生物遗传规律

热点预测：遗传的基本规律 学科： 生物 适用地区： 全国 命题人姓名： 孟凡正 遗传的基本规律是高中生物学的一个难点，同时也是高考必考的考点，遗传学研究最常用的就是假说演绎法，它是从问题出发，为解答问题而提出尝试性的假说或理论解释，由这一理论假说可以推导出一些研究假设，然后通过大量的观察来检验假设。 基本解题过程是“界定问题→提出假设→推断预测→实验验证”。若有关的观察预测正确，那么有关假设就被印证；若有关预测不正确，那么有关假设就被否证。 解答此类问题的一般思路是： “甲×乙→结果l，说明了……。甲×乙→结果2，说明了……。”所以如何选择实验乙成为问题的关键。 这类题目在高考中常以大题的形式出现，所占分数比重很高，2009年的高考中，以下几方面的命题极有可能成为热点。 一、确定某一性状是显性性状还是隐性性状 性状的显隐关系的确定，常采用以下两种方法： 1、杂交法。具有相对性状的纯种杂交，F1现出的亲本性状是显性性状，未表现出的亲本性状是隐性性状。 需要注意的是：(1)两亲本是纯合子。(2)要符合统计学原理。 2、自交法，杂种后代中，出现的“新”性状是隐性性状；或后代有性状分离，3／4比例的性状(亲本的性状)为显性。 例：已知牛的有角与无角为一对相对性状，由常染色体上的等位基因A与a控制。在自由放养多年的一群牛中(无角的基因频率与有角的基因频率相等)，随机选出1头无角公牛和6头有角母牛，分别交配，每头母牛只产了l头小牛。在6头小牛中，3头有角，3头无角。 (1)根据上述结果能否确定这对相对性状中的显性性状?请简要说明推断过程。 (2)为了确定有角与无角这对相对性状的显隐性关系，用上述自由放养的牛群(假设无突变发生)为实验材料，再进行新的杂交实验．应该怎样进行?(简要写出杂交组合、预期结果并得出结论) ：依题意分析，结合上述方法，较易确定显隐性状的相关问题。 答案：(1)不能确定。 ①假设无角为显性，则公牛的基因型为Aa。6头母牛的基因型都为aa。每个交配组合的后代或为有角或为无角，概率各占1／2。6个组合后代合计出现3头无角小牛，3头有角小牛。 ②假设有角为显性，则公牛的基因型为aa．6头母牛可能有两种的基因型．即AA和Aa。 AA的后代均为有角。Aa的后代或为无角或为有角，概率各占l／2。由于配子的随机结合及后代数量少．实验分离比例可能偏离l／2。所以，只要母牛中具有Aa基因型的头数大于或等于3头，那么6个组合后代合计也会出现3头无角小牛和3头有角小牛。综上分析，不能确定有角为显性，还是无角为显性。 (2)从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交(有角牛×有角牛)。如果后代出现无角小牛，则有角为显性．无角为隐性；如果后代全部为有角小牛．则无角为显性．有角为隐性。 二、确定某显性性状个体是纯合子还是杂合子 1、对高等动物来说．一般宜采用测交法。 2、对于高等植物来说，大多数植物是雌雄同花或雌雄同株，要测定其基因型，可用自交法、测交法和花粉鉴定法进行，每一种方法适用的范围大小不同。 自交法是最简便、最常见的一种方法。适合雌雄同花或雌雄同株的植物基因型鉴定，不需要人工去雄，大大简化了鉴定的难度和程序，只需将亲本自交后代的种子第二年种下去，看其后代是否发生性状分离。如果发生性状分离．说明该亲本是杂合子；如果不发生性状分离．说明该亲本是纯合子。因此，在实际工作中，自交法得到广泛应用。 测交法是将未知基因型的亲本与有关的隐性纯合子之间的杂交。必须一方作母本，一方作父本．并且作母本的一方要人工去雄．去雄时间是在花蕾期。这种方法适合玉米等雌雄同株的农作物，而不适合水稻、小麦、高梁等农作物，原因是这些农作物是由许多花组成的花序，每一朵花均为两性花，花又很小，当人工去雄时，工作量非常大，操作困难。 例：某中学研究性学习小组重复了孟德尔关于两对相对性状的杂交实验，仅选取F2黄色圆粒豌豆种子(黄色、绿色分别由A和a控制，圆粒、皱粒分别由B和b控制)若干作实验材料，进行自身基因型鉴定。