基因和染色体的关系编稿：李文强 责编：苏晨辉章节概述在孟德尔的遗传规律被重新发现以后，科学家迫切地寻找基因在哪里。细胞学的研究揭示了精子和卵子的形成要经过减数分裂，在此过程中，染色体的行为与基因的行为具有惊人的一致性，由此，科学家提出了基因位于染色体上的假说。基因在染色体上一节属于教材新添内容，出题（选择题）的可能性较大。可以从基因和染色体在细胞分裂中的平行关系，基因在染色体上的排列与教材后设内容相联系，如从基因、DNA、染色体、性状的关系，及对孟德尔遗传规律的再认识等方面出题。关于减数分裂部分，今后考试中将与遗传、变异等内容相联系，进行学科内知识点的综合，考查学生对整个教材的把握，从细胞水平、分子水平对生命现象进行阐述和理解。目标认知学习目标1阐明细胞的减数分裂。2举例说明配子的形成过程和受精过程。3说出基因位于染色体上的实验证据。4概述伴性遗传。重点1减数分裂的概念及精子的形成过程。2运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。难点1模拟减数分裂过程中染色体的变化。2比较精子和卵细胞形成过程的异同。3分析人类红绿色盲症的遗传。知识精讲重点知识讲解减数分裂的过程以哺乳动物的精子形成为例（图示说明）1精子形成的场所：睾丸的曲细精管2母细胞：精原细胞3减数分裂特点：细胞连续分裂二次，而染色体在整个分裂过程中只复制一次4减数分裂的过程：注意识别几种处于减数分裂特定时期的细胞形态4结果：新产生的生殖细胞中的染色体数目，比原始的生殖细胞减少了一半。5减数分裂和受精作用的意义：（1）使生物不同世代染色体数目和遗传性状保持相对恒定。（2）为生物变异提供了来源，有利于生物对环境的适应和进化。 不考虑交叉互换，男性产生的配子类型为223，女性产生的配子类型为223相关概念同源染色体：配对的两条染色体，性状大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。联会：同源染色体两两配对的现象。四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，称为四分体。染色体、DNA和染色单体数目变化及图像减数第一次分裂减数第二次分裂时期间期前期中期后期末期（前期）中期后期末期染色体2N2N2N2NNN2NNDNA2N-4N4N4N4N2N2N2NN染色单体0-4N4N4N4N2N2N00 染色体、DNA数量变化曲线精子与卵细胞形成的异同点比较项目不 同 点相同点精子的形成卵细胞的形成染色体复制复制一次第一次分裂一个初级精母细胞（2n）产生两个大小相同的次级精母细胞（n）一个初级卵母细胞（2n）（细胞质不均等分裂）产生一个次级卵母细胞（n）和一个第一极体（n）同源染色体联会，形成四分体，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，细胞质分裂，子细胞染色体数目减半第二次分裂两个次级精母细胞形成四个同样大小的精细胞（n）一个次级卵母细胞（细胞质不均等分裂）形成一个大的卵细胞(n)和一个小的第二极体。第一极体分裂（均等）成两个第二极体着丝点分裂，姐妹染色单体分开，分别移向两极，细胞质分裂，子细胞染色体数目不变有无变形精细胞变形形成精子无变形分裂结果产生四个有功能的精子(n)只产生一个有功能的卵细胞(n)精子和卵细胞中染色体数目均减半减数分裂与有丝分裂异同项目有丝分裂减数分裂不同点母细胞体细胞性原细胞分裂次数一次两次过程前期：染色体散乱分布在细胞中央，有同源染色体中期：染色体的着丝点有规律地排列在细胞中央，有同源染色体后期：染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开，有同源染色体前期：减一：同源染色体联会，出现四分体，有交叉互换现象；减二：染色体散乱分布，无同源染色体中期：减一：四分体排列在赤道板的两侧 减二：与有丝分裂相同，但无同源染色体后期：第一次分裂：四分体分开，移向两极 第二次分裂：与有丝分裂相同，但无同源染色体同源染色体行为有同源染色体，但无联会，无四分体有同源染色体，前期出现联会行为，形成四分体，部分还有非姐妹染色单体的交叉互换非同源染色体行为无自由组合有自由组合子细胞数目2个雄性4精子，雌性1个卵细胞+3个极体子细胞染色体数和亲代细胞相同比亲代细胞减少一半子细胞类型体细胞精子或卵细胞子细胞间遗传物质几乎相同不一定相同相同点都有纺锤体的出现；染色体都只复制一次 受精作用指卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程，受精卵核内的染色体由精子和卵细胞各提供一半，但细胞质几乎全部是由卵细胞提供，因此后代某些性状更像母方。通过减数分裂和受精作用，保证了进行有性生殖的生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而保证了遗传的稳定和物种的稳定；在减数分裂中，发生了非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换，增加了配子的多样性，加上受精时卵细胞和精子结合的随机性，使后代呈现多样性，有利于生物的进化，体现了有性生殖的优越性。实质：精子细胞核与卵细胞核融合，精子细胞核内的n挑染色体与卵细胞内的n挑染色体合在一起形成具有2n条染色体的受精卵细胞核。