课件4张PPT。必修 2
第一章 孟德尔定律课件68张PPT。第一节 分 离 定 律一、一对相对性状的杂交实验
1.豌豆作为遗传实验材料的优点
(1)豌豆是_________,且是_________的植物,自然条件下是
_____。
(2)豌豆成熟后豆粒都留在豆荚中,便于___________。
(3)豌豆具有多个_______________的性状。自花授粉闭花授粉纯种观察和计数稳定的、可区分2.杂交实验的过程
P(紫花×白花)→F1 F2
(1)人工异花传粉过程:_____→套袋→_________→套袋。
(2)F1的表现型是_____。
(3)F2的表现型及其比例是_________________。
(4)在亲本的正交实验与反交实验中,F1、F2的性状表现_____。去雄人工授粉紫花紫花∶白花≈3∶1相同二、对分离现象的解释成对单个随机CcCc三、分离假设的验证
1.画出测交实验的遗传图解
__________________________________________
2.测交后代的性状及比例取决于_________________________
_______。杂种子一代产生配子的种类及比例四、显性的相对性
连线显性的相对性与其实例:1. 豌豆的高茎和矮茎是一对相对性状。( )
【分析】相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型。
豌豆的高茎和矮茎属于一种生物同一种性状的不同表现类型，
因此是一对相对性状。√2. 纯合子自交后代都是纯合子，杂合子自交后代都是杂合
子。( )
【分析】纯合子自交后代都是纯合子，但是杂合子自交后代既
出现杂合子，又出现纯合子。例如，Dd自交后代既有Dd，又有
DD和dd。×3. 在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做性状分离。( )
【分析】在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象
叫做性状分离。新出现的性状是隐性性状。利用性状分离可以
判断性状的显隐性。√4. 体细胞中成对的基因在形成配子时彼此分离，互不干扰。
( )
【分析】生物的体细胞中控制同一性状的基因成对存在，不相
融合，形成配子时成对的基因彼此分离，随配子遗传给后代。
因此，分离定律中基因具有随机性和独立性。 √5. 等位基因是指位于一对同源染色体相同位置上的基因。( )
【分析】同源染色体相同位置上的基因有两种情况:一是相同基
因，控制相同性状；二是等位基因，控制相对性状。×考点 一 “四类”核心概念的理解
1. 性状类
(1)性状:生物体所表现出的形态特征和生理生化特性的总称。
(2)相对性状:同种生物同一性状的不同表现类型。
(3)性状分离:在杂交后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象，在遗传学上叫做性状分离。2. 基因类(1)相同基因:同源染色体相同位置上控制同一性状的基因。在纯合子中由两个相同基因组成,控制同一性状的基因,如图中A和A就是相同基因。
(2)等位基因:生物杂合子中在一对同源染色体的相同位置上,控制着相对性状的基因,如图中B和b、C和c、D和d就是等位基因。
(3)非等位基因:非等位基因有两种,一种是位于非同源染色体上的基因,符合自由组合定律,如图中的A和D;还有一种是位于同源染色体上的非等位基因,如图中的A和b。3.个体类
(1)基因型与表现型:
①概念:基因型是与表现型有关的基因组成,表现型是生物个体表现出来的性状。
②关系:在相同的环境条件下,基因型相同,表现型一定相同;在不同环境中,即使基因型相同,表现型也未必相同。表现型是基因型与环境共同作用的结果。(2)纯合子与杂合子:
①纯合子:由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体(如
DD、dd、AABB、AAbb)。
②杂合子:由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体(如
Dd、AaBB、AaBb)。4.交配类【思维拓展】
由核心概念可联系的知识
(1)由性状联系到有机物:生物性状的体现者——蛋白质;性状
的控制者——核酸。
(2)由基因联系到碱基排列顺序:相同基因的碱基排列顺序一定
相同,等位基因的碱基排列顺序一定不同。
(3)由基因型联系到自然选择:环境对不同基因型的个体进行选
择,使不适应环境的个体被淘汰,从而使种群的基因频率定向改
变。【典例1】下面有关遗传学概念之间关系的叙述,不正确的
是( )
A.等位基因在群体中可以多于两个
B.杂合子Aa与纯合子aa杂交,子代不会发生性状分离
C.杂合子自交后代可以出现纯合子
D.性状分离的根本原因是不同基因型的配子随机结合【解析】选D。A项中,在一个群体中,等位基因可以有多个。B项中,发生性状分离的亲本必须是一种表现型,Aa和aa是两种表现型,所以不能说出现性状分离。C项中,杂合子自交的后代有纯合子出现,如基因型为Dd的个体自交,后代有1/4是显性纯合子,有1/4是隐性纯合子。D项中,性状分离的根本原因是等位基因的分离。【变式训练】下列关于遗传学基本概念的叙述中,正确的是
( )
A.后代同时出现显性性状和隐性性状的现象就叫性状分离
B.纯合子杂交产生的子一代所表现的性状就是显性性状
C.不同环境下,基因型相同,表现型不一定相同
D.兔的白毛和黑毛,狗的长毛和卷毛都是相对性状【解析】选C。具有相同性状的个体杂交,后代中显性性状和隐性性状同时出现的现象称为性状分离,故A项错误;具有相对性状的纯合亲本杂交,F1表现出来的亲本的性状称显性性状,故B项错误;狗的长毛与短毛是相对性状,卷毛与直毛是相对性状,故D项错误;生物的表现型受基因型和环境的共同影响,故C项正确。考点 二 基因分离定律的应用
1.纯合子、杂合子的判断
(1)自交法:自交后代若有性状分离,则亲本是杂合子;无性状分离,则亲本是纯合子。
(2)测交法:让待测个体与隐性纯合子相交,若后代出现1∶1的性状分离比,则待测个体是杂合子;若无性状分离,则待测个体是纯合子。(3)花粉鉴定法:
花粉中所含的直链淀粉和支链淀粉,可通过遇碘后分别变为蓝黑色和红褐色的测试法进行鉴定,并借助于显微镜进行观察。若亲本产生两种颜色的花粉并且数量相等,则亲本为杂合子;若亲本只产生一种颜色的花粉,则亲本为纯合子。2.杂合子Aa自交,第n代的比例分析 根据上表比例，杂合子、纯合子所占比例的坐标曲线图为:【高考警示】
自交法和测交法适用范围不同
(1)自交法常用于自花授粉的植物。
(2)测交法常用于动物以及异花授粉的植物。
(3)基因型相同的动物交配,也可以看做自交。考查角度1 运用自交法鉴定显性个体的基因型
【典例2】玉米的高茎对矮茎为显性。为研究一纯合高茎玉米植株的果穗上所结籽粒全为纯合、全为杂合还是既有纯合又有杂合,某同学选取了该玉米果穗上两粒种子作为亲本,单独隔离种植,观察记录并分别统计子一代植株的性状,子一代全为高茎,他就判断该玉米果穗所有籽粒均为纯种,可老师认为他的结论不科学,理由是______________________________________。
请以该果穗为实验材料,写出科学的实验思路:___________。
预期现象及结论:①__________________________________;
②_________________________________________________;
③_________________________________________________。【解析】用两粒种子作为亲本种植,获得的子代数量太少没有说服力,而且还有一定的偶然性。应该将该果穗上的种子全部作为亲本进行实验,单独隔离种植,即让其进行自交,观察后代的表现型及比例:若全为高茎,则说明亲本为纯合子;若既有高茎又有矮茎,则说明亲本为杂合子;若一部分亲本后代全为高茎,另一部分亲本后代既有高茎又有矮茎,则说明亲本既有纯合子又有杂合子。答案:选择样本太少,实验有一定的偶然性,不能代表全部籽粒的基因型
实验思路:用该玉米穗上的全部籽粒作为亲本,单独隔离种植(自交),观察记录并分别统计子一代植株的高矮(其他合理答案也可,下同)
预期现象及结论:
①若子一代全为高茎,说明该玉米穗上的籽粒全是纯合子
②若全部亲本的子一代既有高茎又有矮茎,说明该玉米穗上的籽粒全为杂合子
③若部分亲本的子一代全为高茎,另一部分亲本的子一代既有高茎又有矮茎,说明该玉米穗上的籽粒既有纯合子也有杂合子考查角度2 根据子代性状及比值判断亲代纯合与否
【典例3】(2013·临沂模拟)老鼠毛色有黑色和黄色,这是一
对相对性状。有下面三组交配组合,请判断四个亲本中是纯
合子的是( )
A.甲和乙 B.乙和丙 C.丙和丁 D.甲和丁 【解析】选D。根据三组杂交组合的子代表现型可知,黑色鼠出现的频率高于黄色鼠,且第③组子代全为黑色鼠,说明黑色为显性,黄色为隐性。故甲为隐性纯合子,丁为显性纯合子。一、亲代、子代基因型和表现型的推断方法
【典例1】如图是某种遗传病的系谱图。3号和4号为正常的
异卵孪生兄弟,兄弟俩基因型均为AA的概率是( )
A.0 B.1/9 C.1/3 D.1/16【解析】选B。由1号和2号生出5号(女)患者,可以推知该遗传
病为常染色体隐性遗传病,1号和2号均为杂合子(Aa)。由于3号
和4号为异卵双生,且均正常,所以他们的产生是相对独立的,
且基因型均可能是( AA或 Aa),按乘法原理,可以知道兄弟俩
基因型均为AA的概率是【方法归纳】关于亲代、子代基因型和表现型的判断,可以从下面两个思路分析:
(1)由亲代推断子代的基因型和表现型:(2)由子代推断亲代的基因型:
①基因填充法:
A.根据亲代表现型→写出能确定的基因(如显性性状的基因型用A_)→根据子代一对基因分别来自两个亲本→推知亲代未知基因;
B.若亲代为隐性性状,基因型只能是aa。
②隐性突破法:
如果子代中有隐性个体,则亲代基因型中必定含有一个a基因,然后再根据亲代的表现型作进一步判断。③根据分离定律中规律性比值直接判断(用基因B、b表示):【易错提醒】(1)一个生物体多对基因中只要有一对杂合,这个生物体就是杂合子。
(2)纯合子自交后代都是纯合子,但纯合子杂交,后代会出现杂合子;杂合子自交,后代会出现性状分离,且后代中会出现一定比例的纯合子。二、性状显隐性判断方法
【典例2】下表是豌豆花色的遗传实验结果,根据哪些组合能
判断出显性花色的类型?______________________________。【解析】组合一中“紫花×白花→紫花、白花”,哪种花色为显性都能成立,因此不能作出判断;组合二中“紫花×白花→紫花”,符合“定义判定法”,可判定紫花为显性性状;组合三中“紫花×紫花→紫花∶白花=3∶1”,白花为新出现的性状,符合“性状分离法”,可判定白花为隐性性状,则紫花为显性性状。
答案:组合二和组合三 【方法归纳】关于生物显、隐性性状的判断,可以从以下四个方面分析:
(1)据子代
性状判断①不同性状亲代杂交→后代只出现一种性状→显性性状
②相同性状亲本杂交→后代出现不同于亲
本的性状→隐性性状(2)据子代性状分离比判断:一对相对性状亲本杂交→子代性状分离比为3∶1→分离比中占3的性状为显性性状。
(3)遗传系谱图
中显、隐性判断
(4)若以上方法无法判断，可用假设法进行倒推，从而验证假设是否正确。①双亲正常→子代患病→隐性遗性病
②双亲患病→子代正常→显性遗传病【易错提醒】自然界中某些生物的某个性状所占比例特别高不一定为显性性状，如人的正常指(t)隐性性状很多，但多指(T)显性性状并不多。 1.孟德尔在豌豆杂交实验中,发现问题和验证假说所采用的实验方法依次是( )
A.自交、杂交和测交 B.测交、自交和杂交
C.杂交、自交和测交 D.杂交、测交和自交
【解析】选C。孟德尔发现遗传定律是利用豌豆进行实验时发现的,实验时先让豌豆杂交获得F1,再让F1自交得F2,发现问题,最后用测交实验证明其假说。2.将一接穗接于同种植物上,接穗的基因型为Aa,砧木基因型
为aa,若这种植物自花授粉,那么接穗所结的种子的胚的基因
型是( )
A.Aa B.Aa∶aa=1∶1
C.aa D.AA∶Aa∶aa=1∶2∶1
【解析】选D。砧木的基因型不影响接穗的基因型,所以基因型为Aa的接穗自交后代的胚的基因型为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1。3.棕色鸟与棕色鸟杂交,子代有23只白色,26只褐色,53只棕色。棕色鸟和白色鸟杂交,其后代中白色个体所占比例是( )
A.100% B.75% C.50% D.25%
【解析】选C。根据题意,表现型相同的棕色鸟杂交子代中出现性状分离,出现性状比为褐色∶棕色∶白色≈1∶2∶1,那么亲代棕色鸟为杂合子,后代中褐色和白色为纯合子,则把棕色鸟(杂合子)与白色鸟(纯合子)杂交,根据基因分离定律,其后代白色鸟所占的比例为50%。4.人工异花传粉的过程正确的是 ( )
①花粉成熟前 ②花粉成熟时
③花谢后 ④套袋
⑤去雄 ⑥异花授粉
A.②⑤④③⑥④ B.①④⑤②⑥④
C.①⑤④②⑥ D.①⑤④②⑥④
【解析】选D。人工异花授粉的关键是避免非目的花粉的传粉,所以在花粉成熟前去雄,目的是避免自花授粉。异花授粉前后都要套袋,避免其他成熟花粉授粉成功。5.有关纯合子的叙述中,错误的是( )
A.由基因组成相同的雌、雄配子形成的合子发育形成的个体
B.连续自交性状能稳定遗传
C.两纯合子杂交,后代一定是纯合子
D.不含等位基因
【解析】选C。纯合子是指由基因组成相同的雌、雄配子形成的合子发育形成的个体;纯合子不含等位基因,连续自交性状能稳定遗传;但两纯合子杂交,后代不一定是纯合子,如AA与aa杂交,其后代为杂合子。6.纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植,收获时发现甜玉米
果穗上有非甜玉米籽粒,而非甜玉米果穗上无甜玉米籽粒。
原因是( )
A.甜是显性性状 B.非甜是显性性状
C.相互混杂 D.环境影响
【解析】选B。玉米存在自交(同株异花传粉)以及杂交。非甜玉米是显性,非甜玉米的花粉落到甜玉米的柱头上,使甜玉米果穗上有非甜玉米籽粒。7.南瓜果实的黄色和白色是由一对等位基因(A和a)控制的,用一株黄色果实南瓜和一株白色果实南瓜杂交,子代(F1)既有黄色果实南瓜也有白色果实南瓜,让F1自交产生的F2的表现型如图所示。下列说法不正确的是( )
A.由①②可知黄果是隐性性状
B.由③可以判定白果是显性性状
C.F2中,黄果与白果的理论比例是5∶3
D.P中白果的基因型是aa【解析】选D。由③白果自交后得到黄果,说明黄果属于“无中生有”,是隐性,基因型为aa,白果是显性,且为杂合子,基因型为Aa。因F1出现性状分离,则亲本中白果也是杂合子,F1中黄果是纯合子aa,白果是杂合子Aa,各占一半,则F2中黄果与白果的理论比例是(1/2+1/2×1/4)∶1/2×3/4=5∶3。8.在豌豆中,高茎与矮茎的有关基因为A、a,将A、B、C、D、E、F、G 7种豌豆分四组进行杂交得到如下结果。
请分析回答下列问题:
(1)上述实验中所获得的高茎纯合子占高茎植株总数的____%。
(2)豌豆G、C、A的基因型分别是________________________。
(3)①、②、③的交配方式分别是_______________________。
(4)高茎与矮茎基因的遗传符合 定律,其实质是 。【解析】(1)表中所给四组杂交组合,都属于一对相对性状的遗传。表中第一组杂交,后代高茎∶矮茎=210∶70=3∶1,由此判断,属于杂合子自交,矮茎属于隐性性状,由此可判断其他三组亲本基因型:②aa×aa,③Aa×aa,④AA×aa,所有子代中高茎纯合子=210× =70,占高茎植株总数的比例为[70/(210+190+
300)]×100% =10%。
(2)由(1)推知G、C、A的基因型分别为AA、aa、Aa。
(3)①②③④的交配方式分别为杂合子自交、隐性纯合子自交、测交、纯合子杂交。
(4)高茎与矮茎基因的遗传符合基因的分离定律,其实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。答案:(1)10 (2)AA、aa、Aa
(3)杂合子自交、隐性纯合子自交、测交
(4)基因的分离 等位基因随同源染色体的分开而分离9.(2011·海南高考)孟德尔对于遗传学的重要贡献之一是利用设计巧妙的实验否定了融合遗传方式,为了验证孟德尔遗传方式的正确性,有人用一株开红花的烟草和一株开白花的烟草作为亲本进行实验。在下列预期结果中,支持孟德尔遗传方式而否定融合遗传方式的是( )
A.红花亲本与白花亲本杂交的F1全为红花
B.红花亲本与白花亲本杂交的F1全为粉红花
C.红花亲本与白花亲本杂交的F2按照一定比例出现花色分离
D.红花亲本自交,子代全为红花;白花亲本自交,子代全为白花【解析】选C。A项,红花与白花杂交子代全为红花,可以用融合遗传来解释;B项,红花与白花杂交子代全为粉红花,可以用融合遗传来解释;C项,红花与白花杂交的F2体现了性状的分离,不能用融合遗传来解释;D项,红花亲本自交,子代全为红花,白花亲本自交,子代全为白花,可以用融合遗传解释。10.(2010·天津高考)食指长于无名指为长食指,反之为短食指,该相对性状由常染色体上一对等位基因控制(TS表示短食指基因,TL表示长食指基因)。此等位基因表达受性激素影响,TS在男性为显性,TL在女性为显性。若一对夫妇均为短食指,所生孩子既有长食指又有短食指,则该夫妇再生一个孩子是长食指的概率为 ( )【解析】选A。据题干信息分析可知,TS在男性为显性,男性为短食指的基因型可能为TSTS或TSTL,TL在女性为显性,女性为短食指的基因型为TSTS。由于该夫妇所生孩子既有长食指又有短食指,可确定该夫妇的基因型为:丈夫TSTL,妻子TSTS。该夫妇再生的孩子中只有女儿可能为长食指(基因型为TSTL),生女儿概率为1/2,基因型为TSTL的概率为1/2,故夫妇再生一个孩子是长食指的概率为1/4。11.(2010·江苏高考)喷瓜有雄株、雌株和两性植株,G基因决
定雄株,g基因决定两性植株,g-基因决定雌株。G对g、g-是显
性,g对g-是显性,如:Gg是雄株,gg-是两性植株,g-g-是雌株。
下列分析正确的是 ( )
A.Gg和Gg-能杂交并产生雄株
B.一株两性植株的喷瓜最多可产生三种配子
C.两性植株自交不可能产生雌株
D.两性植株群体内随机传粉,产生的后代中,纯合子比例高于
杂合子【解析】选D。Gg和Gg-都是雄株,两者不能杂交,由此判断A项
错误;一株两性植株的喷瓜的基因型可能是gg或gg-,最多产生
g和g-两种配子,由此判断B项错误;一株两性植株的喷瓜的基
因型可能是gg或gg-,gg-自交后可能产生雌株(g-g-),由此判断
C项错误;若两性植株群体内随机传粉,则gg×gg后代全纯
合,gg-×gg-后代一半纯合,gg×gg-后代一半纯合,故纯合子
比例高于杂合子,由此判断D项正确。12.(2010·浙江高考改编)苏云金芽孢杆菌产生的毒蛋白能使
螟虫死亡。研究人员将表达这种毒蛋白的抗螟虫基因转入非
糯性抗稻瘟病水稻的核基因组中,培育出一批转基因抗螟水
稻。请回答:
(1)染色体主要由 组成,若要确定抗螟虫基因是
否已整合到水稻的某一染色体上,方法之一是测定该染色体
的 。
(2)现欲试种这种抗螟水稻,需检验其是否为纯合子,请用遗
传图解表示检验过程(显、隐性基因分别用B、b表示),并作
简要说明。【解题指南】(1)对于判断纯合子可以采用自交或测交,根据子代的性状分离比反推亲本是否是纯合子。
(2)遗传图解书写必须注意表现型、基因型、比例、杂交或自交符号,以及左侧的标注,如P和F1。【解析】(1)染色体主要由DNA和细胞核中的蛋白质组成,可以
通过测定染色体上的DNA序列来检测抗螟基因是否已整合到水
稻的染色体上。
(2)欲判断抗螟水稻是否为纯合子,可以采用自交或测交的方法,
自交的情况下如果后代全是抗螟,则亲本中的抗螟水稻为纯合
子,如果出现3∶1的性状分离比,则亲本中的抗螟水稻为杂合子;
测交的情况下如果后代全是抗螟水稻,则亲本中的抗螟水稻为
纯合子,如果出现1∶1的性状分离比,则亲本中的抗螟水稻为杂
合子。答案:(1)DNA和蛋白质 DNA序列
(2)P BB P Bb
抗螟 抗螟
??
