第2章基因和染色體的關系第1節減數分裂和受精作用1.P18問題探討在腐爛的水果周國常可看到飛舞的果蠅。果蠅的生長周期短。繁殖快，染色體少且容易觀察，是遺傳學上常用的實驗材科。圖是黑腹果蠅雌雄個體的體細胞和配子的染色體示意圖。討論（1）配子的染色體與體細胞的染色體有什么差別?提示：配子的染色體與體細胞的染色體的區別在于:①配子中的染色體數目是體細胞中的一半;②配子的染色體是由體細胞的每對同源染色體中的一條組合而成的。（2）針對這幅圖，你還能提出什么問題或猜想?提示：略。只要提出有意義的問題即可。2.P19旁欄思考題如果配子的形成與體細胞的增殖一樣，也是通過有絲分:裂形成的，結果會怎樣?提示：如果配子也是通過有絲分裂形成的，那么配子中的染色體數目和體細胞中的將是一致的。3.P20旁欄思考題細胞兩極的這兩組染色體，非同源染色體之間是自由組合的嗎?提示：初級精母細胞兩極的這兩組染色體，非同源染色體之間是自由組合的。4.P20旁欄思考題在減數分裂I中染色體出現了哪些特殊的行為?這對于生物的遺傳有什么重要意義?提示：在減數分裂I中出現了同源染色體聯會、四分體形成、非姐妹染色單體間的互換、同源染色體分離等行為，使細胞兩極各有一整套非同源染色體，從而使形成的次級精母細胞中的染色體數目比初級精母細胞的減少一半。上述過程可使配子中的染色體數目減半。再通過卵細胞和精子結合成受精卵的受精作用，保證了每種生物前后代染色體數目的恒定，維持了生物遺傳的穩定性。上述過程還可以使通過減數分裂產生的配子種類多樣化，從而增加了生物遺傳的多樣性，有利于生物適應多變的自然環境，有利于生物的進化。P21旁欄思考題精細胞的變形對受精作用有什么意義?提示：精細胞的變形是指由精細胞變為精子的過程，其中細胞核變成精子頭部的主要部分，高爾基體發育為頭部的現體，中心體演變為精子的限，線粒體集中在尾的基部形成線粒體鞘、變形后的精子具備了游向卵細胞并進行受精作用的能力。6.P23練習與應用一、概念檢測1.與有絲分裂不同，減數分裂形成的成熟生殖細胞中的染色體數目會減少。判斷下列相關表述是否正確。(1)玉米休細胞中有10對染色體,經過減數分裂后，卵細胞中染色體數目為5對。(×)(2)在減數分裂過程中，染色體數目減半發生在減敷分裂I。(√)2.蝗蟲的體細胞中有24條染色體,在觀察蝗蟲的細胞時，下列現象能夠說明該細胞處于減數分裂的是(B)A.出現染色單體B.同源染色體聯會C.染色體移向細胞的兩極D.子細胞中有24條染色體3.右圖所示的細胞最可能是(C)A.卵細胞B.初級精母細胞C.次級卵母細胞D.有絲分裂前期的細胞4.下圖所示的細胞正在進行細胞分裂，識圖回答問題。(1)這個細胞正在進行哪種分裂?為什么?提示：這個細胞正在進行減數分裂，因為細胞中出現了四分體。(2)細胞中有幾條染色體?幾條染色單體?提示：細胞中有4條染色體，8條染色單體。(3)細胞中有幾對同源染色體?哪幾條染色體是非同源染色體?提示：細胞中有2對同源染色體。其中染色體A與C、A與D、B與C、B與D是非同源染色體。(4)細胞中包含哪些姐妹染色單體?提示：細胞中a與a`、b與b`、c與c`、d與d`是姐妹染色單體。(5)這個細胞在分裂完成后，子細胞中有幾條染色體?提示：這個細胞在分裂完成后，子細胞中有2條染色體。(6)嘗試畫出這個細胞的分裂后期圖。提示：參見教材圖2-2。二、拓展應用1.“下圖是水稻花分年細以減數分裂不同時期的顯微照片，A至D為減數分裂I,E和P為減數分裂I。