(2)基因在染色体上呈线性排列。

(3)控制同一性状的基因通常是成对的，分别位于一对同源染色体的相同位置上。

2．基因与染色体的数量关系
(1)一条染色体上可以有成千上万个基因。

(2)生物体内的染色体数量远少于生物的基因数量。

1．原核细胞和真核细胞内的所有基因一定位于染色体上吗？
答案①真核生物的细胞核基因都位于染色体上，而细胞质中的基因位于细胞的线粒体和叶绿体的DNA上。

②原核细胞中无染色体，原核细胞的基因在拟核DNA或者细胞质的质粒DNA上。

2．在形成精子和卵细胞时，基因(等位基因和非等位基因)与染色体(同源染色体和非同源染色体)有何对应行为？
答案等位基因分离，非等位基因自由组合，同样，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。

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一个来自父方，一个来自母方
D．基因在染色体上呈线状排列
问题导析
(1) 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；
(2) 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，只含成对的染色体中的一条；
(3) 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；
(4) 基因在染色体上的排列方式不能说明核基因和染色体之间存在平行关系。

答案 D
一题多变
(1)A项中“非等位基因自由组合”中的“非等位基因”是指位于哪里的基因？
答案非等位基因指的是位于非同源染色体上的非等位基因。

位于一对同源染色体上的非等位基因不能发生自由组合。

(2)C项中成对的基因一定是等位基因吗？
答案不一定。

可能是等位基因，也可能是相同基因。

二、孟德尔定律的细胞学解释
1．分离定律的细胞学基础和实质
(1)细胞学基础图示：
(2)杂合子中等位基因的行为：
①独立性：杂合子中一对等位基因(Aa)位于一对同源染色体的相同位置上，既不融合也不混杂，各自保持独立性。

②分离性：减数分裂(无交叉现象)时，同源染色体分开，等位基因彼此分离，分别进入两个配子中，从而杂合子可以产生两种类型且数量相等的配子。

③随机组合性：受精作用中雌、雄配子结合的机会均等，等位基因随配子遗传给子代。

(3)基因分离定律的实质：
在杂合子的细胞中，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的过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。

2．自由组合定律的细胞学基础和实质
(1)细胞学基础图示：
(2)基因自由组合定律的实质：
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。

1．同源染色体上同一位置的基因一定是等位基因吗？
答案不一定。

只有在同源染色体的相同位置上，且控制相对性状的基因才是等位基因，否
则可能是相同基因。

如A和a是等位基因，而A和A、a和a都是相同基因。

2．如何根据遗传的染色体学说来改进对分离定律的描述？
答案在减数分裂过程中，等位基因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．据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( )。

问题导析
(1)本题图中等位基因有四对，其中位于同一对同源染色体上的等位基因是A、a和D、d以及
B、b和
C、c。

(2)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。

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。

答案 A
(1)本题图中的细胞若为精原细胞，请写出经过减数分裂后形成的精细胞的基因型。

答案形成四个精细胞，基因型有两种：ABCD和abcd或AbcD和aBCd。

(2)写出下图中等位基因、相同基因与非等位基因。

答案等位基因：A和a、D和d、E和e。

相同基因：BB、CC。

非等位基因：图中的三对等位基因互为非等位基因。

1．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．染色体上的基因呈线性排列
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基因；基因的载体有染色体、线粒体和叶绿体等。

2．在豌豆杂交实验中，紫花与白花杂交，F2中紫花和白花的比为787∶277，上述实验结果的
实质是( )。

A．紫花基因对白花基因是显性
B．F1自交，后代出现性状分离
C．控制紫花和白花的基因不在一条染色体上
D．等位基因随同源染色体的分开而分离
3．下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．从染色体情况上看，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，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等
答案 D
解析由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，因此，从染色体情况看，它能形成X、Y两种配子，A项错误；e位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，所以e基因控制的性状，在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率，B项错误；
A、a与
B、b位于同一对同源染色体上，减数分裂形成配子时，A、B进入一个配子，a、b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项错误；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DdX e Y，产生DX e、dX e、DY、dY四种配
子且数量相等，D项正确。

