2021新高考生物人教版一轮学案：难点加强专题（三）基因位置的确认及遗传实验设计

难点加强专题(三)基因位置的确认及遗传实验设计

1．真核细胞基因的三种“位置”

(1)主要位置：细胞核内(即染色体上)

(2)次要位置：细胞质内(位于线粒体、叶绿体中)→遗传时只能随卵细胞传递，表现出“母系遗传”特点。

2．实验法确认基因的位置

(1)判定基因位于细胞核还是细胞质中

若有“正交和反交结果相同或不同”的信息则可以判定基因是位于细胞核中还是位于细胞质内：正交、反交结果相同则基因位于细胞核内；正交、反交结果不同且与母本性状相同，则基因位于细胞质中。

(2)在常染色体上还是在X染色体上

①已知性状的显隐性

♀隐性×显性—

②未知性状的显隐性

—

(3)是位于X、Y染色体的同源区段上还是只位于X染色体上

—

(4)基因位于常染色体还是X、Y染色体同源区段

①设计思路

隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。即：

♀纯合隐性

     ×

纯合显性⇒⇒F1♀×F1⇒F2

②结果推断

3．数据信息分析法确认基因位置

除以上列举的方法外，还可依据子代性别、性状的数量比例分析确认基因位置：若后代中两种表现型在雌雄个体中比例一致，说明遗传与性别无关，则可确定基因在常染色体上；若后代中两种表现型在雌雄个体中比例不一致，说明遗传与性别有关，则可确定基因在性染色体上。分析如下：

(1)根据表格信息中子代性别、性状的数量比分析推断

据表格信息：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。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。

(2)依据遗传调查所得数据进行推断

4．生物性别判定遗传实验设计

当控制生物性状的基因位于X(或Z)染色体上时，其性状遗传与性别相联系——据此可巧妙设计实验，据子代性状反推其性别，方法如下：

同型性染色体(XX或ZZ)隐性×异型性染色体(XY或 ZW)(显性)

　例1　(2017·全国卷Ⅰ，32)某种羊的性别决定为XY型，已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛对白毛为显性。回答下列问题：

(1)某同学为了确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛：白毛＝3：1，我们认为根据这一实验数据，不能确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，还需要补充数据，如统计子二代中白毛个体的性别比例，若白毛个体全为雄性，则说明M/m是位于X染色体上；若白毛个体中雄性：雌性＝1：1，则说明M/m是位于常染色体上。

(2)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，基因型有3种；当其仅位于X染色体上时，基因型有__5种；当其位于X和Y染色体的同源区段时(如图所示)，基因型有7种。

[解析]　(1)若M/m位于常染色体上，则白毛个体中雌雄比例为1：1；若M/m位于X染色体上，则子二代的基因型为XMXM、XMXm、XMY、XmY，其中白色个体均为雄性。(2)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，其基因型有AA、Aa、aa三种；当其仅位于X染色体上时，其基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY，共5种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，其基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa，共7种。

　例2　(2019·广东省广州市模拟)某雌雄异株的植物，其性别决定方式为XY型，该植物由基因A、a控制茎的高度(高茎和矮茎)，由基因D、d控制花的颜色(红花、粉红花和白花，其中红花对白花为不完全显性)。科研人员用高茎红花植株和矮茎白花植株作为亲本进行正交和反交实验，所得F1均表现为高茎粉红花，让F1的雌雄植株进行杂交，所得F2的表现型及比例为高茎红花：高茎粉红花：高茎白花：矮茎红花：矮茎粉红花：矮茎白花＝3：6：3：1：2：1。

请回答下列问题：

(1)分析上述杂交实验结果，能(填“能”或“不能”)确定这两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律；若不考虑基因位于X、Y染色体同源区段的情况，能(填“能”或“不能”)确定这两对相对性状的遗传都不属于伴性遗传，作出后一项判断的依据是亲本植株进行的正交和反交实验结果是一致的，与性别决定无关。

(2)科研人员对F2中高茎红花植株的基因型进行鉴定，最好采用测交法，即让F2中高茎红花植株与矮茎白花植株杂交，请预测结果并指出相应结论：若子代均为高茎粉红花，则高茎红花植株的基因型为AADD；若子代中高茎粉红花植株与矮茎粉红花植株的数量比为1：1(或子代出现矮茎粉红花植株)，则高茎红花植株的基因型为AaDD。

(3)科研人员将抗虫蛋白基因M导入该植物一雄株的某条染色体上，使之具备抗虫性状。为了确定基因M所在的染色体，可让该雄株与雌株杂交，测定后代的抗虫性。请补充以下推论：

①若产生的后代中仅雌株具备抗虫性，则基因M最可能位于X染色体上；

②若产生的后代中仅雄株具备抗虫性 ，则基因M最可能位于Y染色体上；

③若产生的后代中不论雌雄均有一半抗虫，一半不抗虫，则基因M位于常染色体上。

　例3　已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状(红眼W、白眼w)，且雌、雄果蝇均有红眼和白眼类型。现有若干红眼和白眼的雌、雄果蝇，某实验小组欲用一次交配实验证明这对基因位于何种染色体上。下列相关叙述中，错误的是(　D　)

