2021年生物高考真题分类：知识点7 基因的本质与遗传信息的表达&知识点8 遗传的基本规律(含解析）
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| 名称 | 2021年生物高考真题分类：知识点7 基因的本质与遗传信息的表达&知识点8 遗传的基本规律(含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 358.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-03-06 23:36:17 | ||
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知识点7 基因的本质与遗传信息的表达
1.(2021·全国乙卷·T5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是 ( )
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
【解析】选D。本题主要考查肺炎双球菌的体内转化实验。R型菌无多糖类的荚膜,S型菌有多糖类的荚膜,所以S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;将无毒性的R型菌与加热杀死的有毒性的S型菌混合后注入到小鼠体内,从小鼠体内分离出S型菌,说明S型菌的DNA能进入R型菌细胞指导S型菌的相应蛋白质的合成,B正确;从小鼠体内分离出S型活细菌,说明加热使S型活细菌的蛋白质变性失活,而其DNA的功能不受影响,C正确;DNA酶能将S型菌的DNA水解成脱氧核苷酸而失去作用,因此将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合得不到S型菌,D错误。
2.(2021·山东等级考·T5)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的 T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,脱氨基过程在细胞 M 中只发生一次。将细胞 M 培育成植株 N。下列说法错误的是 ( )
A.N 的每一个细胞中都含有 T-DNA
B.N 自交,子一代中含 T-DNA 的植株占 3/4
C.M 经 n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为 A-U 的细胞占 1/2n
D.M 经 3 次有丝分裂后,含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 1/2
【解析】选D。N是由M细胞形成的,在形成过程中没有DNA的丢失,由于T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,所以M细胞含有T-DNA,N的每一个细胞中都含有 T-DNA,A正确;N植株的一条染色体中含有T-DNA,可以记为+,因此N植株含有T-DNA的基因型记为+-,如果自交,则子代中相关的基因型为++∶+-∶--=1∶2∶1,有 3/4的植株含 T-DNA,B正确;M中只有1个DNA分子上的单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,所以复制n次后,产生的子细胞有2n个,但脱氨基位点为 A-U 的细胞的只有1个,所以这种细胞的比例为1/2n,C正确;如果M 经 3 次有丝分裂后,形成子细胞有8个,由于M细胞 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,所以是G和U配对,所以复制3次后,有4个细胞脱氨基位点为C-G,3个细胞脱氨基位点为A-T,1个细胞脱氨基位点为U-A,因此含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 3/8,D错误。
【方法规律】通过列表解决n次复制后,脱氨基位点的特殊细胞的比例
U-G DNA U-A A-T
1次 U-A、C-G 2个 1个 0个
2次 U-A、 A-T、 C-G、 G-C 4个 1个 1个
3次 U-A、A-T、A-T、T-A、C-G、G-C、C-G、G-C 8个 1个 3个
n次 2n个 1个 (2n-1-1)个
3.(2021·河北选择考·T8)关于基因表达的叙述,正确的是 ( )
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中,tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
【解析】选C。本题主要考查遗传信息的传递,即基因表达过程。某些RNA病毒的遗传物质是RNA,且具有翻译功能,A错误;终止密码子位于mRNA上,DNA上使转录终止的序列是终止子,B错误;翻译过程mRNA和tRNA两种核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性,C正确;多肽链的合成过程中,是由核糖体来读取mRNA的密码子,而不是tRNA,D错误。
4.(2021·河北选择考·T16)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。如表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是 ( )
药物名称 作用机理
羟基脲 阻止脱氧核糖核苷酸的合成
放线菌素D 抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷 抑制DNA聚合酶活性
A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制
C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
【解析】选B、C、D。本题主要考查的是遗传信息的传递和表达。脱氧核糖核苷酸是合成DNA的原料,核糖核苷酸是合成RNA的原料,根据表格信息“羟基脲能够阻止脱氧核糖核苷酸的合成”,可以判断用其处理后,肿瘤细胞中只有DNA复制过程出现原料匮乏,A错误;DNA复制和转录过程均需要模板,故用放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都会受到抑制,B正确;DNA聚合酶的作用是催化DNA的复制,故用阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸,C正确;正常细胞中DNA复制和转录的过程与肿瘤细胞的相同,如果正常细胞接触到三种药物,也会对正常细胞起作用,故将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响,D正确。
【知识点总结】
酶 模板 原料 能量
DNA 复制 解旋酶、DNA聚合酶 DNA的两条链 4种游离的脱氧核糖核苷酸 需要
转录 RNA聚合酶 DNA的一条链 4种游离的核糖核苷酸 需要
5.(2021·广东选择考·T5)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是 ( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选B。本题以DNA双螺旋模型的构建为载体,考查DNA双螺旋模型构建的科学史。赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验,只能说明DNA是遗传物质,至于DNA的结构如何,该实验没有体现,①不符合题意;DNA的X射线衍射图谱可以用来推测DNA分子的结构,因此,可以为双螺旋结构模型的构建提供依据,而且是非常重要的依据,②符合题意;查哥夫发现的DNA中嘌呤数等于嘧啶数,为沃森和克里克得出碱基互补配对原则提供重要依据,③符合题意;DNA半保留复制是在DNA双螺旋模型建立之后提出的,④不符合题意。
6.(2021·广东选择考·T7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是 ( )
A.DNA复制 B.转录
C.翻译 D.逆转录
【解析】选C。本题以一种抗生素为背景,主要考查基因表达(转录和翻译)的过程。tRNA的反密码子和mRNA的密码子通过碱基互补配对结合,从而将密码子编码的氨基酸运输到相应的位置,这个过程是翻译的过程。因此,金霉素抑制tRNA与mRNA的结合,直接影响了翻译的过程,C正确。
7.(2021·湖南选择考·T13) 细胞内不同基因的表达效率存在差异,如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达,图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中,rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
【解析】选A、B、C。基因的表达包括转录和翻译两个过程,图中基因A表达的蛋白质分子数量明显多于基因B表达的蛋白质分子数量,说明基因A表达的效率高于基因B,A正确;图中①过程为转录,发生在真核细胞的细胞核,②过程为翻译,发生在真核细胞的细胞质中,B正确;人的mRNA、rRNA、tRNA都是以DNA中的一条链为模板转录得到的产物,C正确;反密码子是位于tRNA上与密码子碱基互补配对的3个相邻碱基,rRNA是构成核糖体的成分,不含有反密码子,D错误。
8.(2021·浙江6月选考·T14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段,其中一条链的A+T占40%,它的互补链中G与T分别占22%和18%,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为 ( )
A.240个 B.180个 C.114个 D.90个
【解析】选B。含200个碱基的DNA分子片段中,一条链的A+T占40%,得出该链中G+C占60%,因此整个DNA分子片段中G+C也占60%,可知C占30%,即200×30%=60个。连续复制2次,需C的数量是(22-1)×60=180个。
【方法规律】碱基计算规律
(1)双链DNA分子中互补的碱基数目相等:即A=T、C=G。
(2)双链DNA分子中任意两不互补的碱基数之和占碱基总数的50%,即:(A+C)%=(T+G)%=50%;双链DNA分子中两不互补的碱基数之和的比值相等,即(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。
(3)双链DNA分子中可配对的碱基数之和(A+T或G+C)占全部碱基数的百分比等于其中任意一条单链中该对碱基数之和占该单链碱基数的百分比。即(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+T)%或(G1+C1)%=(G2+C2)%=(G+C)%。双链DNA分子中(A+T)/(G+C)等于每条单链中的(A+T)/(G+C)。
9.(2021·浙江6月选考·T19)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(+RNA)。该病毒感染宿主后,合成相应物质的过程如图所示,其中①~④代表相应的过程。下列叙述正确的是 ( )
A.+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能
B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代
C.过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化
D.过程④在该病毒的核糖体中进行
【解析】选A。+RNA能作为翻译时的模板,具有mRNA的功能,A正确;该病毒的遗传物质是RNA,只有双链DNA进行半保留复制,B错误;过程①②的进行需RNA聚合酶的催化,③是翻译过程,不需RNA聚合酶的催化,C错误,过程④在宿主细胞的核糖体中进行,D错误。
【知识总结】中心法则的五大过程
(1)需要解旋的过程及相关酶:DNA复制(两条链都作为模板),需解旋酶;转录(DNA中的一条链作为模板),原核生物需RNA聚合酶解旋。
(2)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但具体到不同细胞情况不完全相同,如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径;哺乳动物成熟的红细胞无遗传信息的传递。
(3)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒感染的细胞中,是对中心法则的补充和完善。
(4)上述五个过程都需进行碱基互补配对,进行碱基互补配对的场所有细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
