遺傳學(xué)的魅力在于其能夠揭示生命傳承的內(nèi)在規(guī)律，而基因與染色體的關(guān)系正是這門(mén)學(xué)科的核心基石。理解基因在染色體上的線性排列、伴隨染色體行為而發(fā)生的傳遞規(guī)律，是掌握孟德?tīng)栠z傳定律、解釋遺傳現(xiàn)象的關(guān)鍵。本專(zhuān)題訓(xùn)練旨在通過(guò)一系列精心設(shè)計(jì)的題目，幫助讀者深化對(duì)這一核心概念的理解與應(yīng)用能力。一、核心概念回顧與辨析在進(jìn)入訓(xùn)練之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)要回顧幾個(gè)關(guān)鍵概念，這將有助于你更好地解答后續(xù)題目：*基因（Gene）：是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是控制生物性狀的基本遺傳單位。基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來(lái)表達(dá)自己所攜帶的遺傳信息，從而控制生物個(gè)體的性狀表現(xiàn)。*染色體（Chromosome）：是細(xì)胞核內(nèi)由DNA、蛋白質(zhì)及少量RNA組成的易被堿性染料著色的線狀或棒狀結(jié)構(gòu)。它是遺傳物質(zhì)（主要是DNA）的主要載體。*基因在染色體上的排列：基因在染色體上呈線性排列。一條染色體上含有多個(gè)基因，不同基因在染色體上的位置（座位）不同。*同源染色體（HomologousChromosomes）：配對(duì)的兩條染色體，形狀和大小一般都相同，一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方。等位基因通常位于同源染色體的相同位置上。*減數(shù)分裂（Meiosis）：是有性生殖生物在形成配子時(shí)發(fā)生的特殊細(xì)胞分裂方式，其核心是染色體復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，最終形成的配子中染色體數(shù)目減半。減數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體的聯(lián)會(huì)、分離以及非同源染色體的自由組合，是基因分離定律和自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。*薩頓假說(shuō)與摩爾根實(shí)驗(yàn)：薩頓通過(guò)類(lèi)比推理提出基因在染色體上的假說(shuō)；摩爾根則通過(guò)果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用假說(shuō)-演繹法，首次將特定基因（白眼基因）定位在特定染色體（X染色體）上，為基因在染色體上提供了確鑿證據(jù)。二、專(zhuān)題訓(xùn)練題（一）選擇題（單選或多選）1.下列關(guān)于基因與染色體關(guān)系的敘述，最準(zhǔn)確的是（）A.染色體是基因的唯一載體B.基因在染色體上呈線性排列C.一條染色體上只有一個(gè)基因D.染色體就是由基因組成的2.薩頓提出“基因在染色體上”的假說(shuō)，其主要依據(jù)是（）A.基因和染色體都能復(fù)制和傳遞B.基因和染色體的化學(xué)組成相同C.基因和染色體在減數(shù)分裂中的行為存在平行關(guān)系D.生物體的性狀都是由染色體上的基因控制的3.在減數(shù)分裂過(guò)程中，等位基因的分離和非等位基因的自由組合分別發(fā)生在（）A.減數(shù)第一次分裂后期，減數(shù)第一次分裂后期B.減數(shù)第二次分裂后期，減數(shù)第二次分裂后期C.減數(shù)第一次分裂后期，減數(shù)第二次分裂后期D.減數(shù)第二次分裂后期，減數(shù)第一次分裂后期4.摩爾根通過(guò)果蠅雜交實(shí)驗(yàn)證明了基因在染色體上。在他的實(shí)驗(yàn)中，白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅雜交，F(xiàn)1代全為紅眼，F(xiàn)1代雌雄果蠅相互交配，F(xiàn)2代中紅眼與白眼的比例為3:1，但白眼性狀只出現(xiàn)在雄性個(gè)體中。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A.紅眼對(duì)白眼為顯性性狀B.控制眼色的基因位于X染色體上C.F2代雌果蠅的基因型只有一種D.該實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持了薩頓的假說(shuō)5.下列關(guān)于染色體、DNA和基因三者關(guān)系的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.每條染色體上含有1個(gè)或2個(gè)DNA分子B.