A．若子代中雌果蝇全部为红眼，雄果蝇全部为白眼，则这对基因位于X染色体上

B．若子代中雌、雄果蝇全部为红眼，则这对基因位于常染色体或X、Y染色体的同源区段上

C．若子代中雌、雄果蝇均既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上

D．这对基因也有可能只位于Y染色体上

[解析]　若这对基因位于X染色体上，则亲本的基因型为XwXw×XWY，后代雌果蝇(XWXw)均为红眼，雄果蝇(XwY)均为白眼，A正确；若这对基因位于常染色体上，则亲本的基因型有两种情况，一种是WW×ww，则后代无论雌、雄都表现为红眼，另一种是Ww×ww，则子代中雌、雄果蝇均既有红眼又有白眼；若这对基因位于X、Y染色体的同源区段上，则亲本的基因型可能为XwXw×XWYW，子代中雌、雄果蝇全部为红眼，B、C正确；根据题干信息“雌、雄果蝇均有红眼和白眼类型”可知，这对基因不可能只位于Y染色体上，D错误。

课末总结

1．〔思维导图〕

2．〔简答题常考长句分析〕

1．男性X、Y的遗传规律：男性个体的X、Y染色体中，X染色体只能来自母亲，Y染色体则来自父亲；向下一代传递时，X染色体只能传给女儿，Y染色体只能传给儿子。

2．女性X、X的遗传规律：女性个体的X、X染色体中，一条X染色体来自母亲，则另一条X染色体来自父亲；向下一代传递时，任何一条既可传给女儿，又可传给儿子。

3．伴X染色体隐性遗传病表现出隔代交叉遗传、男患者多于女患者、女患者的父亲和儿子都是患者的特点。

4．伴X染色体显性遗传病表现出连续遗传、女患者多于男患者、男患者的母亲和女儿都是患者的特点。

5．确定基因位于X染色体或常染色体上的思路：(1)若相对性状的显隐性是未知的，则用纯合亲本进行正交和反交，观察子代雌雄表现型是否相同；(2)若显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性纯合雄性个体杂交方法。

6．确定基因位于常染色体还是X、Y染色体同源区段的思路：隐性雌性个体与显性纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。

7．人类基因组计划的目的是测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。

3．〔探究高考·明确考向〕

1．(2019·全国卷Ⅰ，5)某种二倍体高等植物的性别决定类型为XY型。该植物有宽叶和窄叶两种叶形，宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因(B/b)位于X染色体上，含有基因b的花粉不育。下列叙述错误的是(　C　)

A．窄叶性状只能出现在雄株中，不可能出现在雌株中

B．宽叶雌株与宽叶雄株杂交，子代中可能出现窄叶雄株

C．宽叶雌株与窄叶雄株杂交，子代中既有雌株又有雄株

D．若亲本杂交后子代雄株均为宽叶，则亲本雌株是纯合子

[解析]　由于亲本雄株产生的含有基因b的花粉不育，因此子代不可能出现窄叶雌株(XbXb)；窄叶性状只能出现在雄株(XbY)中，其中Xb来自卵细胞，Y来自精子，A项正确。当宽叶雌株的基因型为XBXb，宽叶雄株的基因型为XBY时，子代可出现窄叶雄株(XbY)，B项正确。宽叶雌株的基因型为XBXb或XBXB，与窄叶雄株(XbY)杂交后，由于含有基因b的花粉不育，子代只有雄株，没有雌株，C项错误。若亲本杂交后子代雄株均为宽叶(XBY)，则雌株提供的基因皆为XB，由此可知亲本雌株的基因型只能为XBXB(纯合子)，不能为XBXb，D项正确。

2．(2017·全国卷Ⅰ，6)果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上；长翅基因(B)对残翅基因(b)为显性，位于常染色体上。现有一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1雄蝇中有1/8为白眼残翅，下列叙述错误的是(　B　)

A．亲本雌蝇的基因型是BbXRXr

B．F1中出现长翅雄蝇的概率为3/16

C．雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同

D．白眼残翅雌蝇可形成基因型为bXr的极体

[解析]　F1雄蝇中有1/8为白眼残翅(bbXrY)，1/8＝1/4×1/2，可推出亲本的基因型为BbXRXr、BbXrY，A正确；F1中出现长翅雄蝇的概率为3/4(长翅)×1/2(雄性)＝3/8，B错误；亲本雌蝇产生XR和Xr两种配子，亲本雄蝇产生Xr和Y两种配子，在雌、雄亲本产生的配子中Xr均占1/2，C正确；白眼残翅雌蝇的基因型为bbXrXr，减数分裂形成的极体的基因型可为bXr，D正确。

3．(2019·全国卷Ⅰ，32)某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。果蝇的部分隐性突变基因及其在染色体上的位置如图所示。回答下列问题。

(1)同学甲用翅外展粗糙眼果蝇与野生型(正常翅正常眼)纯合子果蝇进行杂交，F2中翅外展正常眼个体出现的概率为3/16。图中所列基因中，不能与翅外展基因进行自由组合的是紫眼基因。

