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浙科版高考生物一轮复习第4单元遗传的基本规律及应用第14讲基因与染色体、伴性遗传课件
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这是一份浙科版高考生物一轮复习第4单元遗传的基本规律及应用第14讲基因与染色体、伴性遗传课件，共60页。PPT课件主要包含了考点一基因与染色体，考点二伴性遗传，总结归纳，3性别决定类型，AaXBXB，不可遗传，Ⅰ或Ⅱ，F1的红眼雌果蝇，野生型雄果蝇，B基因纯合致死等内容，欢迎下载使用。
1.遗传的染色体学说(1)基因的行为和减数分裂过程中的染色体行为存在着平行关系
(2)由上述平行关系得出的结论:细胞核内的染色体可能是基因载体的假说,即遗传的染色体学说。
2.分析摩尔根的果蝇眼色遗传实验
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)根据基因的行为和染色体行为的一致性,萨顿提出了细胞核内的基因可能是染色体载体的假说,即遗传的染色体学说,说明基因与染色体平行关系。( )提示 萨顿提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说,即基因在染色体上。(2)果蝇作为遗传学的实验材料,具有个体小、繁殖速度快、生育力强、容易饲养等优点。( )(3)摩尔根是第一个将一个特定基因(白眼基因w)定位在一条特定染色体(X染色体)上的科学家。( )
(4)基因在DNA上,DNA又是染色体的成分,并且一条染色体中只有一个DNA分子,一个DNA分子也只有1个基因,这说明基因与染色体之间具有平行关系。( )提示 一条染色体中有1个或2个DNA分子,一个DNA分子上有许多个基因。
2.结合必修2第38页“课外读”思考:在生殖细胞形成时,一对同源染色体上的不同对等位基因之间可以发生互换,如 ,产生配子时,若产生四种配子,则四种配子比例相同吗?提示 AB和ab的数目多,而Ab和aB的数目少。
考向一 遗传的染色体学说[典例1]1903年,美国遗传学家萨顿在研究蝗虫精子和卵细胞形成的过程中发现,孟德尔假设的遗传因子,即基因分离和组合的行为与减数分裂中染色体的行为之间存在着平行的关系。萨顿等科学家的假说被美国遗传学家摩尔根果蝇的杂交实验得到了证明。下列相关叙述错误的是( )A.在减数分裂过程中,同源染色体分开,其上的等位基因分离B.在减数分裂过程中,所有的非等位基因都可能自由组合C.果蝇的红眼基因只存在于X染色体上D.等位基因总是一个来自父方,一个来自母方
解析 等位基因位于同源染色体上,减数分裂过程中,等位基因随同源染色体的分开而分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,A项正确,B项错误;控制果蝇红眼、白眼的基因位于X染色体上,Y染色体上没有相关基因, C项正确;同源染色体一条来自父方、一条来自母方,故其上的等位基因一个来自父方、一个来自母方,D项正确。
易错提示等位基因位于同源染色体上,非等位基因既可位于同源染色体上,又可位于非同源染色体上。减数分裂过程中,等位基因随同源染色体的分开而分离,只有非同源染色体上的非等位基因自由组合。位于同源染色体上的非等位基因不能自由组合,但可发生互换。
[对点练] 1.下列相关叙述错误的是( )A.萨顿提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说B.萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系C.萨顿证明了果蝇的白眼基因位于性染色体上D.萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑
解析 萨顿提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说,该假说的提出在当时并没有科学的实验依据作为支撑;摩尔根运用假说-演绎法证明了果蝇的白眼基因位于X染色体上。
2.(2023浙江慈溪模拟)下列各项中,不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是( )A.基因、染色体在生殖过程中的完整性和独立性B.体细胞中基因、染色体成对存在,配子细胞中二者也是成对存在的C.成对的基因、染色体都是一个来自母方,一个来自父方D.非等位基因、非同源染色体的自由组合
解析 在减数分裂过程中,同源染色体分离、等位基因分离,说明基因、染色体在生殖过程中保持完整性和独立性,A项不符合题意;体细胞中基因、染色体成对存在,减数分裂产生的配子中二者都是单一存在,B项符合题意;受精作用是指精子和卵细胞结合,形成受精卵,所以体细胞中成对的基因、同源染色体都是一个来自母方,一个来自父方,C项不符合题意;在减数第一次分裂后期,等位基因随同源染色体的分离而分离、非同源染色体上的非等位基因自由组合,D项不符合题意。
考向二 活动:分析摩尔根的果蝇眼色遗传实验[典例2](2023浙江嘉兴一模)果蝇的野生型眼色是红眼,摩尔根偶然发现了一只突变白眼雄果蝇。研究者以该白眼果蝇为父本进行了以下实验:
下列杂交组合中,通过观察子代表型,可支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”的是( )A.F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交B.F1红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交C.亲本中雄果蝇与白眼雌果蝇杂交D.野生型雄果蝇与白眼雌果蝇杂交
解析 F1红眼雌果蝇(XWXw)与白眼雄果蝇(XwY或XwYw)杂交,F2中无论雌性和雄性均出现红眼和白眼,故不支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,A项不符合题意;F1红眼雄果蝇(基因型可能为XWYw或XWY)与白眼雌果蝇(XwXw)杂交,则F2中雌性全为红眼,雄性全为白眼,故不支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,B项不符合题意;亲本中白眼雄果蝇(XwYw或XwY)与白眼雌果蝇(XwXw)杂交,后代全为白眼,不支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,C项不符合题意;野生型雄果蝇与白眼雌果蝇(XwXw)杂交,若F2雄性全为白眼,雌性全为红眼,则支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,若F2全为红眼,则支持“白眼基因位于X染色体和Y染色体上”,故野生型雄果蝇与白眼雌果蝇杂交,通过观察子代表型,可支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,D项符合题意。
[对点练] 3.摩尔根利用偶然发现的一只白眼雄果蝇进行如图实验,下列叙述错误的是( )A.果蝇作为实验材料的原因有繁殖快、容易饲养等B.根据杂交实验可以推断白眼属于隐性性状C.果蝇红眼和白眼的眼色遗传遵循自由组合定律D.摩尔根依据实验结果判断控制眼色的基因位于X染色体上
解析 果蝇个体小、繁殖快、容易饲养,常用于遗传学实验,A项正确;F1红眼的后代出现了白眼,因此白眼为隐性性状,B项正确;果蝇的眼色受一对等位基因的控制,遵循分离定律,不遵循自由组合定律,C项错误;摩尔根依据假说-演绎法,假设白眼基因位于X染色体上,且通过实验得以证实,D项正确。
4.关于摩尔根的果蝇杂交实验中,下列哪一组杂交实验最能判断基因位于常染色体或X染色体上?( )A.将野生型红眼雌果蝇和突变型白眼雄果蝇进行杂交B.将F1中的雌、雄红眼果蝇进行相互交配C.将F1中的雌果蝇和突变型雄果蝇进行杂交D.将F1中的雄果蝇和野生型雌果蝇进行杂交
解析 摩尔根将野生型红眼雌果蝇和突变型白眼雄果蝇进行杂交,子一代雌雄个体均为红眼果蝇,无论基因位于常染色体上还是X染色体上均可出现该现象,A项不符合题意;将F1中的雌、雄红眼果蝇进行相互交配,后代中雌果蝇均为红眼,而雄果蝇中既有红眼又有白眼,根据白眼只出现在雄性个体中,可说明该基因的遗传与性别有关,即基因位于X染色体上,B项符合题意;摩尔根将F1中的雌果蝇和突变型雄果蝇进行杂交,后代雌、雄果蝇均表现出既有红眼又有白眼,无论基因位于常染色体还是X染色体上均可出现该现象,C项不符合题意;将F1中的雄果蝇和野生型雌果蝇进行杂交,后代均为红眼果蝇,无论基因位于常染色体还是X染色体上均可出现该现象,D项不符合题意。
特别提醒(1)仅在X染色体上基因的遗传特点
(2)XY同源区段遗传特点①涉及同源区段的女性基因型为XAXA、XAXa、XaXa,男性为XAYA、XAYa、XaYA、XaYa。②遗传仍与性别有关
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)由于X、Y染色体大小和形态的差异,雌、雄个体的染色体组型略有不同。X染色体形态相对较大,被分在G组,Y染色体形态相对较小,被分在C组。( )提示 X染色体形态相对较大,被分在C组,Y染色体形态相对较小,被分在G组。(2)性别决定是指雌雄异体的生物决定性别的方式,如豌豆没有性别,也不具有性染色体。( )(3)在书写基因型时,常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上,性染色体上的基因则需要将性染色体及其上的基因一同写出。( )
(4)在书写表型时,对于常染色体遗传不需带入性别,对于伴性遗传则既要描述性状的显隐性,又要将性别一同带入。( )(5)某红绿色盲男孩的父母、祖父母、外祖父母中,除祖父色盲外,其他人色觉都正常,这个男孩的红绿色盲基因来自祖母。( )提示 男孩的红绿色盲基因不可能来自祖母。
2.结合必修2第40页“小资料”思考:(1)染色体组型能不能直接在显微镜下被观察到?
(2)染色体组型是怎样确定的?