下图讲解受精作用的过程，强调受精作用是精子的细胞核和卵细胞的细胞核结合，受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞的数目。基因位于染色体上的实验证据果蝇杂交实验分析：结论：一条染色体上一般含有多个基因，且这多个基因在染色体上呈线性排列。伴性遗传1.概念：基因位于性染色体上，故遗传上总是和性别相关联，这种现象叫做伴性遗传。高中阶段主要学习普遍存在的性别决定类型，XY型和ZW型。人类红绿色盲症（伴X染色体隐性遗传病）特点：男性患者多于女性患者。交叉遗传。即男性女性男性。一般为隔代遗传。抗维生素D佝偻病（伴X染色体显性遗传病）位于X染色体上的基因，有隐性基因，也有显性基因。如抗维生素D佝偻病就是一种受X染色体上显性基因（D）控制的遗传病。其特点是：女性患者多于男性患者。代代相传。有关人的抗维生素D佝偻病的基因型和表现型。女性男性基因型XDXDXDXdXdXdXDYXdY表现型抗维生素D佝偻病患者抗维生素D佝偻病患者正常抗维生素D佝偻病患者正常2.伴性遗传在生产实践中的应用：在实践中，利用伴性遗传规律，可以判断某些致病基因的来源，根据亲代性状推断子代的性别，及推算后代的患病概率，进行遗传和优生指导。性别决定类型1XY型XY型性别决定是所有哺乳类动物、多数雌雄异株植物、昆虫、某些鱼类和两栖类动物的性别决定方式，此方式中性染色体组成为XX的个体是雌性、为XY的个体是雄性。由于雌性个体只能产生性染色体为X的卵细胞，雄性个体可以产生含X或Y的精子，因而后代的性别取决于卵细胞（X）与什么的精子（含X或Y）受精。雄性()有1对异型性染色体 XY雌性()有1对同型性染色体 XX 2ZW型性别决定与XY型相反，雌性个体的性染色体组成为ZW、雄性个体的性染色体组成为ZZ，此时，雄性个体产生的精子的性染色体只有一种含Z染色体，雌性个体可以产生含Z或W的两种卵子，因而后代的性别取决于精子（Z）与什么样的卵细胞（含Z，还是含W）结合。这种方式普遍存在于鳞翅目昆虫、两栖类、爬行类和鸟类之中。雄性()有1对同型性染色体 ZZ雌性()有1对异型性染色体 ZW3昆虫XO型蝗虫、蟑螂等的性别决定为XO型，雄性只有一个X性染色体而没有Y染色体，所以形成带X和不带X的两种精子，雌性有一对X染色体形成一种带X的卵细胞，受精后的XX合于发育为雌性，XO合子发育为雄性，它们的理论比例是1：1。这种性别决定叫XO型性别决定，它可以看作是XY型的一种变种。4二倍体-单倍体类型这是在蜜蜂、蚂蚁等膜翅目昆虫中常见的性别决定方式。如雌蜂由受精卵发育产生，染色体数2n32；雄蜂由未受精的卵孤雌生殖发育而成，只有单倍体n=16的染色体数。也就是说雄配子形成过程是由初级精母细胞进行一次有丝分裂，形成的两个子细胞，一个是单倍体n的精子，另一个退化。由于营养条件的差异决定雌峰发育为可育的蜂皇或不育的工蜂。经典例题透析1一动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则次级精母细胞中期染色体、染色单体和DNA分子数依次是（ ）A4、8、8 B2、4、8 C8、16、16 D8、0、8考点定位：本题考查减数分裂过程中染色体和DNA的数量变化。指点迷津：一个四分体含一对同源染色体4条染单体、4个DNA分子。那么4个四分体的动物的体细胞和精原细胞的染色体为4对共8条染色体。由精原细胞形成初级精母细胞含染色体4对8条、含染色单体是16条、含DNA分子16个。因初级精母细胞形成2个次级精母细胞的过程中，同源染色体分离，着丝点不分裂，染色体和DNA分子数目都减半，所以形成次级精母细胞（前、中期）的染色体为4条，染色单体为8条，DNA分子数为8个。处于减数分裂第二次分裂后期和末期的次级精母细胞，因着丝点分裂，所以染色体数目加倍为8，染色单体消失为0，DNA分子数不变，仍为8。结果形成的每个精细胞中有4条染色体和4个DNA分子。参考答案： A2下列关于减数分裂和有丝分裂共同点的描述，正确的是（ ）染色体复制一次 染色体和DNA均等分配 细胞质和核物质均等分配 同源染色体分开A B C D考点定位：考查减数分裂和有丝分裂共同点。指点迷津：减数分裂和有丝分裂的过程中，染色体和DNA都复制一次。有丝分裂过程中染色体和DNA分子都平均分配到2个子细胞中；减数分裂第一次分裂，同源染色体分开，染色体和DNA分子数目减半；第二次分裂类似有丝分裂，也发生了均等分配。有丝分裂过程中，细胞质均等分裂，所以形成的2个子细胞大小一样；减数分裂有2种情况，精原细胞的细胞质进行2次均等分裂形成4个精子细胞；卵细胞进行2次不均等分裂形成3个极体和一个卵细胞。有丝分裂无同源染色体分开。参考答案： A3经减数分裂产生的配子，同时含有3个父方（或母方）染色体的配子占多少（ ）A1/2 B1/4 C1/8 D1/16 考点定位：考查减数第一次分裂中染色体的行为。指点迷津：该题的关键是要知道在减数分裂第一次分裂中：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。任何一条染色体经减数分裂进入指定配子的可能性均为1/2，让3条指定的染色体同时进入一个指定的配子的可能性均为(1/2)3。就像将3枚硬币同时抛向空中，落地时正面（或反面）同时朝上（或朝下）的可能性为18一个道理。还可以用另外一个方法解释此类题目：根据题意知道A和A、B和B、C和C为3对同源