2021新高考生物人教版一轮学案：考能提升（四）　遗传的物质基础和基本规律

考能提升(四)　遗传的物质基础和基本规律

一、核心综合归纳

1．XY染色体同源区段的遗传，其性状与性别差异的关系

位于X、Y染色体同源区段上的等位基因，若显隐性基因均可存在于X或Y染色体同源区段上，其遗传与常染色体上的等位基因的遗传相同，性状是否与性别关联，则需要具体问题具体分析。与性别关联的如XaXa×XaYA→XaXa(隐性性状)、XaYA(显性性状)，与性别不关联的如XAXa×XaYa→XAXa(显性性状)、XaXa(隐性性状)、XAYa(显性性状)、XaYa(隐性性状)。

2．概率求解范围的界定

(1)遗传概率求解范围的确定

在解概率计算题时，需要注意所求对象是在哪一个范围内所占的比例。

①在所有后代中求概率：不考虑性别归属，凡其后代均属于求解范围。

②只在某一性别中求概率：需要避开另一性别，只看所求性别中的概率。

③连同性别一起求概率：此种情况性别本身也属于求解范围，因而应先将该性别的出生率列入范围，再在该性别中求概率。

(2)性染色体上的基因控制的遗传病

①病名在前、性别在后，则从全部后代中找出患病男(女)，即可求得患病男(女)的概率。因性别已随性状考虑在内，故无需再乘以。

②若性别在前、病名在后，求概率问题时只考虑相应性别中的发病情况，如男孩患病的概率则是指所有男孩中患病的男孩占的比例。

3．密码子“简并性”及其意义

密码子与氨基酸并非一一对应的关系，有许多氨基酸可对应多种密码子(如亮氨酸对应6个密码子，缬氨酸、苏氨酸、丙氨酸等可对应4个密码子)，从而导致氨基酸与密码子间的对应关系为“20”对应“61”，此即密码子的“简并性”。这种简并性的意义有二：一为“提高翻译速率”，二为增强翻译过程的“容错性”，从而使得基因发生突变时尽管密码子发生改变，但氨基酸不发生改变，这对维持生物性状的稳定具重要意义。

4．基因表达计算中氨基酸、RNA中碱基、DNA中碱基中“至少”或“最多”，及可以进行“复制、转录与翻译”的细胞

(1)基因表达过程中，蛋白质的氨基酸的数目＝mRNA的碱基数目＝基因中的碱基数目。这个比例关系就是最大值，原因如下：

①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。

②真核原核生物基因中存在不编码氨基酸的非编码序列或非转录序列。

③转录出的mRNA中有终止密码，终止密码子不对应氨基酸，并且合成的肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍多。

(2)并非所有细胞均可进行复制、转录与翻译；

①只有分生组织细胞才能进行“复制”(当然也进行转录与翻译)

②高度分化的细胞只进行转录、翻译、不进行复制。

③哺乳动物成熟红细胞“复制、转录、翻译”均不进行。

5．记住以下九个“不一定”

二、阅卷案例促规范

阅卷案例　伴性遗传及其应用

真题再现

(2018·全国卷Ⅱ·32)某种家禽的豁眼和正常眼是一对相对性状，豁眼雌禽产蛋能力强。已知这种家禽的性别决定方式与鸡相同，豁眼性状由Z染色体上的隐性基因a控制，且在W染色体上没有其等位基因。

回答下列问题：

(1)用纯合体正常眼雄禽与豁眼雌禽杂交，杂交亲本的基因型为____________；理论上，F1个体的基因型和表现型为__________________，F2雌禽中豁眼禽所占的比例为__。

(2)为了给饲养场提供产蛋能力强的该种家禽，请确定一个合适的杂交组合，使其子代中雌禽均为豁眼，雄禽均为正常眼。写出杂交组合和预期结果，要求标明亲本和子代的表现型、基因型。

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(3)假设M/m基因位于常染色体上，m基因纯合时可使部分应表现为豁眼的个体表现为正常眼，而MM和Mm对个体眼的表现型无影响。以此推测，在考虑M/m基因的情况下，若两只表现型均为正常眼的亲本交配，其子代中出现豁眼雄禽，则亲本雌禽的基因型为________，子代中豁眼雄禽可能的基因型包括____________________。

参考满分答案

(1)ZAZA，ZaW　ZAW、ZAZa，雌雄均为正常眼　1/2

(2)杂交组合：豁眼雄禽(ZaZa)×正常眼雌禽(ZAW)

预期结果：子代雌禽为豁眼(ZaW)，雄禽为正常眼(ZAZa)

(3)ZaWmm　ZaZaMm，ZaZamm

阅卷满分规则

满分规则1：审题要细心、不能疏忽大意。

本题题干中①豁眼雌禽产蛋能力强，②家禽的性别决定方式与鸡相同。因此蛋禽中需要更多基因型为ZaW的家禽。

(3)题中m基因结合时可使部分应表现为豁眼的个体，表现为正常眼，因此mmZaZa可表现为雄禽正常眼也可表现为雄禽豁眼；mmZaW可表现为雌禽正常眼，也可表现为雌禽豁眼。