F1 BB F1 BB Bb bb
抗螟 抗螟 抗螟 不抗螟
1 ∶ 2 ∶ 1
若F1均为抗螟水稻，说明该水稻为纯合子；若F1出现抗螟水稻
和不抗螟水稻，则为杂合子。或P BB × bb P Bb × bb
抗螟 不抗螟 抗螟 不抗螟
↓ ↓
Bb Bb bb
抗螟 抗螟 不抗螟
1 ∶ 1
若F1均为抗螟水稻，说明该水稻为纯合子；若F1出现抗螟水稻和不抗螟水稻，则为杂合子。 F1F1课件72张PPT。第二节 自由组合定律一、两对相对性状的杂交实验
P(黄色圆形×绿色皱形) F1 F2
1.F1的表现型是_________。
2.F2的表现型及其比例是黄色圆形∶黄色皱形∶绿色圆形∶
绿色皱形=___________。
3.F2中黄色∶绿色=_____,圆形∶皱形=_____,该比例关系说
明___________________________。黄色圆形9∶3∶3∶13∶13∶1两对相对性状都遵循分离定律二、对自由组合现象的解释
P YYRR(黄色圆形)×yyrr(绿色皱形)
F1 YyRr
?
F2 ? 1.F1(YyRr)产生配子及其结合
(1)F1产生的配子:
①雄配子种类及比例:YR∶yR∶Yr∶yr=___________。
②雌配子种类及比例:YR∶yR∶Yr∶yr=___________。
③雌、雄配子总数相等吗?_______________________________。
(2)F1配子的结合:
①结合是_______。
②结合方式有___种。1∶1∶1∶11∶1∶1∶1不相等,雄配子数远远多于雌配子数随机的162.试写出F2四种表现型可能包含的基因型
(1)黄色圆形:①_____,②_____,③_____,④_____。
(2)黄色皱形:①_____,②_____。
(3)绿色圆形:①_____,②_____。
(4)绿色皱形:_____。YYRRYYRrYyRRYyRrYYrrYyrryyRRyyRryyrr三、对自由组合现象解释的验证
写出测交实验的遗传图解1.基因的自由组合定律主要揭示非同源染色体上非等位基因
之间的关系。( )
【分析】分离定律主要揭示了同源染色体上等位基因分离,
基因的自由组合定律主要揭示了非同源染色体上非等位基因
之间的自由组合。√2.(2012江苏T11A)非等位基因之间自由组合,不存在相互作用。
( )
【分析】非同源染色体上的非等位基因之间能自由组合,由于
不同基因可以同时控制同一性状,因此非等位基因之间也可能
存在相互作用。×3.在自由组合遗传实验中,控制不同性状的基因的分离和组
合是互不干扰的。( )
【分析】自由组合定律中各对等位基因均遵循分离定律,因
此控制不同性状的基因的分离和组合是互不干扰的。√4.在自由组合遗传实验中,先进行等位基因的分离,再实现非
等位基因的自由组合。( )
【分析】减数第一次分裂的后期,在等位基因分离的同时,非
等位基因表现为自由组合。×5.F1产生配子时,等位基因分离,非同源染色体上的非等位基
因可以自由组合,产生数量相等的4种配子。( )
【分析】孟德尔遗传实验中,F1(YyRr)产生配子时,每对等位基
因彼此分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,这样产生的雌配子和雄配子各有4种:YR、Yr、yR、yr,它们之间的数量
比为1∶1∶1∶1。√6.孟德尔两对相对性状的杂交实验中,F2绿色圆形豌豆中能
稳定遗传的占1/3。( )
【分析】F2绿色圆形豌豆的比例及基因型是1/3yyRR,2/3yyRr,
其中能稳定遗传的占1/3。√考点 一 两对相对性状的遗传实验的分析和结论
1.实验分析
P YYRR(黄圆)×yyrr(绿皱)
F1 YyRr(黄圆)
Yy×Yy→1YY∶2Yy∶1yy
Rr×Rr→1RR∶2Rr∶1rr(绿圆)(黄圆)2. 相关结论【高考警示】
(1)误认为重组类型为基因型不同的个体:
重组类型是指F2中与亲本表现型不同的个体,而不是基因型与亲本不同的个体。(2)误认为重组性状都是(3+3)/16:
含两对相对性状的纯合亲本杂交,F2中重组性状所占比例并
不都是(3+3)/16。
①当亲本基因型为YYRR和yyrr时,F2中重组性状所占比例是
(3+3)/16。
②当亲本基因型为YYrr和yyRR时,F2中重组性状所占比例是
1/16+9/16=10/16。
不要错误地认为只有一种亲本组合方式而误判重组性状所
占比例只能是(3+3)/16。【典例1】孟德尔两对相对性状的杂交实验中，F1黄色圆形
豌豆(YyRr)自交产生F2。下列表述正确的是( )
A. F1产生4个配子，比例为1∶1∶1∶1
B. F1产生基因型YR的卵细胞和基因型YR的精子数量之比为1∶1
C. 基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞
可能自由组合
D. F1产生的精子中，基因型为YR和基因型为yr的比例为1∶1【解析】选D。在孟德尔的两对相对性状的遗传实验中,F1会产生4种多个配子,且精子数目远远多于卵细胞数目;基因自由组合定律是在F1产生配子时起作用的,其实质是减数分裂形成配子时,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合,随配子遗传给后代。考点 二 用分离定律解决自由组合定律问题?
1.思路
将多对等位基因的自由组合分解为若干个分离定律分别分析,再运用乘法原理将各组情况进行组合。
2.题型
(1)推算双亲或子代的基因型和表现型的种类:【示例】基因型为AaBB的个体与aaBb的个体杂交(两对基因自由组合),子代的基因型、表现型各有多少种?
分析:将AaBB×aaBb分解为Aa×aa和BB×Bb。Aa×aa→两种基因型,两种表现型;BB×Bb→两种基因型,一种表现型。综合起来,子代的基因型种类为2×2=4种,表现型种类为2×1=2种。(2)求双亲或子代中基因型、表现型比例:
【示例】求ddEeFF与DdEeff杂交后代中基因型和表现型比例。
分析:将ddEeFF×DdEeff分解:dd×Dd后代基因型比为1∶1,表现型比为1∶1;Ee×Ee后代:基因型比为1∶2∶1,表现型比为3∶1;FF×ff后代:基因型1种,表现型1种。所以,后代中基因型比为:(1∶1)×(1∶2∶1)×1=1∶2∶1∶1∶2∶1;表现型比为:(1∶1)×(3∶1)×1=3∶1∶3∶1。(3)计算概率:
【示例】基因型为AaBb的个体(两对基因独立遗传)自交,子代
基因型为AaBB的概率为多少?
分析:将AaBb自交分解为Aa自交和Bb自交,则Aa自交→1/2Aa,
Bb自交→1/4BB。故子代基因型为AaBB的概率为1/2Aa×1/4BB
=1/8AaBB。(4)推断亲本的基因型:
【示例】小麦的毛颖(P)对光颖(p)是显性,抗锈病(R)对不抗锈病(r)为显性。这两对性状可自由组合。已知毛颖感锈与光颖抗锈两植株作为亲本杂交,子代有毛颖抗锈∶毛颖感锈∶光颖抗锈∶光颖感锈=1∶1∶1∶1。写出两亲本的基因型。
分析:将两对性状分解为:毛颖∶光颖=1∶1,抗锈∶感锈=1∶1。根据亲本的表现型确定亲本基因型是P_rr×ppR_,只有为Pp×pp时,子代才能毛颖∶光颖=1∶1,同理,只有为rr×Rr时,子代才能抗锈∶感锈=1∶1。综上所述,亲本基因型分别是Pprr与ppRr。【思维拓展】
由自由组合定律可以联系的知识
(1)与有丝分裂的联系:有丝分裂过程不遵循自由组合定律。
(2)与减数分裂的联系:自由组合定律发生在减数第一次分裂后期。
(3)与染色体的联系:自由组合定律发生在非同源染色体之间。
(4)与基因之间的联系:自由组合定律的对象是非同源染色体上的
非等位基因。考查角度1 推算双亲或子代的基因型和表现型的种类
【典例2】已知玉米某两对基因按照自由组合定律遗传,现有子代基因型及比值如下:
则双亲的基因型是( )
A.DDSS×DDSs B.DdSs×DdSs
C.DdSs×DDSs D.DdSS×DdSs【解析】选C。从子代基因型来看,子代中的基因型有DD、Dd和SS、Ss、ss,说明两个亲本中两对基因的组合分别为DD×Dd和Ss×Ss,因此双亲的基因型是DdSs和DDSs。【互动探究】(1)子代表现型比例是多少?
提示:3∶1。D、d控制的相对性状中,全部是显性,S、s控制的相对性状中,S_∶ss=(1+1+2+2)∶(1+1)=3∶1,综合起来,后代的表现型比例是3∶1。
(2)子代中与亲本表现型相同的占多少?
提示:双亲的基因型是DdSs×DDSs,双亲都是双显性个体,子代双显性个体是=1+1+2+2=6,占子代比例=6/8=3/4。考查角度2 求双亲或子代中基因型、表现型比例
【典例3】控制豌豆子叶颜色和种子的形状的基因位于两对同源染色体上。豌豆子叶的黄色(Y)、圆粒种子(R)均为显性,两亲本杂交的F1表现型如图。让F1中黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交,F2的性状分离比为( )
A.2∶2∶1∶1 B.1∶1∶1∶1
C.9∶3∶3∶1 D.3∶1∶3∶1【解析】选A。由F1圆粒∶皱粒=3∶1,知亲代相应基因型为
Rr×Rr;由F1黄色∶绿色=1∶1,知亲代相应基因型为Yy×yy;
故亲代基因型为YyRr×yyRr。F1中黄色圆粒豌豆的基因型为
1/3YyRR、2/3YyRr,F1中绿色皱粒豌豆基因型为yyrr。按如
下计算:1/3YyRR×yyrr→1/6YyRr、1/6yyRr; 2/3YyRr×
yyrr→1/6YyRr、1/6Yyrr、1/6yyRr、1/6yyrr。综合考虑两
项结果,得YyRr∶yyRr∶Yyrr∶yyrr=2∶2∶1∶1。【互动探究】(1)题干中“控制豌豆子叶颜色和种子的形状的
基因位于两对同源染色体上”这句话去掉之后对解答题目有哪
些影响?
提示:从这句话能够推出两对相对性状的遗传遵循自由组合定
律。如果去掉这句话,则不能确定控制这两对相对性状的基因
是位于一对同源染色体上还是两对同源染色体上,从而不能确
定是否遵循自由组合定律,无法解题。
(2)F1的表现型比例是多少?