圖中的短線表示長度為5μm。請你說說怎樣判斷圖中的細胞處于減數分裂I還是減數分裂II。提示：根據細胞大小、染色體的形態、位置和數目判斷細胞處于減數分裂的哪個時期。2.經過減數分裂形成的精子或卵細胞，染色體數目一定是體細胞的一半嗎?有沒有例外?出現例外會造成什么后果?請選擇你認為最便捷的途徑尋找答案。提示：不一定，若減數分裂過程中發生異常，比如減數分裂Ⅰ時聯會的同源染色體有1對或幾對沒有分別移向細胞兩極，而是集中到一個次級精(卵)母細胞中，再經過減數分裂Ⅱ形成的精子或卵細胞中染色體的數目，就會比正常的多一條或幾條染色體。再例如，在減數分裂過程中（無論減數分裂Ⅰ還是減數分裂Ⅱ）中，染色體已移向細胞的兩極，但因某種原因細胞未分裂成兩個子細胞，這樣就可能出現精子或卵細胞中染色體數目加倍的現象。如果出現上述現象，受精卵中的染色體數目就會出現異常，由該受精卵發育成的個體細胞中染色體數目也不正常。由于染色體是遺傳物質的載體，生物體的性狀又是由遺傳物質控制的，那么當該個體的遺傳物質出現異常時，該個體的性狀也是異常的。例如，人的唐氏綜合癥(又稱21三體綜合征)患者，就是由含有24條染色體（其中21號染色體是兩條）的精子或卵細胞與正常的卵細胞或精子結合后發育成的。3.在精細胞變形為精子的過程中，精子的頭部兒乎只保留了細胞核，部分細胞質變成了精子的頸部和尾部，大部分細胞質及多數細胞器被丟棄，但全部線粒體被保留下來，并主要集中在尾的基部。你怎樣解釋這一現象?提示：精子和卵細胞結合時，頭部先進入卵細胞內，精子頭部幾乎只保留了細胞核，這就保證了遺傳物質能夠先進入卵細胞，部分細胞質變成了精子的頸部和尾部，使精子具備了適于游動的能力；大部分細胞質及多數細胞器丟失，避免了受精過程中因為不必要的細胞組分而消費能量；全部線粒體被保留下來，并主要集中在尾的基部，可以更好地在受精過程中提供能量。精子變形過程中以上變化都是為受精提供了保證，是進化的結果。6.P24探究?實踐:（1）當你的目光聚焦在顯撒鏡視野中的一個細胞時，你怎祥判斷它處于減數分裂的哪個時期?提示：根據細胞中染色體的形態、位置和數目判斷。例如，在減數分裂I中，先后出現同源染色體聯會、四分體形成、各對同源染色體排列在細胞中央的赤道板兩側、同源染色體分離、移向細胞兩極的染色體分別由兩條姐妹染色單體組成等現象。減數分裂II中期，非同源染色體的著絲粒排列在細胞中央的赤道板處，移向細胞兩極的染色體不含染色單體。另外，在蝗蟲精母細胞減數分裂的過程中，處于減數分裂I的細胞要明顯多于處于減數分裂II的細胞。（2）減數分裂Ⅰ與減數分裂Ⅱ相比，中期細胞中染色體的不同點是什么?末期呢?提示：減數分裂I中期，兩條同源染色體分別排列在細胞中央的赤道板兩側，末期細胞兩極的染色體由一整套非同源染色體組成，其數目是體細胞染色體數目的--半，每條染色體均由兩條姐妹染色單體構成。減數分裂II中期，非同源染色體的著絲粒排列在細胞中央的赤道板處，末期細胞兩極的染色體不含染色單體。（3）你是通過比較網一時劉不同細胞的染色體特點，永推測一個精母細胞在不同分裂時;期的柒色體變化的。這一做法能夠成立的邏輯前提是什么?提示：同一生物的細胞，所含遺傳物質相同，增殖過程相同，同一時刻不同細胞可能處于細胞周期的不同階段。因此，可以通過觀察多個精母細胞的減數分裂，推測一個精母細胞在減數分裂過程中染色體的連續變化。7.P26探究?實踐:討論（1）描述減數分裂中柒色體的數目和主要行為的變化，分析其意義。