满分规则2：分析问题要到位，考虑问题要全面。

(3)题中根据题意，子代中出现豁眼雄禽ZaZa_ _，则正常眼亲本雌禽的基因型为ZaWmm，正常眼亲本雄禽基因型可能为ZAZaM_或ZaZamm(mm纯合使部分应表现为豁眼的个体表现为正常眼)，其子代豁眼雄禽的基因型可能为ZaZaMm或ZaZamm。

满分规则3：答题要全面、准确，不能遗漏。

如(1)题中，只答F1的基因型或表现型不得分，同样(2)题中要答全亲本和子代的基因型和表现型才能得分，(3)题中，子代中豁眼雄禽的基因型只答一种不得分。

三、典例知识整合

1．同位素示踪法

(1)理解含义

用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪。可以明确化学反应的详细过程。

(2)方法应用

用来研究细胞内的元素或化合物的来源、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。

(3)应用分析

①标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记HO光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自H2O，而不是来自CO2。

②标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。

③标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。

2．荧光标记法

荧光标记法是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行标记的分析方法。

(1)常用的荧光蛋白为绿色和红色两种：

①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，分子量为27 kD，具有238个氨基酸，用蓝光或近紫外光照射，发出绿色荧光。

②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发出红色荧光，有着广泛的应用前景。

(2)人教版教材中用到荧光标记法的地方

①《必修1》 P67“细胞融合实验”：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。

②《必修2》P30“基因在染色体上的实验证据”：通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。

(3)荧光标记法特别是在免疫学研究中也有重要的作用，例如免疫荧光抗体标记法。将已知的抗体或抗原分子标记上荧光素，当与其相对应的抗原或抗体起反应时，在形成的复合物上就带有一定量的荧光素，在荧光显微镜下就可以看见发出荧光的抗原抗体结合部位，检测出抗原或抗体。

3．DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题

(1)减数分裂中染色体标记情况分析

如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行减数分裂，结果染色体中的DNA标记情况如图所示：

由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制1次，所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“3H∥1H”。

(2)有丝分裂中染色体标记情况分析

如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，连续进行2次有丝分裂，与减数分裂过程不同，因为有丝分裂是复制1次分裂1次，因此这里实际上包含了2次复制。

由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“3H∥1H”。第二次有丝分裂复制后的染色体上两条单体中只有一条单体含有3H，即DNA分子为“3H∥1H”，而另一条单体只有1H，即DNA分子为“1H∥1H”，在后期时两条单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞中可能都含有3H，也可能不含3H，含有3H的染色体条数是0～2n条(体细胞染色体条数是2n)。

针对训练

1．下列生物学研究中，应用同位素标记法能实现研究目的的是(　C　)

A．15N标记脱氧核苷酸，证明DNA的分子结构为规则的双螺旋

B．35S标记蛋白质。证明DNA是一切生物的主要遗传物质C．18O标记CO2观察光合作用吸收的CO2中O元素的去向D．3H标记胸腺嘧啶，证明通过转录过程合成RNA

[解析]　15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制，A错误；噬菌体的DNA中不含S元素，但其蛋白质外壳中含有S元素，因此本实验只能证明蛋白质不是遗传物质，不能证明DNA是一切生物的主要遗传物质，B错误；18O标记CO2，可以用于观察光合作用吸收的CO2中O元素的去向，C正确；转录过程利用的原料是四种核糖核苷酸，不会利用腺胸腺嘧啶，D错误。

2．小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是 (　D　)

A．初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记

B．次级精母细胞中每条染色体都被标记

C．只有半数精细胞中有被标记的染色体

D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等

[解析]　一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记，A项错误；着丝点分裂后的次级精母细胞只有一半的染色体被标记，B项错误；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定，C项错误；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等，D项正确。

3．(不定项选择题)将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含3H的培养基中培养，该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等的子细胞。下列有关说法错误的是( ABD )

A．若子细胞中染色体数为2n，则其中含3H的染色体数一定为n

B．若子细胞中染色体数为n，则其中含3H的DNA分子数为n/2

C．若子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中可能发生基因重组

D．若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体分离

[解析]　根据同位素示踪法，该动物细胞经过3H标柱后，放在不含3H的培养基中培养，如果该细胞是经过两次有丝分裂后形成的4个细胞，则子细胞含3H的染色体数可能是0～2n；如果该细胞发生的是减数分裂，则子细胞中3H的DNA分子数为n；如果子细胞中染色体都含有3H，该细胞发生的减数分裂，细胞分裂过程中能发生基因重组；如果子细胞中的染色体不含3H，则该细胞发生的是有丝分裂，不可能发生同源染色体分离。

4．(2019·河北省承德市高三期末)将DNA分子的两条链均被15N标记的酵母菌在不含15N的培养基中繁殖2代，再转移到含15N的培养基中繁殖2代，若只考虑核DNA，则子代酵母菌中DNA的两条链均含有15N的占(　D　)

A．1/4 B．1/8  

C．3/8 D．5/8

[解析]　将DNA分子的两条链均被15N标记的酵母菌在不含15N的培养基中繁殖2代，产生了4个DNA分子，其中有2个DNA不含15N,2个DNA的一条链含15N。再转移到含15N的培养基中繁殖2代，2个不含15N的DNA，形成8个DNA中，有4个DNA两条链都含15N；2个一条链含15N的 DNA，形成的8个DNA中，有6个DNA的两条链都是15N，所以16个DNA中有10个DNA的两条链含15N，即子代酵母菌中DNA的两条链均含有15N的占5/8，故选D。