提示:黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=3∶3∶1∶1。由F1圆粒∶皱粒=3∶1,黄色∶绿色=1∶1,二者组合起来,
(3∶1)×(1∶1)=3∶3∶1∶1。【拓展延伸】分离定律和自由组合定律的关系一、验证两大遗传定律的方法
【典例1】某学校的一个生物兴趣小组用豌豆的两对相对性状做实验,选取了一批基因型相同的黄色圆粒(黄色与圆粒都是显性性状)豌豆,用其中一部分与某豌豆作为亲本杂交,F1中黄色∶绿色=3∶1,圆粒∶皱粒=3∶1。请你利用亲本中剩余的黄色圆粒豌豆为材料设计实验,验证这两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律。(要求:实验设计方案科学、合理、简明,并写出结果和结论。)【解析】本题的实验目的是验证豌豆的两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律,由题干分析给定的材料只有黄色圆粒的杂合子,因此选择自交法验证。
答案:实验方案:选用黄色圆粒豌豆做亲本进行自交,统计后代结果。
结果与结论:后代出现四种表现型,比例如下:黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=9∶3∶3∶1,则证明两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律。【方法归纳】验证遗传的两大定律常用以下四种方法:【易错提醒】(1)看清是探究性实验还是验证性实验,验证性实验不需要分情况讨论直接写结果或结论,探究性实验则需要分情况讨论。
(2)看清题目中给定的亲本情况,确定用自交还是测交。自交只需要一个亲本即可,而测交则需要两个亲本。
(3)不能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律。因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上,还是位于一对同源染色体上,在单独研究时都符合分离定律,都会出现3∶1或1∶1这些比例,无法确定基因的位置,也就无法证明是否符合自由组合定律。【变式训练】某种自花授粉植物的花色分为白色、红色和紫色。现有4个纯合品种:1个紫色(紫)、1个红色(红)、2个白色(白甲和白乙)。用这4个品种做杂交实验,结果如下:
实验1:紫×红,F1表现为紫,F2表现为3紫∶1红;
实验2:红×白甲,F1表现为紫,F2表现为9紫∶3红∶4白;
实验3:白甲×白乙,F1表现为白,F2表现为白;
实验4:白乙×紫,F1表现为紫,F2表现为9紫∶3红∶4白。综合上述实验结果,请回答:
(1)上述花色遗传所遵循的遗传定律是__________________。
(2)为了验证花色遗传的特点,可将实验2(红×白甲)得到的F2
植株自交,单株收获F2中紫花植株所结的种子,每株的所有种
子单独种植在一起可得到一个株系,观察多个这样的株系,则
理论上,在所有株系中有4/9的株系F3花色的表现型及其数量
比为___________________。【解析】(1)由9紫∶3红∶4白容易想到花色由两对等位基因
控制,且符合基因的自由组合定律。
(2)实验2获得的F2紫花植株中,有4种基因型,即AABB、AABb、
AaBB、AaBb,其比例为1∶2∶2∶4,AaBb个体所占比例为4/9,
自交后代花色的表现型及其数量比为9紫∶3红∶4白。
答案:(1)自由组合定律 (2)9紫∶3红∶4白二、利用自由组合定律解决“两病”遗传题目的方法
【典例2】有两种常染色体遗传病的家族系谱图,设甲病显性基因为A,隐性基因为a;乙病显性基因为B,隐性基因为b。若Ⅱ-7为纯合子,请据图回答:(1)甲病是致病基因位于常染色体上的 性遗传病;乙
病是致病基因位于常染色体上的 性遗传病。
(2)Ⅱ-5的基因型可能是 ,Ⅲ-8的基因型是 。
(3)Ⅲ-10是纯合子的概率是 。
(4)假设Ⅲ-10与Ⅲ-9结婚,生下孩子同时患两种病的概率为 ,只患乙病的概率为 ,患病的概率为 。【解析】本题通过遗传系谱图考查自由组合定律及人类遗传病遗传的特点和规律。
(1)就甲病分析，Ⅰ-1和Ⅰ-2患甲病，其后代Ⅱ-5和Ⅱ-6正常，说明该遗传病是常染色体显性遗传病；就乙病分析Ⅰ-1和Ⅰ-2正常，生下患病的女儿Ⅱ-4，说明该病是常染色体隐性遗传病。
(2)由于Ⅱ-5无甲病，所以是aa，Ⅱ-4有乙病bb，可知Ⅰ-1和Ⅰ-2都是Bb，所以Ⅱ-5是BB或Bb，即Ⅱ-5是aaBB或aaBb，Ⅱ-3无甲病为aa，Ⅲ-8有甲病，所以Ⅲ-8一定为Aa，Ⅱ-4有乙病，Ⅲ-8无乙病，Ⅲ-8一定为Bb，所以Ⅲ-8为AaBb。(3)Ⅲ-10无甲病，一定是aa，由于Ⅰ-1、Ⅰ-2是Bb，所以Ⅱ-6
为 Ⅱ-7为纯合子，所以Ⅲ-10为 纯合概
率为 。
(4)Ⅲ-9无甲病，一定是aa，有乙病一定是bb，所以Ⅲ-9基因
型为aabb,所以Ⅲ-9、Ⅲ-10婚配:
甲病概率为aa×aa=0
乙病概率为
则同时患两种病的概率:
只患乙病的概率:
患病的概率:答案:(1)显 隐
(2)aaBB或aaBb AaBb【方法归纳】当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，
各种患病情况的概率分析如下:
根据序号所示进行相乘得出相应概率及进一步拓展各种概率如表:以上各种情况可概括如下图:【易错提醒】一对夫妇生下患病男孩的概率和生下男孩患病概率不同
(1)生下患病男孩是在所有后代中考虑,男孩的概率是1/2,再乘以患病的概率。
(2)生下男孩患病的概率是在男孩中考虑患病概率,和“生下患病男孩的概率”相比,不用乘以1/2。1.基因型分别为aaBbCCDd和AABbCCdd的两种豌豆杂交,其子
代中纯合子的比例为( )
A.1/4 B.1/8 C.1/16 D.0
【解析】选D。根据基因的分离定律和自由组合定律可知,基
因型aaBbCCDd×AABbCCdd杂交,其后代中纯合子的比例
是:0×1/2×1×1/2=0(AA与aa这对基因的后代全是杂合子)。2.南瓜所结果实中白色(A)对黄色(a)为显性,盘状(B)对球状(b)为显性,两对基因独立遗传。若让基因型为AaBb的白色盘状南瓜与“某南瓜”杂交,子代表现型及其比例如图所示,则“某南瓜”的基因型为( )
A.AaBb B.Aabb C.aaBb D.aabb【解析】选B。从题图看出,子代中白色∶黄色=3∶1,所以“某南瓜”控制颜色的基因型是Aa;盘状∶球状=1∶1,所以“某南瓜”控制形状的基因型是bb。综合起来,“某南瓜”的基因型是Aabb。3.下列有关基因分离定律和基因自由组合定律的说法正确的
是( )
A.肺炎双球菌产生子代遵循自由组合定律
B.两对等位基因若每对遵循分离定律,这两对等位基因也一定遵循自由组合定律
C.在生物性状遗传中,两规律同时进行,同时起作用
D.基因的自由组合定律是分离定律的基础【解析】选C。A项中,孟德尔定律适用于真核生物有性生殖过程中的细胞核遗传,细菌是原核生物,不遵循自由组合定律。B项中,两对等位基因如果位于同一对同源染色体上,则每对等位基因均遵循分离定律,但这两对等位基因不遵循自由组合定律。C项中,基因分离定律和基因自由组合定律的细胞学基础是同源染色体分离、非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上的非等位基因自由组合,二者发生的时间相同,即同时起作用。D项中,分离定律是自由组合定律的基础。4.下列有关遗传规律的叙述,正确的是( )
A.位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的
B.两对相对性状遗传时分别符合基因分离定律,则这两对相对性状遗传一定符合基因自由组合定律
C.根据基因的分离定律,减数分裂过程中产生的雌、雄配子数目的比为1∶1
D.杂交后代出现性状分离,且分离比为3∶1,就一定为常染色体遗传【解析】选A。两对相对性状遗传时分别符合基因分离定律,这两对基因若位于同一对同源染色体上,就不遵循基因自由组合定律;减数分裂过程中产生的雌、雄配子数目不相等,一般是雄配子数远多于雌配子数。5.已知玉米籽粒黄色对红色为显性,非甜对甜为显性。纯合的黄色甜玉米与红色非甜玉米杂交得到F1,F1自交或测交,预期结果错误的是( )
A.自交结果中黄色非甜与红色甜比例为9∶1
B.自交结果中与亲本相同的表现型占子代的比例为5/8
C.自交结果中黄色和红色的比例为3∶1,非甜与甜的比例为3∶1
D.测交结果中红色非甜占子代的比例为1/4【解析】选B。假设控制玉米籽粒颜色的相关基因为A和a,非甜和甜的基因为B和b,则F1的基因型为AaBb。如果F1自交,则后代表现型为黄色非甜、黄色甜、红色非甜、红色甜,比例为9∶3∶3∶1,其中与亲本表现型相同的占子代的比例为6/16,即3/8。只看一对相对性状,则自交后代黄色和红色比例为3∶1,非甜和甜的比例为3∶1。如果F1测交,则后代表现型为黄色非甜、黄色甜、红色非甜、红色甜,比例各为1/4。6.下列关于孟德尔的两对相对性状的杂交实验的叙述,不正
确的是( )
A.两对相对性状分别由两对等位基因控制
B.两对等位基因位于同一对同源染色体上
C.F2中有9种基因型、4种表现型
D.每一对等位基因的传递都遵循基因的分离定律
【解析】选B。自由组合定律的细胞学基础是形成配子时,位于非同源染色体上的非等位基因之间自由组合。7.控制两对相对性状的基因自由组合,如果F2的性状分离比分别为9∶7、9∶6∶1和15∶1,那么F1与双隐性个体测交,得到的性状分离比分别是( )
A.1∶3、1∶2∶1和3∶1
B.3∶1、4∶1和1∶3
C.1∶2∶1、4∶1和3∶1
D.3∶1、3∶1和1∶4【解析】选A。控制两对相对性状的基因只有分别位于两对同源染色体上才表现为自由组合,F2典型的性状分离比是9(双显)∶3(一显一隐)∶3(一隐一显)∶1(双隐)。由9∶7的比例可以看出,“双显”表现出一种表现型,其余的表现出另一种表现型,由于F1测交后代基因型比例为相等的4种,所以两种表现型的比例应为1∶3;由9∶6∶1的比例可以看出,一显一隐和一隐一显表现出了一种表现型,其他仍正常表现,由于F1测交后代基因型不变,表现型比例为1∶2∶1;由15∶1可以看出,典型比例中“9(双显)∶3(一显一隐)∶3(一隐一显)”都是表现相同的一种性状,只有含有双隐性纯合基因时才表现为另一种性状,因此,F1测交后代中的表现型比例为3∶1。8. (2012·山东高考)某遗传病的遗传涉及非同源染色体上的两对等位基因。已知Ⅰ-1基因型为AaBB，且Ⅱ-2与Ⅱ-3婚配的子代不会患病。根据以下系谱图，正确的推断是( )
A. Ⅰ-3的基因型一定为AABb
B. Ⅱ-2的基因型一定为aaBB
C. Ⅲ-1的基因型可能为AaBb或AABb
D. Ⅲ-2与基因型为AaBb的女性婚配，子代患病的概率为【解题指南】解答本题的思路如下:
根据Ⅰ-1基因型为AaBB
Ⅱ-2为患者
Ⅱ-2一定含有B基因，不含有A基因
Ⅱ-2与Ⅱ-3的子代不会患病
Ⅲ的基因型不可能为aaB_
Ⅱ-3为患者Ⅱ-3的基因型一定为AAbb【解析】选B。根据Ⅰ-1的基因型为AaBB,Ⅱ-2为患者,可推断出Ⅱ-2的基因型为aaB_,再根据Ⅲ中无患者,可推知Ⅱ-3的基因型为AAbb,由Ⅱ-3的基因型反推可知Ⅰ-3的基因型可能为AABb或AaBb,故A错;根据之前推断的Ⅱ-2的基因型为aaB_,Ⅲ中无患者,可推知Ⅱ-2的基因型一定为aaBB,故B对;根据Ⅱ-2和Ⅱ-3的基因型可知,Ⅲ的基因型一定为AaBb,故C错;Ⅲ-2的基因型为AaBb,与AaBb的女性婚配,后代患病的基因型为A_bb或aaB_或aabb,所以患病概率为3/4×1/4+1/4×3/4+1/4×1/4=7/16,故D错。9.(2010·安徽高考)南瓜的扁盘形、圆形、长圆形三种瓜形由
两对等位基因(A、a和B、b)控制,这两对基因独立遗传。现将
2株圆形南瓜植株进行杂交,F1收获的全是扁盘形南瓜;F1自
交,F2获得137株扁盘形、89株圆形、15株长圆形南瓜。据此
推断,亲代圆形南瓜植株的基因型分别是( )
A.aaBB和Aabb B.aaBb和Aabb
C.AAbb和aaBB D.AABB和aabb【解析】选C。根据题意可知,F2扁盘形南瓜基因型为A_B_,圆
形南瓜基因型为A_bb或aaB_,长圆形南瓜基因型为aabb,各表
现型比例约为9∶6∶1,此性状分离比是由AaBb自交后代的9∶3∶3∶1分离比衍生而来的,故F1基因型为AaBb,所以亲代
圆形南瓜植株的基因型分别是AAbb和aaBB。10.(2010·北京高考)决定小鼠毛色为黑(B)/褐(b)色、有(s)/无(S)白斑的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。基因型为BbSs的小鼠间相互交配,后代中出现黑色有白斑小鼠的比例是( )
A.1/16 B.3/16 C.7/16 D.9/16
【解析】选B。小鼠控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上,符合自由组合定律。小鼠毛色黑色(B)相对于褐色(b)为显性,双亲基因型都为Bb,后代出现黑色(显性)的概率为3/4;小鼠无白斑(S)对有白斑(s)为显性,双亲基因型都为Ss,后代有白斑(ss)的概率为1/4;所以后代中出现黑色有白斑小鼠的比例为3/4×1/4=3/16。（A）（B）课件4张PPT。第三章 遗传的分子基础课件70张PPT。第一节 核酸是遗传物质的证据一、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验方法:___________________
2.实验过程及结果
(1)被35S标记的噬菌体+细菌→子代噬菌体中___(有或无)35S。
(2)被32P标记的噬菌体+细菌→子代噬菌体中___(有或无)32P。
3.实验结果分析
(1)噬菌体侵染细菌时,____进入细菌细胞中,而___________
留在外面。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代____来遗传的。
4.结论:____是遗传物质放射性同位素标记法无有DNA蛋白质外壳DNADNA二、肺炎双球菌转化实验
1.肺炎双球菌类型粗糙有荚膜无毒2. 活体细菌转化实验
(1)写出下列实验现象:
a.R型活菌 注射 小鼠_______；
b.S型活菌 注射 小鼠_____；
c.加热杀死的S型菌 注射 小鼠_______；
d. 不死亡死亡不死亡R型活菌+加热
杀死的S型菌小鼠死亡 分离 ________________。注射S型活菌+R型活菌(2)分析实验现象:
①a、b步骤说明: _________________________。
②c步骤说明:____________________。
③d步骤说明:某些无毒性的R型活菌转化为________________。
(3)结论:加热杀死的S型菌中，含有某种使R型菌转化为S型菌
的_________。R型活菌无毒，S型活菌有毒加热杀死的S型菌无毒有毒性的S型活菌转化因子3. 离体细菌转化实验
(1)设计思路:把________________________分开，分别观察各
成分的作用。
(2)实验过程:
(3)结论:____是遗传物质,蛋白质等物质不是遗传物质。R型R+S型DNA、蛋白质、荚膜物质DNA三、烟草花叶病毒的感染和重建实验
1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(1)实验过程及现象:
(2)结论:
____是烟草花叶病毒的遗传物质,_______不是遗传物质。RNA烟草叶不出现病斑RNA蛋白质2.病毒重建及其对烟草叶细胞的感染
(1)实验过程及现象:
(2)结果分析与结论:
重组病毒所繁殖的病毒类型取决于________的病毒类型。B型A型提供RNA1.DNA是遗传物质,某些病毒中RNA也是遗传物质。( )
【分析】噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌转化实验证明DNA
是遗传物质,而烟草花叶病毒的感染和重建实验证明RNA是遗传
物质。故通过上述实验有力地证明了核酸是遗传物质。√2.(2012山东T5B)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。
( )
【分析】噬菌体侵染细菌时,噬菌体的DNA作为模板,不需要细
菌提供模板;但其余物质,如原料、酶等需要细菌提供。×3.(2012江苏T2D)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的
遗传物质都是RNA。( )
【分析】烟草花叶病毒感染烟草实验仅说明了烟草花叶病毒的
遗传物质是RNA,并不能说明其他病毒的遗传物质是什么。×4.肺炎双球菌的活体细菌转化实验结果已经证明了DNA是遗传
物质。( )
【分析】本实验只提出“转化因子”引起R型菌稳定的遗传变
异,未证明什么是遗传物质。×5.加热杀死的S型菌和R型活菌混合注射到小鼠体内,从小鼠尸
体中提取到的细菌全部是S型菌。( )
【分析】在小鼠体内,只有部分R型菌转变为S型菌,所以从小鼠
尸体中提取到的细菌,既有R型菌,又有S型菌。×6.(2011海南T16A)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物
质。( )
【分析】细胞生物和病毒均有核酸,而且都能携带遗传信息。×考点 一 噬菌体侵染细菌的实验
1.噬菌体的结构
(1)图示:
(2)生活方式:寄生在细菌(如大肠杆菌)体内。
2.实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素,P几乎都存在于噬菌体DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质,直接单独地观察它们的作用。3.实验过程
(1)标记噬菌体:(2)过程、结果及分析: 4.噬菌体侵染细菌实验中悬浮液和沉淀中放射性含量的分析
(1)用32P标记的噬菌体侵染细菌:
①正常情况:沉淀放射性高。原因是含32P的噬菌体DNA注入到细菌中,细菌沉淀到底部。
②保温时间过短:悬浮液中放射性增高。有一部分噬菌体还没有侵染到细菌细胞内,经离心后分布于悬浮液中,因此悬浮液中出现放射性。
③保温时间过长:悬浮液放射性增高。细菌破裂,噬菌体在细菌内增殖后释放子代,经离心后分布于悬浮液中,也会使悬浮液中出现放射性。(2)用35S标记的噬菌体侵染细菌:
①正常情况:悬浮液中放射性高,沉淀中放射性低。原因是含
35S的蛋白质外壳没有注入到细菌内,而是留在悬浮液中。
②搅拌不充分:沉淀中放射性增高。由于搅拌不充分,有少量
含35S的噬菌体吸附在细菌表面,离心后随细菌到沉淀中。
5.结论
DNA是遗传物质。【高考警示】
标记噬菌体误区
正确标记法:应该用35S和32P分别标记细菌,再用含35S和32P的细菌培养噬菌体。
错误标记法1:用含35S和32P的培养基培养噬菌体。
分析:没有明确噬菌体的生活方式。噬菌体是病毒,只能寄生在活细胞内,不能利用培养基直接培养。错误标记法2:用18O、14C标记细菌,再用被标记的细菌来培养噬菌体。
分析:没有明确DNA和蛋白质的组成元素。DNA和蛋白质都含有O和C,用这两种元素标记,结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记,导致进行噬菌体侵染细菌实验时,不能确定哪一种物质进入细菌,从而不能确定哪一种物质是遗传物质。 【典例1】(2011·江苏高考)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )
A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌,进行长时间的保温培养
C.用35S标记的噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质【解析】选C。A项,应分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养细菌,再用上述细菌培养噬菌体。B项,分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌,进行适宜时间的保温培养,时间既不宜过长也不宜过短。C项,沉淀物存在少量放射性,说明沉淀物中有35S标记的噬菌体蛋白质外壳,是搅拌不充分所致。D项,噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质,因为蛋白质没有进入细菌体内。【互动探究】(1)C项中保温时间较长的后果是什么?
