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(新高考)高考生物一轮复习课件核心素养微专题之科学思维（五）基因位置的判定(含解析)
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这是一份(新高考)高考生物一轮复习课件核心素养微专题之科学思维（五）基因位置的判定(含解析)，共57页。
命题方向1 实验法判定基因的位置【思维能力形成】【典例】某种植物性别决定方式为XY型,其抗病和易感病由一对等位基因B/b控制,花色的红色和白色由另一对等位基因D/d控制。回答下列问题:(1)已知等位基因B/b对卵细胞育性无影响,抗病植株甲(Bb)与易感病植株乙(bb)进行正反交实验,植株甲分别作为父本和母本时,F1中抗病植株所占的比例分别为1/3和1/2,说明B基因使花粉的育性减少了 (填“1/2”“1/3”或“1/4”),若基因型为Bb的植株自由交配,F1中抗病植株所占的比例为______________。
(2)利用白色雌株与红色雄株杂交,F1雌雄株的花色均表现为红色。依据杂交实验结果,可以排除基因D、d只位于X染色体上,原因是 _________________。 不能确定基因D、d位于常染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上。请利用已有的实验材料,设计一次实验,指明观察方向,进一步确定基因D、d的位置。实验方案: _____________________________________________________。 预期实验结果与结论:①______________________________________________________ 。 ② ______________________________________________________。
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目中正反交实验结果推测出B基因使花粉的育性减少情况,并利用自由交配的常用方法——棋盘法推测出子代性状及比例。能够利用基因在不同位置的遗传特点,设计杂交实验进行验证,即要具备用已学知识解决实际问题的思维能力。2.信息转化能力:考生能通过实验目的,结合基因在染色体不同位置的遗传特点,提取出关键信息,具有将这一信息转化设计实验方案验证实验目的的能力。即具有将文字信息、已有知识与方法等转化成解题信息的能力。
【思路点拨】点拨(1)若植株甲(Bb)作为母本,与易感病植株乙(bb)进行杂交,F1中抗病植株所占的比例为1/2,则母本产生的雌配子及其比例为b∶B=1∶1;植株甲(Bb)作为父本时,与易感病植株乙(bb)进行杂交,F1中抗病植株所占的比例为1/3,则父本产生的花粉(雄配子)及其比例为b∶B=2∶1,说明B基因使花粉的育性减少了1/2。若基因型为Bb的植株自由交配,产生的雌配子为1/2B、1/2b,产生的雄配子为1/3B、2/3b,所以F1中抗病植株所占的比例为1-1/2×2/3=2/3。
点拨(2)由“利用白色雌株与红色雄株杂交,F1雌雄株花色均表现为红色”可以得出两个结论:一是红色对白色为显性,白色雌株与红色雄株均为纯合子;二是基因D、d不能只位于X染色体上。理由是如果基因D、d只位于X染色体上,则F1雌株花色均表现为红色,雄株花色均表现为白色。要确定基因D、d的位置,需要科学设计实验,找到两种位置关系的不同。方案一为测交实验,方案二为杂交实验,均可达到实验目的(具体见答案)。
答案:(1)1/2 2/3(2)若基因D、d只位于X染色体上,则F1雌株花色均表现为红色,雄株花色均表现为白色方案一:F1红花雄株与亲本白花雌株杂交,统计子代雌雄株花色的表现型①若子代雌雄株花色均有红色和白色且比例为1∶1,则基因D、d位于常染色体上②若子代雌株花色均为白色,雄株花色均为红色,则基因D、d位于X、Y染色体的同源区段上
方案二:F1雄株与F1雌株杂交,统计F2雌雄株花色的表现型①若F2雌雄株花色均有红色和白色(3∶1),则基因D、d位于常染色体上②若F2雌株花色有红色和白色(1∶1),雄株花色均为红色,则基因D、d位于X、Y染色体的同源区段上
【思维能力提升】能力提升点1.探究基因位于常染色体上还是位于X染色体上(1)杂交实验法:这是常用的解题方法,分为两种情况:①性状的显隐性是“未知的”,且亲本均为纯合子时,如图:
此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同,且子代只表现母本的性状,则控制该性状的基因位于细胞质中。②性状的显隐性是“已知的”,如图:
(2)假设分析逆向推断法:假设基因位于X染色体上,分析结果;假设基因位于常染色体上,分析结果。将得到的结果作为条件,若出现某一相应情况,即可确定基因位于X染色体上还是常染色体上。
能力提升点2.探究基因仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。(1)让“纯合隐性雌性个体”与“纯合显性雄性个体”杂交,观察F1的性状表现,这是最常用的方法。分析如图所示:
(2)让“杂合显性雌性个体”与“纯合显性雄性个体”杂交,观察子代的性状表现。分析如图所示:
能力提升点3.探究基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段上(1)在已知性状的显隐性的条件下,若限定一次杂交实验来证明,则可采用“隐性雌×显性雄(杂合)”[即aa(♀)×Aa(♂)或XaXa×XAYa或XaXa×XaYA]杂交组合,观察分析F1的表现型。分析如图所示:
(2)在已知性状的显隐性的条件下,未限定杂交实验次数时,则可采用以下方法,通过观察F2的性状表现来判断,如图所示:
