导图社区 高中生物必修二新人教版 第二章基因和染色体的关系
- 243
- 2
- 1
- 举报
高中生物必修二新人教版 第二章基因和染色体的关系
此思维导图主要内容来自于锦城大同教育杨老师的网课，现已从其助理获得授权，主要包括第一节减数分裂和受精作用，第二节基因在染色体上，第三节伴性遗传。
编辑于2024-07-21 14:45:38- 高考生物
- 高中必修二
- 相似推荐
- 大纲
第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
一、精子的形成过程
1.人和其他哺乳动物精子的形成场所：睾丸。
具体场所：曲细精管。
*
雄性动物生殖腺：精巢。
植物的花粉形成于花药。
2.过程
性原细胞→自我增殖方式：有丝分裂
雄性原始生殖细胞：精原细胞
雌性原始生殖细胞：卵原细胞
①减数分裂过程及其对应的细胞
精原细胞→(间期)→初级精母细胞→(减数分裂I)→次级精母细胞→(减数分裂II)→精细胞→(变形)→精子。
②精子形成过程
(1)间期→精原细胞
精原细胞体积增大，DNA分子复制，有关蛋白质的合成。
复制后每条染色体含有两条姐妹染色单体。
(2)减数分裂I→初级精母细胞
前期
①同源染色体配对——联会，形成四分体。
②四分体中的非姐妹染色单体之间可以发生互换。
*又称四分体时期。
中期
同源染色体成对排列在赤道板两侧。
后期
①同源染色体分离，分别移向细胞两极；
②非同源染色体之间表现为自由组合。
末期
细胞膜从中间向内凹陷，细胞均分为两个自细胞，形成两个次级精母细胞，染色体数目减半。
(3)减数分裂II→次级精母细胞
前期
染色体散乱地分布在细胞中。
中期
染色体着丝粒排列在赤道板上。
后期
每条染色体的着丝粒断裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极。
末期
细胞膜从中间向内凹陷，细胞均分为两个子细胞，两个次级精母细胞形成四个精细胞。
*减数分裂II期不含有同源染色体。
(4)形成精子
四个精细胞经过变形，形成四个精子。
*
1.姐妹染色单体与非姐妹染色单体
(1)姐妹染色单体：连在同一个着丝粒上的两条染色单体。
(2)非姐妹染色单体：不被连在同一个着丝粒上的两条染色单体。
2.同源染色体与非同源染色体
(1)同源染色体：减数分裂过程中可以配对的两条染色体，形状和大小一般都相同(反例：性染色体)，一条来自父方，一条来自母方。
(2)非同源染色体：形状、大小不相同，且在减数分裂过程中不发生配对的染色体。
判断方式：在减数分裂过程中是否可以配对。
3.联会与四分体
(1)联会：在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象。
(2)四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，叫作四分体。
1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。
4.染色体互换
四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应片段的现象。
5.自由组合示意图
非同源染色体：A和C，A和D，B和C，B和D。
6.精原细胞、卵原细胞、正常的体细胞都有成对的同源染色体，但仅在减数分裂发生联会。
*
减数分裂过程中两个分裂阶段的比较
二、卵细胞的形成过程
1.人和其他哺乳动物卵细胞的形成航所：卵巢。
植物的卵细胞产生于胚珠。
2.过程
①减数分裂过程及对应的细胞
②卵细胞形成的过程
间期→卵原细胞[染色质]
卵母细胞体积增大，DNA分子复制，有关蛋白质合成。
复制后每条染色体含有2条姐妹染色单体。
(2)减数分裂I→初级卵母细胞[染色体]
前期
①同源染色体配对——联会，形成四分体。
②四分体中的非姐妹染色单体之间可以发生互换。
*又称四分体时期。
中期
同源染色体成对排列在赤道板两侧。
后期
①同源染色体分离，分别移向细胞两极；
②非同源染色体之间表现为自由组合。
末期
细胞膜从中间向内凹陷，细胞不均等分裂[细胞质不均等分裂，染色体均等分裂]为两个自细胞，形成一个次级卵母细胞和一个极体，染色体数目减半。
(3)减数分裂II→次级卵母细胞(或极体)
前期
染色体散乱地分布在细胞中。
中期
染色体着丝粒排列在赤道板上。
后期
每条染色体的着丝粒断裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极。
末期
细胞膜从中间向内凹陷，次级卵母细胞不均等分裂为两个子细胞，形成一个卵细胞和一个极体；极体均等分裂为两个子细胞，形成两个极体。