10.(2021·全国甲卷·T30)(9分)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA-Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究,实验流程的示意图如下。
回答下列问题:
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是
。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是
。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA 。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是 。
【解题指南】
题干中可以获取的信息:用32P标记的DNA单链检测基因的位置,dATP(dA-Pα~Pβ~Pγ)含三个磷酸基团。
必备知识点:DNA的结构和组成,酶的专一性。
【解析】 本题考查DNA的分子结构和复制。DNA的单体是四种脱氧核糖核苷酸,一个脱氧核糖核苷酸中,含有一分子脱氧核糖,一分子磷酸和一分子含氮碱基,dATP(dA-Pα~Pβ~Pγ)中,含有三个磷酸基团,只有在β位和γ位磷酸基团脱离后,才能成为合成DNA的原料,因此只有α位磷酸基团被32P标记,合成的DNA片段才能被32P标记。用DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行研究,用的是DNA分子杂交技术,32P标记的DNA单链会与W基因的一条链互补配对,形成杂交带,如果W基因在细胞内表达,所形成的RNA就可能与32P标记的DNA单链互补配对,影响对基因位置的判断,因此,在混合操作之前,要先去除样品中的RNA分子,以排除对实验结果的干扰。使用DNA分子杂交原理进行实验,需要先把样品中的双链DNA解旋为单链,体外解旋DNA可以利用其热变性原理,当32P标记的DNA单链与W基因的单链互补配对后,形成杂交带,就可以根据杂交带的位置判断W基因在染色体上的位置了。酶具有专一性,去除DNA,只能选用DNA(水解)酶。
答案:(1) dATP的β位和γ位的磷酸基团脱离,剩余的部分是DNA复制的原料,α位磷酸基团被32P标记才能使合成的DNA具有放射性 (2)避免DNA片段甲与RNA发生互补结合 (3)双链解开,形成单链 (4)DNA(水解)酶
知识点8 遗传的基本规律
1.(2021·全国甲卷·T5)果蝇的翅型、眼色和体色3个性状由3对独立遗传的基因控制,且控制眼色的基因位于X染色体上。让一群基因型相同的果蝇(果蝇M)与另一群基因型相同的果蝇(果蝇N)作为亲本进行杂交,分别统计子代果蝇不同性状的个体数量,结果如图所示。已知果蝇N表现为显性性状灰体红眼。下列推断错误的是 ( )
A.果蝇M为红眼杂合体雌蝇
B.果蝇M体色表现为黑檀体
C.果蝇N为灰体红眼杂合体
D.亲本果蝇均为长翅杂合体
【解题指南】
(1)关键信息:3对基因独立遗传;灰体红眼是显性性状。
(2)解题思路:先结合关键信息分析图中给出的3对性状的比例,判断每一对性状的亲本可能的基因型,然后进一步分析题中的四个选项。
【解析】选A。由题干信息可知,3对基因独立遗传,红眼、白眼基因位于X染色体上,因此可判断长翅、残翅基因和灰体、黑檀体基因分别位于不同对的常染色体上。由图中信息进一步分析:长翅∶残翅≈3∶1,分析可知亲本都是杂合长翅,可以用Aa×Aa表示;红眼∶白眼≈1∶1,因为题干中没有性别提示,因此亲本的基因型有两种可能,表示为:XBXb×XbY或者XbXb×XBY,这两种方式的共同点是,两亲本表现型不同;黑檀体∶灰体≈1∶1,亲本基因型可以表示为:Cc×cc。因为N表现为显性性状灰体红眼,所以N的基因型可能是AaCcXBXb或AaCcXBY,M的基因型则可能是AaccXbY或 AaccXbXb。然后依照上述判断逐个分析四个选项即可作出正确的判断。
2.(2021·全国乙卷·T6)某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制(杂合子表现显性性状)。已知植株A的n对基因均杂合。理论上,下列说法错误的是 ( )
A.植株A的测交子代会出现2n种不同表现型的个体
B.n越大,植株A测交子代中不同表现型个体数目彼此之间的差异越大
C.植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等
D.n≥2时,植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数
【解析】选B。本题主要考查遗传规律的应用。植株A测交即AaBbCc……×aabbcc……,子代表现型为2×2×2×……,即2n,A正确;无论n多大,植株A测交子代中不同表现型比例都为(1∶1)×(1∶1)×(1∶1)×……,即1∶1∶1……,B错误;植株A测交子代中n对基因均杂合的概率为(1/2)n,纯合的概率也为(1/2)n,C正确;植株A测交,子代纯合的概率为(1/2)n,杂合的概率为1-(1/2)n,当n≥2时,1-(1/2)n≥(1/2)n,即杂合子的个体数多于纯合子,D正确。
【方法规律】运用“拆分法”求解自由组合定律的计算问题
解题规律 示例
配子类型(配子种类数) 2n(n为等位基因对数) AaBbCCDd产生配子种类数为23=8种
配子间结合方式 配子间结合方式种类数等于配子种类数的乘积 AABbCc×aaBbCC配子间结合方式种类数=1×2×2×1×2×1=8种
子代基因型(或表现型)种类 双亲杂交(已知双亲基因型),子代基因型(或表现型)种类等于各性状按分离定律所求基因型(或表现型)的乘积 AaBbCc×Aabbcc,基因型为3×2×2=12种,表现型为2×2×2=8种
子代某种基因型(或表现型)的概率 双亲杂交(已知双亲基因型),子代某种基因型(或表现型)的概率等于亲本每对基因杂交所产生相应的基因型(或表现型)概率的乘积 AaBbCc×AabbCc,子代中三种性状均为显性(A_B_C_)的概率为3/4×1/2×3/4=9/32
3.(2021·山东等级考·T6)果蝇星眼、圆眼由常染色体上的一对等位基因控制,星眼果蝇与圆眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=1∶1,星眼果蝇与星眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=2∶1。缺刻翅、正常翅由 X 染色体上的一对等位基因控制,且 Y染色体上不含有其等位基因,缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交所得子一代中,缺刻翅雌果蝇∶正常翅雌果蝇=1∶1,雄果蝇均为正常翅。若星眼缺刻翅雌果蝇与星眼正常翅雄果蝇杂交得 F1,下列关于 F1的说法错误的是 ( )
A.星眼缺刻翅果蝇与圆眼正常翅果蝇数量相等
B.雌果蝇中纯合子所占比例为 1/6
C.雌果蝇数量是雄果蝇的二倍
D.缺刻翅基因的基因频率为 1/6
【解题指南】
获取信息:
①由“星眼果蝇与星眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=2∶1”可知星眼为显性,且存在显性纯合致死。
②由“缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交……,缺刻翅雌果蝇∶正常翅雌果蝇=1∶1,雄果蝇均为正常翅”可知缺刻翅基因在X染色体上,且缺刻翅雄果蝇致死。
扫清障碍:
①计算过程中致死类型要记清。
②X染色体上基因频率计算时,基因型为XY的个体只有“一个”相关基因。
【解析】选D。亲本星眼缺刻翅雌果蝇基因型为AaXBXb,星眼正常翅雄果蝇基因型为AaXbY,则F1中星眼缺刻翅果蝇[只有雌蝇,基因型为AaXBXb,比例为(2/3)×(1/3)=2/9]与圆眼正常翅果蝇(1/9aaXbXb、1/9aaXbY)数量相等,A正确;雌果蝇中纯合子基因型为aaXbXb,在雌果蝇中所占比例为(1/3)×(1/2)=1/6,B正确;由于缺刻翅雄果蝇致死,故雌果蝇数量是雄果蝇的2倍,C正确;F1中XBXb∶XbXb∶XbY=1∶1∶1,则缺刻翅基因B的基因频率为1/(2×2+1)= 1/5,D错误。
4.(2021·山东等级考·T17)小鼠 Y 染色体上的 S 基因决定雄性性别的发生,在 X 染色体上无等位基因,带有 S 基因的染色体片段可转接到 X 染色体上。已知配子形成不受 S 基因位置和数量的影响,染色体能正常联会、分离,产生的配子均具有受精能力;含 S 基因的受精卵均发育为雄性,不含 S 基因的均发育为雌性,但含有两个 Y 染色体的受精卵不发育。一个基因型为 XYS 的受精卵中的 S 基因丢失,由该受精卵发育成能产生可育雌配子的小鼠。若该小鼠与一只体细胞中含两条性染色体但基因型未知的雄鼠杂交得 F1,F1 小鼠雌雄间随机杂交得 F2,则 F2 小鼠中雌雄比例可能为 ( )
A.4∶3 B.3∶4 C.8∶3 D.7∶8
【解析】选A、B、D。根据分析如果雄鼠的基因型是XYS,当其和该雌鼠XY杂交,由于YSY致死,所以F1中XX∶XY∶XYS=1∶1∶1,雌性∶雄性为2∶1,当F1杂交,雌性产生配子及比例为3X∶1Y,雄性产生的配子及比例为1X∶1YS,随机交配后,后代基因型及比例为3XX∶3XYS∶1XY∶1YSY(致死),所以雌性∶雄性=4∶3,A正确;如果雄鼠的基因型是XSY,当其和该雌鼠XY杂交,F1中XSX∶XSY∶XY=1∶1∶1,雄性∶雌性=2∶1,雄性可以产生的配子及比例为1X∶2XS∶1Y,雌性产生的配子及比例为1X∶1Y,随机交配后,后代基因型及比例为1XX∶2XY∶2XSX∶2XSY∶1YY(致死),所以雌性∶雄性=3∶4,B正确;如果雄鼠的基因型是XSX,当其和该雌鼠XY杂交,F1中XSX∶XSY∶XX∶XY=1∶1∶1∶1,雌性∶雄性=1∶1,雌性产生的配子及比例为3X∶1Y,雄性产生的配子及比例为2XS∶1X∶1Y,随机交配后,后代基因型及比例为6XSX∶2XSY∶3XX∶4XY∶1YY(致死),所以雄性∶雌性=8∶7,D正确。
5.(2021·河北选择考·T15)杜氏肌营养不良(DMD)是由单基因突变引起的伴X隐性遗传病,男性中发病率约为1/4 000。甲、乙家系中两患者的外祖父均表现正常,家系乙Ⅱ-2还患有红绿色盲。两家系部分成员DMD基因测序结果(显示部分序列,其他未显示序列均正常)如图。下列叙述错误的是 ( )
A.家系甲Ⅱ-1和家系乙Ⅱ-2分别遗传其母亲的DMD致病基因
B.若家系乙Ⅰ-1和Ⅰ-2再生育一个儿子,儿子患两种病的概率比患一种病的概率低
C.不考虑其他突变,家系甲Ⅱ-2和家系乙Ⅱ-1婚后生出患DMD儿子的概率为1/8
D.人群中女性DMD患者频率远低于男性,女性中携带者的频率约为1/4 000
【解题指南】
(1)题干关键信息:“伴X隐性遗传病”“男性中发病率约为1/4 000”“甲、乙家系中两患者的外祖父均表现正常”“两家系部分成员DMD基因测序结果”。
(2)解题思路(用a表示杜氏肌营养不良基因,b表示色盲基因):
根据甲、乙家系图和DMD基因测序结果→甲中Ⅱ-1的致病基因不一定来自其母亲;乙中Ⅱ-2的致病基因来自其母亲。
根据甲、乙家系中两患者的外祖父均表现正常→乙中Ⅰ-1基因型为XABY,Ⅰ-2基因型为XABXab→若不考虑交叉互换和基因突变,生育儿子患两病的概率和一种病的概率一样。
家系甲Ⅱ-2基因型为XAY,家系乙Ⅱ-1的基因型为1/2XAXA、1/2XAXa→婚后生出患DMD儿子的概率为1/8。
【解析】选A、B、D。家系甲Ⅱ-1患DMD,同时观察DMD基因测序结果发现Ⅱ-1基因序列发生了变化,而其母亲的基因序列是正常的,所以母亲不含DMD致病基因,所以甲中Ⅱ-1的致病基因不一定来自其母亲。乙中Ⅱ-2患DMD,他和母亲DMD基因测序结果相同,都含有DMD致病基因,所以乙中Ⅱ-2遗传了其母亲的致病基因,A错误;乙中Ⅰ-1基因型为XABY,Ⅰ-2基因型为XABXab,ab两个致病基因连锁,所以生育儿子患两种病的概率为1/2,只有当Ⅰ-2产生生殖细胞时发生了基因突变或交叉互换,产生了基因型为或的生殖细胞,才能生出只患一种病的儿子,而这个概率远低于1/2,因此若家系乙Ⅰ-1和Ⅰ-2再生育一个儿子,儿子患两种病的概率比患一种病的概率高,B错误;家系甲Ⅱ-2基因型为XAY,家系乙Ⅱ-1的基因型为1/2XAXA、1/2XAXa,婚后生出患DMD儿子的概率为1/2×1/4=1/8,C正确;男性中发病率约为1/4 000,则男性中、女性中以及人群中Xa的基因频率均为1/4 000,女性中患者频率为1/4 000×1/4 000,携带者为2×1/4 000×3 999/4 000,所以D错误。
6.(2021·广东选择考·T8)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性,由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成,F、f的基因频率分别是 ( )
A.15%、85% B.25%、75%
C.35%、65% D.45%、55%