提示:保温时间较长,细菌破裂,子代噬菌体会进入到悬浮液中。
(2)用32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌,进行离心处理后,放射性出现在试管的什么位置?
提示:出现在试管底部的沉淀物中。【变式训练】某研究人员模拟噬菌体侵染细菌实验,进行了如下操作:①用未标记的噬菌体侵染用35S标记的细菌;②用15N标记的噬菌体侵染未被标记的细菌。一段时间后进行离心,检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A.悬浮液、沉淀和悬浮液
B.沉淀、沉淀和悬浮液
C.悬浮液、沉淀
D.悬浮液、悬浮液
【解析】选B。①放射性主要集中在子代噬菌体蛋白质外壳中;②放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸和留在细菌外的蛋白质外壳中。考点 二 肺炎双球菌转化实验
1.不同点2.相同点
(1)巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌。
(2)实验目的都是探究遗传物质的成分。
(3)活体细菌转化实验是离体细菌转化实验的基础,后者则是前者的延伸。
(4)实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。【拓展延伸】
正确认识肺炎双球菌
(1)肺炎双球菌属于原核生物,没有线粒体、内质网、高尔基体等具膜细胞器,唯一的细胞器是核糖体。
(2)肺炎双球菌转化实验属于基因重组。
(3)肺炎双球菌营寄生生活,属于生态系统中的消费者。
(4)DNA加热情况下氢键断裂,恢复到常温时,又形成氢键,形成双链结构。蛋白质加热情况下空间结构被破坏,不能恢复原状。所以加热杀死的S型菌的DNA仍具有活性。【典例2】(2013·临沂模拟)“肺炎双球菌转化实验”证明了
DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。得出这一结论的关键
是( )
A.用S型活菌和加热杀死后的S型菌分别对小白鼠进行注射,并形
成对照
B.用杀死的S型菌与无毒的R型菌混合后注射到小鼠体内,测定小
鼠体液中抗体的含量
C.从死亡小鼠体内分离获得了S型菌
D.将S型菌的各种因子分离并分别加入各培养基中,培养R型菌,
观察是否发生转化【解析】选D。当把S型菌的各种因子分离并分别与R型菌混合培养后,发现只有加入DNA的培养基中R型菌发生转化,出现S型菌,而加入其他因子(如加入蛋白质)的培养基中R型菌不发生转化,即不出现S型菌。【变式训练】如图是“肺炎双球菌转化实验”的部分研究过
程。能充分说明“DNA是遗传物质,而蛋白质等其他物质不是
遗传物质”的是( )
A.①②④ B.①②③
C.①③④ D.①②③④【解析】选D。本题考查DNA是遗传物质的证据之一——肺炎双球菌的离体转化实验。实验过程表明S型菌的DNA分子使部分R型菌发生了转化,其后代是S型菌,说明DNA分子是转化因子,是遗传物质。而把S型菌的其他化学成分单独与R型菌混合培养,却不能使R型菌转化为S型菌,说明蛋白质等其他物质不是遗传物质。考点三 肺炎双球菌离体转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较实验类别比较项目【高考警示】
肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验,两实验能证明DNA是主要的遗传物质吗?
正确答案:不能。DNA是主要遗传物质是数量分析的结果,不是本节两个经典实验得出的结论。即绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数生物的遗传物质是RNA。
错误答案:能。因为两个实验都能说明DNA是遗传物质,因此可以推导出DNA是主要的遗传物质。【典例3】下列有关肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同点的叙述,正确的是( )
A.实验材料都是原核生物
B.都利用了放射性同位素标记法
C.都能证明DNA是主要的遗传物质
D.实验设计思路都是设法将蛋白质和DNA分开
【解析】选D。噬菌体为病毒,不是原核生物;肺炎双球菌转化实验利用了物质的分离提纯法,没有使用放射性同位素标记法;两个实验都证明了DNA是遗传物质;两个实验都设法将蛋白质和DNA分开,分别观察两者在遗传中的作用。噬菌体侵染细菌实验中子代噬菌体元素来源的判断方法
【典例】某科学家在做“噬菌体侵染细菌实验”时,用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的 和 元素。
(2)子代噬菌体的蛋白质分子中,都没有 元素,由此说明 ;
子代噬菌体的蛋白质分子都含 元素,这是因为 。
(3)实验中用放射性同位素标记噬菌体时,选取35S和32P这两种同位素分别标记蛋白质和DNA的原因是 。
可否用14C和18O标记(并说明原因)? 。【解析】(1)因为噬菌体增殖是以自身DNA为模板,以细菌内核苷酸为原料,所以两种P都会在子代中出现。
(2)噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳没有进入细菌,因此,子代噬菌体的蛋白质分子中,都没有35S;子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用32S标记的氨基酸为原料合成的,子代噬菌体的蛋白质分子都含32S。
(3)因为S仅存在于蛋白质外壳中,而P几乎都存在于DNA中,所以实验中用放射性同位素标记噬菌体时,选取35S和32P这两种同位素分别标记蛋白质和DNA。因为噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素,侵染细菌后无法确认放射性物质的来源,所以不能用14C和18O标记。答案:(1)32P 31P
(2)35S 噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳没有进入 32S
子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用32S标记的氨基酸为原料合成的
(3)S仅存在于蛋白质外壳中,而P几乎都存在于DNA中 不能用14C和18O标记,因为噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素,侵染细菌后无法确认放射性物质的来源【方法归纳】T2噬菌体侵染细菌时,用放射性同位素标记的物质不同,放射性在子代出现情况不同
(1)若用32P和35S标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记,相当于间接地将核酸和蛋白质分开,只在部分子代T2噬菌体的核酸中有32P标记。
(2)若用32P和35S标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记,则在子代T2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。
(3)若用C、H、O、N等标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记,则只在部分子代T2噬菌体的核酸中有标记元素。
(4)若用C、H、O、N等标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记,则在子代T2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。【易错提醒】解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌,若是噬菌体则标记蛋白质的元素在子代噬菌体中不会出现;若是细菌则在子代噬菌体中都会出现。【变式训练】科学家用含有15N的培养基培养细菌,再用该细
菌培养T2噬菌体,待细菌解体后15N( )
A.不出现在T2噬菌体中
B.仅出现在T2噬菌体的DNA中
C.出现在T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA中
D.仅出现在T2噬菌体的蛋白质外壳中
【解析】选C。噬菌体在细菌体内增殖时,所用原料都来自细菌。由于细菌在含15N的培养基中培养,所以细菌内的氨基酸和脱氧核苷酸都含15N。因此,在子代噬菌体的蛋白质和DNA中都含有15N。【备选典例】(2013·济宁模拟)下列说法正确的是( )
A.细菌的遗传物质主要是DNA
B.病毒的遗传物质主要是RNA
C.有细胞结构的生物的遗传物质是DNA
D.细胞质中的遗传物质主要是RNA
【解析】选C。细菌的遗传物质就是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNA,细胞质中的遗传物质也是DNA,所有细胞生物的遗传物质都是DNA。生物遗传物质类型的判断方法【方法归纳】绝大多数生物的遗传物质是DNA,有些生物的遗传物质不是DNA,具体判断方法如下:
(1)细胞生物→遗传物质一定是DNA:
①真核生物与原核生物遗传物质:无论是真核生物还是原核生物,DNA均为遗传物质。
②细胞质遗传物质与细胞核遗传物质:尽管细胞核与细胞质中都含有DNA和RNA,但遗传物质仍是DNA。(2)DNA病毒→遗传物质一定是DNA:
含DNA的病毒,遗传物质是DNA,如T2噬菌体等。
(3)RNA病毒→遗传物质一定是RNA:
只含RNA的病毒,其遗传物质是RNA,如SARS病毒、烟草花叶病毒、艾滋病病毒、甲型H1N1流感病毒等。
(4)朊病毒→遗传物质是蛋白质:
朊病毒只有蛋白质而没有核酸,其遗传物质是蛋白质。【易错提醒】(1)细胞内既有DNA,又有RNA,只有DNA是遗传物质。
(2)病毒只含有一种核酸——DNA或RNA,遗传物质是DNA或RNA。【变式训练】下列有关遗传物质的叙述,正确的是( )
A.豌豆的遗传物质主要是DNA
B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
【解析】选B。豌豆的遗传物质是DNA。酵母菌的遗传物质是DNA,主要分布在染色体上,还分布在线粒体中。T2噬菌体的遗传物质是DNA,不含硫元素。HIV的遗传物质是RNA,其水解产物是4种核糖核苷酸。1.噬菌体的繁殖过程中利用的原料是( )
A.自己的脱氧核苷酸和氨基酸
B.自己的脱氧核苷酸和细菌的氨基酸
C.细菌的脱氧核苷酸和氨基酸
D.自己的氨基酸和细菌的脱氧核苷酸
【解析】选C。噬菌体侵染细菌,只有噬菌体的DNA注入细菌,然后利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌体的DNA和蛋白质。2.下列关于肺炎双球菌的活体转化实验的叙述,正确的是( )
A.加热杀死的有荚膜的肺炎双球菌能使小鼠死亡
B.可以用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸来研究R型菌中的DNA复制
C.加热杀死的S型肺炎双球菌和活R型肺炎双球菌混合培养后感染小鼠能使其死亡
D.该实验证明了DNA是遗传物质而荚膜物质不是
【解析】选C。加热杀死的有荚膜的肺炎双球菌不能使小鼠死亡,但其DNA能使R型菌转化为S型菌,该实验只证明了加热杀死的S型肺炎双球菌中有转化因子。3.下列病原体的遗传物质与另外三种病原体相比不相同的是
( )
A.艾滋病 B.肺炎
C.沙眼 D.结核病
【解析】选A。艾滋病的病原体是艾滋病病毒,遗传物质是RNA;肺炎的病原体是肺炎双球菌,沙眼的病原体是沙眼衣原体,结核病的病原体是结核杆菌,B、C、D三种生物的遗传物质都是DNA。4.在肺炎双球菌的离体转化实验中,将从S型活细菌中提取的
DNA用DNA酶进行了处理,并将处理后的DNA与R型菌混合培养,
结果发现培养基上仅有R型菌生长。设置本实验步骤的目的
是( )
A.证明R型菌生长不需要DNA
B.与“用S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照
C.补充R型菌生长所需要的营养物质
D.直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化的因素
【解析】选B。将从S型活菌中提取的DNA用DNA酶进行处理,并将处理后的DNA与R型菌混合培养的目的是与“用S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照,确保单一变量。5.噬菌体内的S用35S标记,P用32P标记,而细菌内蛋白质含32S,
DNA含31P。用该噬菌体去侵染细菌后,产生了许多子代噬菌体,
那么在子代噬菌体中35S和32P的分布规律是( )
A.蛋白质外壳中有35S和32S,DNA内只含有32P
B.蛋白质外壳中有32S,DNA内只含有32P
C.蛋白质外壳中有35S和32S,DNA内含有32P和31P
D.蛋白质外壳中有32S,DNA内都含有31P【解析】选D。噬菌体是一类以细菌为宿主的病毒,由含S的蛋白质外壳和含P的DNA组成。在噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在细菌细胞外面,只有DNA分子进入细菌细胞内,以噬菌体的DNA分子为模板复制出新的DNA分子进而控制形成新的蛋白质外壳。在复制出的子代DNA分子中,由于原料由细菌提供,因此子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P标记的DNA分子,其余只含31P;而合成蛋白质外壳所用的原料均由细菌提供,因此不会含有35S。6.肺炎双球菌有光滑型(S型)和粗糙型(R型)两种类型。其中S型菌外面有多糖类的荚膜,有致病性,其菌落是光滑的;R型菌外面没有荚膜,无致病性,其菌落是粗糙的。请分析下列实验并回答问题。
(1)S型肺炎双球菌有不同的亚型,其主要区别在于构成荚膜的多糖存在差异。将S-Ⅲ型菌在特殊条件下进行体外培养,从中分离出R-Ⅱ型菌。由此判断,R-Ⅱ型菌的出现是 的结果。(2)科学家又利用S-Ⅲ型菌和R-Ⅱ型菌做了如下实验:
对上述现象的解释正确的是:R-Ⅱ型菌从 中获得了
,导致R-Ⅱ型菌发生转化,从而恢复了形成荚膜的能力。(3)在肺炎双球菌的活体转化实验基础上,设计了肺炎双球菌
的离体转化实验(如图所示)。在该实验中,最关键的思路是:
首先 ,然后 ,
观察 。(4)在肺炎双球菌的离体转化实验中,设置1～5组实验的目的
是 ,实验结果说明? 。
5、6组实验结果说明 。【解析】(1)S-Ⅲ型菌在特殊条件下进行体外培养后分离出R-Ⅱ型菌,说明特殊条件引起了遗传物质变化,发生了基因突变。
(2)加热杀死的S-Ⅲ型菌与R-Ⅱ型菌混合感染小鼠后,出现了能形成荚膜的S-Ⅲ型菌,说明加热杀死的S-Ⅲ型菌中存在转化因子。
(3)肺炎双球菌的离体转化实验,其最关键的思路是把各种物质分开单独地起作用,以对照说明遗传物质的成分。分开操作的目的是分离出各种成分,以保证不相互影响。
(4)用各种物质单独做实验,目的是通过实验结果相互对照说明遗传物质的成分。答案:(1)基因突变
(2)S-Ⅲ型菌 某种物质(转化因子)
(3)从S-Ⅲ型菌中提取、分离(和鉴定)出各种成分 分别与
R-Ⅱ型菌混合培养 其后代中是否有S-Ⅲ型菌(菌落)出现
(4)相互对照 S-Ⅲ型菌的DNA是使R型菌发生转化的物质
DNA结构必须保持完整才能行使遗传功能(或DNA结构被破坏失去遗传功能)7.(2012·重庆高考)针对耐药菌日益增多的情况,利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注,下列有关噬菌体的叙述,正确的是( )
A.利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B.以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C.外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成,使该细菌死亡
D.能在宿主菌内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解【解题指南】解答本题的关键是明确以下两点:
(1)噬菌体合成子代核酸的模板是自身的DNA。
(2)噬菌体的增殖方式不属于二分裂方式。
【解析】选A。噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成,当噬菌体侵染细菌时,DNA注入细菌细胞内,然后以噬菌体的DNA为模板,利用细菌内的核苷酸为原料,合成子代噬菌体的DNA,并以细菌细胞内的氨基酸为原料,合成子代噬菌体的蛋白质外壳,将噬菌体的DNA与蛋白质外壳组装成新的噬菌体。当噬菌体达到一定数量时,细菌裂解而释放出子代噬菌体。8.(2011·广东高考)用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如表。从表可知( )
A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D.①～④说明DNA是生物的主要遗传物质 【解析】选C。A项,①组:R型菌+S型菌的蛋白质,只长出R型菌,说明蛋白质不是转化因子。B项,②组:R型菌+S型菌的荚膜多糖,只长出R型菌,说明荚膜多糖不是转化因子,无法证明S型菌的荚膜多糖有酶活性。C项,③组:R型菌+S型菌的DNA,结果既有R型菌又有S型菌,说明S型菌DNA可以使R型菌转化为S型菌;④组:用DNA酶将S型菌的DNA水解,结果只长出R型菌,说明DNA的水解产物不能使R型菌转化为S型菌,从一个反面说明了只有结构完整的S型菌的DNA才能使R型菌发生转化。D项,此实验只涉及R型菌和S型菌两种生物,无法证明DNA是生物的主要遗传物质。9.(2010·海南高考)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA,重新组合为“杂合”噬菌体,然后分别感染细菌,并对子代噬菌体的表现型作出预测,实验预测结果如表。其中预测正确的是( )
A.1、3 B.1、4 C.2、3 D.2、4【解析】选B。噬菌体的遗传物质是DNA,所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染细菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致;组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染细菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。10.(2012·上海高考)噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证
实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌
体( )
A.侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B.只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C.DNA可用15N放射性同位素标记
D.蛋白质可用32P放射性同位素标记【解析】选B。噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA,对蛋白质和DNA进行标记要用特有的元素,即分别用35S和32P进行标记,而不能用共有的元素进行标记,如15N。噬菌体侵染大肠杆菌时把DNA注入大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在外面,这一特性将蛋白质和DNA分离开,实验结果更科学、更准确。课件70张PPT。第二、三节 DNA的分子结构和特点
遗传信息的传递一、DNA的分子结构
1.DNA双螺旋结构模型的构建者
_____________。
2.DNA的化学组成
(1)DNA的基本单位:___________。
(2)写出图中各部分结构的名称:
①_____;②_________;③_____。沃森和克里克脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖碱基3.平面结构
(1)基本骨架:_____、_________交替连接而成的反向平行长链。
(2)内侧:遵循_____________原则。
(3)碱基对的种类:_________________________。
4.空间结构
_________________。磷酸脱氧核糖碱基互补配对A=T(或T=A)、G≡C(或C≡G)规则的双螺旋结构5.DNA分子的结构层次
组成元素:______________
组成化合物:_________、磷酸、含氮碱基(A、G、C、T)
组成的基本单位:4种___________
一级结构:一般为___条脱氧核苷酸聚合链,少数为单链
(编码并储存遗传信息)
空间结构:多为_______结构C、H、O、N、P脱氧核糖脱氧核苷酸两双螺旋二、DNA的复制
1.概念
是产生两个跟亲代DNA完全相同的__________的过程。
2.时间
有丝分裂间期和_______________________。
3. 条件新DNA分子减数第一次分裂前的间期模板:_______________
原料:细胞核中____________________
能量:ATP
酶:解旋酶、__________等解旋后两条母链游离的4种脱氧核苷酸DNA聚合酶4.过程
(1)解旋:在_______的作用下,把两条螺旋的双链解开。
(2)合成子链:以解开的母链为模板,按_____________原则,
合成子链。
(3)形成新的DNA分子:每一条子链与其对应的母链盘绕成双
螺旋结构,形成两个新的DNA分子。
5.结果
一个DNA分子经复制产生两个_________的子代DNA分子。解旋酶碱基互补配对完全相同1.DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。( )
【分析】对DNA空间结构认识不清,应是两条脱氧核苷酸链反向
平行盘旋成双螺旋结构。×2.DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而
成的。( )
【分析】磷酸、脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成DNA双螺
旋结构的基本骨架。√3.一段DNA无论有多长,游离的磷酸基团只有两个。( )
【分析】DNA的两条单链各有一个游离的磷酸基团,但两者所处
的位置正好相反。√4.(2011海南T25D)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂
前期。( )
【分析】真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂的间期或
减数第一次分裂前的间期,不是有丝分裂前期。×5.含G≡C多的DNA比含A=T多的DNA更稳定。( )
【分析】A=T只含两个氢键,而G≡C由于含三个氢键,稳定性更
高,所以含G≡C多的DNA更稳定。√6.正常情况下,一个DNA分子复制形成的一个子代DNA分子中模
板链与另一个子代DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。
( )
【分析】正常情况下,在DNA分子复制后,一个子代DNA分子中模
板链与另一个子代DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。
特殊情况下,由于外界因素和生物内部因素的作用,可能造成碱
基互补配对发生差错,引起基因突变。√考点 一 DNA分子的结构
1.DNA分子结构模式图信息解读(1)基本结构——脱氧核苷酸:
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成,三者之间的数量关系为
1∶1∶1。
②磷酸:每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。
(2)水解产物:DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物
是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
(3)DNA分子中存在的化学键:
①氢键:碱基对之间的化学键,可用解旋酶断裂,也可加热断裂。
②磷酸二酯键:磷酸和脱氧核糖之间的化学键,用限制性核酸内
切酶处理可切断,用DNA连接酶处理可连接。2.DNA分子的结构特点
(1)稳定性:外侧的磷酸基团和脱氧核糖相间排列比较稳定;内侧的碱基对通过氢键连接。
(2)多样性:由碱基对的排列顺序的多样性决定。
(3)特异性:每一个特定的DNA分子都有自己特定的碱基对排列顺序。【高考警示】
在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T通过什么连接?