【思维能力检验】1.果蝇的细眼与粗眼、灰身与黑身、长翅与残翅各由一对等位基因控制,且控制灰身与黑身、长翅与残翅的基因均位于常染色体上。现让细眼长翅灰身雌果蝇与粗眼长翅灰身雄果蝇杂交,其子代的情况如表所示。回答下列问题:
(1)通过分析可以确定属于显性性状的是_______________________________________________________ 。难以确定果蝇翅形与体色性状的遗传是否遵循自由组合定律的依据是________________________________________。 (2)单独考虑果蝇的细眼与粗眼,针对此相对性状的显隐性关系及相关基因位于常染色体上还是位于X染色体上,根据上述杂交实验结果可作出三种假设。分别是:① ____________________________________________________________; ② ____________________________________________________________; ③ ___________________________________________________________ 。
为了确定哪种假设成立,请利用表中子代个体设计杂交组合:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________。 (3)若控制上述三对相对性状的基因位于不同对常染色体上,则表中纯合雌果蝇所占的比例为_________________________________________________。
【解析】(1)单独考虑果蝇的细眼与粗眼:细眼雌果蝇与粗眼雄果蝇杂交,子代的雌雄之比为1∶1,且雌雄果蝇的细眼∶粗眼均为1∶1,说明此种交配相当于测交,无法判断细眼与粗眼的显隐性;只研究翅形:长翅雌果蝇与长翅雄果蝇杂交,子代雌雄果蝇的长翅∶残翅均为3∶1,说明双亲均为杂合子,而且长翅属于显性性状;只研究体色:灰身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,子代雌雄果蝇的灰身∶黑身均为3∶1,说明双亲均为杂合子,而且灰身属于显性性状。由于表格中只体现子代体色和翅形的单独性状分离比,所以难以确定果蝇翅形与体色性状的遗传是否遵循自由组合定律。(2)依题意并分析表中信息可知:细眼雌果蝇与
粗眼雄果蝇杂交,子代的雌雄之比为1∶1,且雌雄果蝇的细眼∶粗眼均为1∶1,说明此种交配相当于测交,亲代具有显性性状的个体为杂合子,具有隐性性状的个体为纯合子。若控制该对相对性状的基因位于常染色体上,无论细眼是显性性状还是粗眼为显性性状,都会出现上述杂交实验结果;若控制该对相对性状的基因位于X染色体上,当细眼为显性性状且雌性亲本为杂合子时,也会出现上述杂交实验结果。可见,根据上述杂交实验结果可作出的三种假设分别是:①细眼为显性性状且相关基因在常染色体上;②粗眼为显性性状且相关基因在常染色体上;③细眼为显性性状且相关基因在X染色体上。若确定哪种假设
成立,则可让表中子代的细眼雌果蝇与细眼雄果蝇交配、粗眼雌果蝇与粗眼雄果蝇交配,观察并统计子代的表现型及其比例。(3)若控制上述三对相对性状的基因位于不同对常染色体上,则这三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。结合对(1)(2)的分析可推知,若单独考虑每一对相对性状,则在子代中,每一对相对性状的纯合子均占1/2,所以表中纯合雌果蝇所占的比例为1/2×1/2×1/2×1/2=1/16。
答案:(1)长翅和灰身 表格中只体现子代体色和翅形的单独性状分离比(2)细眼为显性性状且相关基因在常染色体上 粗眼为显性性状且相关基因在常染色体上 细眼为显性性状且相关基因在X染色体上 细眼雌果蝇与细眼雄果蝇交配、粗眼雌果蝇与粗眼雄果蝇交配 (3)1/16
2.控制生物性状的基因位于常染色体上、X染色体上,还是Y染色体上,是遗传学研究的重要内容。请根据下列信息回答相关问题:已知果蝇的暗红眼由隐性基因(r)控制,但不知控制该性状的基因(r)位于常染色体上、X染色体上,还是Y染色体上,请你设计一个简单的调查方案进行调查,并预测调查结果。(1)方案:寻找暗红眼的果蝇进行调查,统计__________________ 。
(2)结果:①________________________________________,则r基因位于常染色体上; ② _____________________________________________________________, 则r基因位于X染色体上;③ _____________________________________________________________, 则r基因位于Y染色体上。
【解析】(1)因为是通过调查来判断r基因位于哪条染色体上,在性染色体上暗红眼性状会和性别有关,所以应统计具有暗红眼果蝇的性别比例。(2)如果暗红眼的个体雄性和雌性数目相当,几乎是1∶1,说明r基因最可能位于常染色体上;如果暗红眼的个体雄性多于雌性,说明r基因最可能位于X染色体上;如果暗红眼的个体全是雄性,说明r基因位于Y染色体上。
答案:(1)具有暗红眼果蝇的性别比例(2)①若具有暗红眼的个体雄性与雌性数目差不多②若具有暗红眼的个体雄性多于雌性③若具有暗红眼的个体全是雄性
【加固训练·拔高】1.某种两性花植物,花的颜色由两对等位基因(H、h,R、r)控制,基因组成与花的颜色的对应关系见表。
回答下列问题:(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种,请参照表中甲,画出另外两种类型(竖线表示染色体,圆点表示基因)。