【解析】选B。本题主要考查基因频率的计算方法。根据题意可知:FF的个体数目为500只,ff的个体数目为1 500只,因此F的基因频率=F的个数/(F+f的总数)×100%=(500×2)/(2 000×2)×100%=25%,f的基因频率为1-F的基因频率=1-25%=75%,B正确。
7.(2021·浙江6月选考·T3)某玉米植株产生的配子种类及比例为YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1。若该个体自交,其F1中基因型为YyRR个体所占的比例为 ( )
A.1/16 B.1/8 C.1/4 D.1/2
【解析】选B。由该玉米植株产生4种比例相等的配子可知,其基因型为YyRr,且两对基因独立遗传,因此F1中YyRR所占的比例为(1/2)×(1/4)=1/8。
8.(2021·浙江6月选考·T18)某同学用红色豆子(代表基因B)和白色豆子(代表基因b)建立人群中某显性遗传病的遗传模型,向甲、乙两个容器均放入10颗红色豆子和40颗白色豆子,随机从每个容器内取出一颗豆子放在一起并记录,再将豆子放回各自的容器中并摇匀,重复100次。下列叙述正确的是 ( )
A.该实检模拟基因自由组合的过程
B.重复100次实验后,Bb组合约为16%
C.甲容器模拟的可能是该病占36%的男性群体
D.乙容器中的豆子数模拟亲代的等位基因数
【解析】选C。基因自由组合应该发生于两对以上等位基因,A错误;B配子占1/5,b配子占4/5,Bb组合约为2×1/5×4/5=32%,B错误;假设男性群体中,该病(B-)占36%,则推出bb占64%,基因b的频率是0.8,即4/5,因此C正确;乙容器中的豆子数模拟亲代的两种配子数,D错误。
【易错警示】本题易错选D项。由于亲代的等位基因B、b的频率与其产生的B配子和b配子的比例相等,因此乙容器中的两种豆子数与亲代的等位基因B、b数目一致,但不能说模拟的是亲代的等位基因数,只能说模拟的是两种配子比例。
9.(2021·全国甲卷· T32)(12分)植物的性状有的由1对基因控制,有的由多对基因控制。一种二倍体甜瓜的叶形有缺刻叶和全缘叶,果皮有齿皮和网皮。为了研究叶形和果皮这两个性状的遗传特点,某小组用基因型不同的甲乙丙丁4种甜瓜种子进行实验,其中甲和丙种植后均表现为缺刻叶网皮。杂交实验及结果见下表(实验②中F1自交得F2)。
实验 亲本 F1 F2
① 甲×乙 1/4缺刻叶齿皮, 1/4缺刻叶网皮 1/4全缘叶齿皮, 1/4全缘叶网皮 /
② 丙×丁 缺刻叶齿皮 9/16缺刻叶齿皮, 3/16缺刻叶网皮 3/16全缘叶齿皮, 1/16全缘叶网皮
回答下列问题:
(1)根据实验①可判断这2对相对性状的遗传均符合分离定律,判断的依据是 。根据实验②,可判断这2对相对性状中的显性性状是 。
(2)甲乙丙丁中属于杂合体的是 。
(3)实验②的F2中纯合体所占的比例为 。
(4)假如实验②的F2中缺刻叶齿皮∶缺刻叶网皮∶全缘叶齿皮∶全缘叶网皮不是9∶3∶3∶1,而是45∶15∶3∶1,则叶形和果皮这两个性状中由1对等位基因控制的是 ,判断的依据是
。
【解题指南】
(1)本题关键信息:两对相对性状显隐性未知,由几对基因控制未知;甲乙丙丁基因型不同,甲丙表现型相同;表格中的杂交实验结果。
(2)解题思路:结合分离定律和自由组合定律,根据杂交后代的表现型及比例,判断显隐性状以及每种性状由几对基因控制,写出甲乙丙丁的基因型并进行相关计算。
【解析】本题考查基因的分离定律和自由组合定律。(1)实验①甲乙杂交,F1 缺刻叶∶全缘叶=1∶1,网皮∶齿皮=1∶1,说明两对相对性状的遗传均符合基因的分离定律。实验②丙乙杂交,F1全为缺刻叶齿皮,说明缺刻叶(A)对全缘叶(a)为显性,齿皮(B)对网皮(b)为显性。(2)F1自交,F2出现9∶3∶3∶1的分离比,说明控制两对相对性状的基因遵循自由组合定律;F1的基因型为AaBb,亲本丙和丁的基因型分别为AAbb、aaBB。由题意知甲和丙表现型相同、基因型不同,故甲的基因型为Aabb,乙的基因型为aaBb。(3)实验②F1AaBb自交,F2中纯合体的比例为1/2×1/2=1/4。(4)实验②的F2中缺刻叶∶全缘叶=15∶1,说明叶形由两对等位基因控制,F2中齿皮∶网皮=3∶1,符合一对等位基因的性状分离比,说明果皮是由一对等位基因控制的。
答案:(1) F1缺刻叶∶全缘叶=1∶1;网皮∶齿皮=1∶1 缺刻叶、齿皮 (2)甲和乙 (3) 1/4 (4)果皮(齿皮和网皮) F1全为齿皮, F2中齿皮∶网皮=3∶1,符合一对等位基因的性状分离比;F2中缺刻叶∶全缘叶=15∶1,符合两对等位基因自由组合的性状分离比
10.(2021·全国乙卷·T32)(10分)果蝇的灰体对黄体是显性性状,由X染色体上的1对等位基因(用A/a表示)控制;长翅对残翅是显性性状,由常染色体上的1对等位基因(用B/b表示)控制。回答下列问题:
(1)请用灰体纯合子雌果蝇和黄体雄果蝇为实验材料,设计杂交实验以获得黄体雌果蝇。(要求:用遗传图解表示杂交过程。)
(2)若用黄体残翅雌果蝇与灰体长翅雄果蝇(XAYBB) 作为亲本杂交得到F1, F1相互交配得F2,则F2中灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅= ,F2中灰体长翅雌蝇出现的概率为 。
【解题指南】
(1)获取信息:控制体色的等位基因位于X染色体上,控制翅型的等位基因位于常染色体上。
(2)解题思路:先写出给予的实验果蝇的基因型,再推出F1的基因型,让F1雌雄果蝇相互交配,写出F2的基因型、表现型及其比例,最后算出所求果蝇的表现型及比例。
【解析】本题考查遗传规律的应用。
(1)见答案。
(2)由题中信息可知:亲本的基因型为XaXabb×XAYBB,F1的基因型为XAXaBb与XaYBb,F1相互交配即:XAXa×XaY得F2中XA_(灰体)∶Xa_(黄体)=1∶1,Bb×Bb得F2中B_(长翅)∶bb(残翅)=3∶1,所以F2中灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅=(3∶1)×(1∶1)=3∶1∶3∶1。F2中的灰体长翅雌蝇(XAXaB_)出现的概率为1/4×3/4=3/16。
答案:(1)
(2)3∶1∶3∶1 3/16
11.(2021·山东等级考·T22)番茄是雌雄同花植物,可自花受粉也可异花受粉。M、m 基因位于 2号染色体上,基因型为mm 的植株只产生可育雌配子,表现为小花、雄性不育。基因型为 MM、Mm 的植株表现为大花、可育。R、r 基因位于 5 号染色体上,基因型为 RR、Rr、rr 的植株表现型分别为:正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的 H 基因控制某种酶的合成,导入 H 基因的转基因番茄植株中,H 基因只在雄配子中表达,喷施萘乙酰胺(NAM)后含 H 基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和交叉互换。
(1)基因型为 Mm 的植株连续自交两代,F2 中雄性不育植株所占的比例为 。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为 ,以该杂交种为亲本连续种植,若每代均随机受粉,则 F2 中可育晚熟红果植株所占比例为 。
(2)已知 H 基因在每条染色体上最多插入 1 个且不影响其他基因。将 H 基因导入基因型为 Mm 的细胞并获得转基因植株甲和乙,植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交,在形成配子时喷施 NAM,F1 均表现为雄性不育。若植株甲和乙的体细胞中含 1 个或多个 H 基因,则以上所得 F1 的体细胞中含有 个 H 基因。若植株甲的体细胞中仅含 1个 H 基因,则 H 基因插入了 所在的染色体上。若植株乙的体细胞中含n个 H 基因,则 H 基因在染色体上的分布必须满足的条件是
,
植株乙与雄性不育植株杂交,若不喷施 NAM,则子一代中不含 H 基因的雄性不育植株所占比例为 。
(3)若植株甲的细胞中仅含一个 H 基因,在不喷施 NAM 的情况下,利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株。请写出选育方案
。
【解析】(1)基因型为 Mm 的植株自交,F1中 MM∶Mm∶mm=1∶2∶1,其中 MM、Mm 的植株表现为大花、可育,mm 的植株只产生可育雌配子,只有1/3 MM和2/3Mm能够自交,则F2 中雄性不育植株mm所占的比例为(2/3)×(1/4)=1/6。雄性不育植株mm与野生型植株杂交所得可育(Mm)晚熟红果(Rr)杂交种的基因型为MmRr,以该杂交种为亲本连续种植,若每代均随机受粉,即自由交配,两对等位基因自由组合,产生的配子有MR、Mr、mR、mr,比例为1∶1∶1∶1,则F1中有9种基因型,分别为:1MMRR、2MMRr、1MMrr、2MmRR、4MmRr、2Mmrr、1mmRR、2mmRr、1mmrr,雌配子种类及比例为:MR∶Mr∶mR∶mr=1∶1∶1∶1,雄配子种类及比例为:MR∶Mr∶mR∶mr=2∶2∶1∶1,则 F2 中可育晚熟红果植株(基因型为M_Rr )所占比例为(1/4)×(3/6)+(1/4)×(3/6)+(1/4)×(2/6)+(1/4)×(2/6)=10/24,即5/12。
(2)已知细菌中的 H 基因控制某种酶的合成,导入 H 基因的转基因番茄植株中,H 基因只在雄配子中表达,喷施萘乙酰胺(NAM)后含 H 基因的雄配子死亡。H 基因在每条染色体上最多插入 1 个且不影响其他基因。将 H 基因导入基因型为 Mm 的细胞,并获得转基因植株甲和乙,则 H 基因的可能位置有:插入了M基因所在的染色体上、插入了m基因所在的染色体上、插入了2号染色体以外的染色体上,植株甲和乙分别与雄性不育植株(mm)杂交,在形成配子时喷施 NAM,则含 H 基因的雄配子死亡,F1 均表现为雄性不育(mm),说明含有M基因的雄配子死亡,即有H 基因插入了M基因所在的染色体上。若植株甲和乙的体细胞中含 1 个或多个 H 基因,以上所得F1 均表现为雄性不育,说明F1 的体细胞中含有0个 H 基因。若植株甲的体细胞中仅含 1个 H 基因,则 H 基因插入了M基因所在的染色体上,即H与M基因连锁。若植株乙的体细胞中含 n 个 H 基因,则 H 基因在染色体上的分布必须满足的条件是必须有1个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H基因,植株乙与雄性不育植株杂交,若不喷施NAM,则子一代中不含 H 基因的雄性不育植株所占比例为1/2n。
(3)若植株甲的细胞中仅含一个 H 基因,且H 基因插入了M基因所在的染色体上,在不喷施 NAM 的情况下,以雄性不育植株(mm)为母本、植体甲H(Mm)为父本进行杂交,雌配子种类为m,雄配子为HM、m,则子代中大花植株(基因型为HMm)即为与植株甲基因型相同的植株(或利用雄性不育植株与植株甲杂交,子代中大花植株即为所需植株)。
答案:(1)1/6 MmRr 5/12 (2)0 M基因 必须有1个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H基因 1/2n (3)以雄性不育植株为母本、植株甲为父本进行杂交,子代中大花植株即为所需植株(或利用雄性不育植株与植株甲杂交,子代中大花植株即为所需植株)
【易错警示】
(1)进行(1)计算时,忽略题中信息,如“基因型为mm 的植株只产生可育雌配子,……雄性不育”,淘汰后不能准确地修改比例。
(2)语言表述不严密,如只能答出“1个H基因位于M所在染色体上”。
12.(2021·河北选择考·T20)(15分)我国科学家利用栽培稻(H)与野生稻(D)为亲本,通过杂交育种方法并辅以分子检测技术,选育出了L12和L7两个水稻新品系。L12的12号染色体上带有D的染色体片段(含有耐缺氮基因TD),L7的7号染色体上带有D的染色体片段(含有基因SD),两个品系的其他染色体均来自H(图1)。H的12号和7号染色体相应片段上分别含有基因TH和SH。现将两个品系分别与H杂交,利用分子检测技术对实验一亲本及部分F2的TD/TH基因进行检测,对实验二亲本及部分F2的SD/SH基因进行检测,检测结果以带型表示(图2)。
回答下列问题:
(1)为建立水稻基因组数据库,科学家完成了水稻 条染色体的DNA测序。
(2)实验一F2中基因型TDTD对应的是带型 。理论上,F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为 。
(3)实验二F2中产生带型α、β和γ的个体数量分别为12、120和108,表明F2群体的基因型比例偏离 定律。进一步研究发现,F1的雌配子均正常,但部分花粉无活性。已知只有一种基因型的花粉异常,推测无活性的花粉带有 (填“SD”或“SH”)基因。
(4)以L7和L12为材料,选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X(图3)。主要实验步骤包括:① ;②对最终获得的所有植株进行分子检测,同时具有带型 的植株即为目的植株。