正确答案:—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—。
错误答案:氢键。
分析:由于思维定式,看到“A与T连接”就想到氢键,实际上DNA分子两条单链上的碱基A与T通过氢键连接,一条单链中相邻的碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。【典例1】(2013·大同模拟)有关DNA分子结构的叙述,正确
的是( )
A.DNA分子由4种核糖核苷酸构成
B.DNA单链上相邻碱基以氢键连接
C.碱基与磷酸相连接
D.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架【解析】选D。本题考查DNA分子的结构,意在考查对DNA分子的化学组成和空间结构的理解。DNA双链中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。DNA中应是磷酸与脱氧核糖交替连接。【变式训练】下列能正确表示DNA片段示意图的是( )
【解析】选D。本题考查的知识点有:①DNA分子的两条长链是反向平行的,而不是B选项中同向的(依据两条链中脱氧核糖分析);②DNA中存在T,不存在U,可排除A选项;③A与T之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键,G与C含量多的DNA分子相对更加稳定,因此可排除C选项。考点二 DNA的复制
1.复制的方式
(1)研究DNA复制的常用方法:
同位素示踪法和离心法,常标记3H、15N、32P,通过离心在试管中形成不同位置。
(2)实验证据:
①时间:1958年。
②材料:大肠杆菌。
③方法:同位素示踪法。④步骤:
第一步:用15N标记的NH4Cl培养液培养大肠杆菌,获得15N-15N-DNA。
第二步:将大肠杆菌转移到含14N的普通培养液中培养。
第三步:在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。
第四步:将提取的DNA进行离心,记录离心后试管中DNA的位置。⑤结果:出现三种情况:
第一种:立即取出提取DNA→离心→全部重带(15N-15N-DNA)。
第二种:繁殖一代后取出提取DNA→离心→全部中带(14N-15N-DNA)。
第三种:繁殖两代后取出提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
⑥结论:DNA的复制是以半保留复制的方式进行的。2.复制的场所
主要场所是细胞核,但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶(如质粒)中也可进行DNA复制。
3.DNA复制的过程4.影响DNA复制的条件
在DNA复制的过程中,需要酶的催化和ATP供能,凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素,都会影响DNA的复制。
5.DNA复制过程中遗传物质的变化
(1)一般情况下遗传物质不发生变化,其原因在于:
①DNA双螺旋结构为复制提供精确模板。
②碱基互补配对原则保证了复制的准确性。
(2)偶然情况下也会出现复制差错,导致基因突变,从而为进化提供原材料。6.DNA的半保留复制特点
新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。【思维拓展】
由DNA复制可联想到的知识
(1)DNA复制与细胞周期的关系:
间期进行DNA复制,DNA复制时间的长短可影响细胞周期的长短。
(2)DNA复制与基因突变的联系:
DNA复制一般是准确无误的,但有时由于内外环境因素的影响,DNA复制也会发生差错而导致基因突变。【拓展延伸】
DNA分子复制的特点
由图可知DNA分子复制的特点是:
(1)多个复制起点不同时开始复制。
(2)双向复制。
(3)边解旋边复制。
(4)半不连续复制,形成单链片段需DNA连接酶拼接。
(5)半保留复制。【典例2】下列关于DNA分子复制的叙述中,正确的是 ( )
A.DNA分子在解旋酶的作用下,水解成脱氧核苷酸
B.DNA独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则与DNA准确复制无关
C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.一条母链和一条子链形成一个新的DNA分子【解析】选D。本题主要考查DNA分子的复制过程。在复制过程中,解旋酶打开连接两条脱氧核苷酸长链的氢键,这样每条母链都作模板,按照碱基互补配对原则,以脱氧核苷酸为原料,分别合成两条子链,合成后每条子链与其模板母链螺旋盘绕成新的双螺旋结构,分别形成两个新的子代DNA分子。在DNA复制过程中DNA独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则,保证了DNA分子复制准确无误地进行。【变式训练】当牛的精原细胞进行DNA复制时,细胞中不可能发生的是( )
A.基因重组 B.DNA解旋
C.基因突变 D.蛋白质合成
【解析】选A。基因重组包括交叉互换(减数第一次分裂前期)和非同源染色体的自由组合(减数第一次分裂后期),在间期不可能发生基因重组。考点三 DNA分子复制问题的有关计算?
DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下: 1.DNA分子数
(1)子代DNA分子数=2n个。
(2)含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个。
(3)不含亲代DNA链的子代DNA分子数=(2n-2)个。
2.脱氧核苷酸链数
(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条。
(2)亲代脱氧核苷酸链数=2条。
(3)新合成的脱氧核苷酸链数=(2n+1-2)条。3.消耗的脱氧核苷酸数
(1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制,需要消耗该脱氧核苷酸m·(2n-1)个。
(2)第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。
4.复制出现异常的结果
DNA复制过程中其中一条链发生差错,复制n代后,发生突变的DNA占全部DNA数的50%。【高考警示】
莫混淆“经过n次复制”和“第n次复制”
(1)经过n次复制是指复制了n次;而第n次复制,仅指第n次这一次复制。
(2)二者公式有差别,在计算时要注意题目中的关键词。考查角度1 DNA复制过程中消耗的碱基数量
【典例3】某DNA分子含m对碱基,其中腺嘌呤有a个。下列有关
此DNA分子在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述
中,正确的是( )
A.复制3次时,需要(m-a)个
B.在第二次复制时,需要(m-a)个
C.在第n次复制时,需要2n-1(m-a)个
D.在n次复制过程中,总共需要2n(m-a)个【解析】选C。双链DNA分子中,胞嘧啶脱氧核苷酸数目为(m-a);在第二次复制时,需要胞嘧啶脱氧核苷酸2(m-a)个;在n次复制过程中,总共需要胞嘧啶脱氧核苷酸(2n-1)(m-a)个。【变式训练】某DNA分子共有a个碱基,其中含胞嘧啶m个,则
该DNA分子复制3次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数应为多
少( )
A.7(a-m) B.8(a-m)
C.7(a/2-m) D.8(2a-m)
【解析】选C。第一步计算出该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷
酸的数目:C+T=a/2,C=m,所以T=a/2-m;第二步计算出连续复
制3次所需的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目:(23-1)×(a/2-m)
=7(a/2-m)。考查角度2 DNA复制时被标记染色体占的比例
【典例4】假定某高等生物体细胞的染色体数是10条,其中染色体中的DNA用3H-胸腺嘧啶标记,将该体细胞放入不含有3H的培养液中连续培养2代,则在形成第2代细胞的有丝分裂后期,没有被标记的染色体数为( )
A.5条 B.40条 C.20条 D.10条【解析】选D。根据DNA分子的半保留复制特点,用3H标记的DNA分子,在不含3H的培养液中培养了第一代后,则每个细胞的每条染色体上的DNA分子中均含有一条单链是没有被标记的,而在产生第2代细胞的过程中,10条染色体经复制形成20条姐妹染色单体,其中一半染色单体的DNA是含有标记的,另一半染色单体是没有被标记的,则在有丝分裂后期形成的20条染色体中,有10条染色体没有被标记。【互动探究】(1)形成第1代细胞的有丝分裂后期,被标记的染色体有几条?
提示:20条。由图示可知染色体全部被标记。
(2)上题中若是形成第2代细胞的有丝分裂中期,没有被标记的染色体数为几条?
提示:0条。着丝粒尚未分裂。【变式训练】(2013·丹东模拟)果蝇的体细胞含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞,它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养,使其连续分裂,那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有8条被标记的染色体( )
A.第1次 B.第2次
C.第3次 D.第4次【解析】选B。DNA复制特点是半保留复制。进行第1次分裂后形成的子代DNA中,DNA的两条链只有一条有32P标记。当进行第2次分裂时,DNA再次复制,子代DNA中只有一半有32P标记,分裂中期,共有8条染色体,每条染色体都有32P标记的DNA链;而后期,着丝粒分裂,形成16条染色体,则其中只有8条有32P标记。DNA分子中碱基的计算方法
【典例】已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的 ( )
A.34%和16% B.34%和18%
C.16%和34% D.32%和18%【解析】选A。
如图所示,设该DNA分子的两条链分别为1链和2链,双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,则A+T=66%,又因为双链DNA分子中,互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同,因此A1+T1=66%,G1+C1=34%,又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%,则A1=66%-32%=34%,G1=34%-18%=16%,根据DNA分子的碱基互补配对关系,所以T2=A1=34%,C2=G1=16%。【方法归纳】根据卡伽夫法则,在双链DNA分子中各种碱基之间存在一定的数量关系,而且有一定的规律,从以下三个方面归纳:
(1)嘌呤总数与嘧啶总数的规律:
双链DNA中,由于A=T,G=C,则A+G=T+C,即嘌呤总数与嘧啶总数相等。(2)互补碱基之和规律:
在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链及整
个DNA分子中都相等。
设双链DNA分子的两条链,分别是L、M,其中的一条链上AL+TL=n%,因为AL=TM,AM=TL,则:AL+TL=AM+TM=n%。所以A+T=(AL+AM+TL+TM)/2= =n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(3)非互补碱基之和规律:
①单链之间——倒数:双链DNA分子中，非互补碱基之和所占
比例在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中，一条链上:
则: 互补链上
②整个DNA分子中——“1”
整个DNA分子中，非互补碱基之和为1，即:(A＋G)/(T＋C)=1。【易错提醒】有关碱基计算的两个注意点
(1)运用碱基互补配对原则解决碱基比例问题时,应注意题中所给的和所求的碱基比例是占整个DNA分子的比例,还是占其中一条链的比例。
(2)运用碱基互补配对原则解决碱基比例问题时,应熟练掌握在双链DNA分子中,不配对的两种碱基之和占碱基总数的一半。
(3)上述所涉及的关系是针对双链DNA而言的,单链DNA无上述关系。【变式训练】(2013·赣州模拟)某双链DNA分子中,G+C之和
占全部碱基的35.8%,一条链的A和C分别占该链碱基总数的
32.9%和17.1%,则它的互补链中A和C分别占所在单链碱基总
数的( )
A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7%
C.18.7%和31.3% D.17.2%和32.9%
【解析】选B。因为该DNA分子中G+C=35.8%,则该DNA分子中A+T=64.2%,且一条链中G+C、A+T之和占该链碱基总数分别为35.8%和64.2%。已知一条链中A、C分别占32.9%和17.1%,则该链中T、G分别占31.3%和18.7%,也就对应互补链中A、C所占的比例。1.如图是四位同学自制的DNA结构模型,其中最准确的是( )【解析】选B。DNA分子的基本结构单位是脱氧核苷酸,每分子的脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子的脱氧核糖和一分子的含氮碱基组成,磷酸是连接在脱氧核糖的第五位碳原子上,碱基是连接在第一位碳原子上。脱氧核苷酸之间是通过磷酸二酯键相连的,一个脱氧核苷酸分子的磷酸与另一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖形成磷酸二酯键。2.已知一段双链DNA中碱基的对数和腺嘌呤的个数,能否知道
这段DNA中4种碱基的比例和(A+C)∶(T+G)的值( )
A.能
B.否
C.只能知道(A+C)∶(T+G)的值
D.只能知道4种碱基的比例【解析】选A。因为A=T,知道腺嘌呤(A)的个数,就知道了T的个数,又知道总的碱基数,可以推算出G和C(因为G=C)的个数,从而计算出A、T、C、G的比例。在DNA双链中(A+C)∶(T+G)的值是固定的,为1。3.现将含有两对同源染色体且核DNA都已用32P标记的一个细
胞,放在不含32P的培养基中培养,若该细胞连续进行4次有丝
分裂,则含32P的子细胞数量最少和最多分别是(不考虑交叉互
换)( )
A.2个、16个 B.2个、8个
C.4个、8个 D.4个、16个
【解析】选B。4个被32P标记的DNA,经复制4次后产生64个子代DNA,其中有8个DNA被32P标记;按自由组合原则,被32P标记的8个DNA最少可以全部分到2个细胞中,最多可分到8个细胞中,则含32P的子细胞数量最少和最多分别是2个和8个。4.一个DNA分子的一条链上,腺嘌呤比鸟嘌呤多40%,两者之和
占DNA分子碱基总数的24%,则该DNA分子的另一条链上,胸腺
嘧啶占该链碱基数目的( )
A.28% B.24% C.14% D.44%
【解析】选A。已知A1+G1=(A+G+T+C)×24%,A1=140%G1,所以
G1=10%(A+G+T+C),则A1=14%(A+G+T+C),又由于A1=T2,A2+T2
+C2+G2= (A+T+G+C),所以T2=28%(A2+T2+G2+C2)。5.如图表示DNA分子复制的片段,图中a、b、c、d表示各条脱
氧核苷酸链。一般地说,下列各项中正确的是( )
A.a和c的碱基序列互补,b和c的碱基序列相同
B.a链中(A+C)/(G+T)的比值与d链中同项比值相同
C.a链中(A+T)/(G+C)的比值与b链中同项比值相同
D.a链中(G+T)/(A+C)的比值与c链中同项比值不同【解析】选C。DNA复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模
板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子。a链中 等于
b链中 。6.如图为DNA分子的平面结构,虚线表示碱基间的氢键。请据图回答:
(1)从主链上看,两条单链 平行;从碱基关系看,两条单链 。(2) 和 相间排列,构成了DNA分子
的基本骨架。
(3)图中有 种碱基, 种碱基对。
(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。
请回答:
①该DNA片段中共有腺嘌呤 个,C和G构成的碱基对
共 对。
②在DNA分子稳定性的比较中, 碱基对的比例