提示：在減數分裂I中，先后出現同源染色體聯會、四分體形成、非姐妹染色單體間的互換、同源染色體分離并移向細胞兩極等行為變化;減數分裂I后，細胞中的染色體數目減半。在減數分裂II中，每條染色體的著絲粒分裂，兩條姐妹染色單體隨之分開，并分別移向細胞的兩極，最終進入兩個子細胞。減數分裂產生了多種多樣的配子，配子的染色體數目減半。這為之后通過受精作用使同一雙親的后代呈現多樣性，并維持每種生物前后代染色體數目的恒定提供了保證。總的來講，減數分裂和受精作用共同保證了遺傳的穩定性和多樣性。（2）根據以上三個模型，說說減數分裂產生多種配子的原因。提示：在減數分裂中，非同源染色體的自由組合、聯會時非姐妹染色單體間的互換，都會使減數分裂產生多種配子。（3）與其他小組交流建構模型的過程，如果條件允許，建議在計算機上制作減數分裂的動態模型。略。7.P27思維訓練每一種生物在繁衍過程中，既保持遺傳的穩定性，又表現出遺傳的多樣性。試從配子形成和受精作用兩個方面，分別對遺傳的穩定性與多樣性的原因進行綜合概括，并用盡量簡練的語言表述出來(填寫在下表空格內)。8.P28練習與應用一、概念檢測1.大熊貓的體細胞有42條染色體，判斷下列相關表述是否正確。(1)一只雄性大熊貓在不同時期產生的精子，染色體數目一般都是21條。(√)(2)一只雌性大熊貓在不同時期產生的卵細胞，其染色體組合具有多樣性。(√)2.假如蛙的15個初級卵母細胞和5個初級精母細胞都能正常分裂，并在最大限度內受精,則最多能形成的受精卵數目是(B)A.20B.15C.10D.53.同種生物前后代的染色體數目是相同的，對此起決定作用的過程是(D)A.有絲分裂B.有絲分裂和受精作用C.減數分裂D.減數分裂和受精作用二、拓展應用1.正常人的體細胞中有23對染色體。有種叫“13三體綜合征”的遺傳病，患者頭小，患先天性心臟病，智力遠低于常人。對患者進行染色體檢查，發現患者的13號染色體不是正常的1對，而是3條。諸嘗試使用“減數分裂中染色體變化的模型”，從精子或卵細胞形成的角度分析這種病產生的原因。提示：在形成精子或卵細胞的減數分裂過程中，如果由于某種原因，減數分裂I時兩條13號染色體沒有分離而是進入了同一個次級精(卵)母細胞，再經過減數分裂Ⅱ，就會形成含有兩條13號染色體的精子或卵細胞；如果減數分裂I正常，減數分裂Ⅱ時13號染色體的著絲粒分裂，形成了兩條13號染色體，但沒有分別移向細胞的兩極，而是進入了同一個精子或卵細胞這樣異常的精子或卵細胞就含有24條染色體，其中13號染色體是兩條。當一個正常的卵細胞或精子(含23條染色體，其中13號染色體是1條)與上述異常的精子或卵細胞結合成受精卵時則該受精卵含47條染色體，其中13號染色體是3條。由這樣的受精卵發育而成的個體就是13三體綜合征患者。2.騾是馬和驢雜交產生的后代。馬和驢的體細胞中分別有32對和31對染色體，諸問騾的體細胞中含有多少條染色體?騾的體細胞增殖是通過正常的有絲分裂進行的，面它們的睪丸或卵巢中的原始生殖細胞卻不能發生正常的減數分裂，因此騾不能繁殖后代。你能從減數分裂中染色體行為的角度解釋其原因嗎?提示：騾的體細胞中含有63條染色體，其中32條來自馬,31條來自驢。由于這63條染色體沒有同源染色體，導致騾的生殖細胞不能進行正常的減數分裂，無法形成配子，因此騾不能繁殖后代。第2節基因在染色體上1.P29問題探討人有46條染色體，但是旨在貓示人類基因組遺傳信息的人類基固組計劃卻只測定人的24條染色體的DNA序列。