*
精卵形成过程的区别
卵细胞形成过程中发生不均等分裂的原因：保证受精后有充足的营养物质，满足早期胚胎营养的需求。
精子形成过程中，细胞需要经过变形的原因：尾部变形才能移动与卵细胞结合形成受精卵。
3.减数分裂
(1)概念：减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行染色体数目减半的细胞分裂。
(2)范围：进行有性生殖的生物。
(3)时期：原始生殖细胞产生成熟生殖细胞的过程中。
(4)特点：在减数分裂前染色体只复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。
(4)结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
一个性原细胞形成子细胞的种类
*形成配子种类:雌性配子种类：1个1种
三、减数分裂种染色体核DNA、染色单体数目的变化规律。(假设体细胞染色体数目为2n，核DNA数目为2n)
1.染色体的数目变化
2.核DNA数目变化
3.染色单体的数目变化
减数分裂相关过程中染色体、染色单体和核DNA含量的柱形图(以精子形成过程为例)
四、有丝分裂与减数分裂图像辨析
五、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.实验原理
根据细胞中染色体形态、位置和数目变化，识别减数分裂的各个时期。
2.实验目的
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
3.实验材料
蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。
*选用雄性个体生殖器官观察减数分裂的原因？
①雌性个体生殖器官无法观察到减数分裂全过程。
②一般来说，雄性个体产生的生殖细胞比雌性多太多。
4.实验步骤
5.实验现象
*在显微镜下不能观察到一个细胞连续分裂的过程。
六、配子中染色体组合的多样性
1.建立减数分裂种染色体变化的模型——物理模型。
(1)材料用具
较大的白纸，铅笔或彩笔，适于制作染色体的材料(如橡皮泥、扭扭棒、细树枝、纸卷等)。
(2)方法步骤
2.配子中染色体组合的多样性
(1)减数分裂I前期同源染色体内非姐妹染色单体间发生互换。
结果：个体产生的配子种类增加。
(2)减数分裂I后期非同源染色体之间发生自由组合。
结果：个体产生的配子种类增加。
*含有n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子种类(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体互换)。
*每个配子中只含有每对同源染色体中的一条。
*配子来源分析
若两个(卵)精细胞中染色体完全相同，该(卵)精细胞来自于同一个(卵)精原细胞。
若两个(卵)精细胞中染色体互补，则该(卵)精细胞来自于同一个(卵)精细胞。
七、受精作用
1.概念
卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。
2.过程
精子的头部进入卵细胞，外部留在外面。
卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子再进入。
实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起。
受精过程中精子和卵细胞随机结合。
3.结果
受精卵中的染色体一般来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)
受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中染色体的数目，保证了物种染色体数目的稳定
4.意义
(1)在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。(这种多样性有利于适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中金华，体现了有性生殖的优越性。)
(2)减数分裂和受精作用保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。
*
1.受精作用的细胞学基础
(1)细胞膜的信息交流功能——使同种生物的两性生殖细胞能够相互识别。
(2)细胞膜的流动性——使两性生殖细胞融合为一个受精卵。