提示 染色体组型不能直接在显微镜下被观察到。
提示 需要先对处在有丝分裂中期的染色体进行显微摄影,然后对显微照片上的染色体进行测量,再根据染色体的大小、形状及着丝粒的位置等特征进行配对、分组和排列,最后形成染色体组型的图像。
考向一 染色体组型[典例1]科研人员以雌性角喙栓蚤蝇为材料,进行染色体核型分析,结果如图。下列相关叙述正确的是( )A.应选择联会时期的细胞进行染色体核型分析B.在卵巢中具有含4、8、16条染色体的细胞C.显微镜视野中大部分细胞具有图中形态的染色体D.若角喙栓蚤蝇的性别决定方式为XY型,则图中有两条异型性染色体
解析 有丝分裂中期染色体形态稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期, A项错误;卵巢中的卵原细胞既可以进行有丝分裂,也可以进行减数分裂,角喙栓蚤蝇体细胞中染色体有8条,减数分裂形成的卵细胞中有4条染色体,减数第一次分裂的细胞中有8条染色体,有丝分裂后期的细胞中有16条染色体,B项正确;显微镜视野中的大部分细胞处于染色质状态,C项错误;若角喙栓蚤蝇的性别决定方式为XY型,则雌性角喙栓蚤蝇有两条同型性染色体, D项错误。
[对点练] 1.下列关于人类染色体组和染色体组型的叙述,正确的是( )A.人类每个染色体组中均含有1条性染色体B.有丝分裂中期细胞含2个染色体组和2套遗传信息C.选择后期Ⅰ的细胞制作染色体组型图,可以省去配对环节D.人类的染色体组型分为7组,且正常人每组染色体数目相同
解析 人类每个染色体组中均含有1条性染色体,A项正确;有丝分裂中期的细胞含2个染色体组,遗传信息相比正常体细胞加倍,B项错误;一般选择有丝分裂中期的细胞制作染色体组型图,C项错误;人类的染色体组型分为7组,正常人每组染色体数目不一定相同,D项错误。
2.下图是正常女性染色体组型图中C组染色体,下列叙述正确的是( )A.有丝分裂中期显微摄影图即为染色体组型图B.男性的6号染色体的大小、形状与女性不同C.正常人染色体组型的C组都含有16条染色体D.男性的X染色体和Y染色体分在不同的组
解析 当细胞处于有丝分裂中期时,是观察染色体的最好时机,对这些细胞染色,通过显微镜拍照获得它们的影像,根据它们的大小、形状以及着丝粒所在的位置进行配对、分组和排列,才可以得到该细胞的染色体组型图,A项错误;男性的6号染色体是常染色体,其形状大小与女性相同,B项错误;正常人染色体组型的C组都含有14条染色体,C项错误;X染色体和Y染色体属于同源染色体,所以分在不同的染色体组,D项正确。
考向二 生物的性别主要由性染色体决定[典例2](2023浙江嘉兴二模)人类的性别决定方式为XY型,Y染色体在这个过程中起主导作用,其根本原因是Y染色体上具有SRY基因(睾丸决定因子基因)。根据上述材料,下列体细胞中性染色体组成与性别表现不符的是( )
解析 该个体体细胞染色体组成是XX,不含Y染色体,故性别为女性,A项正确;该个体体细胞染色体组成是XX,不含Y染色体,但含有SRY基因,故性别为男性,B项正确;该个体体细胞染色体组成是XY,但SRY缺失,故性别为女性,C项错误;该个体体细胞染色体组成是XY,且含有SRY基因,故性别为男性,D项正确。
总结归纳(1)染色体的类型
(2)XY型染色体的特点:雄性个体体细胞内除含有数对常染色体外,还含有两个异型的性染色体,以XY表示;雌性个体体细胞内除含有数对常染色体外,还含有两个同型的性染色体,以XX表示。
[对点练] 3.下列关于性染色体的叙述,正确的是( )A.含X染色体的配子是雌配子B.真核生物都有性染色体和常染色体C.性染色体上的基因没有其相应的等位基因D.控制外耳道多毛症的基因会随着Y染色体的传递而遗传
解析 XY型生物,雌配子均含X染色体,雄配子有的含X染色体,有的含有Y染色体,A项错误;雌雄异体的生物才有性染色体和常染色体之分,雌雄同体的真核生物没有,B项错误;性染色体的同源区段上有其相应的等位基因,C项错误。
4.下图为某生物性染色体结构示意图,相关说法不正确的是( )A.雌、雄个体的性染色体组成不同,有同型和异型两种形式,因而基因组成有差异B.若Y染色体上携带的基因在X染色体有相应的等位基因,则性状遗传与性别无关C.若Y染色体上携带的基因在X染色体上无相应的等位基因,则只限于相应性别的个体之间遗传D.正交结果和反交结果可作为判断遗传方式的依据
解析 该生物为XY型性别决定的生物,雌、雄个体的体细胞中性染色体组成分别为XX、XY,有同型和异型两种形式,X和Y中存在非同源区段,因而基因组成有差异,A项正确;若Y染色体上携带的基因位于X和Y染色体的同源区段上,则在X染色体上有相应的等位基因,性状遗传与性别有关,B项错误;若Y染色体上携带的基因位于Y染色体的非同源区段上,则在X染色体上无相应的等位基因,只在雄性个体之间遗传,C项正确;具有一对相对性状的两个纯合的亲本杂交,若正交和反交的结果一致,则可判断控制该对相对性状的等位基因位于常染色体上,否则位于性染色体上,表现为伴性遗传,即正交结果和反交结果可作为判断遗传方式的依据,D项正确。
考向三 性染色体上的基因伴随性染色体而遗传[典例3]果蝇的眼色由一对等位基因(A、a)控制,在纯种暗红眼♀×纯种朱红眼♂的正交实验中,F1只有暗红眼;在纯种暗红眼♂×纯种朱红眼♀的反交实验中,F1雌性为暗红眼,雄性为朱红眼。下列说法错误的是( )A.这对基因位于X染色体上,显性基因为暗红色基因B.正交、反交实验可以确定控制眼色的基因是在X染色体上还是常染色体上C.正反交的子代中,雌果蝇的基因型都是XAXaD.反交实验中,F1雌、雄个体交配,子代雄性中暗红眼和朱红眼的比例为3∶1
解析 根据正反交结果不同,并且与性别相关联可知,控制该性状的基因位于X染色体上,暗红色基因为显性。正交实验中,F1雌果蝇的基因型是XAXa,雄果蝇的基因型是XAY,反交实验中,F1雌果蝇的基因型是XAXa,雄果蝇的基因型是XaY,雌、雄个体交配,子代雄性中暗红眼和朱红眼的比例是1∶1。
[对点练] 5.调查发现,某种单基因遗传病的患病女性与正常男性结婚,他们的儿子均患此病,女儿均正常。则该遗传病( )A.属于伴X染色体显性遗传病B.在普通人群中,女性患者比男性患者多C.男性患者可产生不含该致病基因的精细胞D.男性患者与表现正常女性婚配,所生儿子都正常,女儿都患病
解析 患病女性与正常男性结婚,他们的儿子均患此病,女儿均正常,判断该遗传病属于伴X染色体隐性遗传病;在普通人群中,男性患者比女性患者多;男性患者的Y染色体上没有致病基因,因此可产生不含该致病基因的精细胞;男性患者与表现正常女性婚配,如果这个女性是纯合子,则所生子女都正常。
6.(2021浙江1月选考)小家鼠的某个基因发生突变,正常尾变成弯曲尾。现有一系列杂交实验,结果如下表。第①组F1雄性个体与第③组亲本雌性个体随机交配获得F2。F2雌性弯曲尾个体中杂合子所占比例为( )
注:F1中雌、雄个体数相同。A.4/7 B.5/9C.5/18D.10/19
解析 分析表格,由第②组中弯曲尾与弯曲尾杂交,F1的雌、雄个体表现不同,说明该性状的遗传与性别相关联,相关基因位于性染色体上,又由F1中雌性全为弯曲尾,雄性中弯曲尾∶正常尾=1∶1,可推测控制尾形的基因位于X染色体上,且弯曲尾对正常尾为显性,该小家鼠发生的突变类型为显性突变。设相关基因为A、a,则正常尾个体的基因型为XaY、XaXa,弯曲尾个体的基因型为XAXA、XAXa、XAY。据此分析,由第①组中弯曲尾与正常尾杂交,F1中雌、雄个体均为弯曲尾∶正常尾=1∶1,可推测第①组亲本基因型为XAXa×XaY,则产生的F1中雄性个体的基因型及比例为XAY∶XaY=1∶1;
第③组中弯曲尾与正常尾(XaY)杂交,F1中雌、雄个体均为弯曲尾∶正常尾=4∶1,由于亲本雄性正常尾(XaY)产生的配子类型及比例为Xa∶Y=1∶1,根据F1比例可推得亲本雌性弯曲尾产生的配子类型及比例为XA∶Xa=4∶1。若第①组F1雄性个体与第③组亲本雌性个体随机交配产生F2,已知第①组F1雄性个体中XAY∶XaY=1∶1,产生的配子类型及比例为XA∶Xa∶Y=1∶1∶2,而第③组亲本雌性个体产生的配子类型及比例为XA∶Xa=4∶1,则F2中雌性弯曲尾(XAXA、XAXa)个体所占比例为1/4×4/5+1/4×1/5+1/4×4/5=9/20,F2中雌性弯曲尾杂合子(XAXa)所占比例为1/4×1/5+1/4×4/5=1/4,综上,F2雌性弯曲尾个体中杂合子所占比例为1/4÷9/20=5/9。
考点三 常染色体遗传与伴性遗传综合
特别提醒男孩患病与患病男孩的概率计算(1)由常染色体上的基因控制的遗传病①男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子概率。以男孩患病概率为例推理如下:
②患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×1/2。以患病男孩概率为例推理如下:
(2)由性染色体上的基因控制的遗传病①若病名在前、性别在后,则从全部后代中找出患病男(女)孩,即可求得患病男(女)孩的概率。②若性别在前、病名在后,求概率时只考虑相应性别中的发病情况,如男孩患病概率则是指在所有男孩中患病男孩所占的比例。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)一对基因位于常染色体上,另一对基因位于性染色体上,即这两对基因位于两对同源染色体上,符合基因自由组合条件,可以用自由组合定律来解答。( )(2)在基因型的书写中,常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上,性染色体上的基因则需将性染色体及其上的基因一同写出,如XHY、XHXhAa。( )提示 常染色体上的基因写在前,性染色体及其上的基因写在后,如AaXHXh。
(3)判断基因位于常染色体还是性染色体上,可以根据子代的表型及比例,如果在雌、雄个体中表型比例为1∶1,说明最可能位于常染色体上;如果在雌、雄个体中表型比例不是1∶1,说明和性染色体有关,如果该性状雌、雄个体中都有,说明位于X染色体上。( )(4)基因型为AaXBY的某二倍体动物减数分裂过程的细胞中可能含有0或1个Y染色体,不可能含有2个Y染色体。( )提示 在后期Ⅱ可以含有2个Y染色体。
2.结合必修2第42页“小资料”思考:雌雄异株(体)生物的性别决定方式除了XY型和ZW型两种类型外,还包括哪些类型?