(5)利用X和H杂交得到F1,若F1产生的无活性花粉所占比例与实验二结果相同,雌配子均有活性,则F2中与X基因型相同的个体所占比例为 。
【解题指南】
(1)关键信息:“TD基因”“TH基因”“SD基因”“SH基因”以及“条带”。
(2)解题思路:
①根据图1确定L12的基因型为TDTDSHSH,L7的基因型为SDSDTHTH,且每一对基因遵循分离定律,两对基因遵循自由组合定律。
②根据图2实验一的亲本及F2的带型可知,最上面的条带表示TH基因,最下面的条带表示TD基因。
③根据图2实验二的亲本及F2的带型可知,最上面的条带表示SD基因,最下面的条带表示SH基因。
【解析】本题主要考查育种及遗传定律的有关知识。
(1)水稻没有性染色体,故研究水稻的基因组应研究每一对同源染色体中的一条染色体上的DNA序列,即研究12条染色体上的DNA。
(2)根据图2实验一的亲本及F2的带型可知,最上面的条带表示TH基因,最下面的条带表示TD基因,故条带Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示的基因型分别为THTH、TDTH、TDTD。根据图1可知L12的基因型为TDTD,L7的基因型为THTH,故F1的基因型为TDTH,该对基因遵循基因的分离定律,故F2产生的三种带型的分离比为1∶2∶1。
(3)实验二中条带α、β、γ表示的基因型分别为SDSD、SDSH、SHSH,根据实验F2中三种条带的数量可计算出三种基因型的比例为1∶10∶9,说明其偏离了分离定律的分离比。其中基因型为SDSD的比例为1/20,低于1/4,故可判断无活性的花粉带有SD基因。
(4)两对基因同时考虑,L12的基因型为TDTDSHSH,L7的基因型为SDSDTHTH,需要培育的X的基因型为TDTDSDSD,故育种方案,可让L12与L7杂交,得到的F1的基因型为TDTHSDSH,F1自交获得F2植株,其中同时具有带型Ⅲ、α的植株即为目的植株。
(5)X的基因型为TDTDSDSD,H的基因型为THTHSHSH,X和H杂交得到的F1的基因型为TDTHSDSH,且两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。若F1产生的无活性花粉所占比例与实验二结果相同,雌配子均有活性,则两对基因单独考虑,F2中TDTD的概率为1/4,SDSD的概率为1/20,故基因型为TDTDSDSD的个体的概率为1/80。
答案:(1)12 (2)Ⅲ 1∶2∶1 (3)分离 SD
(4)①将L7和L12杂交,获得F1后自交 ②Ⅲ 、α
(5)1/80
13.(2021·广东选择考·T20)(12分)果蝇众多的突变品系为研究基因与性状的关系提供了重要的材料。摩尔根等人选育出M-5品系并创立了基于该品系的突变检测技术,可通过观察F1和F2代的性状及比例,检测出未知基因突变的类型(如显/隐性、是否致死等),确定该突变基因与可见性状的关系及其所在的染色体。回答下列问题:
(1)果蝇的棒眼(B)对圆眼(b)为显性、红眼(R)对杏红眼(r)为显性,控制这2对相对性状的基因均位于X染色体上,其遗传总是和性别相关联,这种现象称为 。
(2)图a示基于M-5品系的突变检测技术路线,在F1代中挑出1只雌蝇,与1只M-5雄蝇交配。若得到的F2代没有野生型雄蝇、雌蝇数目是雄蝇的两倍,F2代中雌蝇的两种表现型分别是棒眼杏红眼和 ,此结果说明诱变产生了伴X染色体 基因突变。该突变的基因保存在表现型为 果蝇的细胞内。
(3)上述突变基因可能对应图b中的突变 (从突变①、②、③中选一项),分析其原因可能是
,使胚胎死亡。
密码子序号 1 … 4 …19 20…540 正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUUA…UAG 突变① 突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACCUUA…UAG 正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUUA…UAG 突变② 突变后核苷酸序列 AUG…AAA…ACUUUA…UAG 正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUUA…UAG 突变③ 突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUGA…UAG
密码子表(部分): AUG:甲硫氨酸,起始密码子 AAC:天冬酰胺 ACU、ACC:苏氨酸 UUA:亮氨酸 AAA:赖氨酸 UAG、UGA:终止密码子 …表示省略的、没有变化的碱基
b
(4)图a所示的突变检测技术,具有的①优点是除能检测上述基因突变外,还能检测出果蝇 基因突变;②缺点是不能检测出果蝇 基因突变。(①、②选答1项,且仅答1点即可)
【解析】本题以M-5品系的果蝇检测突变类型为载体,主要考查伴性遗传和基因突变。
(1)控制棒眼、圆眼、红眼、杏红眼的基因都位于X染色体上,其遗传和性别相关联,这种现象称为伴性遗传。(2)如果辐射诱发的是致死突变,则F2代中的雄果蝇中只出现M-5品系;雌果蝇为棒眼杏红眼和棒眼红眼;致死基因存在于F1和F2的棒眼红眼雌果蝇的细胞中。
(3)由于密码子的简并性,突变①没有造成蛋白质中的氨基酸改变,突变②只改变了一个氨基酸,突变③使肽链合成提前终止。
(4)图a所示的突变检测技术优点是除能检测上述伴X染色体隐性完全致死基因突变外,还能检测出果蝇X染色体上的可见基因突变,即X染色体上的显性基因突变;该技术检测的结果需要通过性别进行区分,不能检测出果蝇常染色体上的基因突变,包括常染色体上隐性基因突变和显性基因突变。
答案:(1)伴性遗传
(2)棒眼红眼 隐性致死 棒眼红眼雌
(3)③ 突变③使肽链合成提前终止
(4)X染色体上的显性 常染色体(或常染色体显性或常染色体隐性)
【方法规律】
(1)伴性遗传表现为子代雌雄个体的表现型不同,如果出现雌雄数目不同,则是因为出现了致死,然后需要深入分析配子致死还是合子致死。
(2)显性突变可以直接表现出新的性状,掩盖野生型,如果是隐性突变,则子代不一定能表现出新的性状。
14.(2021·湖南选择考·T17)油菜是我国重要的油料作物,油菜株高适当的降低对抗倒伏及机械化收割均有重要意义。某研究小组利用纯种高秆甘蓝型油菜Z,通过诱变培育出一个纯种半矮秆突变体S。为了阐明半矮秆突变体S是由几对基因控制、显隐性等遗传机制,研究人员进行了相关试验,如图所示。
回答下列问题:
(1)根据F2表现型及数据分析,油菜半矮秆突变体S的遗传机制是
,
杂交组合①的F1产生各种类型的配子比例相等,自交时雌雄配子有 种结合方式,且每种结合方式概率相等。F1产生各种类型配子比例相等的细胞遗传学基础是
。
(2)将杂交组合①的F2所有高秆植株自交,分别统计单株自交后代的表现型及比例,分为三种类型,全为高秆的记为F3-Ⅰ,高秆与半矮秆比例和杂交组合①②的F2基本一致的记为F3-Ⅱ,高秆与半矮秆比例和杂交组合③的F2基本一致的记为F3-Ⅲ。产生F3-Ⅰ、F3-Ⅱ、F3-Ⅲ的高秆植株数量比为 。产生F3-Ⅲ的高秆植株基因型为 (用A、a;B、b;C、c……表示基因)。用产生F3-Ⅲ的高秆植株进行相互杂交试验,能否验证自由组合定律 。
【解题指南】
(1)解题关键:杂交试验的数据处理:515∶34≈15∶1,596∶40≈15∶1,211∶69≈3∶1。
(2)解题思路:纯种高秆甘蓝型油菜Z与纯种半矮秆突变体S杂交,不论正交还是反交,F2表现型比均约为15∶1,因此推导出该性状由常染色体上独立遗传的两对等位基因控制。
【解析】(1)纯种高秆甘蓝型油菜Z与纯种半矮秆突变体S杂交,不论正交还是反交,F2表现型比均约为15∶1,因此推导出该性状由常染色体上独立遗传的两对等位基因控制,故半矮秆为双隐性个体,F1为双杂合子,减数分裂产生配子时,位于同源染色体上的等位基因分离,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合,所以产生4种比例相等的配子,因此雌雄配子有16种结合方式。
(2)杂交组合①的F2所有高秆植株基因型有9A_B_(1AABB、2AABb、2AaBB、4AaBb)∶3A_bb(1AAbb、2Aabb)∶3aaB_(1aaBB、2aaBb),所有高秆植株自交,分别统计单株自交后代的表现型及比例,全为高秆的记为F3-Ⅰ,F2中符合的有1AABB、2AABb、2AaBB、1AAbb、1aaBB,占高秆植株的比例为7/15;高秆与半矮秆比例和杂交组合①②的F2基本一致的记为F3-Ⅱ,F2中符合的有AaBb,占高秆植株的比例为4/15;高秆与半矮秆比例和杂交组合③的F2基本一致的记为F3-Ⅲ,F2中符合的有2Aabb、2aaBb,占高秆植株的比例为4/15;因此产生F3-Ⅰ、F3-Ⅱ、F3-Ⅲ的高秆植株数量比为7∶4∶4;不论两对基因位于一对同源染色体上,还是两对同源染色体上,亲本均产生2种数量相等的雌雄配子,子代均出现高秆∶半矮秆=3∶1,因此不能验证基因的自由组合定律。
答案:(1)由两对位于非同源染色体上的隐性基因控制 16 F1减数分裂产生配子时,位于同源染色体上的等位基因分离,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合 (2)7∶4∶4 Aabb、aaBb 不能
15.(2021·浙江6月选考·T28)(10分)利用转基因技术,将抗除草剂基因转入纯合不抗除草剂水稻(2n)(甲),获得转基因植株若干。从转基因后代中选育出纯合矮秆抗除草剂水稻(乙)和纯合高秆抗除草剂水稻(丙)。用甲、乙、丙进行杂交,F2结果如下表。转基因过程中,可发生基因突变,外源基因可插入到不同的染色体上。高秆(矮秆)基因和抗除草剂基因独立遗传,高秆和矮秆由等位基因A(a)控制。有抗除草剂基因用B+表示、无抗除草剂基因用B-表示。
杂交组合 F2的表现型及数量(株)
矮秆抗除草剂 矮秆不抗除草剂 高秆抗除草剂 高秆不抗除草剂
甲×乙 513 167 0 0
甲×丙 109 37 313 104
乙×丙 178 12 537 36
回答下列问题:
(1)矮秆对高秆为 性状,甲×乙得到的F1产生 种配子。
(2)为了分析抗除草剂基因在水稻乙、丙叶片中的表达情况,分别提取乙、丙叶片中的RNA并分离出 ,逆转录后进行PCR扩增。为了除去提取RNA中出现的DNA污染,可采用的方法是 。
(3)乙×丙的F2中,形成抗除草剂与不抗除草剂表现型比例的原因是 。
(4)甲与丙杂交得到F1,F1再与甲杂交,利用获得的材料进行后续育种。写出F1与甲杂交的遗传图解。
【解题指南】
(1)关键信息:“F2的表现型比例”。
(2)解题思路:
①统计后代中每对性状的比例,若为3︰1,则是含一对等位基因的杂合子自交的结果;若为9︰3︰3︰1或变式,则是含两对等位基因的杂合子自交的结果。
②写遗传图解,需写出亲本的基因型和表现型及产生的配子类型,进一步得出后代的基因型和表现型的比例。
【解析】本题主要考查基因的自由组合定律。
(1)乙×丙的F2中,矮秆︰高秆≈1︰3,可知矮秆对高秆为隐性。甲×乙的F2中,抗除草剂︰不抗除草剂≈3︰1、无高杆,可得出F1为aaB+B-,其能产生aB+和aB-两种配子。
(2)基因表达首先转录出mRNA,因此需分离出mRNA。用DNA酶处理提取的RNA,可将杂质DNA水解去除。
(3)乙×丙的F2中,抗除草剂︰不抗除草剂≈15︰1,说明F1为双杂合子,此时抗除草剂和不抗除草剂可以看成由两对等位基因控制的性状,由此得出乙和丙的抗除草剂基因位于非同源染色体上,其遗传遵循自由组合定律。
(4)甲为aaB-B-,甲与丙(AAB+B+)杂交得到F1为AaB+B-,F1再与甲杂交,即AaB+B-×aaB-B-。
答案:(1)隐性 2 (2)mRNA 用DNA酶处理提取的RNA
(3)乙和丙的抗除草剂基因位于非同源染色体上,乙和丙上抗除草剂基因的遗传遵循自由组合定律
(4)
(2021·广东选择考·T16)人类(2n=46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体,该染色体携带者具有正常的表现型。但在产生生殖细胞的过程中,其细胞中形成复杂的联会复合物(如图)。在进行减数分裂时,若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交叉互换),下列关于平衡易位染色体携带者的叙述,错误的是 ( )
A.观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B.男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C.女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D.女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