越高,DNA分子稳定性越高。【解析】(1)从主链上看,两条单链是反向平行的;从碱基关系看,两条单链遵循碱基互补配对原则。
(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架。
(3)图中涉及4种碱基,4种碱基之间的配对方式有两种,但碱基对的种类有4种,即A-T,T-A,G-C,C-G。
(4)假设该DNA片段只有A、T两种碱基,则200个碱基,100个碱基对,含有200个氢键,而实际上有260个氢键,即G-C和C-G碱基对共60个,所以该DNA中腺嘌呤数为(200-2×60)÷2=40个。由于G与C之间有三个氢键,A与T之间有两个氢键,因此,G与C构成的碱基对的比例越高,DNA分子稳定性越高。答案:(1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸
(3)4 4 (4)①40 60 ②G与C7.(2011·海南高考)关于核酸生物合成的叙述,错误的是( )
A.DNA的复制需要消耗能量
B.RNA分子可作为DNA合成的模板
C.真核生物的大部分核酸在细胞核中合成
D.真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
【解析】选D。真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期;DNA的复制需要消耗能量;可利用RNA分子为模板通过逆转录合成DNA分子;真核生物的大部分核酸在细胞核中合成,少数核酸在细胞质(如叶绿体、线粒体)中合成。8.(2011·安徽高考)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是( )A.甲、乙所示过程通过半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子
B.甲所示过程在细胞核内进行,乙在细胞质基质中进行
C.DNA分子解旋时,甲所示过程不需要解旋酶,乙需要解旋酶
D.一个细胞周期中,甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次【解析】选D。甲图为DNA的复制,通过半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子;而乙为转录,合成的产物是单链核酸分子,所以A项错误。甲、乙所示过程都主要在细胞核内进行,所以B项错误。甲、乙所示过程都需要解旋酶,所以C项错误。一个细胞周期中,DNA只复制一次,转录可进行多次,所以D项正确。【易错提醒】(1)解旋酶的作用是打开氢键,不要以为是解开磷酸二酯键或把DNA彻底水解成脱氧核苷酸。
(2)解旋后分别以两条母链为模板各自合成一条新的子链。一条母链和一条子链形成一个新的DNA分子,不是两条新的子链形成一个新DNA分子。9.(2010·上海高考)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A,
则该片段中( )
A.G的含量为30% B.U的含量为30%
C.嘌呤含量为50% D.嘧啶含量为40%
【解析】选C。根据DNA双螺旋结构中A=T、C=G可知,嘌呤之
和等于嘧啶之和。其他碱基的含量分别为:T=A=30%,C=G=[1-
(30%+30%)]/2=20%。课件93张PPT。第四节 遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成一、DNA的功能
1.携带遗传信息
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
2.传递遗传信息
以自身为模板,半保留复制,保持_________的稳定性。
3.表达遗传信息
根据它所贮存的遗传信息决定_____________。遗传信息蛋白质的结构二、转录和翻译
1.过程结合上图完成表中内容。转录mRNA翻译mRNA2.解读过程中的有关内容
(1)过程①需要的酶:__________。
(2)连线与过程①有关的RNA的种类和功能:
①信使RNA a.行使传达DNA上遗传信息功能
②转运RNA b.核糖体的重要成分
③核糖体RNA c.氨基酸的运输工具
(3)遗传密码:
①位置:_____上。
②3个核苷酸的关系:相邻且决定___________。RNA聚合酶mRNA一种氨基酸三、遗传密码
1.含义
_____上决定1个氨基酸的________的核苷酸排列而成的三联体。
2.种类
共64种,其中决定氨基酸的密码子有61种,___________有3种,
___________有2种。
3.特点
(1)一种遗传密码对应_____氨基酸。
(2)一种氨基酸可以对应___________遗传密码。
(3)所有生物共用_____遗传密码。mRNA3个相邻终止密码子起始密码子一种一种或多种一套四、中心法则
1.提出者
克里克。
2.要点
遗传信息由____传递到____,然后由RNA决定_______的特异性。
3.内容图解DNARNA蛋白质逆转录蛋白质1.一种密码子对应一种转运RNA,故共有64种转运RNA。( )
【分析】转运RNA是转运氨基酸的工具,故一种转运RNA只能转
运一种氨基酸,有61种决定氨基酸的密码子,则对应61种转运
RNA。×2.密码子与氨基酸是一一对应关系。( )
【分析】一种遗传密码对应一种氨基酸;一种氨基酸可以对应
一种或多种遗传密码,所以密码子与氨基酸并非一一对应关系。×3.在真核生物中,细胞核内转录形成的RNA可以直接转移到细胞
质中用于蛋白质的合成。( )
【分析】在细胞核内转录形成的RNA需加工成为成熟的RNA才能
转移至细胞质中用于蛋白质的合成。×4.(2012海南T25C)真核生物的大部分核酸在细胞核中合成。
( )
【分析】DNA的复制,mRNA、tRNA的合成都主要是在细胞核中完
成的,另外,叶绿体、线粒体也能合成部分DNA。√5.DNA分子上所有的脱氧核苷酸排列顺序都叫遗传信息。( )
【分析】DNA上有功能的片段才携带遗传信息。×6.(2010海南T12A)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心
法则。( )
【分析】线粒体和叶绿体中也有少量的DNA和RNA,因此在线粒
体和叶绿体中能够进行DNA的复制、转录和翻译的过程,并且遵
循中心法则。√考点 一 DNA和RNA的比较【高考警示】
(1)若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖,则必为DNA。
(2)若A≠T、C≠G,则为单链DNA;若A=T、C=G,则一般认为是
双链DNA。
(3)若出现碱基U或五碳糖为核糖,则必为RNA。 【典例1】现有一待测核酸样品,经检测后,对碱基个数统计并
计算得到下列结果:(A+T)/(G+C)=1,(A+G)/(T+C)=1。由此推
测该样品( )
A.无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸
B.可被确定为双链DNA
C.无法被确定是单链DNA还是双链DNA
D.可被确定为单链DNA
【解析】选C。首先,由碱基种类(因为有T而无U)可排除A项。再用特值,当A=T=G=C时,不论是双链DNA还是单链DNA,题干中的两等式恒成立,所以无法确定该样品是单链DNA还是双链DNA。【变式训练】某生物经检测后,结果如下:嘌呤=54%,嘧啶=46%,则该生物一定不是( )
A.肺炎双球菌 B.T2噬菌体
C.HIV D.人
【解析】选B。如果是T2噬菌体,遗传物质只含双链DNA,所以嘌呤数=嘧啶数。肺炎双球菌和人因为既有DNA又有RNA,所以嘌呤数可能不等于嘧啶数。又如HIV的遗传物质是RNA,一般情况下嘌呤数也不等于嘧啶数。考点二 DNA复制、转录和翻译
1.DNA复制、转录和翻译的比较2.遗传信息、密码子和反密码子的比较
(1)区别:(2)联系:
①基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA中核糖核苷酸的序列;
②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补;
③密码子与相应反密码子的序列互补配对。【思维拓展】
由遗传信息传递表达联系的知识
(1)不同生物共用一套密码子,这说明不同生物在进化上具有亲缘关系。
(2)脱水缩合发生在核糖体上,需要在mRNA的指导下进行。
(3)一个生物体不同的体细胞表达的基因不同,造成了不同细胞之间结构和功能不同。 【拓展延伸】
转录、翻译过程中有关图形解读
(1)转录(如图Ⅰ):①概念:RNA主要是在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成的,这一过程称为转录。
②特点:
a.以DNA的一条链为模板;
b.碱基配对时是A—U,不是A—T。(2)翻译(如图Ⅱ):
①概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程称为翻译。②特点:
a.碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子,故A—U、U—A配对,不能出现T。
b.一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
c.翻译起点:起始密码子,起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
d.翻译终点:识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。
e.翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但mRNA不移动。(3)mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系(如图Ⅲ):①数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体。
②目的、意义:少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽链。
③方向:从左向右(如图Ⅲ所示),判断依据是多肽链的长短,肽链长的翻译在前。
④结果:合成的仅是多肽链,需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
⑤图Ⅲ中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同,所以合成了4条相同的肽链,而不是4个核糖体共同合成一条肽链,也不是合成4条不同的肽链。(4)tRNA结构模式图(如图Ⅳ):
①结构:三叶草状，有四条臂和四个环。
②位点
③种类:61种。
④单链结构，但有配对区域，不能出现“T”碱基。氨基酸结合位点
反密码子考查角度1 综合考查转录和翻译的过程
【典例2】(2011·浙江高考改编)人体内存在着B基因,B基因可编码瘦素蛋白。回答下列问题:
(1)转录时,首先与B基因启动部位结合的是 。
(2)B基因刚转录出来的mRNA全长有4500个碱基,而翻译成的瘦素蛋白仅由167个氨基酸组成,说明 。
(3)翻译时,一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4秒钟,实际上合成100个瘦素蛋白分子所需的时间约为1分钟,其原因是 。
(4)若B基因中编码第105位精氨酸的GCT突变成ACT,翻译就此终止,由此推断,mRNA上的 为终止密码子。【解析】(1)RNA聚合酶催化转录,转录时RNA聚合酶需要与基因的启动子部位结合。
(2)转录出的RNA还需要进一步加工成成熟的mRNA后,才可以进行翻译。
(3)在翻译时通常一条mRNA上可以连多个核糖体,使翻译高效进行。
(4)ACT转录对应的密码子是UGA。答案:(1)RNA聚合酶
(2)转录出来的RNA需要加工为成熟mRNA才能翻译
(3)一条mRNA上有多个核糖体同时翻译
(4)UGA【互动探究】(1)B基因转录启动部位的组成单位是什么?
提示:脱氧核苷酸。B基因转录启动部位是B基因的一段,其组成单位和B基因的组成单位相同,都是脱氧核苷酸。
(2)B基因刚转录出来的RNA是mRNA、tRNA、rRNA中的哪一种?
提示:mRNA。B基因刚转录出来的RNA指导瘦素蛋白分子合成,应该是mRNA。【变式训练】如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图
判断,下列描述中正确的是( )
A.图中表示四条多肽链正在合成
B.转录尚未结束,翻译即已开始
C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D.一个基因只能表达出一条多肽链【解析】选B。图中显示的是四条mRNA链,并非四条多肽链。转录虽未结束,但是mRNA已经结合了核糖体,可见翻译已经开始。由于一个mRNA结合了多个核糖体,所以可以表达出多条多肽链。考查角度2 考查密码子和反密码子的互补配对关系
【典例3】(2010·天津高考)根据下表中的已知条件,判断苏
氨酸的密码子是( )
A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU 【解析】选C。密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸排列而成的三联体。根据碱基互补配对原则和DNA上的碱基序列可知,苏氨酸的密码子前两个碱基是AC或UG,根据反密码子的碱基序列可知第三个碱基是U,结合选项可知,只有C项正确。解题过程中要注意mRNA上与反密码子中的碱基A配对的碱基是U。【变式训练】DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息
最终翻译成的氨基酸如表所示。则tRNA(UGC)所携带的氨基
酸是( )
A.精氨酸 B.丙氨酸
C.半胱氨酸 D.苏氨酸
【解析】选D。DNA模板链上的碱基和tRNA的反密码子都与mRNA上的碱基互补配对。故所含反密码子为UGC的tRNA转运的氨基酸对应DNA模板链上的碱基序列是TGC,为苏氨酸。考点三 中心法则?
1.图解2.含义
包括五个方面,而且均遵循碱基互补配对原则。
(1)DNA复制。
(2)转录:遗传信息由DNA传递给mRNA。
(3)逆转录:某些病毒在逆转录酶的作用下,以RNA为模板合成DNA。
(4)翻译:以mRNA为模板合成特定蛋白质,表现出生物性状。
(5)RNA复制:某些RNA病毒以自身RNA为模板合成RNA。3.不同生物的遗传信息传递过程(1)若甲、乙、丙分别代表三种生物的遗传信息传递过程,则甲代表遗传物质为DNA的生物,乙代表RNA病毒,如烟草花叶病毒,丙为逆转录病毒,如劳氏肉瘤病毒。
①甲遗传信息的传递可表示为:
②乙遗传信息的传递可表示为:
③丙遗传信息的传递可表示为:
(2)图中1、8为转录过程,2、5、9为翻译过程,3、10为DNA复制过程,4、6为RNA复制过程,7为逆转录过程。【高考警示】
并非所有生物都有中心法则的五个方面
(1)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尽相同:
①根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;
②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;
③哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。
(2)逆转录和RNA复制只存在于某些RNA病毒中。【典例4】(2013·合肥联考)许多病毒会使人体致病,如图是一种
病毒的基本结构和该病毒进入细胞后复制繁殖的过程。据图回答
下列问题:
(1)图1病毒的主要成分是 。
(2)分析图2,病毒在生命活动中的一个显著特征是 。
(3)①表示的是 过程,通过④过程形成的是 的RNA。(4)图3表示的是生物体内遗传信息的传递过程,在遗传学上称
为“ ”。请在图2的①～⑦中选择恰当的序号填入图
3中的括号。【解析】(1)病毒是非细胞结构的生物,由蛋白质和核酸组成。
(2)病毒自身没有能量供给和酶系统,不能独立生活,只有寄生在活细胞内才能生存。
(3)由图2信息可知,①表示由RNA合成DNA的逆转录过程,④过程是转录,由图2可知,逆转录形成双链DNA进入宿主细胞的细胞核,整合到宿主细胞染色体DNA上,通过宿主细胞内DNA转录形成病毒RNA。
(4)图3表示遗传信息的传递过程,称为中心法则,图中由DNA生成RNA是转录过程,由RNA形成蛋白质是翻译过程。答案:(1)蛋白质、核酸
(2)寄生性 (3)逆转录 病毒
(4)中心法则 ④ ⑥【互动探究】(1)若是HIV,可发生图2中的哪些过程?