2.受精卵中遗传物质的来源
(1)细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞。
(2)细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
3.进行有性生殖的生物不一定需要精子和卵细胞结合成受精卵繁衍后代，如蜜蜂群中的雄蜂仅由未受精的卵细胞发育而来。这种生殖方式称为孤雌生殖。
第3节 伴性遗传
一、伴性遗传与人类红绿色盲
1.伴性遗传
位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫作伴性遗传
2.人类红绿色盲
(1)色盲基因位于X染色体上，是隐性基因，Y染色体上没有相应的等位基因。
(2)人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表型(用B、b表示)
(3)人类红绿色盲遗传的主要婚配方式
①正常女性与男性色盲
②女性携带者与正常男性
③女性携带者与男性色盲
④女性色盲与正常男性
(4)伴X染色体隐性遗传病特点
①患者中男性远多于女性
②男性患者的红绿色基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。[交插遗传]
③女性患病，其父亲和儿子一定患病；男性正常，其母亲和女儿一定正常。
*X、Y染色体的比较
(1)X、Y染色体的形态、大小差异在不同的物种中有区别。
(2)性染色体与性别决定有关，但其上的基因并不都决定性别。例如果蝇红眼与白眼的基因、人类红绿色盲基因等，位于性染色体上，但并不决定生物性别。哺乳动物Y染色体上有决定睾丸发生的基因(SRY基因)。
二、抗维生素D佝偻病等其他伴性遗传
1.抗维生素D佝偻病
(1)致病基因位于X染色体上，是显性基因，Y染色体上没有相应的等位基因。
(2)抗维生素D佝偻病的基因型和表型(用D、d表示)
伴X染色体显性遗传病特点
①患者中女性远多于男性。
②往往具有世代连续遗传的现象。[显性遗传病]
③男性患病，其母亲和女儿一定患病；女性正常，其父亲与儿子一定正常。
2.伴Y染色体遗传病
(1)实例：人类外耳道多毛症
(2)致病基因只位于Y染色体上，无显隐性之分。
(3)特点：患者后代中，男性全为患者，女性全为正常。
*性染色体上基因的分布
(1)分布在X非同源区段的基因表现为伴X遗传。
(2)分布在Y非同源区段的基因表现为伴Y遗传。
(3)分布在X、Y同源区段的基因表现为伴X、Y遗传。
三、伴性遗传理论在实践中的应用
1.指导优生优育，提高人口素质
2.指导育种工作，提高产量和质量
(1)鸡的性别决定方式是ZW型。雌鸡的两条性染色体是异型的(ZW)，雄鸡的两条性染色体是同型的(ZZ)。
(2)家鸡的羽毛芦花(B)和非芦花(b)是一对相对性状，基因B、b位于Z染色体上。
(3)实验应用
用非芦花雄鸡与芦花雌鸡交配繁殖，可以根据早期雏鸡的羽毛特征把雌性和雄性区分开，从而做到多养母鸡、多生蛋。
*
1.常见有性染色体的生物性别决定方式
生物其余的性别决定方式：染色体数目(如白蚁、蜜蜂)、温度(如鳄鱼)等。
2.体细胞中含有性染色体的生物：XY型和ZW型性别决定的生物。
3.体细胞中不含有性染色体的生物
①有性别之分，但性别不由性染色体决定的生物，如蜜蜂、鳄鱼等；
②无性别之分的生物，如豌豆、玉米、酵母菌等。
伴性遗传和非伴性遗传中的"患病男孩"和"男孩患病"的概率计算
(1)常染色体遗传
如果控制某遗传病的基因位于常染色体上
①患病男孩的概率=患病孩子的概率×1/2
②男孩患病的概率=患病孩子的概率。
(2)伴性遗传
如果控制某遗传病的基因位于性染色体上
①患病男孩的概率=全部后代中患病男孩的概率。
②男孩患病的概率=后代男孩中患病的概率。
四、遗传系谱图的解题规律
1.判断遗传病类型
(1)确定是否为细胞质遗传
若系谱图中母亲患病，子女全患病；母亲正常，则子女全正常，与父亲是否患病无关，则可能是细胞质遗传。如图所示：
(2)确定是否为伴Y染色体遗传
若系谱图中女性全正常，患者全为男性，而且患者的父亲、儿子全为患者，则为伴Y染色体遗传。如图所示：
(3)确定是显性遗传还是隐性遗传
①"无中生有"是隐性遗传病。
②"有中生无"是显性遗传病。
(4)确定是常染色体遗传还是伴X染色体遗传
①在已确定是隐性遗传的系谱图中，主要参考"女患者"
a.若女患者的父亲和儿子都患病，则最可能为伴X染色体隐性遗传。
b.若女患者的父亲和儿子中有正常的，则一定为常染色体隐性遗传。
*口诀：无中生有为隐性，隐性遗传看女病，女病父(或子)正非伴性。