这些种子籽粒饱满．长成的植株结实率高。实验一组利用单倍体育种方法对部分种子进行基因型鉴定，取得了满意效果；实验二组选择另一种实验，对剩余种子进行基因型鉴定。假如你是该小组成员，请补充完善下列方案。 (1)课题名称：________________________________________________________ (2)探究方法：_____________________________________________ (根据基因重组原理) (3)实验步骤： ①播种并进行苗期管理。 ②植株成熟后，________________________________________________________ ③收集每株所结种子，进行统计分析。 (4)预测实验现象及结论 分析：A_B_×A_B_后代可能出现的性状及比例： 若是AABB×AABB，则后代只出现A_B_ 一种表现型。 若是AABb×AABb，则后代出现A_B_、A_bb两种表现型，比例为3：1。 若是AaBB×AaBB，则后代出现A_B_、aaB_两种表现型，比例为3：l。 若是AaBb×AaBb，则后代出现A_B_、A_bb、aaB_、aabb四种表现型，比例为9：3：3：1 回答此类问题，推测实验结果和结论时，可将上述思维逆转。 答案：(1)课题名称：探究F2中黄色圆粒豌豆的基因型 (2)探究方法：根据自交后代的表现型及比例推导亲本基因型 (3)实验步骤：②自然状态下进行自花授粉 (4)预测实验现象及结论：①若自交后代全部为黄色圆粒．则F2黄色圆粒豌豆的基因型为AABB；②若后代仅出现黄色圆粒、黄色皱粒，比例约为3：1．则F2黄色圆粒豌豆的基因型为AABb；③若后代仅出现黄色圆粒，绿色圆粒且比例约为3：1，则F2黄色圆粒豌豆的基因型为AaBB；④若后代出现黄色圆粒、绿色圆粒、黄色皱粒、绿色皱粒四种表现型，比例约为9：3：3：1，则F2黄色圆粒豌豆的基因型为AaBb。 三、确定某一相对性状的遗传是否遵循孟德尔定律 判断某性状的遗传是否遵循孟德尔定律最基本的方法是采用自交法或杂交法。按孟德尔定律推测后代结果(比例)。若实验结果符合推测．则遵循孟德尔定律；若不符合，则不遵循孟德尔定律。 例：用纯种有色饱满籽粒的玉米与无色皱缩籽粒的玉米杂交(实验条件满足实验要求)，F1全部表现为有色饱满，F1自交后。F2代的性状表现及比例为：有色饱满73％，有色皱缩2％，无色饱满2％，无色皱缩23％。回答下列问题： (1)上述一对性状的遗传符合 定律。 (2)上述两对性状的遗传是否符合自由组合定律?为什么? (3)请设计一个实验方案，进一步验证这两对性状的遗传是否符合自由组合定律。(实验条件满足实验要求) 分析：(1)F2中有色：无色=3：l，饱满：皱缩=3：1，分别符合分离定律。 (2)F2的四种表现型比例为73：2：2：23．不符合孟德尔9：3：3：l的比例，故不遵循自由组合定律。(3)除自交法，可对F1进行测交或单倍体育种的方法。根据后代分离比作推测。 另外，两对等位基因．按每一对基因考虑．遵循分离定律。两对基因综合考虑，则不一定遵循自由组合定律。因为符合自由组合定律的两对基因必须位于两对同源染色体上。 忽视这一点，第(2)题易错。 答案：(1)基因的分离 (2)不符合；因为玉米粒色和粒形的每一对相对性状的分离比为3：l。两对性状综合考虑，如果符合自由组合定律，F1自交后代分离比应符9：3：3：1。 (3)方案l： ①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交．获得F1代。 ②取F1植株10株，与无色皱缩的玉米进行杂交。 ③收获杂交后代种子并统计不同表现型的数量比例。若四种表现型比例符合l：l：l：l。则符合自由组合定律；若四种表现型比例不符合l：l：l：1．则不符合自由组合定律。 方案2： ①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得F1代。 ②取F1植株的花粉进行植物组织培养，获得单倍体植株幼苗；再用秋水仙素处理幼苗 ③收获种子并统计不同表现型的数量比例。若四种表现型比例符合1：1：1：l。则符合自由组合定律；若四种表现型比例不符合1：1：1：1，则不符合自由组合定律。 四、确立某一基因位于常染色体上或X染色体上 1、隐性雌性个体与显性雄性个体交配，若后代雌性个体全部是显性性状，雄性个体全部是隐性性状．则该基因位于x染色体上；若后代中雌性个体出现隐性性状或雄性个体出现显性性状、则该基因位于常染色体上。 2、隐性雌性个体或杂合显性雌性个体与纯合显性雄性个体杂交，如果后代出现隐性雄性个体，则该基因位于X染色体上，如果后代出现全部为显性．不出现隐性雄性个体，则该基因位于常染色体上。 3、杂合显性雌性个体与(杂合)显性雄性个体杂交．如果后代出现隐性雌性个体，则该基因位于常染色体上。如果后代不出现隐性雌性个体．则该基因位于X染色体上。 例：在一个纯合直尾的小鼠种群中．出现一只弯曲尾的雄性小鼠。假如已经弄清弯曲尾是隐性性状，请设计实验。判断弯曲尾基因是位于常染色体上还是Xx染色体上。请写出有关实验步骤，可能的实验结果及相关结论。 分析：基本的思维方式是假设演绎法，例：假设弯曲尾基因位于X染色体上，XBXb×XBY→XBXB、XBXb、XBY、XbY，即出现直尾雌鼠、直尾雄鼠、弯曲尾雄鼠。假设弯曲尾基因位于常染色体上，Bb(♀)×Bb(♂) →BB(♀、♂)、Bb(♀、♂)、bb(♀、♂)。即出现直尾雌鼠、直尾雄鼠、弯曲尾雌鼠、弯曲尾雄鼠。可见，用杂合直尾雌鼠与(杂合)直尾雄鼠进行杂交，若后代不出现弯曲尾雌鼠，则弯曲尾基因位于X染色体上；若后代出现弯曲尾雌鼠．则弯曲尾基因位于常染色体上。 题设条件中没有杂合直尾雌鼠，可用题设中弯曲尾的雄性小鼠与纯合直尾的雌性小鼠杂交获得。本题可有多种不同的方案，其他方案可依次类推。 答案：可以有不同的设计方案。 方案一： 第一步，用纯种直尾雌性小鼠与变异的弯曲尾雄性小鼠交配．得F1，F1全是直尾的。 第二步，将F1的直尾雌鼠与F1的直尾雄鼠杂交。如果后代出现雌性弯曲尾，则弯曲尾基因位于常染色体上；如果后代不出现雌性弯曲尾，则弯曲尾基因位于X染色体上。 方案二： 第一步，用纯种直尾雌性小鼠与变异的弯曲尾雄性小鼠交配，得F1，F1全是直尾的。 第二步，将F1的直尾雌鼠与原种群的纯合直尾雄鼠杂交。如果后代全为直尾，则弯曲尾基因位于常染色体上；如果后代出现雄性弯曲尾，则弯曲尾基因位于X染色体上。 五、确定生物性状是突变还是环境作用引起的 生物的性状表现，是遗传物质和环境条件共同作用的结果。生物体在个体发育过程中，不仅要受到内在因素基因的控制，也要受到环境因素的影响。由遗传物质发生改变引起的变异是可遗传的．单纯由于环境改变引起的变异，并没有改变内部的遗传物质，是不可遗传的。因此是否发生了遗传物质的改变，是此类题实验假设的切入点，性状能否真实遗传．是演绎的出发点。 例：已知家鸡的突变类型无尾(M)对普通类型有尾(m)是显性。现用普通有尾鸡自交产的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射一点点胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状。 (1)普通有尾鸡自交产的受精卵的基因型是__________，如果不在孵化早期向卵内注射胰岛素，正常情况下表现型应是​​​​​​​​​​_____________。 (2)你认为上述实验中胰岛素的作用是________________________________。 (3)请设计实验探究你在(3)中的假设．写出实验步骤，实验结果和结论。 分析：若是推断植物的某性状变化的原因．也可采用营养繁殖的方法因为营养繁殖是一种无性生殖，不改变其遗传组成。 ①遗传物质相同，环境不同：将同一植物的某部分器官(或组织、细胞)培养成的幼苗，置于不同环境下生长一段时间观察其性状变化。 ②遗传物质待测，环境相同：将不同性状表现的植物的某部分器官(或组织、细胞)培养成的幼苗，置于相同环境下生长一段时间观察其性状变化。 答案：(1)mm有尾 （2）诱导基因m突变为M(或影响胚胎的正常发育) (3)让上述注射胰岛素后产生的无尾鸡，成熟后雌雄交配．所产受精卵正常孵化(不注射胰岛素)．观察后代相关性状表现。如果后代出现无尾鸡、则证明胰岛素的作用是诱导基因发生突变；如果后代全部表现出有尾性状，则证明胰岛素的作用并非诱导基因突变．只是影响了鸡的胚胎发育的正常进行。 09高考预测 1．孟德尔验证“分离定律”假说的最重要的证据是 A．亲本产生配子时，成对的等位基因发生分离 B．杂合子自交发生3:1的性状分离比 C．杂合子与隐性亲本杂交后代发生1:1的性状分离比 D．2对相对性状杂合子产生配子时非等位基因自由组合 2．蝴蝶的体色，黄色(C)对白色(c)为显性，而雌的不管是什么基因型都是白色的。棒型触角没有性别限制，雄和雌都可以有棒型触角(a)或正常类型(A)。 据下面杂交实验结果推导亲本基因型： 亲本：白、正常(父本) × 白、棒(母本) 雄子代：都是黄、正常 雌子代：都是白、正常 A．Ccaa(父) ×CcAa(母) B．ccAa(父) ×CcAa(母) C．ccAA(父) ×CCaa(母) D．CcAA(父) ×Ccaa(母) 3．番茄果实的颜色由一对基因A、a控制，下表是关于番茄果实颜色的3个杂交实验及其结果。下列分析正确的是 实验组 亲本表现型 F1的表现型和植株数目 红果 黄果 1 红果×黄果 492 504 2 红果×黄果 997 0 3 红果×红果 1511 508 A．番茄的果色中，黄色为显性性状 B．实验1的亲本基因型：红果为AA，黄果为aa C．实验2的后代红果番茄均为杂合子 D．实验3的后代中黄果番茄的基因型可能是Aa或AA 4．玉米是一种雌雄同株的植物，正常植株的基因型为A__B__，其顶部开雄花，下部开雌花；基因型为aaB__的植株不能开出雌花而成为雄株；基因型为A__bb或aabb的植株只开出雌花而成为雌株（两对基因独立遗传）。请回答： （1）若用基因型为AaBb的玉米自交，后代的表现型及比例为_____________________。 （2）现有正常植株的幼苗（已知基因型为AaBb），要尽快获得纯合的雄株和雌株，请简要写出育种方案：____________________________________________________； （3）若上述获得的纯合雄株和纯合雌株杂交，其后代表现型可能是_________________。 5．下表表示果蝇6个系统（都是纯系）的性状和携带这些基因的染色体，系统②～⑥的性状都是隐性，其它性状都正常。回答下列问题。 系统 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 性状 野生型 白眼 黑体 痕迹翅 棕眼 紫眼 染色体 X（b基因） Ⅱ Ⅱ（a基因） Ⅲ Ⅱ （1）研究伴性遗传时，选择 系统之间交配最恰当。 （2）用常染色体上的基因，通过翅和眼的性状确立自由组合规律的实验时，选择 系之间交配最恰当。 （3）让系统④与系统②（两个系统中的雌雄个体数都相等）之间交配，得到的F​1的基因型可能有 （写具体基因型），如果F​1各系统果蝇的生存能力相同，自由交配，则F2中野生型雌性的比值为 。 6.下图为人类中的一种单基因遗传病系谱图。请回答： （1）仅根据该系谱图，不能确定致病基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上。请利用遗传图解简要说明原因。（显性基因用A表示、隐性基因用a表示。只写出与解答问题有关个体的基因型即可。） （2）如果致病基因位于X染色体上，Ⅲ5是携带者，其致病基因来自Ⅰ2的概率为 ；如果致病基因位于常染色体上，Ⅲ5是携带者，其致病基因来自Ⅰ2的概率为 。 （3）如果将该系谱图中一个表现正常的个体换成患者，便可以形成一个新的系谱图，而且根据新系谱图，就可以确定该致病基因位于哪种染色体上。请写出这个个体的标号和致病基因在何种染色体上（写出一个即可）。 7．孟德尔用豌豆进行杂交实验，成功地揭示了遗传的两条基本规律。孟德尔获得成功的重要原因之一是合理设计了实验程序。孟德尔以黄色（Y）圆粒（R）纯种豌豆和绿色（y）皱粒(r)纯种豌豆作亲本，分别设计了纯合亲本的杂交、F1的自交、F1的测交三组实验，最后得出了基因的自由组合定律。据此分析回答下列问题： （1）为解释自由组合现象，孟德尔提出的假说是： 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 ；为检验假说进行的实验是 　　 。这样的科研究方法叫做 　　　　　　 。 （2）将F2中某类型的种子自交后只表现出两种表现型，则该类型种子的基因型可能是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 （3）请再举出一个该科学研究方法在遗传学上运用的实例： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 8．普通小麦中有高杆抗病（TTRR）和矮杆易感病（ttrr）两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验： 请分析回答： （1）A组由F1获得F2的方法是 ，F2矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占 。 （2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是 类。 （3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦品种的是 组，原因是 。 （4）通过矮杆抗病Ⅱ获得矮杆抗病小麦新品种的方法是 。获得的矮杆抗病植株中能稳定遗传的占 。 （5）在一块高杆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮杆小麦。请设计实验方案探究该矮杆性状出现的可能原因（简要写出所用方法、结果和结论） 。 参考答案 1、C 2、C 3、C 4.（1）正常植株:雄株:雌株=9:3:4 （2）选择正常植株的花粉（AB、Ab、aB、ab）进行花药离体培养，得到单倍体幼苗。再用秋水仙素处理单倍体幼苗使其染色体加倍，得到纯合的二倍体植株，即正常植株（AABB）、雄株（aaBB）、雌株（AAbb、aabb）（3）正常植株、雄株 5. （1）①×② （2）④×⑤ （3）AaXBY、AaXBXb、AaXbY 1：2：1 9/32 6. （1）如果致病基因在常染色体上： （2分） 如果致病基因在X染色体上 （2分） 由上可知，不论致病基因在常染色体上，还是在X染色体上均可出现同样的系谱图，故不能确定。（1分） （2）1 1/4（每空1分，共2分） （3）Ⅱ4（或答Ⅲ5） 常染色体（共2分） 7．（1）F1形成配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合；产生4种比例相等的配子 F1测交 假说－演绎法 （2）YyRR或YYRr或yyRr或Yyrr （3）孟德尔发现基因的分离定律所进行的豌豆杂交实验、摩尔根所做的证明基因位于染色体上的果蝇杂交实验 8.（1）自交 2/3 （2）Ⅱ （3）C 基因突变频率低且不定向 （4）秋水仙素（或低温）诱导染色体加倍 100% （5）方法一： 将矮杆小麦与高杆小麦杂交；如果子一代为高杆，子二代高杆：矮杆=3：1（或出现性状分离），则矮杆性状是基因突变造成的；否则，矮杆性状是环境引起的。 方法二： 将矮杆小麦与高杆小麦种植在相同环境条件下；如果两者未出现明显差异，则矮杆性状由环境引起；否则，矮杆性状是基因突变的结果。