(2)取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,则基因在染色体上的位置关系如表中______________所示。(3)若用自交实验来探究这两对基因在染色体上的位置关系,则应选用基因型为____________的植株进行自交,如果子代植株的表现型及比例是____________,说明这两对基因位于______________,遵循基因自由组合定律。(4)假设两对基因独立遗传,以基因型HhRr的植株为亲本自交,F1中所有开红色花的植株再自交,则F2中开白色花的植株所占的比例为 _________________。
【解析】(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种:H、h与R、r位于两对同源染色体上,在遗传过程中遵循自由组合定律;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、r连锁,h、R连锁;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、R连锁,h、r连锁,后两种情况不遵循自由组合定律。(2)如果取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,该白花植株的基因型是HHrr或hhRR,即亲本产生的配子的类型是Hr、hR两种,因此H、r连锁在一条染色体上,h、R连锁在另一条染色体上,则基因在染色体上的位置关系如表中乙所示。
(3)如果两对等位基因分别位于两对同源染色体上,且遵循基因的自由组合定律,用基因型为HhRr植株自交,后代的基因型及比例是H_R_∶H_rr∶hhR_∶hhrr=9∶3∶3∶1,其中H_RR为红花,比例是3/4×1/4=3/16,H_Rr为粉红花,比例是3/4×1/2=3/8,其他为白花,比例是1-3/16-3/8=7/16,因此红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7。(4)以基因型HhRr的植株为亲本自交,F1中红花植株的基因型是HHRR∶HhRR=1∶2,开红色花的植株再自交,后代中开白色花的植株基因型所占的比例为hhRR=2/3×1/4=1/6。
答案:(1)(2)乙( 类型)(3)HhRr 红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7 非同源染色体上(两对同源染色体上、不同染色体上) (4)1/6
2.(2021·银川模拟)科学家在研究黑腹果蝇时发现,刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段,则刚毛雄果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB;若仅位于X染色体上,则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干,可利用一次杂交实验来推断这对等位基因位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。请完成推断过程:(1)实验方法:首先选用纯种果蝇作为亲本进行杂交,雌雄两亲本的表现型分别为母本表现型: (填“刚毛”或“截毛”);父本表现型: (填“刚毛”或“截毛”)。
(2)预测结果:若子代雄果蝇表现为____________,则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段,子代雄果蝇基因型为__________;若子代雄果蝇表现为______________,则此对基因只位于X染色体上,子代雄果蝇基因型为________________。(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因的遗传遵循________________________定律。
【解析】(1)要验证这对等位基因位于X、Y染色体的同源区段上还是仅位于X染色体上,可选择纯种截毛雌果蝇(XbXb)和纯种刚毛雄果蝇(XBYB或XBY)杂交。(2)若这对基因位于X、Y染色体的同源区段上,则亲本为XbXb×XBYB,子代雌雄果蝇均表现为刚毛,且雄果蝇的基因型为XbYB;若这对基因只位于X染色体上,则亲本为XbXb×XBY,子代雌果蝇表现为刚毛,雄果蝇表现为截毛,且雄果蝇的基因型为XbY。(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因是一对等位基因,其遗传遵循基因的分离定律。
答案:(1)截毛 刚毛(2)刚毛 XbYB 截毛 XbY(3)基因的分离
命题方向2 信息法和调查法判断基因的位置【思维能力形成】【典例】 (2018·全国卷Ⅲ)某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验,杂交涉及的四对相对性状分别是:红果(红)与黄果(黄),子房二室(二)与多室(多),圆形果(圆)与长形果(长),单一花序(单)与复状花序(复)。实验数据如表:
回答下列问题:(1)根据表中数据可得出的结论是:控制甲组两对相对性状的基因位于__________上,依据是______________;控制乙组两对相对性状的基因位于____________(填“一对”或“两对”)同源染色体上,依据是 _____________________________________________________________ __________。 (2)某同学若用“长复”分别与乙组的两个F1进行杂交,结合表中数据分析,其子代的统计结果不符合________________的比例。