考向一 判断基因位于常染色体还是X染色体上[典例1](2023浙江绍兴一模)某种植物花瓣颜色由两对等位基因A、a和B、b控制,已知两对基因分别位于两对同源染色体上且B、b基因位于常染色体上。为研究其遗传机制,科学家进行了杂交实验,结果如下:实验一:♀紫花植株(1株)×♂紫花植株(1株)→F1♀紫花植株(901株);♂紫花植株(455株)和蓝花植株(448株)实验二:♀紫花植株(1株)×♂蓝花植株(1株)→F1♀紫花植株(676株)和红花植株(222株);♂紫花植株(673株)和红花植株(225株)实验三:♀紫花植株(1株)×♂紫花植株(1株)→F1♀紫花植株(678株)和红花植株(222株);♂紫花植株(337株)、蓝花植株(339株)、红花植株(113株)、白花植株(111株)
回答下列问题。(1)A、a基因位于 染色体上,判断的理由是 。杂交实验一的亲本均为紫花植株,F1中雌性个体均为紫花植株,而雄性个体中出现了蓝花植株该种植物与花色有关的基因型共有 种。 (2)实验二雌性亲本成熟的叶肉细胞内A基因数目有 个,杂交产生的F1雌性个体中纯合子占 。 (3)实验三中亲本的基因型是 。F1出现白花雄株的原因是 。让实验二中F1紫花雌性个体与实验三中F1雄性个体随机交配,则子代中蓝花雄株占 。
BbXAXa、BbXAY
减数分裂产生配子时,非同源染色体上的非等位基因自由组合
(4)请用遗传图解表示实验二的过程。
解析 (1)杂交实验一的亲本均为紫花植株,F1中雌性个体均为紫花植株,而雄性个体中出现了蓝花植株,说明不同的性别性状有差异,因此有一对基因位于X染色体上,结合题干中B、b基因位于常染色体上,因此A、a位于X染色体上;该种植物的花色由两对基因决定,一对基因型为BB、Bb、bb,一对基因型为XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY,因此一共有3×5=15(种)基因型。(2)根据实验三可知,紫花×紫花→6∶2∶3∶3∶1∶1,因此紫花亲本为BbXAXa、BbXAY,因此紫花由B、A决定,蓝花由B、a决定,红花由b、A决定,白花由b、a决定,因此实验二的亲本类型为BbXAXA、BbXaY,叶肉细胞不会发生细胞分裂,因此不存在DNA的复制,因此实验二雌性亲本(BbXAXA)成熟的叶肉细胞内A基因数是2;杂交产生的F1雌性个体(全为XAXa),全为杂合子,因此其中纯合子占比为0。
(3)实验三的亲本类型为BbXAXa、BbXAY;亲本减数分裂产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合,导致F1出现基因型为bbXaY的白花雄株;实验二中F1紫花雌性个体为B_XAXa(1/3BBXAXa、2/3BbXAXa),实验三中F1雄性个体为3/4B_、1/4bb、1/2XAY、1/2XaY,雌配子为2/3B、1/3b、1/2XA、1/2Xa,雄配子为1/2B、1/2b、1/4XA、1/4Xa、1/2Y,因此产生蓝花雄株(B_XaY)比例为(1-1/3×1/2)×1/2×1/2=5/24。(4)实验二的亲本类型为BbXAXA、BbXaY,遗传图解见答案。
总结归纳(1)判断基因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,可让雌性隐性性状个体与雄性显性性状个体杂交
②在未知(或已知)显性性状条件下,可采取正反交杂交实验a.若正、反交结果相同,则基因位于常染色体上。b.若正、反交结果不同,则基因位于X染色体上。
(2)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
(3)判断基因位于X、Y染色体的同源区段上还是位于常染色体上用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交,获得的F1全表现为显性性状,再让F1的雌、雄个体随机交配获得F2,观察F2的表型情况。即:
[对点练] 1.果蝇的X、Y染色体有同源区段和非同源区段,杂交实验结果如表所示。下列有关叙述不正确的是( )
A.X、Y染色体同源区段基因控制的性状在子代中也可能出现性别差异B.通过杂交组合1,可判断刚毛对截毛为显性C.通过杂交组合2,可判断控制该性状的基因一定位于X、Y染色体的非同源区段D.通过杂交组合3,可判断控制该性状的基因一定位于X、Y染色体的同源区段
解析 杂交组合2中,若基因位于X、Y染色体的非同源区段上,P:截毛(XbXb)×刚毛(XBY)→F1:刚毛(XBXb)∶截毛(XbY)=1∶1;若基因位于X、Y染色体的同源区段上,则P:截毛(XbXb)×刚毛(XBYb)→F1:刚毛(XBXb)∶截毛(XbYb)=1∶1,两种情况下F1结果相同,因此不能判断控制该性状的基因一定位于X、Y染色体的非同源区段,C项错误。
2.(2023浙江6月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型,其翅形长翅和残翅、眼色红眼和紫眼为两对相对性状,各由一对等位基因控制,且基因不位于Y染色体。现用长翅紫眼和残翅红眼昆虫各1只杂交获得F1,F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等。不考虑突变、交叉互换和致死。下列关于该杂交实验的叙述,错误的是( )A.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因可位于两对染色体B.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因不可都位于X染色体C.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可都位于常染色体D.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可位于一对染色体
解析 假设用A/a、B/b分别表示控制翅形与眼色的基因,若F1每种表型都有雌雄个体,则亲本的基因型为AaBb和aabb或AaXBXb和aaXbY,都符合F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等的条件,A项正确。若控制翅形和眼色的基因都位于X染色体,则子代的结果是F1有两种表型为雌性,两种为雄性,或只有两种表型且每种表型都有雌雄个体,所以若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因不可都位于X染色体,B项正确。若控制翅形和眼色的基因都位于常染色体,性状与性别没有关联,则F1每种表型都应该有雌雄个体,C项正确。若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则亲本的基因型为XaBXab和XAbY,符合F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等的条件,D项错误。
考向二 遗传系谱图[典例2](2022浙江6月选考)下图为甲、乙两种单基因遗传病的遗传系谱图,甲病由等位基因A/a控制,乙病由等位基因B/b控制,其中一种病为伴性遗传病,Ⅱ5不携带致病基因。甲病在人群中的发病率为1/625。不考虑基因突变和染色体畸变。下列叙述正确的是( )A.人群中乙病患者男性多于女性B.Ⅰ1的体细胞中基因A最多时为4个C.Ⅲ6带有来自Ⅰ2的甲病致病基因的概率为1/6D.若Ⅲ1与正常男性婚配,理论上生育一个只患甲病女孩的概率为1/208
解析 Ⅱ2患甲病,其父母均不患甲病,所以甲病不可能是伴X染色体遗传病,只能是常染色体隐性遗传病,乙病属于伴性遗传病。Ⅱ1和Ⅱ2均患乙病,Ⅲ3正常,说明乙为伴X染色体显性遗传病。伴X染色体显性遗传病患者女性多于男性,A项错误。Ⅱ2患两种病,所以Ⅰ1的基因型是AaXBY,Ⅰ2的基因型是AaXbXb,Ⅲ3正常,所以Ⅱ1的基因型是AaXBY或AAXBY,Ⅰ1的体细胞中基因A最多时为2个,B项错误。仅考虑甲病,Ⅰ1和Ⅰ2的基因型均为Aa,Ⅰ2将a基因遗传给 Ⅱ4的概率为1/2。Ⅱ4的基因型为1/3AA、2/3Aa,Ⅱ4将a基因遗传给Ⅲ6的概率为(2/3)×(1/2)=1/3。所以Ⅲ6含来自Ⅰ2的甲病致病基因的概率为(1/2)×(1/3)=1/6,C项正确。
Ⅲ1的基因型是AaXBXb、AaXBXB,概率均为1/2。正常男性的基因型是AaXbY或AAXbY,甲病在人群中的发病率为1/625,所以a的基因频率是1/25,人群中正常男性为AaXbY的概率是[2×(1/25)×(24/25)]/(1-1/625)=1/13。若Ⅲ1与正常男性婚配,所生的孩子患甲病的概率是(1/13)×(1/4)=1/52,不患乙病的概率为1/4,理论上生育一个只患甲病女孩的概率为(1/4)×(1/52)×(1/2)=1/416,D项错误。
总结归纳(1)伴性遗传与系谱图
(2)遗传系谱图解答思路第一步:确认或排除伴Y染色体遗传。①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,则最可能为伴Y染色体遗传;②若系谱图中,患者有男有女,则不是伴Y染色体遗传。第二步:判断显隐性。①“无中生有”是隐性遗传病;②“有中生无”是显性遗传病。
第三步:确认或排除伴X染色体遗传。①在已确定是隐性遗传的系谱图中,女性患者的父亲或儿子有正常的,一定是常染色体遗传;女性患者的父亲和儿子都患病,最可能是伴X染色体遗传。②在已确定是显性遗传的系谱中,男性患者的母亲或女儿有正常的,一定是常染色体遗传;男性患者的母亲和女儿都患病,最可能是伴X染色体遗传。第四步:若系谱图中无上述特征,只能从可能性大小推测。若该病在代与代之间呈连续遗传,则最可能为显性遗传病;再根据患者性别比例进一步确定。