討論（1）對人類基因組進行測序，為什么首先要確定測哪些染色體?提示：因為基因位于染色體上，要測定某個基因的序列，首先要知道該基因位于哪條染色體上。如果要測定人類基因組的基因序列，就要知道包含人類基因組的全部染色體組由哪些染色體組成。（2）為什么不測定全部46條染色體?提示：人有22對常染色體和1對性染色體。在常染色體中，每對同源染色體的形態、大小相同，結構相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只對其中1條進行測序就可以了;而性染色體X和Y的差別很大，基因也大為不同，所以兩條性染色體都需要測序，因此人類基因組計劃測定了22條常染色體和兩條性染色體X和Y,共24條。如果測定46條染色體，耗資巨大，工作量會增加一倍，但得到的絕大多數基因序列都是重復的。2.P30思考?討論提示:假定控制高莖的顯性基因用D表示，控制矮莖的隱性基因用d表示，分別標注在染色體上的橫線旁(如下圖所示)。3.P31思考?討論2摩爾根解釋的驗證（1）你能運用上述罘蠅雜交實驗的知識設計一個實驗，來驗證他們的解釋嗎?提示:可用Fr的紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅進行測交實驗，如果后代中出現紅眼雌果蠅、白眼雌果蠅、紅眼雄果蠅和白眼雄果蠅這4種類型，且數量各占1/4,再選用其中的白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅交配，如果子代中雌果蠅都是紅眼，雄果蠅都是白眼，則可以證明他們的解釋是正確的。（2）如果控制白眼的基因在Y染色體上，還能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗嗎?提示:如果控制白眼的基因在Y染色體上，紅眼基因在x染色體上，因為x染色體上的紅眼基因對白眼基因為顯性，所以不會出現白眼雄果蠅，這與摩爾根的果蠅雜交實驗結果不符;如果控制白眼的基因在Y染色體上，且x染色體上沒有顯性紅眼基因，白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅的雜交后代中雄果蠅全為白眼，也不能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗結果。4.P32練習與應用一、概念檢測1.基于對同源染色休和非同源染色體上相關基因的理解，判斷下列相關表述是否正確。(1)位于一對同源染色體上相同位置的基因控制同一種性狀。(√)(2)非等位基因都位于非同源染色體上。(×)2.基因主要位于染色體上，下列關于基因和染色體關系的表述，錯誤的是(B)A.染色體是基因的主要載體B.染色體就是由基因組成的C.一條染色體上有多個基因D.基因在染色體上呈線性排列3.基因和染色體的行為存在平行關系。下列相關表述，錯誤的是(D)A.復制的兩個基因隨染色單體分開而分開B.同源染色體分離時，等位基因也隨之分離C.非同源染色體數量越多，非等位基因組合的種類也越多D.非同源染色體自由組合，使所有非等位基因也自由組合二、拓展應用1.用白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅雜交，通過眼睛顏色可判斷子代果蠅的性別;用白眼雄果蠅和紅眼雌果蠅雜交，通過眼睛顏色卻不能判斷子代果蠅的性別，這是為什么?