【解析】选C。 本题以两条染色体融合为背景,主要考查有丝分裂和减数分裂。有丝分裂中期的染色体形态和数目是最清晰的,因此可以选择有丝分裂中期观察平衡易位染色体,A正确;正常男性的初级精母细胞中含有46条染色体,由于1条14号染色体和1条21号染色体融合为1条染色体(14/21平衡易位染色体),故平衡易位染色体携带者的初级精母细胞中的染色体数目为45条,B正确;减数分裂时联会复合物中的3条染色体,任意2条进入同一个配子中,剩余的1条染色体进入另一个配子中,故女性携带者卵子中最多含有21+2=23种形态不同的染色体,C错误;女性携带者的卵子类型可能为:14、21和14/21,21和14/21、14,14和14/21、21这6种类型,D正确。
1.(2021·全国乙卷·T5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是 ( )
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
【解析】选D。本题主要考查肺炎双球菌的体内转化实验。R型菌无多糖类的荚膜,S型菌有多糖类的荚膜,所以S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;将无毒性的R型菌与加热杀死的有毒性的S型菌混合后注入到小鼠体内,从小鼠体内分离出S型菌,说明S型菌的DNA能进入R型菌细胞指导S型菌的相应蛋白质的合成,B正确;从小鼠体内分离出S型活细菌,说明加热使S型活细菌的蛋白质变性失活,而其DNA的功能不受影响,C正确;DNA酶能将S型菌的DNA水解成脱氧核苷酸而失去作用,因此将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合得不到S型菌,D错误。
2.(2021·山东等级考·T5)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的 T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,脱氨基过程在细胞 M 中只发生一次。将细胞 M 培育成植株 N。下列说法错误的是 ( )
A.N 的每一个细胞中都含有 T-DNA
B.N 自交,子一代中含 T-DNA 的植株占 3/4
C.M 经 n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为 A-U 的细胞占 1/2n
D.M 经 3 次有丝分裂后,含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 1/2
【解析】选D。N是由M细胞形成的,在形成过程中没有DNA的丢失,由于T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,所以M细胞含有T-DNA,N的每一个细胞中都含有 T-DNA,A正确;N植株的一条染色体中含有T-DNA,可以记为+,因此N植株含有T-DNA的基因型记为+-,如果自交,则子代中相关的基因型为++∶+-∶--=1∶2∶1,有 3/4的植株含 T-DNA,B正确;M中只有1个DNA分子上的单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,所以复制n次后,产生的子细胞有2n个,但脱氨基位点为 A-U 的细胞的只有1个,所以这种细胞的比例为1/2n,C正确;如果M 经 3 次有丝分裂后,形成子细胞有8个,由于M细胞 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,所以是G和U配对,所以复制3次后,有4个细胞脱氨基位点为C-G,3个细胞脱氨基位点为A-T,1个细胞脱氨基位点为U-A,因此含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 3/8,D错误。
【方法规律】通过列表解决n次复制后,脱氨基位点的特殊细胞的比例
U-G DNA U-A A-T
1次 U-A、C-G 2个 1个 0个
2次 U-A、 A-T、 C-G、 G-C 4个 1个 1个
3次 U-A、A-T、A-T、T-A、C-G、G-C、C-G、G-C 8个 1个 3个
n次 2n个 1个 (2n-1-1)个
3.(2021·河北选择考·T8)关于基因表达的叙述,正确的是 ( )
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中,tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
【解析】选C。本题主要考查遗传信息的传递,即基因表达过程。某些RNA病毒的遗传物质是RNA,且具有翻译功能,A错误;终止密码子位于mRNA上,DNA上使转录终止的序列是终止子,B错误;翻译过程mRNA和tRNA两种核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性,C正确;多肽链的合成过程中,是由核糖体来读取mRNA的密码子,而不是tRNA,D错误。
4.(2021·河北选择考·T16)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。如表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是 ( )
药物名称 作用机理
羟基脲 阻止脱氧核糖核苷酸的合成
放线菌素D 抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷 抑制DNA聚合酶活性
A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制
C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
【解析】选B、C、D。本题主要考查的是遗传信息的传递和表达。脱氧核糖核苷酸是合成DNA的原料,核糖核苷酸是合成RNA的原料,根据表格信息“羟基脲能够阻止脱氧核糖核苷酸的合成”,可以判断用其处理后,肿瘤细胞中只有DNA复制过程出现原料匮乏,A错误;DNA复制和转录过程均需要模板,故用放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都会受到抑制,B正确;DNA聚合酶的作用是催化DNA的复制,故用阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸,C正确;正常细胞中DNA复制和转录的过程与肿瘤细胞的相同,如果正常细胞接触到三种药物,也会对正常细胞起作用,故将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响,D正确。
【知识点总结】
酶 模板 原料 能量
DNA 复制 解旋酶、DNA聚合酶 DNA的两条链 4种游离的脱氧核糖核苷酸 需要
转录 RNA聚合酶 DNA的一条链 4种游离的核糖核苷酸 需要
5.(2021·广东选择考·T5)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是 ( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选B。本题以DNA双螺旋模型的构建为载体,考查DNA双螺旋模型构建的科学史。赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验,只能说明DNA是遗传物质,至于DNA的结构如何,该实验没有体现,①不符合题意;DNA的X射线衍射图谱可以用来推测DNA分子的结构,因此,可以为双螺旋结构模型的构建提供依据,而且是非常重要的依据,②符合题意;查哥夫发现的DNA中嘌呤数等于嘧啶数,为沃森和克里克得出碱基互补配对原则提供重要依据,③符合题意;DNA半保留复制是在DNA双螺旋模型建立之后提出的,④不符合题意。
6.(2021·广东选择考·T7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是 ( )
A.DNA复制 B.转录
C.翻译 D.逆转录
【解析】选C。本题以一种抗生素为背景,主要考查基因表达(转录和翻译)的过程。tRNA的反密码子和mRNA的密码子通过碱基互补配对结合,从而将密码子编码的氨基酸运输到相应的位置,这个过程是翻译的过程。因此,金霉素抑制tRNA与mRNA的结合,直接影响了翻译的过程,C正确。
7.(2021·湖南选择考·T13) 细胞内不同基因的表达效率存在差异,如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达,图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中,rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
【解析】选A、B、C。基因的表达包括转录和翻译两个过程,图中基因A表达的蛋白质分子数量明显多于基因B表达的蛋白质分子数量,说明基因A表达的效率高于基因B,A正确;图中①过程为转录,发生在真核细胞的细胞核,②过程为翻译,发生在真核细胞的细胞质中,B正确;人的mRNA、rRNA、tRNA都是以DNA中的一条链为模板转录得到的产物,C正确;反密码子是位于tRNA上与密码子碱基互补配对的3个相邻碱基,rRNA是构成核糖体的成分,不含有反密码子,D错误。
8.(2021·浙江6月选考·T14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段,其中一条链的A+T占40%,它的互补链中G与T分别占22%和18%,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为 ( )
A.240个 B.180个 C.114个 D.90个
【解析】选B。含200个碱基的DNA分子片段中,一条链的A+T占40%,得出该链中G+C占60%,因此整个DNA分子片段中G+C也占60%,可知C占30%,即200×30%=60个。连续复制2次,需C的数量是(22-1)×60=180个。
【方法规律】碱基计算规律
(1)双链DNA分子中互补的碱基数目相等:即A=T、C=G。
(2)双链DNA分子中任意两不互补的碱基数之和占碱基总数的50%,即:(A+C)%=(T+G)%=50%;双链DNA分子中两不互补的碱基数之和的比值相等,即(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。
(3)双链DNA分子中可配对的碱基数之和(A+T或G+C)占全部碱基数的百分比等于其中任意一条单链中该对碱基数之和占该单链碱基数的百分比。即(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+T)%或(G1+C1)%=(G2+C2)%=(G+C)%。双链DNA分子中(A+T)/(G+C)等于每条单链中的(A+T)/(G+C)。
9.(2021·浙江6月选考·T19)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(+RNA)。该病毒感染宿主后,合成相应物质的过程如图所示,其中①~④代表相应的过程。下列叙述正确的是 ( )
A.+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能
B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代
C.过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化
D.过程④在该病毒的核糖体中进行
【解析】选A。+RNA能作为翻译时的模板,具有mRNA的功能,A正确;该病毒的遗传物质是RNA,只有双链DNA进行半保留复制,B错误;过程①②的进行需RNA聚合酶的催化,③是翻译过程,不需RNA聚合酶的催化,C错误,过程④在宿主细胞的核糖体中进行,D错误。
【知识总结】中心法则的五大过程
(1)需要解旋的过程及相关酶:DNA复制(两条链都作为模板),需解旋酶;转录(DNA中的一条链作为模板),原核生物需RNA聚合酶解旋。
(2)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但具体到不同细胞情况不完全相同,如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径;哺乳动物成熟的红细胞无遗传信息的传递。
(3)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒感染的细胞中,是对中心法则的补充和完善。
(4)上述五个过程都需进行碱基互补配对,进行碱基互补配对的场所有细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
10.(2021·全国甲卷·T30)(9分)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA-Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究,实验流程的示意图如下。
回答下列问题:
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是