[对点练] 3.(2023浙江金华十校模拟)某遗传病受X染色体上的两对等位基因(A、a和B、b)控制,且只有A、B基因同时存在时才表现正常。不考虑交叉互换、基因突变和染色体变异,根据系谱图,下列叙述错误的是( )A.Ⅰ1基因型为XaBXab或XaBXaBB.Ⅲ3基因型为XABXAb的概率为1/2C.Ⅳ1致病基因来自Ⅰ1的概率为1/2D.Ⅱ1与Ⅱ2再生一个患病女孩的概率为1/4
解析 由题意可知,只有A、B基因同时存在时个体才不患病,Ⅰ2的基因型为XAbY且Ⅰ1为患者、Ⅱ3正常,所以Ⅱ3必定同时含有A、B基因,则Ⅰ1必定至少含有一个B基因并且不含A基因,其基因型为XaBXaB或XaBXab,A项正确;Ⅱ4的基因型为XABY,Ⅱ3的基因型为XAbXaB,Ⅱ4和Ⅱ3婚配,其女儿Ⅲ3的基因型为1/2XABXaB或1/2XABXAb,B项正确;Ⅱ4和Ⅲ2的基因型均为XABY,Ⅱ4和Ⅱ3婚配,Ⅲ3的基因型为XABXaB或XABXAb,表型为正常,Ⅲ2和Ⅲ3婚配,Ⅳ1的基因型为XaBY或XAbY,致病基因来自Ⅰ1、Ⅰ2的概率都是1/2,C项正确;由于Ⅰ1的基因型为XaBXab或XaBXaB,故可知Ⅱ2的基因型为Xa_Y,但由于Ⅱ1的基因不确定,无法得出后代患病女孩的概率,D项错误。
考向三 遗传的实验设计[典例3](2023浙江杭州质检)果蝇的有眼与无眼由一对等位基因A、a控制,正常毛与短毛由另一对等位基因B、b控制,两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上。一群有眼正常毛雌蝇与一群有眼正常毛雄蝇交配,F1的表型及比例如下表。
回答下列问题。(1)无眼对有眼为 性,控制有眼与无眼的A(a)基因位于 染色体上。 (2)亲本雌蝇的基因型为 。让F1自由交配,F2的基因型共有 种。F2出现的各种表型中比例最少的是(有无眼、正常毛与短毛、性别均考虑在内) ,其比例为 。
无眼短毛雌蝇和有眼短毛雌蝇
(3)摩尔根的果蝇眼色杂交实验首次将白眼基因定位到了X染色体上。有人认为控制果蝇眼色的基因可能不是仅位于X染色体上,而是位于X、Y染色体的同源区段。已知果蝇的红眼对白眼为显性,请利用纯合的红眼雄蝇、白眼雄蝇、白眼雌蝇、红眼雌蝇,设计一个一代杂交实验,判断眼色基因的位置。杂交实验方案: 。预期结果及结论:① , 则眼色基因位于X、Y染色体的同源区段。② , 则眼色基因仅位于X染色体上。
选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇进行杂交得到F1,统计F1的表型及比例
若F1全为红眼(或F1雌雄表型相同)
若F1雌蝇全为红眼,雄蝇全为白眼(或F1雌雄表型不同)
解析 (1)根据题意可知,有眼与无眼由一对等位基因A、a控制,正常毛与短毛由另一对等位基因B、b控制,两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上。有眼正常毛雌蝇与有眼正常毛雄蝇交配,F1中无论雌雄均包含有眼和无眼,且比例均为2∶1,该比例为3∶1的变形,说明有眼对无眼为显性,且存在显性纯合致死现象,控制该对性状的基因位于常染色体上,那么亲代果蝇在该性状上的基因型均为Aa;F1中雄蝇既有正常毛又有短毛,而雌蝇只有正常毛,说明控制该对性状的基因位于X染色体上,且正常毛对短毛为显性,则亲代雌蝇正常毛为杂合子,基因型为XBXb,亲代雄蝇的基因型为XBY。
(2)根据以上分析可知,亲本雌蝇的基因型为AaXBXb,亲本雄蝇的基因型为AaXBY;两对性状分开考虑,关于有眼与无眼,F1的基因型为2/3Aa和1/3aa,产生的配子为1/3A和2/3a;关于正常毛与短毛,F1的基因型为1/4XBXB、1/4XBXb、1/4XBY和1/4XbY,产生的雌配子为3/4XB、1/4Xb,产生雄配子为1/4XB、1/4Xb、1/2Y,F1自由交配,关于有眼与无眼,F2的基因型有1/9AA、4/9Aa、4/9aa,由于AA致死,因此F2的基因型为1/2Aa、1/2aa;关于正常毛与短毛,F2的基因型有3/16XBXB、4/16XBXb、1/16XbXb、6/16XBY、2/16XbY。因此F2的基因型共有2×5=10(种)。F2出现的各种表型中比例最少的是无眼短毛雌蝇(aaXbXb)和有眼短毛雌蝇(AaXbXb),比例均为1/2×1/16=1/32。
(3)判断基因仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段,通常选择“隐雌显雄”杂交法,根据题意,选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇交配,假设用基因R、r表示控制该性状的基因,若控制该性状的基因仅位于X染色体上,则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRY、白眼雌蝇XrXr,子代雌蝇均为红眼XRXr,雄蝇均为白眼XrY;若控制该性状的基因位于X、Y染色体的同源区段,则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRYR、白眼雌蝇XrXr,子代雌蝇均为红眼XRXr,雄蝇也均为红眼XrYR。因此统计F1的表型及比例即可确定基因的位置。
总结归纳判断基因位置的方法
[对点练] 4.果蝇的红眼与白眼是一对相对性状,红眼是野生型,图1为雄果蝇染色体的模式图。某科研人员做了如图2所示的杂交实验,请回答下列问题。
(1)若F2及其后代均未出现白眼个体,则一种可能是白眼性状仅仅是由环境条件引起的 变异;另一种可能是通过基因突变产生的白眼基因位于线粒体中,不能由雄性个体遗传给后代;也有可能产生的白眼基因位于部分体细胞中,没有机会参与 的形成,故不能遗传给下一代。 (2)在白眼性状能稳定遗传的情况下,若F2中红眼∶白眼≈3∶1,但白眼仅出现在雄蝇中,则控制红眼、白眼的基因可能位于X染色体的 区段。
(3)从纯合的野生型个体、F1个体和F2个体中选择合适的材料,设计一次杂交实验,对上述(2)中的问题作出判断。杂交实验设计:让 和 杂交,观察子代的表型及比例。 预测实验结果与结论:① ;若子代雌、雄个体都为红眼,则控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅰ区段中 ② 。若子代中雌性个体都为红眼,雄性个体红眼∶白眼=1∶1,则控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅱ区段中
(4)若最后确定控制红眼、白眼的基因在图1中的Ⅱ区段,用A、a表示;控制另一对相对性状长翅、残翅的基因位于常染色体上,用B、b表示。一群长翅白眼雌果蝇与一群杂合长翅红眼雄果蝇随机交配产生的残翅白眼雄果蝇的概率为3/64,不考虑致死和变异,可知亲本雌果蝇的基因型为 ,其为纯合子的概率为 。
BBXaXa、BbXaXA
解析 (1)若F2及其后代均未出现白眼个体,则一种可能是白眼性状仅仅是由环境条件引起的不可遗传的变异;另一种可能是通过基因突变产生的白眼基因位于细胞质的线粒体中,细胞质遗传呈现母系遗传的特点,不能由雄性个体遗传给后代;也有可能产生的白眼基因位于部分体细胞中,没有机会参与精子的形成,故不能遗传给下一代。(2)在白眼性状能稳定遗传的情况下,若F2中红眼∶白眼≈3∶1,但白眼仅出现在雄果蝇中,则控制红眼、白眼的基因有可能在X染色体的特有区段Ⅱ区段中,假设红眼、白眼由等位基因A、a控制,其亲代为XAXA×XaY,F1雌、雄个体交配,即XAXa×XAY,则F2中红眼∶白眼≈3∶1;也可能位于X、Y的同源区段Ⅰ区段中,其亲代为XAXA×XaYa,F1雌、雄个体交配,即XAXa×XAYa,则F2中红眼∶白眼≈3∶1,故控制红眼、白眼的基因可能位于X染色体的Ⅰ或Ⅱ区段。
(3)为了通过一次杂交实验探究控制红眼、白眼的基因是位于X染色体的特有区段Ⅱ区段中,还是位于X、Y的同源区段Ⅰ区段中。可以让F1的红眼雌果蝇与野生型雄果蝇杂交,观察子代的表型,假设红眼、白眼由等位基因A、a控制。若控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅰ区段中,则F1的红眼雌果蝇(XAXa)与野生型雄果蝇(XAYA)杂交,子代雌、雄个体都为红眼;若控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅱ区段中,则F1的红眼雌果蝇(XAXa)与野生型雄果蝇(XAY)杂交,子代中雌性个体都为红眼,雄性个体红眼与白眼的比例为1∶1。
(4)根据题意可知,长翅白眼雌果蝇的基因型为B_XaXa,杂合长翅红眼雄果蝇的基因型为BbXAY,随机交配,不考虑致死和变异,父本产生的雄配子为bY的概率为1/4,母本的基因型为BbXaXa时,产生的雌配子为bXa的概率为1/2,产生残翅白眼雄果蝇(bbXaY)的概率为1/4×1/2=1/8,而题干中产生的残翅白眼雄果蝇的概率为3/64,可知亲本雌果蝇的基因型为BBXaXa、BbXaXa两种,其为BbXaXa的概率为3/64÷1/8=3/8,则雌果蝇为纯合子的概率为1-3/8=5/8。
5.某性别决定为XY型的昆虫灰体和黑体、红眼和白眼分别由等位基因A(a)和B(b)控制,已知体色基因位于常染色体上。为研究其遗传机制,进行了两组杂交实验,结果见下表:
回答下列问题。(1)依据杂交Ⅰ实验结果,可以确定 为显性性状。杂交Ⅰ子代红眼与白眼的比例不为3∶1的原因是 。但无法确定等位基因是位于常染色体上还是X染色体上。若要判断基因的位置,还需要统计子一代眼色与性别的关系。 ①若 ,则基因位于常染色体上。 ②若 ,则基因位于X染色体上。
雌、雄性个体中均为红眼∶白眼=2∶1
雌性均为红眼;雄性中红眼∶白眼=1∶1
(2)若眼色基因位于X染色体上,写出杂交Ⅰ的遗传图解。
(3)若眼色基因位于X染色体上,则杂交Ⅱ中亲本基因型为 。若F1灰体红眼雌、雄个体随机交配,产生的F2有 种表型,F2中灰体红眼个体所占的比例为 。