用其他雜交組合，能否通過眼睛顏色判斷子代果蠅的性別呢?提示：紅眼雌果蠅的基因型有XWXW和XWXw兩種類型，白眼雄果蠅的基因型為XwY。如果基因型為XWXW的紅眼雌果蠅與基因型為XwY的白眼雄果蠅雜交，則子一代無論雌雄，全部為紅眼，如果基因型為XWXw的紅眼雌果蠅與基因型為XwY的白眼雄果蠅雜交，那么子代雌果蠅和子代雄果蠅都是既有紅眼，也有白眼，因此無法通過眼睛顏色判斷子代果蠅的性別。果蠅眼睛顏色的雜交實驗，共有紅眼雌果蠅(XWXW或XWXw)與紅眼雄果蠅(XWY)、紅眼雌果蠅（XWXW或XWXw)與白眼雄果蠅(XwY)、白眼雌果蠅(XwXw)與白眼雄果蠅(XwY)、白眼雌果蠅(XwXw)與紅眼雄果蠅(XWY)雜交等組合。只有白眼雌果蠅(XwXw)與紅眼雄果蠅(XWY)雜交的子代，紅眼全為雌性，白眼全為雄性，可以通過眼睛顏色判斷子代果蠅的性別。2.生物如果丟失或增加一條或幾條染色體，就會出現嚴重疾病甚至死亡。但是在自然界，有些動植物的某些個體是由未受精的生殖細胞(如卵細胞)單獨發育來的，如蜜蜂中的雄蜂等。這些生物雖然體細胞中的染色體數目減少了一半，但它們仍能正常生活。你如何解釋這一現象?提示：這些生物的體細胞中的染色體數日雖然減少了一半，但仍具有一整套非同源染色體，這一套染色體攜帶著控制該種生物所有性狀的一整套基因。3.人的體細胞中有23對染色體，其中1-22號是常染色體，23號是性染色體。現在已經發現多條13號、18號或21號染色體的嬰兒，都表現出嚴重的病癥。據不完全調查，現在還未發現多一條(或幾條)其他常染色休的嬰兒。請你試著作出一些可能的解釋。提示：人的體細胞中染色體數目的變異，會嚴重影響生殖、發育等各種生命活動，未發現其他常染色體數目變異的嬰兒，很可能是發生這類變異后的受精卵不能發育，或發育至胚胎早期就死亡了的緣故。第3節伴性遺傳1.P34問題探討紅綠色盲是一種常見的人類遺傳病，患者由于色覺障礙，不能像正常人一樣區分紅色和綠色。據調查，在紅綠色盲患者中，男性遠遠多于女性。抗維生素D佝僂病也是一種遺傳病，患者常表現出0型腿、骨酪發育畸形、生長發育緩慢等癥狀。但這種病與紅綠色盲不同，患者中女性多于男性。討論（1）為什么上述兩種遺傳病在遺傳上總是和性別相關聯?提示：紅綠色盲和抗維生素D佝僂病的基因很可能位于性染色體上，因此這兩種遺傳病在遺傳.上總是和性別相關聯。（2）為什么兩種遺傳病與性別關聯的表現又不同呢?提示：紅綠色盲和抗維生素D佝僂病的基因雖然都位于x染色體上，但紅綠色盲基因為隱性，抗維生素D佝僂病基因為顯性，因此，這兩種遺傳病與性別關聯的表現不同。2.P35思考?討論分析人類紅綠色盲討論（1）紅綠色盲基因位于X柒色體上，還是位于Y柒色體上?提示：紅綠色盲基因位于x染色體上。（2）紅綠色盲基因是顯性基因，還是隱性基因?提示：紅綠色盲基因是隱性基因。（3）如果用B和b分別表示正常色覺和色盲基因，你能在團中標出1代1、2,Ⅱ代1、2、3、4、5、6和Ⅲ代5、6、7、9個體的基因型嗎?提示：I?:XbY;I?:XBXB或XBXb;lI?:XBXb;II?:XBY;II?:XBXb;lI?:XBY;II?:XBXb;II?:XBY;III?:XBY;III?:XbY;III?:XbY;III?:XBXB或XBXb。3.P36思考?討論預測紅綠色盲基因的遺傳（1）如果一位女性紅綠色盲基因攜帶者和一位男性紅綠色盲患者結婚，所生子女的基因型和表型會怎祥呢?