一個(gè)DNA分子上含有多個(gè)基因C.基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段D.生物的性狀完全由基因決定，與環(huán)境無(wú)關(guān)（二）簡(jiǎn)答題/分析題6.請(qǐng)簡(jiǎn)述摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)（紅眼雌果蠅×白眼雄果蠅）的主要步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)如何證明了基因在染色體上。7.什么是“基因的連鎖與交換定律”？它與孟德?tīng)柕淖杂山M合定律有何關(guān)系？8.下圖是某生物細(xì)胞減數(shù)分裂某時(shí)期的示意圖（僅顯示部分染色體）。請(qǐng)根據(jù)圖示回答問(wèn)題：（示意圖說(shuō)明：細(xì)胞內(nèi)有兩對(duì)同源染色體，分別用大小不同的兩對(duì)染色體表示，其中一對(duì)同源染色體上標(biāo)注了基因A、a，另一對(duì)同源染色體上標(biāo)注了基因B、b。）*該細(xì)胞處于減數(shù)分裂的哪個(gè)具體時(shí)期？*圖中A和a、B和b分別是什么關(guān)系的基因？它們分別位于什么染色體上？*若該細(xì)胞減數(shù)分裂正常進(jìn)行，不考慮交叉互換，最終形成的配子有哪幾種基因型？三、參考答案與解析（一）選擇題1.答案：B解析：基因主要位于染色體上，此外線粒體和葉綠體中也有少量基因，因此染色體不是基因的唯一載體（A錯(cuò)誤）?；蛟谌旧w上呈線性排列（B正確）。一條染色體上含有多個(gè)基因（C錯(cuò)誤）。染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（D錯(cuò)誤）。2.答案：C解析：薩頓觀察到基因和染色體在減數(shù)分裂過(guò)程中的行為具有明顯的平行關(guān)系，如兩者都有完整性和獨(dú)立性，在配子形成和受精過(guò)程中都保持相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，在體細(xì)胞中成對(duì)存在，在配子中單個(gè)出現(xiàn)等，從而提出了基因在染色體上的假說(shuō)（C正確）?；蚝腿旧w都能復(fù)制傳遞，但這不是薩頓假說(shuō)的主要依據(jù)（A錯(cuò)誤）。基因是DNA片段，染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，化學(xué)組成不同（B錯(cuò)誤）。當(dāng)時(shí)薩頓提出假說(shuō)時(shí)，尚未證實(shí)生物體的性狀都是由染色體上的基因控制的（D錯(cuò)誤）。3.答案：A解析：等位基因位于同源染色體上，減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離，導(dǎo)致等位基因分離。非同源染色體上的非等位基因，在減數(shù)第一次分裂后期，隨著非同源染色體的自由組合而自由組合。因此，兩者都發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期（A正確）。4.答案：C解析：F1代全為紅眼，說(shuō)明紅眼對(duì)白眼為顯性（A正確）。F2代中白眼只出現(xiàn)在雄性，說(shuō)明該性狀與性別相關(guān)聯(lián)，控制眼色的基因位于X染色體上（B正確）。設(shè)控制眼色的基因?yàn)閃（紅眼）和w（白眼），則親本紅眼雌果蠅為X^WX^W，白眼雄果蠅為X^wY。F1代雌果蠅為X^WX^w，雄果蠅為X^WY。F1代相互交配，F(xiàn)2代雌果蠅的基因型為X^WX^W和X^WX^w兩種（C錯(cuò)誤）。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了特定基因（白眼基因）位于特定染色體（X染色體）上，有力支持了薩頓的假說(shuō)（D正確）。5.答案：D解析：每條染色體在未復(fù)制時(shí)含有1個(gè)DNA分子，復(fù)制后含有2個(gè)DNA分子（A正確）。一個(gè)DNA分子上含有許多個(gè)基因（B正確）。基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（C正確）。生物的性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果（D錯(cuò)誤）。（二）簡(jiǎn)答題/分析題6.參考答案：摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)的主要步驟和結(jié)果如下：*實(shí)驗(yàn)一（雜交）：選擇純種紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅進(jìn)行雜交。