AaXBXb和AaXbY
解析 (1)由表中杂交Ⅰ实验结果可判断,红眼为显性性状,后代显性纯合个体可能致死,导致出现表中性状比。若该基因位于常染色体上,则性状比与性别无关,即子代中雌、雄个体中均为红眼∶白眼=2∶1;若该基因位于X染色体上,则亲本红眼♀为XBXb、红眼♂XBY,则子代为XBXB(致死)、XBY、XBXb、XbY,即子代中雌性均为红眼,雄性中红眼∶白眼=1∶1。(2)若眼色基因位于X染色体上,则亲本基因型为红眼♀XBXb、红眼♂XBY,遗传图解见答案。
1.遗传的染色体学说(1)基因的行为和减数分裂过程中的染色体行为存在着平行关系
(2)由上述平行关系得出的结论:细胞核内的染色体可能是基因载体的假说,即遗传的染色体学说。
2.分析摩尔根的果蝇眼色遗传实验
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)根据基因的行为和染色体行为的一致性,萨顿提出了细胞核内的基因可能是染色体载体的假说,即遗传的染色体学说,说明基因与染色体平行关系。( )提示 萨顿提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说,即基因在染色体上。(2)果蝇作为遗传学的实验材料,具有个体小、繁殖速度快、生育力强、容易饲养等优点。( )(3)摩尔根是第一个将一个特定基因(白眼基因w)定位在一条特定染色体(X染色体)上的科学家。( )
(4)基因在DNA上,DNA又是染色体的成分,并且一条染色体中只有一个DNA分子,一个DNA分子也只有1个基因,这说明基因与染色体之间具有平行关系。( )提示 一条染色体中有1个或2个DNA分子,一个DNA分子上有许多个基因。
2.结合必修2第38页“课外读”思考:在生殖细胞形成时,一对同源染色体上的不同对等位基因之间可以发生互换,如 ,产生配子时,若产生四种配子,则四种配子比例相同吗?提示 AB和ab的数目多,而Ab和aB的数目少。
考向一 遗传的染色体学说[典例1]1903年,美国遗传学家萨顿在研究蝗虫精子和卵细胞形成的过程中发现,孟德尔假设的遗传因子,即基因分离和组合的行为与减数分裂中染色体的行为之间存在着平行的关系。萨顿等科学家的假说被美国遗传学家摩尔根果蝇的杂交实验得到了证明。下列相关叙述错误的是( )A.在减数分裂过程中,同源染色体分开,其上的等位基因分离B.在减数分裂过程中,所有的非等位基因都可能自由组合C.果蝇的红眼基因只存在于X染色体上D.等位基因总是一个来自父方,一个来自母方
解析 等位基因位于同源染色体上,减数分裂过程中,等位基因随同源染色体的分开而分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,A项正确,B项错误;控制果蝇红眼、白眼的基因位于X染色体上,Y染色体上没有相关基因, C项正确;同源染色体一条来自父方、一条来自母方,故其上的等位基因一个来自父方、一个来自母方,D项正确。
易错提示等位基因位于同源染色体上,非等位基因既可位于同源染色体上,又可位于非同源染色体上。减数分裂过程中,等位基因随同源染色体的分开而分离,只有非同源染色体上的非等位基因自由组合。位于同源染色体上的非等位基因不能自由组合,但可发生互换。
[对点练] 1.下列相关叙述错误的是( )A.萨顿提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说B.萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系C.萨顿证明了果蝇的白眼基因位于性染色体上D.萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑
解析 萨顿提出了细胞核内的染色体可能是基因载体的假说,该假说的提出在当时并没有科学的实验依据作为支撑;摩尔根运用假说-演绎法证明了果蝇的白眼基因位于X染色体上。
2.(2023浙江慈溪模拟)下列各项中,不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是( )A.基因、染色体在生殖过程中的完整性和独立性B.体细胞中基因、染色体成对存在,配子细胞中二者也是成对存在的C.成对的基因、染色体都是一个来自母方,一个来自父方D.非等位基因、非同源染色体的自由组合
解析 在减数分裂过程中,同源染色体分离、等位基因分离,说明基因、染色体在生殖过程中保持完整性和独立性,A项不符合题意;体细胞中基因、染色体成对存在,减数分裂产生的配子中二者都是单一存在,B项符合题意;受精作用是指精子和卵细胞结合,形成受精卵,所以体细胞中成对的基因、同源染色体都是一个来自母方,一个来自父方,C项不符合题意;在减数第一次分裂后期,等位基因随同源染色体的分离而分离、非同源染色体上的非等位基因自由组合,D项不符合题意。
考向二 活动:分析摩尔根的果蝇眼色遗传实验[典例2](2023浙江嘉兴一模)果蝇的野生型眼色是红眼,摩尔根偶然发现了一只突变白眼雄果蝇。研究者以该白眼果蝇为父本进行了以下实验:
下列杂交组合中,通过观察子代表型,可支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”的是( )A.F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交B.F1红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交C.亲本中雄果蝇与白眼雌果蝇杂交D.野生型雄果蝇与白眼雌果蝇杂交
解析 F1红眼雌果蝇(XWXw)与白眼雄果蝇(XwY或XwYw)杂交,F2中无论雌性和雄性均出现红眼和白眼,故不支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,A项不符合题意;F1红眼雄果蝇(基因型可能为XWYw或XWY)与白眼雌果蝇(XwXw)杂交,则F2中雌性全为红眼,雄性全为白眼,故不支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,B项不符合题意;亲本中白眼雄果蝇(XwYw或XwY)与白眼雌果蝇(XwXw)杂交,后代全为白眼,不支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,C项不符合题意;野生型雄果蝇与白眼雌果蝇(XwXw)杂交,若F2雄性全为白眼,雌性全为红眼,则支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,若F2全为红眼,则支持“白眼基因位于X染色体和Y染色体上”,故野生型雄果蝇与白眼雌果蝇杂交,通过观察子代表型,可支持“白眼基因仅位于X染色体上,Y染色体上不存在相关基因”,D项符合题意。
[对点练] 3.摩尔根利用偶然发现的一只白眼雄果蝇进行如图实验,下列叙述错误的是( )A.果蝇作为实验材料的原因有繁殖快、容易饲养等B.根据杂交实验可以推断白眼属于隐性性状C.果蝇红眼和白眼的眼色遗传遵循自由组合定律D.摩尔根依据实验结果判断控制眼色的基因位于X染色体上
解析 果蝇个体小、繁殖快、容易饲养,常用于遗传学实验,A项正确;F1红眼的后代出现了白眼,因此白眼为隐性性状,B项正确;果蝇的眼色受一对等位基因的控制,遵循分离定律,不遵循自由组合定律,C项错误;摩尔根依据假说-演绎法,假设白眼基因位于X染色体上,且通过实验得以证实,D项正确。
4.关于摩尔根的果蝇杂交实验中,下列哪一组杂交实验最能判断基因位于常染色体或X染色体上?( )A.将野生型红眼雌果蝇和突变型白眼雄果蝇进行杂交B.将F1中的雌、雄红眼果蝇进行相互交配C.将F1中的雌果蝇和突变型雄果蝇进行杂交D.将F1中的雄果蝇和野生型雌果蝇进行杂交
解析 摩尔根将野生型红眼雌果蝇和突变型白眼雄果蝇进行杂交,子一代雌雄个体均为红眼果蝇,无论基因位于常染色体上还是X染色体上均可出现该现象,A项不符合题意;将F1中的雌、雄红眼果蝇进行相互交配,后代中雌果蝇均为红眼,而雄果蝇中既有红眼又有白眼,根据白眼只出现在雄性个体中,可说明该基因的遗传与性别有关,即基因位于X染色体上,B项符合题意;摩尔根将F1中的雌果蝇和突变型雄果蝇进行杂交,后代雌、雄果蝇均表现出既有红眼又有白眼,无论基因位于常染色体还是X染色体上均可出现该现象,C项不符合题意;将F1中的雄果蝇和野生型雌果蝇进行杂交,后代均为红眼果蝇,无论基因位于常染色体还是X染色体上均可出现该现象,D项不符合题意。
特别提醒(1)仅在X染色体上基因的遗传特点
(2)XY同源区段遗传特点①涉及同源区段的女性基因型为XAXA、XAXa、XaXa,男性为XAYA、XAYa、XaYA、XaYa。②遗传仍与性别有关
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)由于X、Y染色体大小和形态的差异,雌、雄个体的染色体组型略有不同。X染色体形态相对较大,被分在G组,Y染色体形态相对较小,被分在C组。( )提示 X染色体形态相对较大,被分在C组,Y染色体形态相对较小,被分在G组。(2)性别决定是指雌雄异体的生物决定性别的方式,如豌豆没有性别,也不具有性染色体。( )(3)在书写基因型时,常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上,性染色体上的基因则需要将性染色体及其上的基因一同写出。( )
(4)在书写表型时,对于常染色体遗传不需带入性别,对于伴性遗传则既要描述性状的显隐性,又要将性别一同带入。( )(5)某红绿色盲男孩的父母、祖父母、外祖父母中,除祖父色盲外,其他人色觉都正常,这个男孩的红绿色盲基因来自祖母。( )提示 男孩的红绿色盲基因不可能来自祖母。
2.结合必修2第40页“小资料”思考:(1)染色体组型能不能直接在显微镜下被观察到?
(2)染色体组型是怎样确定的?