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目信息和条件,推测各对相对性状的显隐性,推测甲组和乙组的两对相对性状是否符合自由组合定律的能力,即要具备依据题干中有关条件和现象,分析推断并解决问题的能力。2.信息转化能力:考生要把表中F1的表现型及F2的表现型与比例等信息进行转化,即具有将文字信息、图表信息等转化成解题信息的能力。3.数据转换和处理能力:考生要能依据题目中的数据与符合自由组合定律的常规分离比9∶3∶3∶1进行联系,即具有将题目中的有效数据转换和处理,从而得出结论的能力。
【思路点拨】点拨(1)表中数据显示甲组F2的表现型及比例为红二∶红多∶黄二∶黄多≈9∶3∶3∶1,该比例符合基因的自由组合定律的性状分离比,所以控制甲组两对相对性状的基因位于非同源染色体上。乙组F2的表现型中,每对相对性状表现型的比例都符合3∶1,即圆形果∶长形果=3∶1,单一花序∶复状花序=3∶1。而圆单∶圆复∶长单∶长复不符合9∶3∶3∶1的性状分离比,不符合自由组合定律,所以控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色体上。
点拨(2)根据乙组的相对性状表现型分离比可知,控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色体上,所以用“长复”(隐性纯合子)分别与乙组的两个F1进行杂交,不会出现测交结果为1∶1∶1∶1的比例。
答案:(1)非同源染色体 F2中两对相对性状表现型的分离比符合9∶3∶3∶1 一对 F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1,而两对相对性状表现型的分离比不符合9∶3∶3∶1 (2)1∶1∶1∶1
【思维能力提升】 能力提升点1.掌握数据分析法判断基因在染色体上的位置
据表格信息:(1)灰身与黑身的比例,雌蝇中3∶1,雄蝇中也为3∶1,二者相同,故为常染色体遗传。(2)直毛与分叉毛的比例,雌蝇中4∶0,雄蝇中1∶1,二者不同,故为伴X染色体遗传。
能力提升点2.掌握调查实验法判断基因在染色体上的位置:
【思维能力检验】已知某种遗传病是由一对等位基因引起的,但是不知道致病基因的位置,某校动员全体学生参与该遗传病的调查,为了使调查更为科学准确,请你为该校学生设计调查步骤,并分析致病基因的位置。(1)调查步骤:①确定要调查的遗传病,掌握其症状及表现。
②设计记录表格及调查要点如下:
③分多个小组调查,获得足够大的群体调查数据。④汇总总结,统计分析结果。(2)回答问题:①请在表格中的相应位置填出可能的双亲性状。②若男女患病比例相等,且发病率较低,可能是____________遗传病。 ③若男女患病比例不等,且男多于女,可能是________________遗传病。 ④若男女患病比例不等,且女多于男,可能是________________遗传病。 ⑤若只有男性患病,可能是__________遗传病。
【解析】从题干中可以看出,进行人类遗传病的调查时,需要确定要调查的遗传病、设计记录表格、对调查的结果进行记录和总结等。在设计的表格中要有双亲的性状、子女的性状、调查总数、子女的性别等,便于结果的分析。在进行结果分析时,要注意结合所学的遗传学知识进行分析,若男女患病比例相等,且发病率较低,表明致病基因与性染色体无关,可能是常染色体隐性遗传病;若男女患病比例不等,且男多于女,可能是伴X染色体隐性遗传病;若男女患病比例不等,且女多于男,可能是伴X染色体显性遗传病;若只有男性患病,则致病基因位于Y染色体上,是伴Y染色体遗传病。
答案:(2)①a.双亲都正常 b.母亲患病、父亲正常 c.父亲患病、母亲正常 d.双亲都患病 ②常染色体隐性 ③伴X染色体隐性 ④伴X染色体显性 ⑤伴Y染色体
【加固训练·拔高】某XY性别决定型昆虫(2n=44)体色和眼色分别受两对等位基因 A(a)、B(b)控制,两对基因都不在Y染色体上。现有一只灰体红眼雌性与一只黑体红眼雄性杂交得F1。取F1灰体红眼雌雄个体相互交配得F2。子代表现型如下:
(1)根据结果可判断基因 A(a)位于____________染色体上,B(b)位于____________染色体上,这两对基因的遗传遵循 定律。亲本的基因型分别是♀: ; :____________。(2)遗传学上将缺失一条染色体的个体称为单体,这种变异类型属于________________________。单体可用于进一步判断基因A(a)所处的染色体的编号,因为缺失一对同源染色体会导致胚胎无法发育。研究人员最少要准备______________个不同的黑体单体品系与F1的灰体白眼雄性杂交得到F2',F2'中灰体个体再相互交配得到F3'。若以2号染色体单体为亲本时,其F3'中灰体个体占____________,则说明A(a)基因在2号染色体上。
【解析】(1)单独分析体色,F1中雌雄昆虫全为灰体,说明灰体对黑体为显性;F2雌雄昆虫均为灰体∶黑体=3∶1,说明体色遗传与性别无关,其控制基因A/a位于常染色体上,由此确定亲本的基因型为AA(♀)和aa( );单独分析眼色,F1中雌昆虫全为红眼,雄昆虫红眼∶白眼=1∶1,说明眼色遗传与性别相关联,其控制基因B/b位于X染色体上且红眼对白眼为显性;由此确定亲本的基因型为XBXb(♀)和XBY( )。(2)根据单体的定义可知,单体变异属于染色体数目变异。由于昆虫只有21对常染色体,所以要确定A/a在几号常染色体上,至少需要准备20种黑体单体。如果A/a在2号常染色体上,其黑体单体的基因型为aO,与F1
的灰体雄性(Aa)杂交得到F2',F2'中灰体个体的基因型为Aa和AO两种,各占1/2,再相互交配,交配过程中产生的雌雄配子的类型及其比例均为A∶a∶O=2∶1∶1,得到F3'的类型为AA∶Aa∶AO∶aa∶aO=4∶4∶4∶1∶2(其中OO类型在胚胎时致死),所以F3'中灰体个体占(4+4+4)÷(4+4+4+1+2)=4/5。