*結(jié)果：F1代所有果蠅均表現(xiàn)為紅眼。*實(shí)驗(yàn)二（F1自交）：F1代紅眼雌果蠅與紅眼雄果蠅相互交配。*結(jié)果：F2代中紅眼果蠅與白眼果蠅的數(shù)量比約為3:1，符合孟德?tīng)柗蛛x定律。但白眼性狀只出現(xiàn)在雄性果蠅中，雌性果蠅全部為紅眼。*實(shí)驗(yàn)三（測(cè)交/回交）：為了驗(yàn)證假設(shè)，摩爾根進(jìn)行了多組測(cè)交實(shí)驗(yàn)，例如讓F1代紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配。*結(jié)果：后代中紅眼雌果蠅、紅眼雄果蠅、白眼雌果蠅、白眼雄果蠅的比例約為1:1:1:1，進(jìn)一步驗(yàn)證了其假設(shè)。證明基因在染色體上的邏輯：摩爾根假設(shè)控制白眼的基因（w）位于X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。*親本紅眼雌果蠅基因型為X^WX^W，產(chǎn)生X^W配子；白眼雄果蠅基因型為X^wY，產(chǎn)生X^w和Y配子。*F1代雌果蠅為X^WX^w（紅眼），雄果蠅為X^WY（紅眼）。*F1代雜交，雌果蠅產(chǎn)生X^W和X^w配子，雄果蠅產(chǎn)生X^W和Y配子。受精后，F(xiàn)2代基因型及表現(xiàn)型為：X^WX^W（紅眼雌）、X^WX^w（紅眼雌）、X^WY（紅眼雄）、X^wY（白眼雄），比例為1:1:1:1，表型紅眼:白眼=3:1，且白眼只在雄性出現(xiàn)，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合。該實(shí)驗(yàn)將特定的白眼基因與特定的X染色體聯(lián)系起來(lái)，從而直接證明了基因位于染色體上。7.參考答案：基因的連鎖與交換定律是指：位于同一條染色體上的多個(gè)基因，在減數(shù)分裂過(guò)程中通常會(huì)隨著該染色體一起傳遞給配子，這種現(xiàn)象稱(chēng)為連鎖。然而，在減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體的非姐妹染色單體之間可能發(fā)生片段的交換，導(dǎo)致位于交換區(qū)段上的基因發(fā)生重新組合，這種現(xiàn)象稱(chēng)為交換（或重組）。連鎖使得這些基因的遺傳不遵循自由組合定律，而交換則會(huì)產(chǎn)生新的基因組合類(lèi)型。與自由組合定律的關(guān)系：孟德?tīng)柕淖杂山M合定律適用于非同源染色體上的非等位基因。而連鎖與交換定律則揭示了同源染色體上非等位基因的遺傳規(guī)律。*區(qū)別：自由組合定律的實(shí)質(zhì)是非同源染色體的自由組合導(dǎo)致非等位基因自由組合；連鎖與交換定律的實(shí)質(zhì)是同源染色體上的基因伴隨染色體一起傳遞（連鎖），或因交叉互換而發(fā)生重組（交換）。*聯(lián)系：兩者都是減數(shù)分裂過(guò)程中基因行為的基本規(guī)律。自由組合定律和連鎖交換定律共同構(gòu)成了經(jīng)典遺傳學(xué)的三大定律（加上分離定律）。當(dāng)同源染色體上的兩個(gè)基因相距較遠(yuǎn)時(shí)，交換發(fā)生的概率較高，近似于自由組合；當(dāng)兩個(gè)基因相距很近時(shí)，交換幾乎不發(fā)生，表現(xiàn)為完全連鎖。8.參考答案（基于示意圖說(shuō)明）：*時(shí)期：該細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂前期（四分體時(shí)期），因?yàn)橥慈旧w正在聯(lián)會(huì)形成四分體。*基因關(guān)系與位置：A和a是一對(duì)等位基因，位于一對(duì)同源染色體的相同位置上；B和b是另一對(duì)等位基因，位于另一對(duì)同源染色體的相同位置上。*配子基因型（不考慮交叉互換）：該細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離，非同源染色體自由組合。因此，可能形成的配子基因型有兩種情況：1.含A基因的染色體與含B基因的染色體組合，含a基因的染色體與含b基因的染色體組合，形成配子：AB和ab。2.含A基因的染色體與含b基因的染色體組合，含a基因的染色體與含B基因的染色體組合，形成配子：Ab和aB。（因此，最終形成的配子基因型為AB、ab、Ab、aB，共四種。）四、總結(jié)與思考通過(guò)上述訓(xùn)練題，我們可以看到基因與染色體的關(guān)系是遺傳學(xué)的核心內(nèi)容，貫穿于遺傳的基本規(guī)律之中。從薩頓的類(lèi)比推理到摩爾根的實(shí)證研究，科學(xué)家們通過(guò)不懈的探索揭示了基因在染色體上的客觀存在。理解減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的行為如何決定基因的傳遞規(guī)律，是掌