(2)同学乙用焦刚毛白眼雄蝇与野生型(直刚毛红眼)纯合子雌蝇进行杂交(正交)，则子代雄蝇中焦刚毛个体出现的概率为0；若进行反交，子代中白眼个体出现的概率为1/2。

(3)为了验证遗传规律，同学丙让白眼黑檀体雄果蝇与野生型(红眼灰体)纯合子雌果蝇进行杂交得到F1，F1相互交配得到F2。那么，在所得实验结果中，能够验证自由组合定律的F1表现型是红眼灰体，F2表现型及其分离比是红眼灰体：红眼黑檀体：白眼灰体：白眼黑檀体＝9：3：3：1；验证伴性遗传时应分析的相对性状是红眼/白眼，能够验证伴性遗传的F2表现型及其分离比是红眼雌蝇：红眼雄蝇：白眼雄蝇＝2：1：1。

[解析]　(1)依题意可知，同学甲所用果蝇的基因型为dpdpruru(翅外展粗糙眼)和DpDpRuRu(野生型正常翅正常眼纯合子)，两者杂交产生F1，F1的基因型为DpdpRuru，F1相互交配得到F2，F2中翅外展正常眼(dpdpRuRu或dpdpRuru)个体出现的概率为1/4×3/4＝3/16。图中所列基因中，紫眼基因与翅外展基因在同一条染色体上，不能进行自由组合。

(2)依题意可知，同学乙所用果蝇的基因型为XsnwY(焦刚毛白眼雄果蝇)和XSnWXSnW(野生型直刚毛红眼纯合子雌果蝇)，两者杂交(正交)，子代雄蝇的基因型全是XSnWY，无焦刚毛个体。若进行反交(XsnwXsnw和XSnWY)，子代中白眼个体出现的概率是1/2。

(3)依题意可知，同学丙所用果蝇的基因型为eeXwY(白眼黑檀体雄果蝇)和EEXWXW(野生型红眼灰体纯合子雌果蝇)，两者杂交产生F1，F1的基因型为EeXWXw和EeXWY，两对基因能够自由组合，故能够验证自由组合定律的F1的表现型是红眼灰体雌果蝇、红眼灰体雄果蝇。F2的表现型及其分离比是(3灰体：1黑檀体)(3红眼：1白眼)，即红眼灰体：红眼黑檀体：白眼灰体：白眼黑檀体＝9：3：3：1。验证伴性遗传时相应基因在性染色体上，故应分析的相对性状是红眼(XWXW)和白眼(XwY)，能够验证伴性遗传的F2的表现型及其分离比是红眼雌果蝇：红眼雄果蝇：白眼雄果蝇＝2：1：1。

4．(2017·海南卷，29)果蝇有4对染色体(Ⅰ～Ⅳ号，其中Ⅰ号为性染色体)。纯合体野生型果蝇表现为灰体、长翅、直刚毛，从该野生型群体中分别得到了甲、乙、丙三种单基因隐性突变的纯合体果蝇，其特点如表所示。

某小组用果蝇进行杂交实验，探究性状的遗传规律。回答下列问题：

(1)用乙果蝇与丙果蝇杂交，F1的表现型是灰体长翅膀；F1雌雄交配得到的F2不符合9：3：3：1的表现型分离比，其原因是两对等位基因均位于Ⅱ号染色体上，不能进行自由组合。

(2)用甲果蝇与乙果蝇杂交，F1的基因型为EeBb、表现型为灰体，F1雌雄交配得到的F2中果蝇体色性状会(填“会”或“不会”)发生分离。

(3)该小组又从乙果蝇种群中得到一只表现型为焦刚毛、黑体的雄蝇，与一只直刚毛灰体雌蝇杂交后，子一代雌雄交配得到的子二代的表现型及其比例为直刚毛灰体♀：直刚毛黑体♀：直刚毛灰体：直刚毛黑体：焦刚毛灰体：焦刚毛黑体＝6：2：3：1：3：1，则雌雄亲本的基因型分别为XAXABB、XaYbb(控制刚毛性状的基因用A/a表示)。

[解析]　(1)根据表格分析，甲为eeBBVgVg，乙为EEbbVgVg，丙为EEBBvgvg。乙果蝇与丙果蝇杂交，子代为EEBbVgvg，即灰体长翅。F1雌雄交配，由于B/b和Vg/vg均位于Ⅱ染色体，不能自由组合，故得到的F2不符合9：3：3：1的表现型分离比。 (3)子二代雄蝇：直刚毛：焦刚毛＝(3＋1)：(3＋1)＝1：1，雌蝇：直刚毛：焦刚毛＝8：0＝1：0，表明A和a基因位于X染色体。子二代雌蝇都是直刚毛，表明直刚毛是显性性状，子一代雄蝇为XAY，雌蝇为XAXa，亲本为XAXA×XaY。关于灰身和黑身，子二代雄蝇：灰身：黑身＝(3＋3)：(1＋1)＝3：1，雌蝇：灰身：黑身＝6：2＝3：1，故B和b位于常染色体，子一代为Bb×Bb。综上所述，亲本为XAXABB、XaYbb。