答案:(1)常 X 自由组合 AAXBXb aaXBY(2)染色体数目变异 20 4/5
命题方向1 实验法判定基因的位置【思维能力形成】【典例】某种植物性别决定方式为XY型,其抗病和易感病由一对等位基因B/b控制,花色的红色和白色由另一对等位基因D/d控制。回答下列问题:(1)已知等位基因B/b对卵细胞育性无影响,抗病植株甲(Bb)与易感病植株乙(bb)进行正反交实验,植株甲分别作为父本和母本时,F1中抗病植株所占的比例分别为1/3和1/2,说明B基因使花粉的育性减少了 (填“1/2”“1/3”或“1/4”),若基因型为Bb的植株自由交配,F1中抗病植株所占的比例为______________。
(2)利用白色雌株与红色雄株杂交,F1雌雄株的花色均表现为红色。依据杂交实验结果,可以排除基因D、d只位于X染色体上,原因是 _________________。 不能确定基因D、d位于常染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上。请利用已有的实验材料,设计一次实验,指明观察方向,进一步确定基因D、d的位置。实验方案: _____________________________________________________。 预期实验结果与结论:①______________________________________________________ 。 ② ______________________________________________________。
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目中正反交实验结果推测出B基因使花粉的育性减少情况,并利用自由交配的常用方法——棋盘法推测出子代性状及比例。能够利用基因在不同位置的遗传特点,设计杂交实验进行验证,即要具备用已学知识解决实际问题的思维能力。2.信息转化能力:考生能通过实验目的,结合基因在染色体不同位置的遗传特点,提取出关键信息,具有将这一信息转化设计实验方案验证实验目的的能力。即具有将文字信息、已有知识与方法等转化成解题信息的能力。
【思路点拨】点拨(1)若植株甲(Bb)作为母本,与易感病植株乙(bb)进行杂交,F1中抗病植株所占的比例为1/2,则母本产生的雌配子及其比例为b∶B=1∶1;植株甲(Bb)作为父本时,与易感病植株乙(bb)进行杂交,F1中抗病植株所占的比例为1/3,则父本产生的花粉(雄配子)及其比例为b∶B=2∶1,说明B基因使花粉的育性减少了1/2。若基因型为Bb的植株自由交配,产生的雌配子为1/2B、1/2b,产生的雄配子为1/3B、2/3b,所以F1中抗病植株所占的比例为1-1/2×2/3=2/3。
点拨(2)由“利用白色雌株与红色雄株杂交,F1雌雄株花色均表现为红色”可以得出两个结论:一是红色对白色为显性,白色雌株与红色雄株均为纯合子;二是基因D、d不能只位于X染色体上。理由是如果基因D、d只位于X染色体上,则F1雌株花色均表现为红色,雄株花色均表现为白色。要确定基因D、d的位置,需要科学设计实验,找到两种位置关系的不同。方案一为测交实验,方案二为杂交实验,均可达到实验目的(具体见答案)。
答案:(1)1/2 2/3(2)若基因D、d只位于X染色体上,则F1雌株花色均表现为红色,雄株花色均表现为白色方案一:F1红花雄株与亲本白花雌株杂交,统计子代雌雄株花色的表现型①若子代雌雄株花色均有红色和白色且比例为1∶1,则基因D、d位于常染色体上②若子代雌株花色均为白色,雄株花色均为红色,则基因D、d位于X、Y染色体的同源区段上
方案二:F1雄株与F1雌株杂交,统计F2雌雄株花色的表现型①若F2雌雄株花色均有红色和白色(3∶1),则基因D、d位于常染色体上②若F2雌株花色有红色和白色(1∶1),雄株花色均为红色,则基因D、d位于X、Y染色体的同源区段上
【思维能力提升】能力提升点1.探究基因位于常染色体上还是位于X染色体上(1)杂交实验法:这是常用的解题方法,分为两种情况:①性状的显隐性是“未知的”,且亲本均为纯合子时,如图:
此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同,且子代只表现母本的性状,则控制该性状的基因位于细胞质中。②性状的显隐性是“已知的”,如图:
(2)假设分析逆向推断法:假设基因位于X染色体上,分析结果;假设基因位于常染色体上,分析结果。将得到的结果作为条件,若出现某一相应情况,即可确定基因位于X染色体上还是常染色体上。
能力提升点2.探究基因仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。(1)让“纯合隐性雌性个体”与“纯合显性雄性个体”杂交,观察F1的性状表现,这是最常用的方法。分析如图所示:
(2)让“杂合显性雌性个体”与“纯合显性雄性个体”杂交,观察子代的性状表现。分析如图所示:
能力提升点3.探究基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段上(1)在已知性状的显隐性的条件下,若限定一次杂交实验来证明,则可采用“隐性雌×显性雄(杂合)”[即aa(♀)×Aa(♂)或XaXa×XAYa或XaXa×XaYA]杂交组合,观察分析F1的表现型。分析如图所示:
(2)在已知性状的显隐性的条件下,未限定杂交实验次数时,则可采用以下方法,通过观察F2的性状表现来判断,如图所示:
【思维能力检验】1.果蝇的细眼与粗眼、灰身与黑身、长翅与残翅各由一对等位基因控制,且控制灰身与黑身、长翅与残翅的基因均位于常染色体上。现让细眼长翅灰身雌果蝇与粗眼长翅灰身雄果蝇杂交,其子代的情况如表所示。回答下列问题:
(1)通过分析可以确定属于显性性状的是_______________________________________________________ 。难以确定果蝇翅形与体色性状的遗传是否遵循自由组合定律的依据是________________________________________。 (2)单独考虑果蝇的细眼与粗眼,针对此相对性状的显隐性关系及相关基因位于常染色体上还是位于X染色体上,根据上述杂交实验结果可作出三种假设。分别是:① ____________________________________________________________; ② ____________________________________________________________; ③ ___________________________________________________________ 。
为了确定哪种假设成立,请利用表中子代个体设计杂交组合:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________。 (3)若控制上述三对相对性状的基因位于不同对常染色体上,则表中纯合雌果蝇所占的比例为_________________________________________________。
【解析】(1)单独考虑果蝇的细眼与粗眼:细眼雌果蝇与粗眼雄果蝇杂交,子代的雌雄之比为1∶1,且雌雄果蝇的细眼∶粗眼均为1∶1,说明此种交配相当于测交,无法判断细眼与粗眼的显隐性;只研究翅形:长翅雌果蝇与长翅雄果蝇杂交,子代雌雄果蝇的长翅∶残翅均为3∶1,说明双亲均为杂合子,而且长翅属于显性性状;只研究体色:灰身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交,子代雌雄果蝇的灰身∶黑身均为3∶1,说明双亲均为杂合子,而且灰身属于显性性状。由于表格中只体现子代体色和翅形的单独性状分离比,所以难以确定果蝇翅形与体色性状的遗传是否遵循自由组合定律。(2)依题意并分析表中信息可知:细眼雌果蝇与
粗眼雄果蝇杂交,子代的雌雄之比为1∶1,且雌雄果蝇的细眼∶粗眼均为1∶1,说明此种交配相当于测交,亲代具有显性性状的个体为杂合子,具有隐性性状的个体为纯合子。若控制该对相对性状的基因位于常染色体上,无论细眼是显性性状还是粗眼为显性性状,都会出现上述杂交实验结果;若控制该对相对性状的基因位于X染色体上,当细眼为显性性状且雌性亲本为杂合子时,也会出现上述杂交实验结果。可见,根据上述杂交实验结果可作出的三种假设分别是:①细眼为显性性状且相关基因在常染色体上;②粗眼为显性性状且相关基因在常染色体上;③细眼为显性性状且相关基因在X染色体上。若确定哪种假设
成立,则可让表中子代的细眼雌果蝇与细眼雄果蝇交配、粗眼雌果蝇与粗眼雄果蝇交配,观察并统计子代的表现型及其比例。(3)若控制上述三对相对性状的基因位于不同对常染色体上,则这三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。结合对(1)(2)的分析可推知,若单独考虑每一对相对性状,则在子代中,每一对相对性状的纯合子均占1/2,所以表中纯合雌果蝇所占的比例为1/2×1/2×1/2×1/2=1/16。
答案:(1)长翅和灰身 表格中只体现子代体色和翅形的单独性状分离比(2)细眼为显性性状且相关基因在常染色体上 粗眼为显性性状且相关基因在常染色体上 细眼为显性性状且相关基因在X染色体上 细眼雌果蝇与细眼雄果蝇交配、粗眼雌果蝇与粗眼雄果蝇交配 (3)1/16
2.控制生物性状的基因位于常染色体上、X染色体上,还是Y染色体上,是遗传学研究的重要内容。请根据下列信息回答相关问题:已知果蝇的暗红眼由隐性基因(r)控制,但不知控制该性状的基因(r)位于常染色体上、X染色体上,还是Y染色体上,请你设计一个简单的调查方案进行调查,并预测调查结果。(1)方案:寻找暗红眼的果蝇进行调查,统计__________________ 。
(2)结果:①________________________________________,则r基因位于常染色体上; ② _____________________________________________________________, 则r基因位于X染色体上;③ _____________________________________________________________, 则r基因位于Y染色体上。
【解析】(1)因为是通过调查来判断r基因位于哪条染色体上,在性染色体上暗红眼性状会和性别有关,所以应统计具有暗红眼果蝇的性别比例。(2)如果暗红眼的个体雄性和雌性数目相当,几乎是1∶1,说明r基因最可能位于常染色体上;如果暗红眼的个体雄性多于雌性,说明r基因最可能位于X染色体上;如果暗红眼的个体全是雄性,说明r基因位于Y染色体上。
答案:(1)具有暗红眼果蝇的性别比例(2)①若具有暗红眼的个体雄性与雌性数目差不多②若具有暗红眼的个体雄性多于雌性③若具有暗红眼的个体全是雄性
【加固训练·拔高】1.某种两性花植物,花的颜色由两对等位基因(H、h,R、r)控制,基因组成与花的颜色的对应关系见表。
回答下列问题:(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种,请参照表中甲,画出另外两种类型(竖线表示染色体,圆点表示基因)。