4. 结球甘蓝的紫色叶对绿色叶为显性，控制该相对性状的两对等位基因(A、a和B、
b)分别位于3号和8号染色体上。

下表是纯合甘蓝杂交实验的统计数据：
(1)结球甘蓝叶性状的遗传遵循________定律。

(2)表中组合①的两个亲本基因型为________，理论上组合①的F2紫色叶植株中，纯合子所占
比例为________。

(3)表中组合②的亲本中，紫色叶植株的基因型为________。

若组合②的F1与绿色叶甘蓝杂交，
理论上后代的表现型及比例为________。

(4)请用竖线(|)表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，在下图圆圈中画出组合①的
F1体细胞的基因型示意图。

答案 (1)基因的(分离和)自由组合 (2)AABB 、aabb 1
5
(3)AAbb(或aaBB) 紫色叶∶绿色叶＝1∶1 (4)
解析 (1)控制相关性状的基因分别位于3号与8号染色体上，则其遗传遵循自由组合定律。

(2)由紫色叶×绿色叶F 1为紫叶，F 2中紫色叶∶绿色叶≈15∶1可知F 1为AaBb ，则亲本基因型为AABB 、aabb 。

F 2紫色叶植株中纯合子为315＝1
5。

(3)组合②F 2中紫色叶∶绿色叶≈3∶1，则
F 1为Aabb 或aaBb ，亲本中紫色叶基因型为AAbb 或aaBB ，F 1与aabb(绿色叶)杂交，理论上后代表现型及比例为紫色叶∶绿色叶＝1∶1。

(4)组合①F 1(AaBb)体细胞基因型应为两对等位基因分别位于两对同源染色体上。

基础巩固
1．如图能正确表示基因分离定律实质的是( )。

答案 C
解析 分离定律是指在减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，并分别进入两个配子中。

A 、B 项中不存在等位基因，D 项中未体现分离。

2．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。

3．基因自由组合定律的实质是( )。

A．子二代性状的分离比为9∶3∶3∶1
B．子二代出现与亲本性状不同的新类型
C．在等位基因分离的同时，所有的非等位基因自由组合
D．在进行减数分裂形成配子时，等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合
答案 D
解析非等位基因的位置有两种，一种是位于非同源染色体上，另一种是位于同源染色体的不同位置，基因自由组合定律的实质是减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

4．基因型为Mm的动物，在其精子形成过程中，基因MM、mm、Mm分开分别发生在( )。

①精原细胞形成次级精母细胞②初级精母细胞形成次级精母细胞③次级精母细胞形成精细胞④精细胞形成精子
A．①②③B．③③②
C．②②③D．②③④
答案 B
5．位于常染色体上的A、B、C三个基因分别对a、b、c完全显性。

用隐性性状个体与显性纯合个体杂交得F1，F1测交结果为aabbcc∶AaBbCc∶aaBbcc∶AabbCc＝1∶1∶1∶1，则下图中正确表示F1基因型的是( )。

答案 B
6．豌豆子叶黄色(B)对绿色(b)为显性，种皮灰色(A)对白色(a)为显性，图1中甲、乙、丙、丁分别表示四株豌豆体细胞中染色体和基因的组成。

据图回答：
(1)若甲豌豆的一个花粉母细胞经减数分裂产生一个基因组成为Ab的花粉，则同时产生的另三个花粉的基因组成分别是_______________________ _________________________________________________。

(2)上述哪两株豌豆杂交，后代表现型的比例为3∶1?
_______________________________________________________________。

(3)若从图1中任选一个亲本，让其分别与图中另外两个亲本杂交，它们的杂交后代有相同的表现型，且分离比都是1∶1，则其组合方式应是_______________________________________________________________。

(4)现用图1中的一种豌豆与另一种豌豆进行杂交实验，发现后代(F1)出现四种表现型，对性状的统计结果如图2所示。

则所用图1中的豌豆是________，在杂交后代F1中，表现型与双亲不同的个体所占的比例是________。

F1中子叶为黄色、种皮为灰色的豌豆的基因型是________，若让F1中子叶为黄色、种皮为灰色的豌豆与子叶为绿色、种皮为白色的豌豆杂交，则F2中纯合子所占的比例为________。