提示:①②③④⑤⑥⑦。
(2)通过⑦过程新组装的病毒和图1病毒一样吗?(不考虑基因突变)
提示:一样。新组装的病毒是以图1病毒的RNA控制形成的,和原病毒一样。【变式训练】关于如图所示的过程,有关叙述正确的是( )
A.噬菌体进行①过程,需将噬菌体放在含有四种游离的脱氧核苷酸的溶液中
B.正常的真核生物细胞内可发生①②⑤过程
C.③④⑥过程常见于RNA病毒侵入细胞时
D.细胞中①④过程的发生都需要解旋酶的催化作用【解析】选B。噬菌体不能单独生活,必须寄生在活细胞内,故不能单独培养噬菌体;①②⑤过程在正常的真核生物细胞内可发生;到目前为止,所有的生物体内还没有发现⑥过程;①过程需要解旋酶的催化,④过程不需要。一、在转录、翻译过程中相关数目计算方法
【典例1】某条多肽链的相对分子质量为2778,若氨基酸的平
均相对分子质量为110,如考虑终止密码子,则编码该多肽链
的基因长度至少是( )
A.75对碱基 B.78对碱基
C.90对碱基 D.93对碱基【解析】选D。设多肽链是由m个氨基酸构成的,多肽链的相对分子质量=110m-18(m-1)=2778,则m=30。那么控制该多肽链的密码子有31个(终止密码子不编码氨基酸),则控制该多肽链合成的基因至少有93对碱基。【方法归纳】在转录、翻译过程中,关于碱基数、密码子数、氨基酸数计算,主要从以下六个方面归纳:
(1)mRNA分子中碱基数=1/2DNA分子中碱基数=DNA分子碱基对数。在转录时,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,产生一条单链mRNA,则转录产生的mRNA分子中碱基数是DNA分子中碱基数的一半。
(2)若不考虑终止密码子,在翻译过程中,mRNA中每3个相邻碱基决定1个氨基酸,所以mRNA密码子数=1/3mRNA碱基数=氨基酸数。(3)蛋白质中氨基酸数=肽键数+肽链数。在一条肽链中,两个氨基酸脱去一分子的水,生成一个肽键,所以,肽键数=失去的水分子数,以此类推,三个氨基酸脱去两分子的水,则n个氨基酸脱去n-1分子的水,所以每一条肽链的氨基酸数都等于肽键数+1,若有m条肽链,则总的氨基酸数=肽键数+肽链的条数m。(4)DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。
由上图可知:一个氨基酸由一个密码子决定,一个密码子含三
个碱基,所以氨基酸数∶mRNA碱基数=1∶3,由于RNA是一条链,
而DNA是两条链,所以mRNA碱基数∶DNA碱基数=1∶2。综上所
述,DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。 (5)计算中“最多”和“最少”的分析:
①翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
③在回答有关问题时,应加上“最多”或“最少”等字,如mRNA上有n个碱基,转录产生它的基因中至少有2n个碱基,该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
(6)mRNA上碱基比例:mRNA上A+U的数值和比例=模板链上A+T的数值和比例。【易错提醒】(1)解题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数,若忽视是碱基对数还是个数容易造成计算错误。
(2)实际上DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数不一定是6∶3∶1。DNA(基因)、mRNA上有一些碱基不编码氨基酸(如mRNA上的终止密码子等),实际上编码n个氨基酸,mRNA上所需的碱基数大于3n,基因上碱基数目大于6n,故一般题干中求氨基酸数有“最多”、求碱基数有“至少”等字样。二、在遗传信息表达中相关过程的判断方法
【典例2】为研究某病毒的致病过程,在实验室中做了如图所示的模拟实验。(1)从病毒中分离得到物质A。已知A是单链的生物大分子,其部分碱基序列为-GAACAUGUU-。将物质A加入试管甲中,反应后得到产物X。经测定产物X的部分碱基序列是-CTTGTACAA-,则试管甲中模拟的是 过程。
(2)将提纯的产物X加入试管乙,反应后得到产物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子,则产物Y是 ,试管乙中模拟的是 过程。
(3)将提纯的产物Y加入试管丙中,反应后得到产物Z。产物Z是组成该病毒外壳的化合物,则产物Z是 。(4)若该病毒感染了小鼠上皮细胞,则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自 ,而决定该化合物合成的遗传信息来自 。若该病毒除感染小鼠外,还能感染其他哺乳动物,则说明所有生物共用一套 。该病毒遗传信息的传递过程为 。【解析】(1)A是单链的生物大分子,且含碱基U,由此判断A为RNA,
X含T一定是DNA,而以RNA为模板指导合成DNA的过程为逆转录。
(2)根据题干信息“Y是能与核糖体结合的单链大分子”,推知Y
是RNA,试管乙中模拟的是转录过程。
(3)根据题干信息“Z是组成该病毒外壳的化合物”,推知Z是蛋白
质(或多肽),丙试管中模拟的是翻译过程。
答案: (1)逆转录 (2)mRNA 转录
(3)蛋白质(或多肽)
(4)小鼠上皮细胞 病毒的RNA 密码子
RNA→DNA→mRNA→蛋白质【方法归纳】中心法则体现了DNA复制、转录、RNA复制、逆转录、翻译过程,下面从模板、原料、产物三个方面来分析。
(1)从模板分析:
①如果模板是DNA,生理过程可能是DNA复制或转录;
②如果模板是RNA,生理过程可能是RNA复制或逆转录或翻译。(2)从原料分析:
①如果原料为脱氧核苷酸,产物一定是DNA,生理过程可能是DNA复制或逆转录;
②如果原料为核糖核苷酸,产物一定是RNA,生理过程可能是转录或RNA复制;
③如果原料为氨基酸,产物一定是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。(3)从产物分析:
①如果产物为DNA,生理过程可能是DNA复制或逆转录;
②如果产物为RNA,生理过程可能是RNA复制或转录;
③如果产物是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。【易错提醒】(1)RNA病毒产生RNA的过程,并不是都经过RNA复制。逆转录病毒(一种RNA病毒)产生RNA的途径为:经过逆转录过程产生DNA,DNA经过转录产生RNA。
(2)不能误认为逆转录过程和转录过程碱基互补配对原则相同。逆转录过程碱基互补配对原则存在U→A,转录过程不存在这个过程。1.从遗传信息的传递过程来看,信使RNA(mRNA)的主要功能可表述为( )
A.把DNA的遗传信息传递给蛋白质
B.翻译DNA的遗传信息
C.转录DNA的遗传信息
D.作为合成RNA的模板
【解析】选A。从遗传信息的传递过程来看,mRNA是连接DNA和蛋白质的中介。2.如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程,下列说法正确的是( )
A.该过程共涉及5种核苷酸
B.在不同组织细胞中该过程的产物相同
C.该过程需要DNA聚合酶
D.该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗【解析】选D。从原料看出该过程为转录过程。该过程涉及的核苷酸为4种脱氧核苷酸、4种核糖核苷酸;不同组织细胞中转录的mRNA不同;该过程不需要DNA聚合酶而需要RNA聚合酶。3.从单尾金鱼卵细胞中提取RNA注射到双尾金鱼的受精卵中,
结果双尾金鱼中有一些出现了单尾性状,这是因为该单尾金鱼
RNA( )
A.是单尾金鱼的遗传物质
B.是能转运氨基酸的RNA
C.作为直接模板控制合成蛋白质体现相应性状
D.是单尾金鱼核糖体的组成成分
【解析】选C。单尾金鱼的遗传物质是DNA;tRNA能转运氨基酸,但不能决定生物性状;直接决定性状的是蛋白质,而mRNA是合成蛋白质的模板;rRNA是单尾金鱼核糖体的组成成分。4.在下面的转录简式中,共有几种核苷酸( )
A.4种 B.5种 C.6种 D.8种
【解析】选C。由于图中有DNA和RNA两部分,DNA的组成单位是脱氧核苷酸,图中碱基有C、A、G三种;RNA的组成单位是核糖核苷酸,图中的碱基有G、U、C三种。5.若DNA分子上某一段编码多肽链的碱基排列顺序为TACGCCCAT,而tRNA所携带的氨基酸与反密码子的关系如下表:
试问:合成蛋白质时,氨基酸的排列顺序为( )
A.a—b—c B.b—f—c
C.d—e—f D.d—b—f【解题指南】(1)知识储备:遗传信息的转录和翻译过程。
(2)解题思路:解答本题要根据基因中的遗传信息、密码子和反密码子的互补关系依次解答,即根据题干中提供的DNA模板链推出mRNA(密码子),然后由密码子推出反密码子,最后根据表中关系推出氨基酸序列。
【解析】选B。由该DNA转录来的mRNA的碱基序列是AUGCGGGUA,相应的tRNA上的碱基序列是UACGCCCAU,氨基酸序列为b-f-c。6.如图为人体内蛋白质合成的一个过程。据图分析并回答问题:
(1)图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的 过程,
该过程发生在细胞的 部分。
(2)图中A、B、D分别代表 、 、 。
(3)图中的C表示 ,按从左到右的顺序写出mRNA区段所
对应的DNA链的碱基排列顺序: 。(4)该过程不可能发生在 ( )
A.神经细胞 B.肝细胞
C.成熟的红细胞 D.肌细胞【解析】图示是翻译过程,A是mRNA,B是核糖体,C是tRNA,D是肽链。mRNA是以DNA的一条链为模板根据碱基互补配对原则转录而成的,mRNA片段从左到右是AUGGCUUCUUUC,所以DNA一条链上的碱基顺序是TACCGAAGAAAG。成熟的红细胞没有核糖体,因此不能合成蛋白质。
答案:(1)翻译 细胞质
(2)mRNA 核糖体 肽链
(3)tRNA TACCGAAGAAAG (4)C7.(2012·安徽高考)图示为细胞内某些重要物质的合成过程,该过程发生在( )
A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译【解析】选C。从图示可看出,细胞内正在发生基因的转录、翻译过程,二者同时发生,应是原核细胞内基因的表达。真核细胞内基因的转录和翻译是两个独立的过程,在细胞核内完成转录,mRNA经核孔到达细胞质后进行翻译,转录和翻译二者的时间、空间均不相同。无论是真核细胞还是原核细胞中转录产生的mRNA均能结合多个核糖体,同时合成多条多肽链。8.(2011·江苏高考)关于转录和翻译的叙述,错误的是 ( )
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性【解析】选C。转录是指以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程,所以所需的原料为核糖核苷酸,所需的酶是RNA聚合酶;转录时,RNA聚合酶能够识别基因编码区上游的非编码区中的RNA聚合酶结合位点并与之特异性结合,激活DNA的转录功能;翻译过程中核糖体首先结合到mRNA上并沿着mRNA向前移动,翻译出多肽链;一种氨基酸可能有几种密码子,其对生物体生存的意义在于能够减少因基因突变所引起的性状上的改变。9.(2011·海南高考)关于RNA的叙述,错误的是( )
A.少数RNA具有生物催化作用
B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C.mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为密码子
D.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸
【解析】选B。真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的;少数RNA是酶,具有催化作用;mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻核苷酸构成的三联体称为一个密码子;tRNA具有特异性,一种tRNA只能转运一种氨基酸。【易错提醒】(1)不能正确认识酶的本质,误认为只有蛋白质才是酶。
(2)不能确定RNA和tRNA合成的场所,误以为二者都是在细胞质内合成的。10.(2010·江苏高考)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3+的蛋白,铁蛋白合成的调节与游离的Fe3+、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列,能与铁调节蛋白发生特异性结合,阻遏铁蛋白的合成。当Fe3+浓度高时,铁调节蛋白由于结合Fe3+而丧失与铁应答元件的结合能力,核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合,沿mRNA移动,遇到起始密码后开始翻译(如图所示)。回答下列问题:(1)图中甘氨酸的密码子是 ,铁蛋白基因中决定
“ ”的模板链碱基序列为 。
(2)Fe3+浓度低时,铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了 ,
从而抑制了翻译的起始;Fe3+浓度高时,铁调节蛋白由于结合
Fe3+而丧失与铁应答元件的结合能力,铁蛋白mRNA能够翻译。
这种调节机制既可以避免 对细胞的毒性影响,又可以
减少 。(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成,指导其合成的mRNA的碱基数远
大于3n,主要原因是 。
(4)若要改造铁蛋白分子,将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为
UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG),可以通过改变DNA模板链上
的一个碱基来实现,即由 。【解析】(1)据图可知,甘氨酸的反密码子(tRNA上)是CCA,根
据碱基互补配对原则,甘氨酸的密码子是GGU。据图可知,编码
“ ”氨基酸序列的mRNA链碱基序列
为…GGUGACUGG…,根据碱基互补配对原则,转录该mRNA的DNA
模板链碱基序列为…CCACTGACC…,也可以是…CCAGTCAC
C…(转录方向与前者相反)。(2)铁应答元件存在于铁蛋白mRNA上,当Fe3+浓度低时,铁应答元件能与铁调节蛋白发生特异性结合,导致核糖体不能与铁蛋白mRNA一端结合,不能沿mRNA移动,从而抑制了翻译的起始;Fe3+浓度高时,铁调节蛋白由于结合Fe3+而丧失与铁应答元件的结合能力,铁蛋白mRNA能够翻译,这种调节机制既可以避免Fe3+对细胞的毒性影响(铁蛋白是细胞内储存多余Fe3+的蛋白),又可以减少细胞内物质和能量的浪费。(3)指导铁蛋白合成的mRNA的碱基序列上存在一些诸如铁应答元件、终止密码等不能编码氨基酸的密码子,故指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n。
(4)色氨酸的密码子为UGG,亮氨酸的密码子有UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG,其中与色氨酸的密码子相差一个碱基的是UUG,即可由UGG变为UUG,故DNA模板链上的碱基变化是由ACC→AAC,即一个碱基由C→A。答案:(1)GGU
…CCACTGACC…(或…CCAGTCACC…)
(2)核糖体在mRNA上的结合与移动 Fe3+
细胞内物质和能量的浪费
(3)mRNA两端存在不编码氨基酸的序列
(4)C→A课件4张PPT。第二章 染色体与遗传课件77张PPT。第一、二节 减数分裂中的染色体行为
遗传的染色体学说一、染色体类型
类型___________染色体
近端着丝粒染色体
_________染色体中间着丝粒端着丝粒二、减数分裂概念的解读
1. 范围
进行_________的生物。
2. 起点
_____________。
3. 终点
_____________。
4. 特点
染色体只复制_____，细胞连续分裂_____。
5. 结果
_________中染色体数目是原始生殖细胞(或体细胞)中的_____。 有性生殖原始生殖细胞成熟生殖细胞一次两次生殖细胞一半三、精子与卵细胞的产生和受精
1. 形成过程
精(卵)原细胞 A B C
(1)写出下列细胞可能的名称:
A:_________________；
B:_______________________；
C:_____________________。初级精(卵)母细胞次级精(卵)母细胞或极体精细胞、卵细胞或极体(2)精子和卵细胞形成过程中的差异:卵巢精原细胞均等不均等分裂均等形成4个精细胞1个卵细胞需要变形不需要变形染色体复制减半1个精原细胞形成1个卵原细胞2.受精作用
(1)概念:精子和卵细胞结合形成_______的过程。
(2)实质:___________发生融合。
(3)结果:受精卵的_______数目又恢复到原来_______________
数目。受精卵精核和卵核染色体体细胞的染色体四、遗传的染色体学说
1.内容
_______是基因的载体。
2.依据
基因和染色体的行为有_______。
(1)基因和染色体都保持_______________。
(2)体细胞中基因和染色体都是_________的。
(3)形成配子时,等位基因和同源染色体都_________。
(4)形成配子时,非等位基因_________,非同源染色体随机进
入配子。染色体一致性独立性和完整性成对存在彼此分离自由组合五、孟德尔定律的细胞学解释一对相对性状同源染色体两对或两对以上同源染色体非同源染色体自由组合等位基因两个配子等位基因自由组合4种,1∶1∶1∶13∶19∶3∶3∶11.减数第一次分裂中同源染色体的分离导致染色体数目减半。
( )
【分析】减数第一次分裂中染色体的主要行为是同源染色体相
互配对,形成四分体;成对的同源染色体排列在赤道面上;同源
染色体分离,分别移向细胞两极;形成的两个子细胞中只含有成
对同源染色体中的一条。故经过减数第一次分裂染色体数目减
半。√2.减数第一次分裂同源染色体相互配对、分开;减数第二次分
裂姐妹染色单体分开。( )
【分析】减数第一次分裂同源染色体前期配对,后期分开;减数
第二次分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开。√3.(2012江苏T14C)减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自
由组合。( )
【分析】非同源染色体在减数第一次分裂后期自由组合,而非
姐妹染色单体无自由组合现象。×4.卵细胞与相应极体相比都含有相同的染色体数和细胞质。
( )
【分析】两者都含有相同的染色体数,但是卵细胞含有较多的
细胞质,而相应极体几乎不含有细胞质。卵细胞含有较多的细
胞质,有利于受精后为受精卵发育提供充足的营养。×5.在减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因彼此分离,
非等位基因自由组合。( )
【分析】在减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因分
离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合,而同源染色
体上的非等位基因不会自由组合。×6.减数第二次分裂与有丝分裂相似,故减数第二次分裂和有丝
分裂中都有同源染色体。( )
【分析】经过减数第一次分裂,同源染色体进入不同细胞,故减
数第二次分裂中不存在同源染色体。而有丝分裂过程中存在同
源染色体。×考点一 减数分裂过程中相关概念分析
1. 同源染色体和非同源染色体
(1)同源染色体:指减数分裂中配对的两条染色
体，形态、大小一般都相同,一条来自父方,一
条来自母方。如图中的1和2为一对同源染色体，
3和4是另一对同源染色体。
(2)非同源染色体:指形态、大小不相同，且在减数分裂过程中不配对的染色体。如图中的1和3、1和4、2和3、2和4均为非同源染色体。2. 联会和四分体
(1)联会:是指减数第一次分裂过程中(前期Ⅰ)同源染色体相互配对的现象。该时期已完成复制，染色单体已形成。即一对同源染色体含4条染色单体。
(2)四分体:联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，叫做四分体。图中含有两个四分体，即四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。3. 姐妹染色单体和非姐妹染色单体
(1)姐妹染色单体:同一着丝粒连着的两条染色单体。如图中的a和a′、b和b′、c和c′、 d和d′。
(2)非姐妹染色单体:不同着丝粒连接着的两条染色单体。如图中的a和b(b′)、a′和b(b′)等。 【高考警示】
同源染色体的大小并非全相同
同源染色体形态、大小一般都相同，但也有大小不相同的，如男性体细胞中X染色体和Y染色体是同源染色体，但X染色体较大，Y染色体较小。【典例1】下列关于同源染色体的叙述，正确的是( )
A. 减数分裂中配对的染色体
B. 在人的肌细胞中没有X和Y这对同源染色体
C. 在人的精原细胞中没有同源染色体
D. 一条来自父方，一条来自母方的染色体【解析】选A。必须同时具备以下三个条件才能确定是同源染色体:第一是来源，必须是一条来自父方，一条来自母方；第二是形态大小，除性染色体外，形态大小一定相同；第三是功能方面，相同位置上携带的是相同基因或等位基因。对于多数生物的体细胞来说一定含有同源染色体，精原细胞属于特殊的体细胞；配对的两条染色体一定是同源染色体，同源染色体只有在减数分裂过程中才有配对现象。同源染色体一条来自父方，一条来自母方，但一条来自父方、一条来自母方的染色体不一定是同源染色体。【变式训练】某动物的精子中有染色体16条，则在该动物的
初级精母细胞中存在的染色体数、四分体数、染色单体数、
DNA分子数分别是( )
A. 32、16、64、64 B. 32、8、32、64
C. 16、8、32、32 D. 16、0、32、32
【解析】选A。精子中染色体数为16条，则体细胞中染色体数为32条(16对)，故初级精母细胞中染色体数为32，四分体个数为16，染色单体数、DNA分子数均为64。考点二 减数分裂过程与有丝分裂过程的比较(以二倍体生物为例)时期变化1. 减数分裂过程中染色体和DNA的变化时期变化2.减数分裂与有丝分裂的比较【思维拓展】
减数分裂与孟德尔遗传定律及生物变异紧密相关
(1)减Ⅰ后期同源染色体分离是基因分离定律的细胞学基础,非同源染色体自由组合是自由组合定律的细胞学基础。
(2)减Ⅰ前的间期DNA复制发生差错可发生基因突变,减Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换,减Ⅰ后期非同源染色体可发生自由组合,从而导致生物发生变异。考查角度1 减数分裂过程中染色体行为变化
【典例2】(2012·江苏高考)观察到的某生物(2n=6)减数第
二次分裂后期细胞如图所示。下列解释合理的是( )
A.减数第一次分裂中有一对染色体没有相互分离
B.减数第二次分裂中有一对染色单体没有相互分离
C.减数第一次分裂前有一条染色体多复制一次
D.减数第二次分裂前有一条染色体多复制一次【解析】选A。从图中看细胞的每一极有4条染色体,其中有2条染色体的形态相同,其余染色体的形态不同,因此图中的细胞处于减数第二次分裂的后期。导致每一极出现2条形态相同染色体的原因是减数第一次分裂时有一对同源染色体没有分离,因此A项正确。【互动探究】(1)形成的子细胞是正常的生殖细胞吗?