提示 染色体组型不能直接在显微镜下被观察到。
提示 需要先对处在有丝分裂中期的染色体进行显微摄影,然后对显微照片上的染色体进行测量,再根据染色体的大小、形状及着丝粒的位置等特征进行配对、分组和排列,最后形成染色体组型的图像。
考向一 染色体组型[典例1]科研人员以雌性角喙栓蚤蝇为材料,进行染色体核型分析,结果如图。下列相关叙述正确的是( )A.应选择联会时期的细胞进行染色体核型分析B.在卵巢中具有含4、8、16条染色体的细胞C.显微镜视野中大部分细胞具有图中形态的染色体D.若角喙栓蚤蝇的性别决定方式为XY型,则图中有两条异型性染色体
解析 有丝分裂中期染色体形态稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期, A项错误;卵巢中的卵原细胞既可以进行有丝分裂,也可以进行减数分裂,角喙栓蚤蝇体细胞中染色体有8条,减数分裂形成的卵细胞中有4条染色体,减数第一次分裂的细胞中有8条染色体,有丝分裂后期的细胞中有16条染色体,B项正确;显微镜视野中的大部分细胞处于染色质状态,C项错误;若角喙栓蚤蝇的性别决定方式为XY型,则雌性角喙栓蚤蝇有两条同型性染色体, D项错误。
[对点练] 1.下列关于人类染色体组和染色体组型的叙述,正确的是( )A.人类每个染色体组中均含有1条性染色体B.有丝分裂中期细胞含2个染色体组和2套遗传信息C.选择后期Ⅰ的细胞制作染色体组型图,可以省去配对环节D.人类的染色体组型分为7组,且正常人每组染色体数目相同
解析 人类每个染色体组中均含有1条性染色体,A项正确;有丝分裂中期的细胞含2个染色体组,遗传信息相比正常体细胞加倍,B项错误;一般选择有丝分裂中期的细胞制作染色体组型图,C项错误;人类的染色体组型分为7组,正常人每组染色体数目不一定相同,D项错误。
2.下图是正常女性染色体组型图中C组染色体,下列叙述正确的是( )A.有丝分裂中期显微摄影图即为染色体组型图B.男性的6号染色体的大小、形状与女性不同C.正常人染色体组型的C组都含有16条染色体D.男性的X染色体和Y染色体分在不同的组
解析 当细胞处于有丝分裂中期时,是观察染色体的最好时机,对这些细胞染色,通过显微镜拍照获得它们的影像,根据它们的大小、形状以及着丝粒所在的位置进行配对、分组和排列,才可以得到该细胞的染色体组型图,A项错误;男性的6号染色体是常染色体,其形状大小与女性相同,B项错误;正常人染色体组型的C组都含有14条染色体,C项错误;X染色体和Y染色体属于同源染色体,所以分在不同的染色体组,D项正确。
考向二 生物的性别主要由性染色体决定[典例2](2023浙江嘉兴二模)人类的性别决定方式为XY型,Y染色体在这个过程中起主导作用,其根本原因是Y染色体上具有SRY基因(睾丸决定因子基因)。根据上述材料,下列体细胞中性染色体组成与性别表现不符的是( )
解析 该个体体细胞染色体组成是XX,不含Y染色体,故性别为女性,A项正确;该个体体细胞染色体组成是XX,不含Y染色体,但含有SRY基因,故性别为男性,B项正确;该个体体细胞染色体组成是XY,但SRY缺失,故性别为女性,C项错误;该个体体细胞染色体组成是XY,且含有SRY基因,故性别为男性,D项正确。
总结归纳(1)染色体的类型
(2)XY型染色体的特点:雄性个体体细胞内除含有数对常染色体外,还含有两个异型的性染色体,以XY表示;雌性个体体细胞内除含有数对常染色体外,还含有两个同型的性染色体,以XX表示。
[对点练] 3.下列关于性染色体的叙述,正确的是( )A.含X染色体的配子是雌配子B.真核生物都有性染色体和常染色体C.性染色体上的基因没有其相应的等位基因D.控制外耳道多毛症的基因会随着Y染色体的传递而遗传
解析 XY型生物,雌配子均含X染色体,雄配子有的含X染色体,有的含有Y染色体,A项错误;雌雄异体的生物才有性染色体和常染色体之分,雌雄同体的真核生物没有,B项错误;性染色体的同源区段上有其相应的等位基因,C项错误。
4.下图为某生物性染色体结构示意图,相关说法不正确的是( )A.雌、雄个体的性染色体组成不同,有同型和异型两种形式,因而基因组成有差异B.若Y染色体上携带的基因在X染色体有相应的等位基因,则性状遗传与性别无关C.若Y染色体上携带的基因在X染色体上无相应的等位基因,则只限于相应性别的个体之间遗传D.正交结果和反交结果可作为判断遗传方式的依据
解析 该生物为XY型性别决定的生物,雌、雄个体的体细胞中性染色体组成分别为XX、XY,有同型和异型两种形式,X和Y中存在非同源区段,因而基因组成有差异,A项正确;若Y染色体上携带的基因位于X和Y染色体的同源区段上,则在X染色体上有相应的等位基因,性状遗传与性别有关,B项错误;若Y染色体上携带的基因位于Y染色体的非同源区段上,则在X染色体上无相应的等位基因,只在雄性个体之间遗传,C项正确;具有一对相对性状的两个纯合的亲本杂交,若正交和反交的结果一致,则可判断控制该对相对性状的等位基因位于常染色体上,否则位于性染色体上,表现为伴性遗传,即正交结果和反交结果可作为判断遗传方式的依据,D项正确。
考向三 性染色体上的基因伴随性染色体而遗传[典例3]果蝇的眼色由一对等位基因(A、a)控制,在纯种暗红眼♀×纯种朱红眼♂的正交实验中,F1只有暗红眼;在纯种暗红眼♂×纯种朱红眼♀的反交实验中,F1雌性为暗红眼,雄性为朱红眼。下列说法错误的是( )A.这对基因位于X染色体上,显性基因为暗红色基因B.正交、反交实验可以确定控制眼色的基因是在X染色体上还是常染色体上C.正反交的子代中,雌果蝇的基因型都是XAXaD.反交实验中,F1雌、雄个体交配,子代雄性中暗红眼和朱红眼的比例为3∶1
解析 根据正反交结果不同,并且与性别相关联可知,控制该性状的基因位于X染色体上,暗红色基因为显性。正交实验中,F1雌果蝇的基因型是XAXa,雄果蝇的基因型是XAY,反交实验中,F1雌果蝇的基因型是XAXa,雄果蝇的基因型是XaY,雌、雄个体交配,子代雄性中暗红眼和朱红眼的比例是1∶1。
[对点练] 5.调查发现,某种单基因遗传病的患病女性与正常男性结婚,他们的儿子均患此病,女儿均正常。则该遗传病( )A.属于伴X染色体显性遗传病B.在普通人群中,女性患者比男性患者多C.男性患者可产生不含该致病基因的精细胞D.男性患者与表现正常女性婚配,所生儿子都正常,女儿都患病
解析 患病女性与正常男性结婚,他们的儿子均患此病,女儿均正常,判断该遗传病属于伴X染色体隐性遗传病;在普通人群中,男性患者比女性患者多;男性患者的Y染色体上没有致病基因,因此可产生不含该致病基因的精细胞;男性患者与表现正常女性婚配,如果这个女性是纯合子,则所生子女都正常。
6.(2021浙江1月选考)小家鼠的某个基因发生突变,正常尾变成弯曲尾。现有一系列杂交实验,结果如下表。第①组F1雄性个体与第③组亲本雌性个体随机交配获得F2。F2雌性弯曲尾个体中杂合子所占比例为( )
注:F1中雌、雄个体数相同。A.4/7 B.5/9C.5/18D.10/19
解析 分析表格,由第②组中弯曲尾与弯曲尾杂交,F1的雌、雄个体表现不同,说明该性状的遗传与性别相关联,相关基因位于性染色体上,又由F1中雌性全为弯曲尾,雄性中弯曲尾∶正常尾=1∶1,可推测控制尾形的基因位于X染色体上,且弯曲尾对正常尾为显性,该小家鼠发生的突变类型为显性突变。设相关基因为A、a,则正常尾个体的基因型为XaY、XaXa,弯曲尾个体的基因型为XAXA、XAXa、XAY。据此分析,由第①组中弯曲尾与正常尾杂交,F1中雌、雄个体均为弯曲尾∶正常尾=1∶1,可推测第①组亲本基因型为XAXa×XaY,则产生的F1中雄性个体的基因型及比例为XAY∶XaY=1∶1;
第③组中弯曲尾与正常尾(XaY)杂交,F1中雌、雄个体均为弯曲尾∶正常尾=4∶1,由于亲本雄性正常尾(XaY)产生的配子类型及比例为Xa∶Y=1∶1,根据F1比例可推得亲本雌性弯曲尾产生的配子类型及比例为XA∶Xa=4∶1。若第①组F1雄性个体与第③组亲本雌性个体随机交配产生F2,已知第①组F1雄性个体中XAY∶XaY=1∶1,产生的配子类型及比例为XA∶Xa∶Y=1∶1∶2,而第③组亲本雌性个体产生的配子类型及比例为XA∶Xa=4∶1,则F2中雌性弯曲尾(XAXA、XAXa)个体所占比例为1/4×4/5+1/4×1/5+1/4×4/5=9/20,F2中雌性弯曲尾杂合子(XAXa)所占比例为1/4×1/5+1/4×4/5=1/4,综上,F2雌性弯曲尾个体中杂合子所占比例为1/4÷9/20=5/9。
考点三 常染色体遗传与伴性遗传综合
特别提醒男孩患病与患病男孩的概率计算(1)由常染色体上的基因控制的遗传病①男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子概率。以男孩患病概率为例推理如下:
②患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×1/2。以患病男孩概率为例推理如下:
(2)由性染色体上的基因控制的遗传病①若病名在前、性别在后,则从全部后代中找出患病男(女)孩,即可求得患病男(女)孩的概率。②若性别在前、病名在后,求概率时只考虑相应性别中的发病情况,如男孩患病概率则是指在所有男孩中患病男孩所占的比例。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)一对基因位于常染色体上,另一对基因位于性染色体上,即这两对基因位于两对同源染色体上,符合基因自由组合条件,可以用自由组合定律来解答。( )(2)在基因型的书写中,常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上,性染色体上的基因则需将性染色体及其上的基因一同写出,如XHY、XHXhAa。( )提示 常染色体上的基因写在前,性染色体及其上的基因写在后,如AaXHXh。
(3)判断基因位于常染色体还是性染色体上,可以根据子代的表型及比例,如果在雌、雄个体中表型比例为1∶1,说明最可能位于常染色体上;如果在雌、雄个体中表型比例不是1∶1,说明和性染色体有关,如果该性状雌、雄个体中都有,说明位于X染色体上。( )(4)基因型为AaXBY的某二倍体动物减数分裂过程的细胞中可能含有0或1个Y染色体,不可能含有2个Y染色体。( )提示 在后期Ⅱ可以含有2个Y染色体。
2.结合必修2第42页“小资料”思考:雌雄异株(体)生物的性别决定方式除了XY型和ZW型两种类型外,还包括哪些类型?