。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是
。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA 。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是 。
【解题指南】
题干中可以获取的信息:用32P标记的DNA单链检测基因的位置,dATP(dA-Pα~Pβ~Pγ)含三个磷酸基团。
必备知识点:DNA的结构和组成,酶的专一性。
【解析】 本题考查DNA的分子结构和复制。DNA的单体是四种脱氧核糖核苷酸,一个脱氧核糖核苷酸中,含有一分子脱氧核糖,一分子磷酸和一分子含氮碱基,dATP(dA-Pα~Pβ~Pγ)中,含有三个磷酸基团,只有在β位和γ位磷酸基团脱离后,才能成为合成DNA的原料,因此只有α位磷酸基团被32P标记,合成的DNA片段才能被32P标记。用DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行研究,用的是DNA分子杂交技术,32P标记的DNA单链会与W基因的一条链互补配对,形成杂交带,如果W基因在细胞内表达,所形成的RNA就可能与32P标记的DNA单链互补配对,影响对基因位置的判断,因此,在混合操作之前,要先去除样品中的RNA分子,以排除对实验结果的干扰。使用DNA分子杂交原理进行实验,需要先把样品中的双链DNA解旋为单链,体外解旋DNA可以利用其热变性原理,当32P标记的DNA单链与W基因的单链互补配对后,形成杂交带,就可以根据杂交带的位置判断W基因在染色体上的位置了。酶具有专一性,去除DNA,只能选用DNA(水解)酶。
答案:(1) dATP的β位和γ位的磷酸基团脱离,剩余的部分是DNA复制的原料,α位磷酸基团被32P标记才能使合成的DNA具有放射性 (2)避免DNA片段甲与RNA发生互补结合 (3)双链解开,形成单链 (4)DNA(水解)酶
知识点8 遗传的基本规律
1.(2021·全国甲卷·T5)果蝇的翅型、眼色和体色3个性状由3对独立遗传的基因控制,且控制眼色的基因位于X染色体上。让一群基因型相同的果蝇(果蝇M)与另一群基因型相同的果蝇(果蝇N)作为亲本进行杂交,分别统计子代果蝇不同性状的个体数量,结果如图所示。已知果蝇N表现为显性性状灰体红眼。下列推断错误的是 ( )
A.果蝇M为红眼杂合体雌蝇
B.果蝇M体色表现为黑檀体
C.果蝇N为灰体红眼杂合体
D.亲本果蝇均为长翅杂合体
【解题指南】
(1)关键信息:3对基因独立遗传;灰体红眼是显性性状。
(2)解题思路:先结合关键信息分析图中给出的3对性状的比例,判断每一对性状的亲本可能的基因型,然后进一步分析题中的四个选项。
【解析】选A。由题干信息可知,3对基因独立遗传,红眼、白眼基因位于X染色体上,因此可判断长翅、残翅基因和灰体、黑檀体基因分别位于不同对的常染色体上。由图中信息进一步分析:长翅∶残翅≈3∶1,分析可知亲本都是杂合长翅,可以用Aa×Aa表示;红眼∶白眼≈1∶1,因为题干中没有性别提示,因此亲本的基因型有两种可能,表示为:XBXb×XbY或者XbXb×XBY,这两种方式的共同点是,两亲本表现型不同;黑檀体∶灰体≈1∶1,亲本基因型可以表示为:Cc×cc。因为N表现为显性性状灰体红眼,所以N的基因型可能是AaCcXBXb或AaCcXBY,M的基因型则可能是AaccXbY或 AaccXbXb。然后依照上述判断逐个分析四个选项即可作出正确的判断。
2.(2021·全国乙卷·T6)某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制(杂合子表现显性性状)。已知植株A的n对基因均杂合。理论上,下列说法错误的是 ( )
A.植株A的测交子代会出现2n种不同表现型的个体
B.n越大,植株A测交子代中不同表现型个体数目彼此之间的差异越大
C.植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等
D.n≥2时,植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数
【解析】选B。本题主要考查遗传规律的应用。植株A测交即AaBbCc……×aabbcc……,子代表现型为2×2×2×……,即2n,A正确;无论n多大,植株A测交子代中不同表现型比例都为(1∶1)×(1∶1)×(1∶1)×……,即1∶1∶1……,B错误;植株A测交子代中n对基因均杂合的概率为(1/2)n,纯合的概率也为(1/2)n,C正确;植株A测交,子代纯合的概率为(1/2)n,杂合的概率为1-(1/2)n,当n≥2时,1-(1/2)n≥(1/2)n,即杂合子的个体数多于纯合子,D正确。
【方法规律】运用“拆分法”求解自由组合定律的计算问题
解题规律 示例
配子类型(配子种类数) 2n(n为等位基因对数) AaBbCCDd产生配子种类数为23=8种
配子间结合方式 配子间结合方式种类数等于配子种类数的乘积 AABbCc×aaBbCC配子间结合方式种类数=1×2×2×1×2×1=8种
子代基因型(或表现型)种类 双亲杂交(已知双亲基因型),子代基因型(或表现型)种类等于各性状按分离定律所求基因型(或表现型)的乘积 AaBbCc×Aabbcc,基因型为3×2×2=12种,表现型为2×2×2=8种
子代某种基因型(或表现型)的概率 双亲杂交(已知双亲基因型),子代某种基因型(或表现型)的概率等于亲本每对基因杂交所产生相应的基因型(或表现型)概率的乘积 AaBbCc×AabbCc,子代中三种性状均为显性(A_B_C_)的概率为3/4×1/2×3/4=9/32
3.(2021·山东等级考·T6)果蝇星眼、圆眼由常染色体上的一对等位基因控制,星眼果蝇与圆眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=1∶1,星眼果蝇与星眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=2∶1。缺刻翅、正常翅由 X 染色体上的一对等位基因控制,且 Y染色体上不含有其等位基因,缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交所得子一代中,缺刻翅雌果蝇∶正常翅雌果蝇=1∶1,雄果蝇均为正常翅。若星眼缺刻翅雌果蝇与星眼正常翅雄果蝇杂交得 F1,下列关于 F1的说法错误的是 ( )
A.星眼缺刻翅果蝇与圆眼正常翅果蝇数量相等
B.雌果蝇中纯合子所占比例为 1/6
C.雌果蝇数量是雄果蝇的二倍
D.缺刻翅基因的基因频率为 1/6
【解题指南】
获取信息:
①由“星眼果蝇与星眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=2∶1”可知星眼为显性,且存在显性纯合致死。
②由“缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交……,缺刻翅雌果蝇∶正常翅雌果蝇=1∶1,雄果蝇均为正常翅”可知缺刻翅基因在X染色体上,且缺刻翅雄果蝇致死。
扫清障碍:
①计算过程中致死类型要记清。
②X染色体上基因频率计算时,基因型为XY的个体只有“一个”相关基因。
【解析】选D。亲本星眼缺刻翅雌果蝇基因型为AaXBXb,星眼正常翅雄果蝇基因型为AaXbY,则F1中星眼缺刻翅果蝇[只有雌蝇,基因型为AaXBXb,比例为(2/3)×(1/3)=2/9]与圆眼正常翅果蝇(1/9aaXbXb、1/9aaXbY)数量相等,A正确;雌果蝇中纯合子基因型为aaXbXb,在雌果蝇中所占比例为(1/3)×(1/2)=1/6,B正确;由于缺刻翅雄果蝇致死,故雌果蝇数量是雄果蝇的2倍,C正确;F1中XBXb∶XbXb∶XbY=1∶1∶1,则缺刻翅基因B的基因频率为1/(2×2+1)= 1/5,D错误。
4.(2021·山东等级考·T17)小鼠 Y 染色体上的 S 基因决定雄性性别的发生,在 X 染色体上无等位基因,带有 S 基因的染色体片段可转接到 X 染色体上。已知配子形成不受 S 基因位置和数量的影响,染色体能正常联会、分离,产生的配子均具有受精能力;含 S 基因的受精卵均发育为雄性,不含 S 基因的均发育为雌性,但含有两个 Y 染色体的受精卵不发育。一个基因型为 XYS 的受精卵中的 S 基因丢失,由该受精卵发育成能产生可育雌配子的小鼠。若该小鼠与一只体细胞中含两条性染色体但基因型未知的雄鼠杂交得 F1,F1 小鼠雌雄间随机杂交得 F2,则 F2 小鼠中雌雄比例可能为 ( )
A.4∶3 B.3∶4 C.8∶3 D.7∶8
【解析】选A、B、D。根据分析如果雄鼠的基因型是XYS,当其和该雌鼠XY杂交,由于YSY致死,所以F1中XX∶XY∶XYS=1∶1∶1,雌性∶雄性为2∶1,当F1杂交,雌性产生配子及比例为3X∶1Y,雄性产生的配子及比例为1X∶1YS,随机交配后,后代基因型及比例为3XX∶3XYS∶1XY∶1YSY(致死),所以雌性∶雄性=4∶3,A正确;如果雄鼠的基因型是XSY,当其和该雌鼠XY杂交,F1中XSX∶XSY∶XY=1∶1∶1,雄性∶雌性=2∶1,雄性可以产生的配子及比例为1X∶2XS∶1Y,雌性产生的配子及比例为1X∶1Y,随机交配后,后代基因型及比例为1XX∶2XY∶2XSX∶2XSY∶1YY(致死),所以雌性∶雄性=3∶4,B正确;如果雄鼠的基因型是XSX,当其和该雌鼠XY杂交,F1中XSX∶XSY∶XX∶XY=1∶1∶1∶1,雌性∶雄性=1∶1,雌性产生的配子及比例为3X∶1Y,雄性产生的配子及比例为2XS∶1X∶1Y,随机交配后,后代基因型及比例为6XSX∶2XSY∶3XX∶4XY∶1YY(致死),所以雄性∶雌性=8∶7,D正确。
5.(2021·河北选择考·T15)杜氏肌营养不良(DMD)是由单基因突变引起的伴X隐性遗传病,男性中发病率约为1/4 000。甲、乙家系中两患者的外祖父均表现正常,家系乙Ⅱ-2还患有红绿色盲。两家系部分成员DMD基因测序结果(显示部分序列,其他未显示序列均正常)如图。下列叙述错误的是 ( )
A.家系甲Ⅱ-1和家系乙Ⅱ-2分别遗传其母亲的DMD致病基因
B.若家系乙Ⅰ-1和Ⅰ-2再生育一个儿子,儿子患两种病的概率比患一种病的概率低
C.不考虑其他突变,家系甲Ⅱ-2和家系乙Ⅱ-1婚后生出患DMD儿子的概率为1/8
D.人群中女性DMD患者频率远低于男性,女性中携带者的频率约为1/4 000
【解题指南】
(1)题干关键信息:“伴X隐性遗传病”“男性中发病率约为1/4 000”“甲、乙家系中两患者的外祖父均表现正常”“两家系部分成员DMD基因测序结果”。
(2)解题思路(用a表示杜氏肌营养不良基因,b表示色盲基因):
根据甲、乙家系图和DMD基因测序结果→甲中Ⅱ-1的致病基因不一定来自其母亲;乙中Ⅱ-2的致病基因来自其母亲。
根据甲、乙家系中两患者的外祖父均表现正常→乙中Ⅰ-1基因型为XABY,Ⅰ-2基因型为XABXab→若不考虑交叉互换和基因突变,生育儿子患两病的概率和一种病的概率一样。
家系甲Ⅱ-2基因型为XAY,家系乙Ⅱ-1的基因型为1/2XAXA、1/2XAXa→婚后生出患DMD儿子的概率为1/8。
【解析】选A、B、D。家系甲Ⅱ-1患DMD,同时观察DMD基因测序结果发现Ⅱ-1基因序列发生了变化,而其母亲的基因序列是正常的,所以母亲不含DMD致病基因,所以甲中Ⅱ-1的致病基因不一定来自其母亲。乙中Ⅱ-2患DMD,他和母亲DMD基因测序结果相同,都含有DMD致病基因,所以乙中Ⅱ-2遗传了其母亲的致病基因,A错误;乙中Ⅰ-1基因型为XABY,Ⅰ-2基因型为XABXab,ab两个致病基因连锁,所以生育儿子患两种病的概率为1/2,只有当Ⅰ-2产生生殖细胞时发生了基因突变或交叉互换,产生了基因型为或的生殖细胞,才能生出只患一种病的儿子,而这个概率远低于1/2,因此若家系乙Ⅰ-1和Ⅰ-2再生育一个儿子,儿子患两种病的概率比患一种病的概率高,B错误;家系甲Ⅱ-2基因型为XAY,家系乙Ⅱ-1的基因型为1/2XAXA、1/2XAXa,婚后生出患DMD儿子的概率为1/2×1/4=1/8,C正确;男性中发病率约为1/4 000,则男性中、女性中以及人群中Xa的基因频率均为1/4 000,女性中患者频率为1/4 000×1/4 000,携带者为2×1/4 000×3 999/4 000,所以D错误。
6.(2021·广东选择考·T8)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性,由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成,F、f的基因频率分别是 ( )
A.15%、85% B.25%、75%
C.35%、65% D.45%、55%
【解析】选B。本题主要考查基因频率的计算方法。根据题意可知:FF的个体数目为500只,ff的个体数目为1 500只,因此F的基因频率=F的个数/(F+f的总数)×100%=(500×2)/(2 000×2)×100%=25%,f的基因频率为1-F的基因频率=1-25%=75%,B正确。
7.(2021·浙江6月选考·T3)某玉米植株产生的配子种类及比例为YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1。若该个体自交,其F1中基因型为YyRR个体所占的比例为 ( )