②在已确定是显性遗传的系谱图中，主要参考"男患者"。
a.若男患者的母亲和女儿都患病，则最可能为伴X染色体显性遗传。
b.若男患者的母亲和女儿中有正常的，则一定为常染色体显性遗传。
*口诀：有中生无为显性，显性遗传看男病，男病母(或女)正非伴性。
(5)若系谱图中无上述特征，只能从可能性大小推测
①若该病在代与代之间连续遗传→显性遗传
患者性别无差别→常染色体上
患者女性多于男性→X染色体上
②若该病在家系中隔代遗传→隐性遗传
患者性别无差别→常染色体上
患者男性多于女性→X染色体上
2.概率计算
(1)只有伴性遗传的计算：符合分离定律，按照分离定律的解题方法计算。
(2)伴性遗传和常染色体遗传的综合计算：符合自由组合定律，按照分解组合法计算。
五、判断基因所在位置的实验设计
1.两对等位基因位于一对或两对同源染色体上的判断方法
(1)位置关系
①两位等位基因位于一对同源染色体上(基因用A、a、B、b表示)
②两对等位基因位于两对同源染色体上(基因用A、a、B、b表示)
(2)判断方法
①自交法：如果双杂合子自交，后代表型比例为3：1或1：2：1，则控制两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上；如果后代表型比例为9：3：3：1，则控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。
②测交法：双杂合子与隐形杂合子测交，如果测交后代表型比例为1：1，则控制两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上；如果测交后代表型比例为1：1：1：1，则控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。
2.判断基因是位于常染色体上还是X染色体上
(1)在已知显隐性性状的条件下，可设置雌性隐性性状个体与雄性显性性状个体杂交。
①若子代雌性均为显性性状，雄性均为隐性性状，则基因位于X染色体上。
②若子代雄性中出现显性性状或雌性中出现隐性性状，则基因位于常染色体上。
(2)在未知(或已知)显隐性性状的条件下，可设置正反交杂交实验。
①若正反交结果相同，则基因位于常染色体上。
②若正反交结果不同，则基因部位与常染色体上。
细胞质遗传
伴X遗传
eg：
正交：AA(女)×aa(男)→Aa(女、男) 反交：AA(男)×aa(女)→Aa(女、男)
3.判断基因是位于X、Y染色体同源区段上还是仅位于X染色体上。
设置雌性隐性性状个体与雄性纯合显性性状个体杂交
①若子代所有雄性均为显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段上。
②若子代所有雄性均为隐性性状，雌性均为显性性状，则基因仅位于X染色体上。
4.判断基因是位于X、Y染色体同源区段上还是位于常染色体上
用"纯合隐性雌性×纯合显性雄性"杂交，获得的子一代全部表现为显性，让子一代自由交配得到子二代。
①若子二代雌雄个体既有显性又有隐性，则基因位于常染色体上。
②若子二代中雄性均为显性，雌性既有显性又有隐性，则基因位于X、Y染色体的同源区段上。
*
1.常染色体显性遗传：多指病、并指病、软骨发育不全症。
2.常染色体隐性遗传：白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症。
3.伴X染色体显性遗传：抗维生素D佝偻病。
4.伴X染色体隐性遗传：红绿色盲、血友病、进行性肌营养不良。
5.伴Y染色体遗传：外耳道多毛症。
第2节 基因在染色体上
一、萨顿的假说
1.实验材料
蝗虫细胞
2.理论基础
孟德尔假设的一对遗传因子(等位基因)的分离与减数分裂种同源染色体的分离非常相似
3.假说的内容
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上。
4.假说的依据
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
图示
*并非所有的基因都位于染色体上。染色体是基因的主要载体。
(1)在真核生物中，核基因位于染色体上，但质基因位于线粒体和叶绿体DNA上。
(2)在原核生物中，细胞内无染色体，基因位于拟核区的DNA或者质粒DNA上。
(3)病毒中有基因，但无染色体。
二、基因位于染色体上的实验证据
1.实验者：美国生物学家摩尔根。
2.科学方法：假说——演绎法。
3.实验材料——果蝇
(1)果蝇作为遗传学研究的实验材料和优点
①个体小，容易饲养，成本低，雌雄易区分。
②繁殖速度快，在室温下10多天就繁殖一代。