考向一 判断基因位于常染色体还是X染色体上[典例1](2023浙江绍兴一模)某种植物花瓣颜色由两对等位基因A、a和B、b控制,已知两对基因分别位于两对同源染色体上且B、b基因位于常染色体上。为研究其遗传机制,科学家进行了杂交实验,结果如下:实验一:♀紫花植株(1株)×♂紫花植株(1株)→F1♀紫花植株(901株);♂紫花植株(455株)和蓝花植株(448株)实验二:♀紫花植株(1株)×♂蓝花植株(1株)→F1♀紫花植株(676株)和红花植株(222株);♂紫花植株(673株)和红花植株(225株)实验三:♀紫花植株(1株)×♂紫花植株(1株)→F1♀紫花植株(678株)和红花植株(222株);♂紫花植株(337株)、蓝花植株(339株)、红花植株(113株)、白花植株(111株)
回答下列问题。(1)A、a基因位于 染色体上,判断的理由是 。杂交实验一的亲本均为紫花植株,F1中雌性个体均为紫花植株,而雄性个体中出现了蓝花植株该种植物与花色有关的基因型共有 种。 (2)实验二雌性亲本成熟的叶肉细胞内A基因数目有 个,杂交产生的F1雌性个体中纯合子占 。 (3)实验三中亲本的基因型是 。F1出现白花雄株的原因是 。让实验二中F1紫花雌性个体与实验三中F1雄性个体随机交配,则子代中蓝花雄株占 。
BbXAXa、BbXAY
减数分裂产生配子时,非同源染色体上的非等位基因自由组合
(4)请用遗传图解表示实验二的过程。
解析 (1)杂交实验一的亲本均为紫花植株,F1中雌性个体均为紫花植株,而雄性个体中出现了蓝花植株,说明不同的性别性状有差异,因此有一对基因位于X染色体上,结合题干中B、b基因位于常染色体上,因此A、a位于X染色体上;该种植物的花色由两对基因决定,一对基因型为BB、Bb、bb,一对基因型为XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY,因此一共有3×5=15(种)基因型。(2)根据实验三可知,紫花×紫花→6∶2∶3∶3∶1∶1,因此紫花亲本为BbXAXa、BbXAY,因此紫花由B、A决定,蓝花由B、a决定,红花由b、A决定,白花由b、a决定,因此实验二的亲本类型为BbXAXA、BbXaY,叶肉细胞不会发生细胞分裂,因此不存在DNA的复制,因此实验二雌性亲本(BbXAXA)成熟的叶肉细胞内A基因数是2;杂交产生的F1雌性个体(全为XAXa),全为杂合子,因此其中纯合子占比为0。
(3)实验三的亲本类型为BbXAXa、BbXAY;亲本减数分裂产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合,导致F1出现基因型为bbXaY的白花雄株;实验二中F1紫花雌性个体为B_XAXa(1/3BBXAXa、2/3BbXAXa),实验三中F1雄性个体为3/4B_、1/4bb、1/2XAY、1/2XaY,雌配子为2/3B、1/3b、1/2XA、1/2Xa,雄配子为1/2B、1/2b、1/4XA、1/4Xa、1/2Y,因此产生蓝花雄株(B_XaY)比例为(1-1/3×1/2)×1/2×1/2=5/24。(4)实验二的亲本类型为BbXAXA、BbXaY,遗传图解见答案。
总结归纳(1)判断基因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,可让雌性隐性性状个体与雄性显性性状个体杂交
②在未知(或已知)显性性状条件下,可采取正反交杂交实验a.若正、反交结果相同,则基因位于常染色体上。b.若正、反交结果不同,则基因位于X染色体上。
(2)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
(3)判断基因位于X、Y染色体的同源区段上还是位于常染色体上用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交,获得的F1全表现为显性性状,再让F1的雌、雄个体随机交配获得F2,观察F2的表型情况。即:
[对点练] 1.果蝇的X、Y染色体有同源区段和非同源区段,杂交实验结果如表所示。下列有关叙述不正确的是( )
A.X、Y染色体同源区段基因控制的性状在子代中也可能出现性别差异B.通过杂交组合1,可判断刚毛对截毛为显性C.通过杂交组合2,可判断控制该性状的基因一定位于X、Y染色体的非同源区段D.通过杂交组合3,可判断控制该性状的基因一定位于X、Y染色体的同源区段
解析 杂交组合2中,若基因位于X、Y染色体的非同源区段上,P:截毛(XbXb)×刚毛(XBY)→F1:刚毛(XBXb)∶截毛(XbY)=1∶1;若基因位于X、Y染色体的同源区段上,则P:截毛(XbXb)×刚毛(XBYb)→F1:刚毛(XBXb)∶截毛(XbYb)=1∶1,两种情况下F1结果相同,因此不能判断控制该性状的基因一定位于X、Y染色体的非同源区段,C项错误。
2.(2023浙江6月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型,其翅形长翅和残翅、眼色红眼和紫眼为两对相对性状,各由一对等位基因控制,且基因不位于Y染色体。现用长翅紫眼和残翅红眼昆虫各1只杂交获得F1,F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等。不考虑突变、交叉互换和致死。下列关于该杂交实验的叙述,错误的是( )A.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因可位于两对染色体B.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因不可都位于X染色体C.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可都位于常染色体D.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可位于一对染色体
解析 假设用A/a、B/b分别表示控制翅形与眼色的基因,若F1每种表型都有雌雄个体,则亲本的基因型为AaBb和aabb或AaXBXb和aaXbY,都符合F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等的条件,A项正确。若控制翅形和眼色的基因都位于X染色体,则子代的结果是F1有两种表型为雌性,两种为雄性,或只有两种表型且每种表型都有雌雄个体,所以若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因不可都位于X染色体,B项正确。若控制翅形和眼色的基因都位于常染色体,性状与性别没有关联,则F1每种表型都应该有雌雄个体,C项正确。若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则亲本的基因型为XaBXab和XAbY,符合F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等的条件,D项错误。
考向二 遗传系谱图[典例2](2022浙江6月选考)下图为甲、乙两种单基因遗传病的遗传系谱图,甲病由等位基因A/a控制,乙病由等位基因B/b控制,其中一种病为伴性遗传病,Ⅱ5不携带致病基因。甲病在人群中的发病率为1/625。不考虑基因突变和染色体畸变。下列叙述正确的是( )A.人群中乙病患者男性多于女性B.Ⅰ1的体细胞中基因A最多时为4个C.Ⅲ6带有来自Ⅰ2的甲病致病基因的概率为1/6D.若Ⅲ1与正常男性婚配,理论上生育一个只患甲病女孩的概率为1/208
解析 Ⅱ2患甲病,其父母均不患甲病,所以甲病不可能是伴X染色体遗传病,只能是常染色体隐性遗传病,乙病属于伴性遗传病。Ⅱ1和Ⅱ2均患乙病,Ⅲ3正常,说明乙为伴X染色体显性遗传病。伴X染色体显性遗传病患者女性多于男性,A项错误。Ⅱ2患两种病,所以Ⅰ1的基因型是AaXBY,Ⅰ2的基因型是AaXbXb,Ⅲ3正常,所以Ⅱ1的基因型是AaXBY或AAXBY,Ⅰ1的体细胞中基因A最多时为2个,B项错误。仅考虑甲病,Ⅰ1和Ⅰ2的基因型均为Aa,Ⅰ2将a基因遗传给 Ⅱ4的概率为1/2。Ⅱ4的基因型为1/3AA、2/3Aa,Ⅱ4将a基因遗传给Ⅲ6的概率为(2/3)×(1/2)=1/3。所以Ⅲ6含来自Ⅰ2的甲病致病基因的概率为(1/2)×(1/3)=1/6,C项正确。
Ⅲ1的基因型是AaXBXb、AaXBXB,概率均为1/2。正常男性的基因型是AaXbY或AAXbY,甲病在人群中的发病率为1/625,所以a的基因频率是1/25,人群中正常男性为AaXbY的概率是[2×(1/25)×(24/25)]/(1-1/625)=1/13。若Ⅲ1与正常男性婚配,所生的孩子患甲病的概率是(1/13)×(1/4)=1/52,不患乙病的概率为1/4,理论上生育一个只患甲病女孩的概率为(1/4)×(1/52)×(1/2)=1/416,D项错误。
总结归纳(1)伴性遗传与系谱图
(2)遗传系谱图解答思路第一步:确认或排除伴Y染色体遗传。①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,则最可能为伴Y染色体遗传;②若系谱图中,患者有男有女,则不是伴Y染色体遗传。第二步:判断显隐性。①“无中生有”是隐性遗传病;②“有中生无”是显性遗传病。
第三步:确认或排除伴X染色体遗传。①在已确定是隐性遗传的系谱图中,女性患者的父亲或儿子有正常的,一定是常染色体遗传;女性患者的父亲和儿子都患病,最可能是伴X染色体遗传。②在已确定是显性遗传的系谱中,男性患者的母亲或女儿有正常的,一定是常染色体遗传;男性患者的母亲和女儿都患病,最可能是伴X染色体遗传。第四步:若系谱图中无上述特征,只能从可能性大小推测。若该病在代与代之间呈连续遗传,则最可能为显性遗传病;再根据患者性别比例进一步确定。
[对点练] 3.(2023浙江金华十校模拟)某遗传病受X染色体上的两对等位基因(A、a和B、b)控制,且只有A、B基因同时存在时才表现正常。不考虑交叉互换、基因突变和染色体变异,根据系谱图,下列叙述错误的是( )A.Ⅰ1基因型为XaBXab或XaBXaBB.Ⅲ3基因型为XABXAb的概率为1/2C.Ⅳ1致病基因来自Ⅰ1的概率为1/2D.Ⅱ1与Ⅱ2再生一个患病女孩的概率为1/4