A.1/16 B.1/8 C.1/4 D.1/2
【解析】选B。由该玉米植株产生4种比例相等的配子可知,其基因型为YyRr,且两对基因独立遗传,因此F1中YyRR所占的比例为(1/2)×(1/4)=1/8。
8.(2021·浙江6月选考·T18)某同学用红色豆子(代表基因B)和白色豆子(代表基因b)建立人群中某显性遗传病的遗传模型,向甲、乙两个容器均放入10颗红色豆子和40颗白色豆子,随机从每个容器内取出一颗豆子放在一起并记录,再将豆子放回各自的容器中并摇匀,重复100次。下列叙述正确的是 ( )
A.该实检模拟基因自由组合的过程
B.重复100次实验后,Bb组合约为16%
C.甲容器模拟的可能是该病占36%的男性群体
D.乙容器中的豆子数模拟亲代的等位基因数
【解析】选C。基因自由组合应该发生于两对以上等位基因,A错误;B配子占1/5,b配子占4/5,Bb组合约为2×1/5×4/5=32%,B错误;假设男性群体中,该病(B-)占36%,则推出bb占64%,基因b的频率是0.8,即4/5,因此C正确;乙容器中的豆子数模拟亲代的两种配子数,D错误。
【易错警示】本题易错选D项。由于亲代的等位基因B、b的频率与其产生的B配子和b配子的比例相等,因此乙容器中的两种豆子数与亲代的等位基因B、b数目一致,但不能说模拟的是亲代的等位基因数,只能说模拟的是两种配子比例。
9.(2021·全国甲卷· T32)(12分)植物的性状有的由1对基因控制,有的由多对基因控制。一种二倍体甜瓜的叶形有缺刻叶和全缘叶,果皮有齿皮和网皮。为了研究叶形和果皮这两个性状的遗传特点,某小组用基因型不同的甲乙丙丁4种甜瓜种子进行实验,其中甲和丙种植后均表现为缺刻叶网皮。杂交实验及结果见下表(实验②中F1自交得F2)。
实验 亲本 F1 F2
① 甲×乙 1/4缺刻叶齿皮, 1/4缺刻叶网皮 1/4全缘叶齿皮, 1/4全缘叶网皮 /
② 丙×丁 缺刻叶齿皮 9/16缺刻叶齿皮, 3/16缺刻叶网皮 3/16全缘叶齿皮, 1/16全缘叶网皮
回答下列问题:
(1)根据实验①可判断这2对相对性状的遗传均符合分离定律,判断的依据是 。根据实验②,可判断这2对相对性状中的显性性状是 。
(2)甲乙丙丁中属于杂合体的是 。
(3)实验②的F2中纯合体所占的比例为 。
(4)假如实验②的F2中缺刻叶齿皮∶缺刻叶网皮∶全缘叶齿皮∶全缘叶网皮不是9∶3∶3∶1,而是45∶15∶3∶1,则叶形和果皮这两个性状中由1对等位基因控制的是 ,判断的依据是
。
【解题指南】
(1)本题关键信息:两对相对性状显隐性未知,由几对基因控制未知;甲乙丙丁基因型不同,甲丙表现型相同;表格中的杂交实验结果。
(2)解题思路:结合分离定律和自由组合定律,根据杂交后代的表现型及比例,判断显隐性状以及每种性状由几对基因控制,写出甲乙丙丁的基因型并进行相关计算。
【解析】本题考查基因的分离定律和自由组合定律。(1)实验①甲乙杂交,F1 缺刻叶∶全缘叶=1∶1,网皮∶齿皮=1∶1,说明两对相对性状的遗传均符合基因的分离定律。实验②丙乙杂交,F1全为缺刻叶齿皮,说明缺刻叶(A)对全缘叶(a)为显性,齿皮(B)对网皮(b)为显性。(2)F1自交,F2出现9∶3∶3∶1的分离比,说明控制两对相对性状的基因遵循自由组合定律;F1的基因型为AaBb,亲本丙和丁的基因型分别为AAbb、aaBB。由题意知甲和丙表现型相同、基因型不同,故甲的基因型为Aabb,乙的基因型为aaBb。(3)实验②F1AaBb自交,F2中纯合体的比例为1/2×1/2=1/4。(4)实验②的F2中缺刻叶∶全缘叶=15∶1,说明叶形由两对等位基因控制,F2中齿皮∶网皮=3∶1,符合一对等位基因的性状分离比,说明果皮是由一对等位基因控制的。
答案:(1) F1缺刻叶∶全缘叶=1∶1;网皮∶齿皮=1∶1 缺刻叶、齿皮 (2)甲和乙 (3) 1/4 (4)果皮(齿皮和网皮) F1全为齿皮, F2中齿皮∶网皮=3∶1,符合一对等位基因的性状分离比;F2中缺刻叶∶全缘叶=15∶1,符合两对等位基因自由组合的性状分离比
10.(2021·全国乙卷·T32)(10分)果蝇的灰体对黄体是显性性状,由X染色体上的1对等位基因(用A/a表示)控制;长翅对残翅是显性性状,由常染色体上的1对等位基因(用B/b表示)控制。回答下列问题:
(1)请用灰体纯合子雌果蝇和黄体雄果蝇为实验材料,设计杂交实验以获得黄体雌果蝇。(要求:用遗传图解表示杂交过程。)
(2)若用黄体残翅雌果蝇与灰体长翅雄果蝇(XAYBB) 作为亲本杂交得到F1, F1相互交配得F2,则F2中灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅= ,F2中灰体长翅雌蝇出现的概率为 。
【解题指南】
(1)获取信息:控制体色的等位基因位于X染色体上,控制翅型的等位基因位于常染色体上。
(2)解题思路:先写出给予的实验果蝇的基因型,再推出F1的基因型,让F1雌雄果蝇相互交配,写出F2的基因型、表现型及其比例,最后算出所求果蝇的表现型及比例。
【解析】本题考查遗传规律的应用。
(1)见答案。
(2)由题中信息可知:亲本的基因型为XaXabb×XAYBB,F1的基因型为XAXaBb与XaYBb,F1相互交配即:XAXa×XaY得F2中XA_(灰体)∶Xa_(黄体)=1∶1,Bb×Bb得F2中B_(长翅)∶bb(残翅)=3∶1,所以F2中灰体长翅∶灰体残翅∶黄体长翅∶黄体残翅=(3∶1)×(1∶1)=3∶1∶3∶1。F2中的灰体长翅雌蝇(XAXaB_)出现的概率为1/4×3/4=3/16。
答案:(1)
(2)3∶1∶3∶1 3/16
11.(2021·山东等级考·T22)番茄是雌雄同花植物,可自花受粉也可异花受粉。M、m 基因位于 2号染色体上,基因型为mm 的植株只产生可育雌配子,表现为小花、雄性不育。基因型为 MM、Mm 的植株表现为大花、可育。R、r 基因位于 5 号染色体上,基因型为 RR、Rr、rr 的植株表现型分别为:正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的 H 基因控制某种酶的合成,导入 H 基因的转基因番茄植株中,H 基因只在雄配子中表达,喷施萘乙酰胺(NAM)后含 H 基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和交叉互换。
(1)基因型为 Mm 的植株连续自交两代,F2 中雄性不育植株所占的比例为 。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为 ,以该杂交种为亲本连续种植,若每代均随机受粉,则 F2 中可育晚熟红果植株所占比例为 。
(2)已知 H 基因在每条染色体上最多插入 1 个且不影响其他基因。将 H 基因导入基因型为 Mm 的细胞并获得转基因植株甲和乙,植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交,在形成配子时喷施 NAM,F1 均表现为雄性不育。若植株甲和乙的体细胞中含 1 个或多个 H 基因,则以上所得 F1 的体细胞中含有 个 H 基因。若植株甲的体细胞中仅含 1个 H 基因,则 H 基因插入了 所在的染色体上。若植株乙的体细胞中含n个 H 基因,则 H 基因在染色体上的分布必须满足的条件是
,
植株乙与雄性不育植株杂交,若不喷施 NAM,则子一代中不含 H 基因的雄性不育植株所占比例为 。
(3)若植株甲的细胞中仅含一个 H 基因,在不喷施 NAM 的情况下,利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株。请写出选育方案
。
【解析】(1)基因型为 Mm 的植株自交,F1中 MM∶Mm∶mm=1∶2∶1,其中 MM、Mm 的植株表现为大花、可育,mm 的植株只产生可育雌配子,只有1/3 MM和2/3Mm能够自交,则F2 中雄性不育植株mm所占的比例为(2/3)×(1/4)=1/6。雄性不育植株mm与野生型植株杂交所得可育(Mm)晚熟红果(Rr)杂交种的基因型为MmRr,以该杂交种为亲本连续种植,若每代均随机受粉,即自由交配,两对等位基因自由组合,产生的配子有MR、Mr、mR、mr,比例为1∶1∶1∶1,则F1中有9种基因型,分别为:1MMRR、2MMRr、1MMrr、2MmRR、4MmRr、2Mmrr、1mmRR、2mmRr、1mmrr,雌配子种类及比例为:MR∶Mr∶mR∶mr=1∶1∶1∶1,雄配子种类及比例为:MR∶Mr∶mR∶mr=2∶2∶1∶1,则 F2 中可育晚熟红果植株(基因型为M_Rr )所占比例为(1/4)×(3/6)+(1/4)×(3/6)+(1/4)×(2/6)+(1/4)×(2/6)=10/24,即5/12。
(2)已知细菌中的 H 基因控制某种酶的合成,导入 H 基因的转基因番茄植株中,H 基因只在雄配子中表达,喷施萘乙酰胺(NAM)后含 H 基因的雄配子死亡。H 基因在每条染色体上最多插入 1 个且不影响其他基因。将 H 基因导入基因型为 Mm 的细胞,并获得转基因植株甲和乙,则 H 基因的可能位置有:插入了M基因所在的染色体上、插入了m基因所在的染色体上、插入了2号染色体以外的染色体上,植株甲和乙分别与雄性不育植株(mm)杂交,在形成配子时喷施 NAM,则含 H 基因的雄配子死亡,F1 均表现为雄性不育(mm),说明含有M基因的雄配子死亡,即有H 基因插入了M基因所在的染色体上。若植株甲和乙的体细胞中含 1 个或多个 H 基因,以上所得F1 均表现为雄性不育,说明F1 的体细胞中含有0个 H 基因。若植株甲的体细胞中仅含 1个 H 基因,则 H 基因插入了M基因所在的染色体上,即H与M基因连锁。若植株乙的体细胞中含 n 个 H 基因,则 H 基因在染色体上的分布必须满足的条件是必须有1个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H基因,植株乙与雄性不育植株杂交,若不喷施NAM,则子一代中不含 H 基因的雄性不育植株所占比例为1/2n。
(3)若植株甲的细胞中仅含一个 H 基因,且H 基因插入了M基因所在的染色体上,在不喷施 NAM 的情况下,以雄性不育植株(mm)为母本、植体甲H(Mm)为父本进行杂交,雌配子种类为m,雄配子为HM、m,则子代中大花植株(基因型为HMm)即为与植株甲基因型相同的植株(或利用雄性不育植株与植株甲杂交,子代中大花植株即为所需植株)。
答案:(1)1/6 MmRr 5/12 (2)0 M基因 必须有1个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H基因 1/2n (3)以雄性不育植株为母本、植株甲为父本进行杂交,子代中大花植株即为所需植株(或利用雄性不育植株与植株甲杂交,子代中大花植株即为所需植株)
【易错警示】
(1)进行(1)计算时,忽略题中信息,如“基因型为mm 的植株只产生可育雌配子,……雄性不育”,淘汰后不能准确地修改比例。
(2)语言表述不严密,如只能答出“1个H基因位于M所在染色体上”。
12.(2021·河北选择考·T20)(15分)我国科学家利用栽培稻(H)与野生稻(D)为亲本,通过杂交育种方法并辅以分子检测技术,选育出了L12和L7两个水稻新品系。L12的12号染色体上带有D的染色体片段(含有耐缺氮基因TD),L7的7号染色体上带有D的染色体片段(含有基因SD),两个品系的其他染色体均来自H(图1)。H的12号和7号染色体相应片段上分别含有基因TH和SH。现将两个品系分别与H杂交,利用分子检测技术对实验一亲本及部分F2的TD/TH基因进行检测,对实验二亲本及部分F2的SD/SH基因进行检测,检测结果以带型表示(图2)。
回答下列问题:
(1)为建立水稻基因组数据库,科学家完成了水稻 条染色体的DNA测序。
(2)实验一F2中基因型TDTD对应的是带型 。理论上,F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为 。
(3)实验二F2中产生带型α、β和γ的个体数量分别为12、120和108,表明F2群体的基因型比例偏离 定律。进一步研究发现,F1的雌配子均正常,但部分花粉无活性。已知只有一种基因型的花粉异常,推测无活性的花粉带有 (填“SD”或“SH”)基因。
(4)以L7和L12为材料,选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X(图3)。主要实验步骤包括:① ;②对最终获得的所有植株进行分子检测,同时具有带型 的植株即为目的植株。
(5)利用X和H杂交得到F1,若F1产生的无活性花粉所占比例与实验二结果相同,雌配子均有活性,则F2中与X基因型相同的个体所占比例为 。
【解题指南】
(1)关键信息:“TD基因”“TH基因”“SD基因”“SH基因”以及“条带”。
(2)解题思路:
①根据图1确定L12的基因型为TDTDSHSH,L7的基因型为SDSDTHTH,且每一对基因遵循分离定律,两对基因遵循自由组合定律。
②根据图2实验一的亲本及F2的带型可知,最上面的条带表示TH基因,最下面的条带表示TD基因。