(2)取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,则基因在染色体上的位置关系如表中______________所示。(3)若用自交实验来探究这两对基因在染色体上的位置关系,则应选用基因型为____________的植株进行自交,如果子代植株的表现型及比例是____________,说明这两对基因位于______________,遵循基因自由组合定律。(4)假设两对基因独立遗传,以基因型HhRr的植株为亲本自交,F1中所有开红色花的植株再自交,则F2中开白色花的植株所占的比例为 _________________。
【解析】(1)基因型为HhRr的植株,两对基因在染色体上的位置关系可能有三种:H、h与R、r位于两对同源染色体上,在遗传过程中遵循自由组合定律;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、r连锁,h、R连锁;H、h与R、r位于一对同源染色体上,H、R连锁,h、r连锁,后两种情况不遵循自由组合定律。(2)如果取基因型为HhRr植株的花粉,进行离体培养,获得的幼苗经秋水仙素处理后,继续生长至开花期,若所有植株全开白色花,该白花植株的基因型是HHrr或hhRR,即亲本产生的配子的类型是Hr、hR两种,因此H、r连锁在一条染色体上,h、R连锁在另一条染色体上,则基因在染色体上的位置关系如表中乙所示。
(3)如果两对等位基因分别位于两对同源染色体上,且遵循基因的自由组合定律,用基因型为HhRr植株自交,后代的基因型及比例是H_R_∶H_rr∶hhR_∶hhrr=9∶3∶3∶1,其中H_RR为红花,比例是3/4×1/4=3/16,H_Rr为粉红花,比例是3/4×1/2=3/8,其他为白花,比例是1-3/16-3/8=7/16,因此红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7。(4)以基因型HhRr的植株为亲本自交,F1中红花植株的基因型是HHRR∶HhRR=1∶2,开红色花的植株再自交,后代中开白色花的植株基因型所占的比例为hhRR=2/3×1/4=1/6。
答案:(1)(2)乙( 类型)(3)HhRr 红花∶粉红花∶白花=3∶6∶7 非同源染色体上(两对同源染色体上、不同染色体上) (4)1/6
2.(2021·银川模拟)科学家在研究黑腹果蝇时发现,刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段,则刚毛雄果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB;若仅位于X染色体上,则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干,可利用一次杂交实验来推断这对等位基因位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。请完成推断过程:(1)实验方法:首先选用纯种果蝇作为亲本进行杂交,雌雄两亲本的表现型分别为母本表现型: (填“刚毛”或“截毛”);父本表现型: (填“刚毛”或“截毛”)。
(2)预测结果:若子代雄果蝇表现为____________,则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段,子代雄果蝇基因型为__________;若子代雄果蝇表现为______________,则此对基因只位于X染色体上,子代雄果蝇基因型为________________。(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因的遗传遵循________________________定律。
【解析】(1)要验证这对等位基因位于X、Y染色体的同源区段上还是仅位于X染色体上,可选择纯种截毛雌果蝇(XbXb)和纯种刚毛雄果蝇(XBYB或XBY)杂交。(2)若这对基因位于X、Y染色体的同源区段上,则亲本为XbXb×XBYB,子代雌雄果蝇均表现为刚毛,且雄果蝇的基因型为XbYB;若这对基因只位于X染色体上,则亲本为XbXb×XBY,子代雌果蝇表现为刚毛,雄果蝇表现为截毛,且雄果蝇的基因型为XbY。(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因是一对等位基因,其遗传遵循基因的分离定律。
答案:(1)截毛 刚毛(2)刚毛 XbYB 截毛 XbY(3)基因的分离
命题方向2 信息法和调查法判断基因的位置【思维能力形成】【典例】 (2018·全国卷Ⅲ)某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验,杂交涉及的四对相对性状分别是:红果(红)与黄果(黄),子房二室(二)与多室(多),圆形果(圆)与长形果(长),单一花序(单)与复状花序(复)。实验数据如表:
回答下列问题:(1)根据表中数据可得出的结论是:控制甲组两对相对性状的基因位于__________上,依据是______________;控制乙组两对相对性状的基因位于____________(填“一对”或“两对”)同源染色体上,依据是 _____________________________________________________________ __________。 (2)某同学若用“长复”分别与乙组的两个F1进行杂交,结合表中数据分析,其子代的统计结果不符合________________的比例。
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目信息和条件,推测各对相对性状的显隐性,推测甲组和乙组的两对相对性状是否符合自由组合定律的能力,即要具备依据题干中有关条件和现象,分析推断并解决问题的能力。2.信息转化能力:考生要把表中F1的表现型及F2的表现型与比例等信息进行转化,即具有将文字信息、图表信息等转化成解题信息的能力。3.数据转换和处理能力:考生要能依据题目中的数据与符合自由组合定律的常规分离比9∶3∶3∶1进行联系,即具有将题目中的有效数据转换和处理,从而得出结论的能力。