解析 由题意可知,只有A、B基因同时存在时个体才不患病,Ⅰ2的基因型为XAbY且Ⅰ1为患者、Ⅱ3正常,所以Ⅱ3必定同时含有A、B基因,则Ⅰ1必定至少含有一个B基因并且不含A基因,其基因型为XaBXaB或XaBXab,A项正确;Ⅱ4的基因型为XABY,Ⅱ3的基因型为XAbXaB,Ⅱ4和Ⅱ3婚配,其女儿Ⅲ3的基因型为1/2XABXaB或1/2XABXAb,B项正确;Ⅱ4和Ⅲ2的基因型均为XABY,Ⅱ4和Ⅱ3婚配,Ⅲ3的基因型为XABXaB或XABXAb,表型为正常,Ⅲ2和Ⅲ3婚配,Ⅳ1的基因型为XaBY或XAbY,致病基因来自Ⅰ1、Ⅰ2的概率都是1/2,C项正确;由于Ⅰ1的基因型为XaBXab或XaBXaB,故可知Ⅱ2的基因型为Xa_Y,但由于Ⅱ1的基因不确定,无法得出后代患病女孩的概率,D项错误。
考向三 遗传的实验设计[典例3](2023浙江杭州质检)果蝇的有眼与无眼由一对等位基因A、a控制,正常毛与短毛由另一对等位基因B、b控制,两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上。一群有眼正常毛雌蝇与一群有眼正常毛雄蝇交配,F1的表型及比例如下表。
回答下列问题。(1)无眼对有眼为 性,控制有眼与无眼的A(a)基因位于 染色体上。 (2)亲本雌蝇的基因型为 。让F1自由交配,F2的基因型共有 种。F2出现的各种表型中比例最少的是(有无眼、正常毛与短毛、性别均考虑在内) ,其比例为 。
无眼短毛雌蝇和有眼短毛雌蝇
(3)摩尔根的果蝇眼色杂交实验首次将白眼基因定位到了X染色体上。有人认为控制果蝇眼色的基因可能不是仅位于X染色体上,而是位于X、Y染色体的同源区段。已知果蝇的红眼对白眼为显性,请利用纯合的红眼雄蝇、白眼雄蝇、白眼雌蝇、红眼雌蝇,设计一个一代杂交实验,判断眼色基因的位置。杂交实验方案: 。预期结果及结论:① , 则眼色基因位于X、Y染色体的同源区段。② , 则眼色基因仅位于X染色体上。
选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇进行杂交得到F1,统计F1的表型及比例
若F1全为红眼(或F1雌雄表型相同)
若F1雌蝇全为红眼,雄蝇全为白眼(或F1雌雄表型不同)
解析 (1)根据题意可知,有眼与无眼由一对等位基因A、a控制,正常毛与短毛由另一对等位基因B、b控制,两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上。有眼正常毛雌蝇与有眼正常毛雄蝇交配,F1中无论雌雄均包含有眼和无眼,且比例均为2∶1,该比例为3∶1的变形,说明有眼对无眼为显性,且存在显性纯合致死现象,控制该对性状的基因位于常染色体上,那么亲代果蝇在该性状上的基因型均为Aa;F1中雄蝇既有正常毛又有短毛,而雌蝇只有正常毛,说明控制该对性状的基因位于X染色体上,且正常毛对短毛为显性,则亲代雌蝇正常毛为杂合子,基因型为XBXb,亲代雄蝇的基因型为XBY。
(2)根据以上分析可知,亲本雌蝇的基因型为AaXBXb,亲本雄蝇的基因型为AaXBY;两对性状分开考虑,关于有眼与无眼,F1的基因型为2/3Aa和1/3aa,产生的配子为1/3A和2/3a;关于正常毛与短毛,F1的基因型为1/4XBXB、1/4XBXb、1/4XBY和1/4XbY,产生的雌配子为3/4XB、1/4Xb,产生雄配子为1/4XB、1/4Xb、1/2Y,F1自由交配,关于有眼与无眼,F2的基因型有1/9AA、4/9Aa、4/9aa,由于AA致死,因此F2的基因型为1/2Aa、1/2aa;关于正常毛与短毛,F2的基因型有3/16XBXB、4/16XBXb、1/16XbXb、6/16XBY、2/16XbY。因此F2的基因型共有2×5=10(种)。F2出现的各种表型中比例最少的是无眼短毛雌蝇(aaXbXb)和有眼短毛雌蝇(AaXbXb),比例均为1/2×1/16=1/32。
(3)判断基因仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段,通常选择“隐雌显雄”杂交法,根据题意,选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇交配,假设用基因R、r表示控制该性状的基因,若控制该性状的基因仅位于X染色体上,则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRY、白眼雌蝇XrXr,子代雌蝇均为红眼XRXr,雄蝇均为白眼XrY;若控制该性状的基因位于X、Y染色体的同源区段,则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRYR、白眼雌蝇XrXr,子代雌蝇均为红眼XRXr,雄蝇也均为红眼XrYR。因此统计F1的表型及比例即可确定基因的位置。
总结归纳判断基因位置的方法
[对点练] 4.果蝇的红眼与白眼是一对相对性状,红眼是野生型,图1为雄果蝇染色体的模式图。某科研人员做了如图2所示的杂交实验,请回答下列问题。
(1)若F2及其后代均未出现白眼个体,则一种可能是白眼性状仅仅是由环境条件引起的 变异;另一种可能是通过基因突变产生的白眼基因位于线粒体中,不能由雄性个体遗传给后代;也有可能产生的白眼基因位于部分体细胞中,没有机会参与 的形成,故不能遗传给下一代。 (2)在白眼性状能稳定遗传的情况下,若F2中红眼∶白眼≈3∶1,但白眼仅出现在雄蝇中,则控制红眼、白眼的基因可能位于X染色体的 区段。
(3)从纯合的野生型个体、F1个体和F2个体中选择合适的材料,设计一次杂交实验,对上述(2)中的问题作出判断。杂交实验设计:让 和 杂交,观察子代的表型及比例。 预测实验结果与结论:① ;若子代雌、雄个体都为红眼,则控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅰ区段中 ② 。若子代中雌性个体都为红眼,雄性个体红眼∶白眼=1∶1,则控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅱ区段中
(4)若最后确定控制红眼、白眼的基因在图1中的Ⅱ区段,用A、a表示;控制另一对相对性状长翅、残翅的基因位于常染色体上,用B、b表示。一群长翅白眼雌果蝇与一群杂合长翅红眼雄果蝇随机交配产生的残翅白眼雄果蝇的概率为3/64,不考虑致死和变异,可知亲本雌果蝇的基因型为 ,其为纯合子的概率为 。
BBXaXa、BbXaXA
解析 (1)若F2及其后代均未出现白眼个体,则一种可能是白眼性状仅仅是由环境条件引起的不可遗传的变异;另一种可能是通过基因突变产生的白眼基因位于细胞质的线粒体中,细胞质遗传呈现母系遗传的特点,不能由雄性个体遗传给后代;也有可能产生的白眼基因位于部分体细胞中,没有机会参与精子的形成,故不能遗传给下一代。(2)在白眼性状能稳定遗传的情况下,若F2中红眼∶白眼≈3∶1,但白眼仅出现在雄果蝇中,则控制红眼、白眼的基因有可能在X染色体的特有区段Ⅱ区段中,假设红眼、白眼由等位基因A、a控制,其亲代为XAXA×XaY,F1雌、雄个体交配,即XAXa×XAY,则F2中红眼∶白眼≈3∶1;也可能位于X、Y的同源区段Ⅰ区段中,其亲代为XAXA×XaYa,F1雌、雄个体交配,即XAXa×XAYa,则F2中红眼∶白眼≈3∶1,故控制红眼、白眼的基因可能位于X染色体的Ⅰ或Ⅱ区段。
(3)为了通过一次杂交实验探究控制红眼、白眼的基因是位于X染色体的特有区段Ⅱ区段中,还是位于X、Y的同源区段Ⅰ区段中。可以让F1的红眼雌果蝇与野生型雄果蝇杂交,观察子代的表型,假设红眼、白眼由等位基因A、a控制。若控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅰ区段中,则F1的红眼雌果蝇(XAXa)与野生型雄果蝇(XAYA)杂交,子代雌、雄个体都为红眼;若控制红眼、白眼的基因位于X染色体的Ⅱ区段中,则F1的红眼雌果蝇(XAXa)与野生型雄果蝇(XAY)杂交,子代中雌性个体都为红眼,雄性个体红眼与白眼的比例为1∶1。
(4)根据题意可知,长翅白眼雌果蝇的基因型为B_XaXa,杂合长翅红眼雄果蝇的基因型为BbXAY,随机交配,不考虑致死和变异,父本产生的雄配子为bY的概率为1/4,母本的基因型为BbXaXa时,产生的雌配子为bXa的概率为1/2,产生残翅白眼雄果蝇(bbXaY)的概率为1/4×1/2=1/8,而题干中产生的残翅白眼雄果蝇的概率为3/64,可知亲本雌果蝇的基因型为BBXaXa、BbXaXa两种,其为BbXaXa的概率为3/64÷1/8=3/8,则雌果蝇为纯合子的概率为1-3/8=5/8。
5.某性别决定为XY型的昆虫灰体和黑体、红眼和白眼分别由等位基因A(a)和B(b)控制,已知体色基因位于常染色体上。为研究其遗传机制,进行了两组杂交实验,结果见下表:
回答下列问题。(1)依据杂交Ⅰ实验结果,可以确定 为显性性状。杂交Ⅰ子代红眼与白眼的比例不为3∶1的原因是 。但无法确定等位基因是位于常染色体上还是X染色体上。若要判断基因的位置,还需要统计子一代眼色与性别的关系。 ①若 ,则基因位于常染色体上。 ②若 ,则基因位于X染色体上。
雌、雄性个体中均为红眼∶白眼=2∶1
雌性均为红眼;雄性中红眼∶白眼=1∶1
(2)若眼色基因位于X染色体上,写出杂交Ⅰ的遗传图解。
(3)若眼色基因位于X染色体上,则杂交Ⅱ中亲本基因型为 。若F1灰体红眼雌、雄个体随机交配,产生的F2有 种表型,F2中灰体红眼个体所占的比例为 。
AaXBXb和AaXbY
解析 (1)由表中杂交Ⅰ实验结果可判断,红眼为显性性状,后代显性纯合个体可能致死,导致出现表中性状比。若该基因位于常染色体上,则性状比与性别无关,即子代中雌、雄个体中均为红眼∶白眼=2∶1;若该基因位于X染色体上,则亲本红眼♀为XBXb、红眼♂XBY,则子代为XBXB(致死)、XBY、XBXb、XbY,即子代中雌性均为红眼,雄性中红眼∶白眼=1∶1。(2)若眼色基因位于X染色体上,则亲本基因型为红眼♀XBXb、红眼♂XBY,遗传图解见答案。
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