③后代数量大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代。
④有明显的的相对性状，便于观察和统计。
⑤染色体数目少(4对)，便于观察。
(2)果蝇体细胞中的染色体
4.实验证据
(0)摩尔根用"假说——演绎法"进行实验探究。
(1)实验过程及现象——发现问题
概要
①果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。
②F1全为红眼，红眼是显性性状。
③F2中红眼：白眼=3：1，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因的控制。
④F2中只有雄果蝇出现白眼性状，说明果蝇颜色的表现与性别相关联，基因的分离定律不能解释性状与性别有关的现象。
(2)提出问题：白眼性状为何与性别相关联？
(3)理论解释——做出假说
假说：控制白眼的基因(用w表示)在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
*染色体基因的书写方法
(1)常染色体上的基因不需要标注其所在染色体，只需写出基因型，如AA。
(2)性染色体上的基因书写时需要写出性染色体符号；将基因型写在性染色体符号的右上角。如：
①仅X染色体上有某种基因，Y染色体上没有相应基因时，个体的基因型可写作XᴬXᴬ、XᴬXᵃ、XᵃXᵃ、XᵃY、XᴬY。
②X、Y染色体上均有某种基因时，个体的基因型可写作XᴬXᴬ、XᴬXᵃ、XᵃXᵃ、XᵃYᴬ、XᵃYᴬ、XᴬYᵃ、XᵃYᵃ。
(4)演绎推理
设计测交等实验：F1中红眼雌果蝇×白眼雄果蝇；结果预测：红眼雌果蝇：白眼雌果蝇：红眼雄果蝇：白眼雄果蝇=1：1：1：1。
红眼雌果蝇：白眼雌果蝇：红眼雄果蝇：白眼雄果蝇=1：1：1：1。
(5)测交实验——实验检验：测交实验结果与预测相符。
(6)得出结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。
*
摩尔根等人对实验现象可能的解释曾提出三种假设。
假设1——控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
假设2——控制白眼的基因在X染色体和Y染色体上，即Y染色体上含有它的等位基因。
假设3——控制白眼的基因在Y染色体上，而X染色体上不含有等位基因。
结果：测交实验不能充分验证假设1。
补充实验：选择白眼雌果蝇和野生红果蝇交配。
假设1——控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
假设2——控制白眼的基因在X染色体和Y染色体上，即Y染色体上含有它的等位基因。
5.基因与染色体的关系
摩尔根和他的学生进一步证明了：一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
1.基因的分离定律的实质
(1)在杂合子细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的独立性。
(2)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，独立地随配子遗传给后代。
2.基因的自由组合定律的实质
(1)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。
(2)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。
*
分离定律和自由组合定律都发生在减数分裂I后期。
等位基因、非等位基因与复等位基因在染色体上的位置
1.等位基因：(位于一对同源染色体的相同位点上)控制相对性状的基因。
2.非等位基因：位于同源染色体的不同位点上或非同源染色体上的基因。
同源染色体的非等位基因
非同源染色体的非等位基因
3.复等位基因：在种群中，同源染色体的相同位点上存在两个以上的等位基因。
基因突变引起复等位基因的出现。
连锁互换定律
生殖细胞形成的过程中，位于同一条染色体上的基因是连锁在一起的，作为一个单位进行传递，称为连锁互换定律。
"基因的遗传"不一定遵循"孟德尔遗传定律"。
如原核生物中的基因、真核生物细胞质中的基因、同源染色体上的非等位基因。
本质：位于同一染色体上的不同基因，在减数分裂过程中形成配子时，常常连在一起进入配子；在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生互换，因而产生基因的重组。
→
→n
→