答案(1)Ab、aB、aB (2)甲×乙(3)乙×丙、乙×丁(4)甲和丁1
4
AABb和AaBb
1
6
巩固提升
7．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．R、R或r B．r、R或r
C．R、r D．r、R
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。

8．如图是科学家对果蝇一条染色体上的基因测定结果，下列有关该图说法正
确的是( )。

A．控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因
B．控制白眼和朱红眼的基因在遗传时遵循基因的分离定律
C．该染色体上的基因在后代中都能表达
D．该染色体上的基因不遵循基因的自由组合定律
答案 D
9．下列有关基因和染色体的叙述，不支持“基因在染色体上”这一结论的选项是( )。

A．在向后代传递过程中，都保持完整性和独立性
B．在体细胞中都成对存在，分别来自父母双方
C．减数第一次分裂过程中，基因和染色体行为完全一致
D．果蝇的眼色有白色和红色等性状
答案 D
解析A、B、C三项都是用类比推理的方法说明基因和染色体有平行关系，支持“基因在染色体上”的说法。

D项只是区分果蝇的眼色性状，没说明基因和染色体的关系。

10．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。

11．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自由组合
定律，并说明理由。

____________________________________________________________。

(2)该昆虫一个初级精母细胞所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______________________________________________________________。

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、abd、abd或Abd、Abd、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
解析(1)由图中可知，A、b基因位于一条染色体上，不符合基因的自由组合定律的适用范围。

与D基因可以表现为自由组合。

(2)一个初级精母细胞产生的四个精子“两两相同，并且互补”，故该昆虫一个初级精母细胞产生的精细胞的基因型应是：AbD、AbD、abd、abd或Abd、Abd、abD、abD。

(3)在有丝分裂后期移向同一极的基因与体细胞的基因相同。

(4)复制后的姐妹染色单体分离发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。

12．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)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、3,1、4,2、3,2、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。

13．如图1所示是染色体组成为MmNn的某二倍体动物个体的一个正在进行
细胞分裂的细胞模式图，请分析回答下列问题。

(1)该图所示的细胞称为__________________。

(2)该细胞分裂进行到减数第二次分裂后期细胞内有________个DNA分子，有________对同源染色体。

(3)该细胞分裂过程中，M与M、m与m的分离发生在______________。

M与N或n的自由组合发生在________________。

(4)图2中甲为该细胞分裂产生的一个生殖细胞的示意图。

请在方框内画出与之同时生成的其他三个生殖细胞的示意图。

图2
答案(1)初级精母细胞(2)4 0 (3)减数第二次分裂后期减数第一次分裂后期(4)如图所示
解析(1)从图中可以看出，该细胞发生了同源染色体的分离与非同源染色体的自由组合，且细胞质均等分开，所以该细胞为初级精母细胞。

(2)该细胞完成减数第一次分裂后，形成的每个次级精母细胞中含有两条染色体，每条染色体上有两条染色单体，所以共有4个DNA分子。

因在减数第一次分裂后期同源染色体已经分离进入不同的次级精母细胞中，所以次级精母细胞中不再含有同源染色体。

(3)经过复制形成的相同基因分离是随着着丝粒分裂后分开的，着丝粒的分裂在减数第二次分裂后期。

而位于同源染色体上相同位点的基因，分离是随着同源染色体的分离而分开的，同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期。

(4)该个体的基因型是MmNn，该种基因型的一个精原细胞形成的四个精子有两种类型，已知一个精子的基因型是mN，则有一个精子的基因型与之相同，其余两个精子的基因型是Mn。

走进高考
14．(2009·江苏，15)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
解析由于染色体经过复制，基因也随之加倍，使每个四分体上的同名基因含有4个，即2个A和2个a或2个B和2个b，若2对等位基因位于一对同源染色体上，则1个四分体中将
出现4个黄色和4个绿色荧光点，若2对等位基因位于2对同源染色体上，则每个四分体中将出现4个黄色或4个绿色荧光点。