提示：子女的基因型和表型共有4種，即xBXb(女性攜帶者)、XbXb(女性色盲)、XBY(男性正常)、XbY(男性色盲)，且概率都是1/4。（2）如果一位女性紅綠色盲患者和一位色覺正常的男性結婚，情況又會如何?提示：子女中所有的男性均為色盲，女性均為紅綠色盲基因攜帶者。4.P38練習與應用一、概念檢測1.性染色體攜帶著許多個基因。判斷下列相關表述是否正確。(1)位于X或Y染色體上的基因，其控制的性狀與性別的形成都有一定的關系。(×)(2)位于性染色體上的基因，在遺傳中不遵循孟德爾遺傳規律，但表現出伴性遺傳的特點。(×)2.在下列系譜圖中，遺傳病(圖中探顏色表示患者)只能由常染色體上的隱性基因決定的是(C)3.由X染色體上的隱性基因導致的遺傳病可能具有的特點是(A)A.如果母親患病，兒子一定患此病B.如果祖母患病，孫女一定患此病C.如果父親患病，女兒一定不患此病D.如果外祖父患病，外孫一定患此病二、拓展應用1.人的白化病是常染色體遺傳病，正常(A)對白化(a)是顯性。一對表型正常的夫婦，生了一-個既患白化病又患紅綠色育的男孩。回答下列問題。(1)這對夫婦的基因型是。(2)在這對夫婦的后代中，如果出現既不患白化病也不患紅綠色肓的孩子，則孩子的基因型是。(1)AaXBXb(婦)，AaXBY(夫)(2)AAXBXB,AAXBXb,AAXBY,AaXBXB,AaXBXb,AaXBY2.果蠅的灰身(B)對黑身(b)為顯性，為了確定這對等位基因位于常染色體上還是X染色體上，某研究小組讓一只灰身雄性果蠅與一只灰身雌性果蠅雜交，然后統計子一代果蠅的表型及數量比，結果為灰身:黑身=3:1。根據這一實驗數據，還不能確定B和b是位于常染色體上還是X染色體上，需要對后代進行更詳細的統計和分析。請說說你的想法。提示：如果這對等位基因位于常染色體上，依據子一代的表型，可以推知親代的基因型為Bb和Bb,子一代灰身:黑身為3:1;如果這對等位基因位于X染色體上，依據子一代的表型，可推知親代的基因型為XBXb和XBY,子一代灰身:黑身也為3:1,但黑身果蠅全為雄性。因此，要確定等位基因是否位于x染色體上，還應統計黑身果蠅是否全為雄性。5.P40復習與提高一、選擇題1.在減數分裂I中會形成四分體,每個四分體具有(A)

A.2條同源染色體，4個DNA分子B.4條同源染色體，4個DNA分子C.2條姐妹染色單體，2個DNA分子D.4條姐妹染色單體，2個DNA分子

2.男性患病概率高于女性的隱性遺傳病，致病基因很可能在(B)

A.線粒體中B.X染色體上C.Y染色體上D.常染色體上.

3.下列關于X染色體上的顯性基因決定的遺傳病的敘述，正確的是(D)

A.男性患者的后代中，子女各有1/2患病B.女性患者的后代中，女兒都患病，兒子都正常表現正常的夫婦，性染色體上也可能攜帶致病基因D.患者中女性多于男性，患者的雙親中至少有一方是患者

4.XY型性別決定的生物，群體中的性別比例為1:1,原因之一是(C)

A.雌配子:雄配子=1:1B.含X染色體的配子:含Y染色體的配子=1:1

C.含X染色體的精子:含Y染色體的精子=1:1D.含X染色體的卵細胞:含Y染色體的卵細胞=1:1

5.果蠅的灰身基因(B)對黑身基因(b)為顯性，位于常染色體上;紅眼基因(W)對白眼基因(w)為顯性，位于X染色體上。一只純合黑身紅眼雌蠅與一-只純合灰身白眼雄蠅雜交得F.

F再自由交配得F。下列說法正確的是(B)A.F2中會產生白眼雌蠅B.