【思路点拨】点拨(1)表中数据显示甲组F2的表现型及比例为红二∶红多∶黄二∶黄多≈9∶3∶3∶1,该比例符合基因的自由组合定律的性状分离比,所以控制甲组两对相对性状的基因位于非同源染色体上。乙组F2的表现型中,每对相对性状表现型的比例都符合3∶1,即圆形果∶长形果=3∶1,单一花序∶复状花序=3∶1。而圆单∶圆复∶长单∶长复不符合9∶3∶3∶1的性状分离比,不符合自由组合定律,所以控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色体上。
点拨(2)根据乙组的相对性状表现型分离比可知,控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色体上,所以用“长复”(隐性纯合子)分别与乙组的两个F1进行杂交,不会出现测交结果为1∶1∶1∶1的比例。
答案:(1)非同源染色体 F2中两对相对性状表现型的分离比符合9∶3∶3∶1 一对 F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1,而两对相对性状表现型的分离比不符合9∶3∶3∶1 (2)1∶1∶1∶1
【思维能力提升】 能力提升点1.掌握数据分析法判断基因在染色体上的位置
据表格信息:(1)灰身与黑身的比例,雌蝇中3∶1,雄蝇中也为3∶1,二者相同,故为常染色体遗传。(2)直毛与分叉毛的比例,雌蝇中4∶0,雄蝇中1∶1,二者不同,故为伴X染色体遗传。
能力提升点2.掌握调查实验法判断基因在染色体上的位置:
【思维能力检验】已知某种遗传病是由一对等位基因引起的,但是不知道致病基因的位置,某校动员全体学生参与该遗传病的调查,为了使调查更为科学准确,请你为该校学生设计调查步骤,并分析致病基因的位置。(1)调查步骤:①确定要调查的遗传病,掌握其症状及表现。
②设计记录表格及调查要点如下:
③分多个小组调查,获得足够大的群体调查数据。④汇总总结,统计分析结果。(2)回答问题:①请在表格中的相应位置填出可能的双亲性状。②若男女患病比例相等,且发病率较低,可能是____________遗传病。 ③若男女患病比例不等,且男多于女,可能是________________遗传病。 ④若男女患病比例不等,且女多于男,可能是________________遗传病。 ⑤若只有男性患病,可能是__________遗传病。
【解析】从题干中可以看出,进行人类遗传病的调查时,需要确定要调查的遗传病、设计记录表格、对调查的结果进行记录和总结等。在设计的表格中要有双亲的性状、子女的性状、调查总数、子女的性别等,便于结果的分析。在进行结果分析时,要注意结合所学的遗传学知识进行分析,若男女患病比例相等,且发病率较低,表明致病基因与性染色体无关,可能是常染色体隐性遗传病;若男女患病比例不等,且男多于女,可能是伴X染色体隐性遗传病;若男女患病比例不等,且女多于男,可能是伴X染色体显性遗传病;若只有男性患病,则致病基因位于Y染色体上,是伴Y染色体遗传病。
答案:(2)①a.双亲都正常 b.母亲患病、父亲正常 c.父亲患病、母亲正常 d.双亲都患病 ②常染色体隐性 ③伴X染色体隐性 ④伴X染色体显性 ⑤伴Y染色体
【加固训练·拔高】某XY性别决定型昆虫(2n=44)体色和眼色分别受两对等位基因 A(a)、B(b)控制,两对基因都不在Y染色体上。现有一只灰体红眼雌性与一只黑体红眼雄性杂交得F1。取F1灰体红眼雌雄个体相互交配得F2。子代表现型如下:
(1)根据结果可判断基因 A(a)位于____________染色体上,B(b)位于____________染色体上,这两对基因的遗传遵循 定律。亲本的基因型分别是♀: ; :____________。(2)遗传学上将缺失一条染色体的个体称为单体,这种变异类型属于________________________。单体可用于进一步判断基因A(a)所处的染色体的编号,因为缺失一对同源染色体会导致胚胎无法发育。研究人员最少要准备______________个不同的黑体单体品系与F1的灰体白眼雄性杂交得到F2',F2'中灰体个体再相互交配得到F3'。若以2号染色体单体为亲本时,其F3'中灰体个体占____________,则说明A(a)基因在2号染色体上。
【解析】(1)单独分析体色,F1中雌雄昆虫全为灰体,说明灰体对黑体为显性;F2雌雄昆虫均为灰体∶黑体=3∶1,说明体色遗传与性别无关,其控制基因A/a位于常染色体上,由此确定亲本的基因型为AA(♀)和aa( );单独分析眼色,F1中雌昆虫全为红眼,雄昆虫红眼∶白眼=1∶1,说明眼色遗传与性别相关联,其控制基因B/b位于X染色体上且红眼对白眼为显性;由此确定亲本的基因型为XBXb(♀)和XBY( )。(2)根据单体的定义可知,单体变异属于染色体数目变异。由于昆虫只有21对常染色体,所以要确定A/a在几号常染色体上,至少需要准备20种黑体单体。如果A/a在2号常染色体上,其黑体单体的基因型为aO,与F1
的灰体雄性(Aa)杂交得到F2',F2'中灰体个体的基因型为Aa和AO两种,各占1/2,再相互交配,交配过程中产生的雌雄配子的类型及其比例均为A∶a∶O=2∶1∶1,得到F3'的类型为AA∶Aa∶AO∶aa∶aO=4∶4∶4∶1∶2(其中OO类型在胚胎时致死),所以F3'中灰体个体占(4+4+4)÷(4+4+4+1+2)=4/5。
答案:(1)常 X 自由组合 AAXBXb aaXBY(2)染色体数目变异 20 4/5
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