③根据图2实验二的亲本及F2的带型可知,最上面的条带表示SD基因,最下面的条带表示SH基因。
【解析】本题主要考查育种及遗传定律的有关知识。
(1)水稻没有性染色体,故研究水稻的基因组应研究每一对同源染色体中的一条染色体上的DNA序列,即研究12条染色体上的DNA。
(2)根据图2实验一的亲本及F2的带型可知,最上面的条带表示TH基因,最下面的条带表示TD基因,故条带Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示的基因型分别为THTH、TDTH、TDTD。根据图1可知L12的基因型为TDTD,L7的基因型为THTH,故F1的基因型为TDTH,该对基因遵循基因的分离定律,故F2产生的三种带型的分离比为1∶2∶1。
(3)实验二中条带α、β、γ表示的基因型分别为SDSD、SDSH、SHSH,根据实验F2中三种条带的数量可计算出三种基因型的比例为1∶10∶9,说明其偏离了分离定律的分离比。其中基因型为SDSD的比例为1/20,低于1/4,故可判断无活性的花粉带有SD基因。
(4)两对基因同时考虑,L12的基因型为TDTDSHSH,L7的基因型为SDSDTHTH,需要培育的X的基因型为TDTDSDSD,故育种方案,可让L12与L7杂交,得到的F1的基因型为TDTHSDSH,F1自交获得F2植株,其中同时具有带型Ⅲ、α的植株即为目的植株。
(5)X的基因型为TDTDSDSD,H的基因型为THTHSHSH,X和H杂交得到的F1的基因型为TDTHSDSH,且两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。若F1产生的无活性花粉所占比例与实验二结果相同,雌配子均有活性,则两对基因单独考虑,F2中TDTD的概率为1/4,SDSD的概率为1/20,故基因型为TDTDSDSD的个体的概率为1/80。
答案:(1)12 (2)Ⅲ 1∶2∶1 (3)分离 SD
(4)①将L7和L12杂交,获得F1后自交 ②Ⅲ 、α
(5)1/80
13.(2021·广东选择考·T20)(12分)果蝇众多的突变品系为研究基因与性状的关系提供了重要的材料。摩尔根等人选育出M-5品系并创立了基于该品系的突变检测技术,可通过观察F1和F2代的性状及比例,检测出未知基因突变的类型(如显/隐性、是否致死等),确定该突变基因与可见性状的关系及其所在的染色体。回答下列问题:
(1)果蝇的棒眼(B)对圆眼(b)为显性、红眼(R)对杏红眼(r)为显性,控制这2对相对性状的基因均位于X染色体上,其遗传总是和性别相关联,这种现象称为 。
(2)图a示基于M-5品系的突变检测技术路线,在F1代中挑出1只雌蝇,与1只M-5雄蝇交配。若得到的F2代没有野生型雄蝇、雌蝇数目是雄蝇的两倍,F2代中雌蝇的两种表现型分别是棒眼杏红眼和 ,此结果说明诱变产生了伴X染色体 基因突变。该突变的基因保存在表现型为 果蝇的细胞内。
(3)上述突变基因可能对应图b中的突变 (从突变①、②、③中选一项),分析其原因可能是
,使胚胎死亡。
密码子序号 1 … 4 …19 20…540 正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUUA…UAG 突变① 突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACCUUA…UAG 正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUUA…UAG 突变② 突变后核苷酸序列 AUG…AAA…ACUUUA…UAG 正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUUA…UAG 突变③ 突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACUUGA…UAG
密码子表(部分): AUG:甲硫氨酸,起始密码子 AAC:天冬酰胺 ACU、ACC:苏氨酸 UUA:亮氨酸 AAA:赖氨酸 UAG、UGA:终止密码子 …表示省略的、没有变化的碱基
b
(4)图a所示的突变检测技术,具有的①优点是除能检测上述基因突变外,还能检测出果蝇 基因突变;②缺点是不能检测出果蝇 基因突变。(①、②选答1项,且仅答1点即可)
【解析】本题以M-5品系的果蝇检测突变类型为载体,主要考查伴性遗传和基因突变。
(1)控制棒眼、圆眼、红眼、杏红眼的基因都位于X染色体上,其遗传和性别相关联,这种现象称为伴性遗传。(2)如果辐射诱发的是致死突变,则F2代中的雄果蝇中只出现M-5品系;雌果蝇为棒眼杏红眼和棒眼红眼;致死基因存在于F1和F2的棒眼红眼雌果蝇的细胞中。
(3)由于密码子的简并性,突变①没有造成蛋白质中的氨基酸改变,突变②只改变了一个氨基酸,突变③使肽链合成提前终止。
(4)图a所示的突变检测技术优点是除能检测上述伴X染色体隐性完全致死基因突变外,还能检测出果蝇X染色体上的可见基因突变,即X染色体上的显性基因突变;该技术检测的结果需要通过性别进行区分,不能检测出果蝇常染色体上的基因突变,包括常染色体上隐性基因突变和显性基因突变。
答案:(1)伴性遗传
(2)棒眼红眼 隐性致死 棒眼红眼雌
(3)③ 突变③使肽链合成提前终止
(4)X染色体上的显性 常染色体(或常染色体显性或常染色体隐性)
【方法规律】
(1)伴性遗传表现为子代雌雄个体的表现型不同,如果出现雌雄数目不同,则是因为出现了致死,然后需要深入分析配子致死还是合子致死。
(2)显性突变可以直接表现出新的性状,掩盖野生型,如果是隐性突变,则子代不一定能表现出新的性状。
14.(2021·湖南选择考·T17)油菜是我国重要的油料作物,油菜株高适当的降低对抗倒伏及机械化收割均有重要意义。某研究小组利用纯种高秆甘蓝型油菜Z,通过诱变培育出一个纯种半矮秆突变体S。为了阐明半矮秆突变体S是由几对基因控制、显隐性等遗传机制,研究人员进行了相关试验,如图所示。
回答下列问题:
(1)根据F2表现型及数据分析,油菜半矮秆突变体S的遗传机制是
,
杂交组合①的F1产生各种类型的配子比例相等,自交时雌雄配子有 种结合方式,且每种结合方式概率相等。F1产生各种类型配子比例相等的细胞遗传学基础是
。
(2)将杂交组合①的F2所有高秆植株自交,分别统计单株自交后代的表现型及比例,分为三种类型,全为高秆的记为F3-Ⅰ,高秆与半矮秆比例和杂交组合①②的F2基本一致的记为F3-Ⅱ,高秆与半矮秆比例和杂交组合③的F2基本一致的记为F3-Ⅲ。产生F3-Ⅰ、F3-Ⅱ、F3-Ⅲ的高秆植株数量比为 。产生F3-Ⅲ的高秆植株基因型为 (用A、a;B、b;C、c……表示基因)。用产生F3-Ⅲ的高秆植株进行相互杂交试验,能否验证自由组合定律 。
【解题指南】
(1)解题关键:杂交试验的数据处理:515∶34≈15∶1,596∶40≈15∶1,211∶69≈3∶1。
(2)解题思路:纯种高秆甘蓝型油菜Z与纯种半矮秆突变体S杂交,不论正交还是反交,F2表现型比均约为15∶1,因此推导出该性状由常染色体上独立遗传的两对等位基因控制。
【解析】(1)纯种高秆甘蓝型油菜Z与纯种半矮秆突变体S杂交,不论正交还是反交,F2表现型比均约为15∶1,因此推导出该性状由常染色体上独立遗传的两对等位基因控制,故半矮秆为双隐性个体,F1为双杂合子,减数分裂产生配子时,位于同源染色体上的等位基因分离,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合,所以产生4种比例相等的配子,因此雌雄配子有16种结合方式。
(2)杂交组合①的F2所有高秆植株基因型有9A_B_(1AABB、2AABb、2AaBB、4AaBb)∶3A_bb(1AAbb、2Aabb)∶3aaB_(1aaBB、2aaBb),所有高秆植株自交,分别统计单株自交后代的表现型及比例,全为高秆的记为F3-Ⅰ,F2中符合的有1AABB、2AABb、2AaBB、1AAbb、1aaBB,占高秆植株的比例为7/15;高秆与半矮秆比例和杂交组合①②的F2基本一致的记为F3-Ⅱ,F2中符合的有AaBb,占高秆植株的比例为4/15;高秆与半矮秆比例和杂交组合③的F2基本一致的记为F3-Ⅲ,F2中符合的有2Aabb、2aaBb,占高秆植株的比例为4/15;因此产生F3-Ⅰ、F3-Ⅱ、F3-Ⅲ的高秆植株数量比为7∶4∶4;不论两对基因位于一对同源染色体上,还是两对同源染色体上,亲本均产生2种数量相等的雌雄配子,子代均出现高秆∶半矮秆=3∶1,因此不能验证基因的自由组合定律。
答案:(1)由两对位于非同源染色体上的隐性基因控制 16 F1减数分裂产生配子时,位于同源染色体上的等位基因分离,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合 (2)7∶4∶4 Aabb、aaBb 不能
15.(2021·浙江6月选考·T28)(10分)利用转基因技术,将抗除草剂基因转入纯合不抗除草剂水稻(2n)(甲),获得转基因植株若干。从转基因后代中选育出纯合矮秆抗除草剂水稻(乙)和纯合高秆抗除草剂水稻(丙)。用甲、乙、丙进行杂交,F2结果如下表。转基因过程中,可发生基因突变,外源基因可插入到不同的染色体上。高秆(矮秆)基因和抗除草剂基因独立遗传,高秆和矮秆由等位基因A(a)控制。有抗除草剂基因用B+表示、无抗除草剂基因用B-表示。
杂交组合 F2的表现型及数量(株)
矮秆抗除草剂 矮秆不抗除草剂 高秆抗除草剂 高秆不抗除草剂
甲×乙 513 167 0 0
甲×丙 109 37 313 104
乙×丙 178 12 537 36
回答下列问题:
(1)矮秆对高秆为 性状,甲×乙得到的F1产生 种配子。
(2)为了分析抗除草剂基因在水稻乙、丙叶片中的表达情况,分别提取乙、丙叶片中的RNA并分离出 ,逆转录后进行PCR扩增。为了除去提取RNA中出现的DNA污染,可采用的方法是 。
(3)乙×丙的F2中,形成抗除草剂与不抗除草剂表现型比例的原因是 。
(4)甲与丙杂交得到F1,F1再与甲杂交,利用获得的材料进行后续育种。写出F1与甲杂交的遗传图解。
【解题指南】
(1)关键信息:“F2的表现型比例”。
(2)解题思路:
①统计后代中每对性状的比例,若为3︰1,则是含一对等位基因的杂合子自交的结果;若为9︰3︰3︰1或变式,则是含两对等位基因的杂合子自交的结果。
②写遗传图解,需写出亲本的基因型和表现型及产生的配子类型,进一步得出后代的基因型和表现型的比例。
【解析】本题主要考查基因的自由组合定律。
(1)乙×丙的F2中,矮秆︰高秆≈1︰3,可知矮秆对高秆为隐性。甲×乙的F2中,抗除草剂︰不抗除草剂≈3︰1、无高杆,可得出F1为aaB+B-,其能产生aB+和aB-两种配子。
(2)基因表达首先转录出mRNA,因此需分离出mRNA。用DNA酶处理提取的RNA,可将杂质DNA水解去除。
(3)乙×丙的F2中,抗除草剂︰不抗除草剂≈15︰1,说明F1为双杂合子,此时抗除草剂和不抗除草剂可以看成由两对等位基因控制的性状,由此得出乙和丙的抗除草剂基因位于非同源染色体上,其遗传遵循自由组合定律。
(4)甲为aaB-B-,甲与丙(AAB+B+)杂交得到F1为AaB+B-,F1再与甲杂交,即AaB+B-×aaB-B-。
答案:(1)隐性 2 (2)mRNA 用DNA酶处理提取的RNA
(3)乙和丙的抗除草剂基因位于非同源染色体上,乙和丙上抗除草剂基因的遗传遵循自由组合定律
(4)
(2021·广东选择考·T16)人类(2n=46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体,该染色体携带者具有正常的表现型。但在产生生殖细胞的过程中,其细胞中形成复杂的联会复合物(如图)。在进行减数分裂时,若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交叉互换),下列关于平衡易位染色体携带者的叙述,错误的是 ( )
A.观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B.男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C.女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D.女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
【解析】选C。 本题以两条染色体融合为背景,主要考查有丝分裂和减数分裂。有丝分裂中期的染色体形态和数目是最清晰的,因此可以选择有丝分裂中期观察平衡易位染色体,A正确;正常男性的初级精母细胞中含有46条染色体,由于1条14号染色体和1条21号染色体融合为1条染色体(14/21平衡易位染色体),故平衡易位染色体携带者的初级精母细胞中的染色体数目为45条,B正确;减数分裂时联会复合物中的3条染色体,任意2条进入同一个配子中,剩余的1条染色体进入另一个配子中,故女性携带者卵子中最多含有21+2=23种形态不同的染色体,C错误;女性携带者的卵子类型可能为:14、21和14/21,21和14/21、14,14和14/21、21这6种类型,D正确。
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