提示:不是。体细胞是6条染色体,正常生殖细胞的染色体应是3条,而该细胞分裂完成后形成的子细胞是4条染色体。
(2)该图有没有同源染色体?怎样判断?
提示:有。图中从左向右数第二条和第四条染色体,形态、大小相同,是同源染色体。【变式训练】某生物的基因型为AaBb,已知A、a和B、b两对等位基因分别位于两对同源染色体上。那么,正常情况下该生物在减数分裂形成精子过程中,基因的走向不可能是 ( )
A.A与B走向一极,a与b走向另一极
B.A与b走向一极,a与B走向另一极
C.A与a走向一极,B与b走向另一极
D.A或a走向哪一极、B或b走向哪一极都是随机的【解析】选C。基因在染色体上,基因和染色体行为存在着明显的平行关系。在减数分裂形成配子过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。即基因A和a会分离、基因B和b会分离,因此,正常情况下选项C是不可能发生的。考查角度2 减数分裂过程中染色体、DNA的数量变化
【典例3】果蝇的体细胞中有4对染色体,在精子的形成过程中,会出现两次染色体排列在细胞中央和两次染色体移向细胞两极的现象。下列有关叙述,错误的是( )
A.第一次与第二次染色体排列在细胞中央时,细胞内染色体的数目分别是8条和4条
B.第一次与第二次染色体排列在细胞中央时,细胞内染色体的形态分别是5种和4种
C.第一次与第二次染色体移向细胞两极时,细胞内染色体的数目分别是8条和4条
D.第一次与第二次染色体移向细胞两极时,细胞内的染色体形态分别是5种和4种【解析】选C。第一次与第二次染色体排列在细胞中央时,细胞内的染色体的数目分别是8条和4条,形态分别是5种和4种,第一次与第二次染色体移向细胞两极时,细胞内的染色体的数目分别是8条和8条,形态分别是5种和4种。考点 三 染色体及核DNA的数量变化曲线
1.染色体数目变化曲线2.核DNA含量变化曲线3.一条染色体上DNA含量变化曲线【高考警示】
(1)减数第一次分裂过程中同源染色体分开,平均进入两个子细胞中,故染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期;而减数第二次分裂过程中染色体数为N→2N→N,在后期暂时加倍,末期减半。
(2)减数第二次分裂后期,染色体数、DNA数都与正常体细胞相同,但没有同源染色体。 【典例4】如图表示雄果蝇体内精原细胞在减数分裂过程中,
细胞内每条染色体DNA含量变化(甲曲线)和细胞中染色体数目
变化(乙曲线)。请据图回答下列问题:
(1)该细胞中DNA解旋主要发生在 段。
(2)细胞中含有同源染色体的时期在 段。
(3)EF段形成的原因是 。(4)该细胞在 段可能发生等位基因分离;导致同一条染色体的两条姐妹染色单体相同位点出现不同基因的变化可发生在 段。
(5)从曲线的 点开始,单个细胞中可能不含Y染色体。单个细胞中可能含两条Y染色体的时期是 段。
(6)DNA数目是4N的时期是 段。【解析】(1)AC段处于间期,AB段DNA还没有开始复制,BC段DNA进行复制,DNA解旋发生在间期BC段。
(2)CD段进行减数第一次分裂,同源染色体存在于间期、减数第一次分裂的前期、中期和后期,即AD段。
(3)DE段是减数第二次分裂的前期和中期,EF段属于减数第二次分裂后期。着丝粒分裂,姐妹染色单体分离发生在EF段。
(4)等位基因的分离发生在减数第一次分裂的后期,即CD段。导致同一条染色体的两条姐妹染色单体相同位点出现不同基因的原因有基因突变和交叉互换,基因突变发生于间期,而交叉互换发生于减数第一次分裂前期。(5)减数第一次分裂完成后,单个细胞中可能不含Y染色体。单个细胞中可能含两条Y染色体的时期为减数第二次分裂后期,即FG段。
(6)CD段是DNA复制完毕而没有发生细胞分裂的阶段,DNA数目是正常体细胞的2倍,即为4N。
答案:(1)BC
(2)AD
(3)着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
(4)CD BC和CD(BD也可)
(5)D FG
(6)CD【变式训练】如图是与细胞分裂相关的坐标图,下列说法符
合细胞分裂事实的选项是( )
A.甲图中CD段一定是发生在有丝分裂后期
B.甲图中的AB段若是发生在高等哺乳动物的精巢中,细胞肯定进行减数分裂
C.乙图中一定含有同源染色体的是A→B时期和E时间点
D.乙图中的CD段细胞中的染色体数目为正常体细胞的一半【解析】选C。甲图中CD段表示因着丝粒分裂,每条染色体中的DNA含量减半,上述过程既可发生在有丝分裂后期,也可发生在减数第二次分裂后期。精巢中的精原细胞通过减数分裂产生精子或通过有丝分裂实现增殖的过程中都会发生AB段(DNA复制)变化。乙图中A表示染色体复制完成,到减数第一次分裂完成(B),同源染色体虽已移向两极,但仍在一个细胞里;E表示受精作用完成,这两个时期内细胞中都含有同源染色体。乙图中的CD段表示减数第二次分裂,其后期由于着丝粒分裂,细胞内染色体数目与正常体细胞内染色体数目相同。细胞分裂图像的识别方法
【典例】下列有关某生物体各细胞分裂示意图的叙述正确的
是( )A.图①处于减数第一次分裂的中期,细胞内有2对姐妹染色单体
B.图②处于减数第二次分裂的后期,细胞内有2对姐妹染色单体
C.图③处于减数第二次分裂的中期,该生物体细胞中染色体数目为8条
D.四幅图可排序为①③②④,出现在该动物体精子(或卵细胞)的形成过程中【解析】选D。图中的四个细胞中,①属于减数第一次分裂的中期,细胞内有2对同源染色体,8条姐妹染色单体;②属于减数第二次分裂的后期,细胞内无姐妹染色单体,可能是次级精母细胞或极体;③属于减数第二次分裂的中期,由此可以判断该生物正常的体细胞中染色体数为4条;④属于精细胞或卵细胞或极体阶段。【方法归纳】根据染色体的行为变化,判断细胞分裂方式及分裂时期,具体归纳如下:【变式训练1】如图为某雄性动物体内细胞分裂的一组图像,
下列叙述不正确的是( )
A.基因的分离定律、自由组合定律可发生在细胞②中
B.①图中的DNA∶染色体=1∶1;②为减数第一次分裂后期图
C.细胞①、②、③、④产生的子细胞中均有同源染色体
D.细胞①分裂形成的是体细胞;细胞④分裂形成的是精细胞【解析】选C。分析题中染色体的形态、数目图像:①细胞中有8条染色体,着丝粒分裂,染色单体分开,且细胞中有同源染色体,是有丝分裂后期;②细胞中同源染色体分开,是MⅠ后期;③细胞中有4条染色体且着丝粒排列在赤道面上,是有丝分裂中期;④细胞中着丝粒分裂,染色单体分开,且细胞中没有同源染色体,为MⅡ后期。基因的分离定律、自由组合定律发生在MⅠ的后期,故A项正确;①图中着丝粒分裂,没有染色单体,DNA∶染色体=1∶1,故B项正确;①、③产生的子细胞为体细胞,有同源染色体;②的子细胞为次级精母细胞,④的子细胞为精细胞,均没有同源染色体,故C项错误,D项正确。【变式训练2】如图为某哺乳动物的一个细胞示意图,它可能
是( )
A.卵原细胞 B.初级精母细胞
C.次级精母细胞 D.卵细胞
【解析】选C。图中染色体的数目为奇数,同时又含有姐妹染色单体,应是次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体。1.真核生物进行有性生殖时,通过减数分裂和受精作用会使
后代( )
A.增加发生基因突变的概率
B.继承双亲全部的遗传物质
C.从双亲获得的遗传信息完全相同
D.产生不同于双亲的基因组合【解析】选D。基因突变是在DNA复制时产生的,突变率很低,有性生殖不能增加基因突变的概率;双亲通过减数分裂产生的配子,并不包含双亲的全部基因;经过受精作用产生的配子含有来自双亲的遗传物质,因此会产生不同于双亲任何一方的基因组合。2.在细胞正常分裂的情况下,雄性果蝇精巢中一定含有两条Y
染色体的是( )
A.减数第一次分裂的初级精母细胞
B.有丝分裂中期的精原细胞
C.减数第二次分裂的次级精母细胞
D.有丝分裂后期的精原细胞
【解析】选D。减数第一次分裂的初级精母细胞和有丝分裂中期的精原细胞只含有一条存在姐妹染色单体的Y染色体。而有丝分裂后期的精原细胞姐妹染色单体已经分开,含有两条Y染色体。3.如图是同种生物4个个体的细胞示意图,其中哪两个图代表的生物个体杂交可得到2种表现型、6种基因型的子代个体( )
A.图1、图4 B.图3、图4
C.图2、图3 D.图1、图2【解析】选D。图1代表的生物个体的基因型是AaBb,图2代表的生物个体的基因型是AABb。Aa×AA会得到2种基因型,1种表现型;Bb×Bb会得到3种基因型,2种表现型。所以AaBb×AABb会得到2种表现型、6种基因型的子代个体。 4.如图为某二倍体生物精原细胞分裂过程中,细胞内的同源
染色体对数的变化曲线。基因重组最可能发生在( )
A.AB段 B.CD段 C.FG段 D.HI段【解析】选C。染色体加倍发生在有丝分裂后期,基因重组发生在减数第一次分裂过程中;CD段为有丝分裂后期,FG段为减数第一次分裂时期。5.图中横坐标Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示某种哺乳动物(2n)在有性生殖过程中某些时期的细胞。图中a、b、c表示某些结构或物质在不同时期的连续数量变化,与图中横坐标Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相对应的细胞是( )
A.初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞、精子
B.精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞
C.卵原细胞、次级卵母细胞、第一极体、第二极体
D.卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞、第一极体【解析】选B。a、b、c分别代表DNA、染色体和染色单体。卵(精)原细胞没有染色单体,初级卵母细胞经过染色体复制,出现了染色单体,DNA数量加倍。经过减数第一次分裂,DNA、染色体和染色单体数减少一半。经过减数第二次分裂,由于着丝粒分裂,染色单体消失,DNA和染色体数减半。6.图1表示基因型为AaBb的雌性动物细胞分裂过程中细胞核内DNA和染色体数目的变化,图2是两个不同的细胞分裂图像。请据图回答:
(1)图1中表示染色体数目变化的曲线是 ,其中
AF段与GH段的染色体数目相同,但后者不含 。(2)图1中基因突变发生在 段,染色体的交叉互换
发生在 段。
(3)图2中①细胞移向同一极的基因是 ,②细胞
产生的一个子细胞中基因组成是 。
(4)若该动物产生了一个基因型为Ab的生殖细胞,请画出与GH
段对应的细胞分裂图像。【解析】(1)结合图1可以看出图中甲曲线是减数分裂DNA数目变化曲线,乙是染色体数目变化曲线,AF段是减Ⅰ,含同源染色体。GH段是减Ⅱ后期,不含同源染色体。
(2)图1甲曲线中BC段是DNA复制区段,此时由于解旋,DNA不稳定,容易发生基因突变,而同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换发生在四分体时期,应是甲曲线中的CD段(减Ⅰ)。(3)图2中①细胞处在有丝分裂中期,所以分裂时移向同一极的基因是A、a、B、b,图2中②细胞处在减数第一次分裂中期,由于是雌性动物,该细胞经过减数第一次分裂产生的一个子细胞是次级卵母细胞或极体,但都含有姐妹染色单体,所以子细胞中基因组成为AABB或aabb。
(4)若该动物产生了一个基因型为Ab的生殖细胞,GH段是减数第二次分裂的后期,形成卵细胞的次级卵母细胞此时细胞质不均等分裂。答案:(1)乙 同源染色体
(2)BC CD
(3)A、a、B、b AABB或aabb
(4)如图 7.(2012·海南高考)在某植物根尖每个处于有丝分裂后期的
细胞中都有40条染色体。下表中,能正确表示该植物减数第二
次分裂中期和后期每个细胞中染色体数目和染色单体数目的
是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁【解析】选B。在有丝分裂后期由于着丝粒分裂,染色单体分开成为染色体使染色体数目加倍,可知生物体的染色体数为20条。减数第一次分裂结束,染色体数目减半,在减数第二次分裂后期之前,染色单体不分开,这时染色体数为10条,染色单体数为20条,减数第二次分裂后期,染色单体分开成为染色体,染色体数为20条,无染色单体。8.(2012·江苏高考)某植株的一条染色体发生缺失突变,获
得该缺失染色体的花粉不育,缺失染色体上具有红色显性基
因B,正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。如以该植株
为父本,测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理
的是( )
A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B
B.减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离
C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合
D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换【解析】选D。自然状态下基因突变的频率非常低,而且基因突变发生在减数分裂前的间期,所以A错误。减数第二次分裂时姐妹染色单体分离(即1与2、3与4分离),产生的含有3或4子染色体的花粉不育,那么可育花粉的基因型是b,测交子代中无红色性状的个体,所以B不合理。减数第一次分裂时1与2和3与4所在的同源染色体分离,因此减数第二次分裂时细胞中无非姐妹染色单体(即1与3、1与4、2与3、2与4),因此C解释不合理。Bb的父本与bb的母本测交后代部分表现为红色性状,说明父本产生了可育的B花粉,而B基因如果存在于缺失的染色体3或4中,那么这样的花粉是不育的,只有B基因位于1或2上才能形成可育的B花粉,出现这样结果的可能就是减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换,故D选项合理。9.(2011·山东高考)基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离,而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析,正确的是( )
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④【解析】选A。基因AA原来是位于姐妹染色单体上的,姐妹染色单体的分离发生在减数第二次分裂,性染色体XY的分离发生在减数第一次分裂,没有性染色体的配子可能是性染色体XY在减数第一次分裂没分开,也可能是一条性染色体的两条染色单体在减数第二次分裂没分开。10.(2010·海南高考)下列叙述中,不能说明“核基因和染色
体行为存在平行关系”的是( )
A.基因发生突变而染色体没有发生变化
B.非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合
C.二倍体生物形成配子时基因和染色体数目均减半
D.Aa杂合子发生染色体缺失后,可表现出a基因的性状【解析】选A。基因发生突变,但染色体不变,说明基因和染色体变化是不同步的,故A不能说明;非同源染色体和非等位基因均表现自由组合、二倍体生物的配子中染色体和基因数目均减半都说明了基因和染色体之间存在着明显的平行关系,B、C能说明;Aa杂合子发生染色体缺失后,可表现出a基因的性状,说明染色体缺失后导致了A基因的缺失,也能说明基因和染色体行为存在平行关系,D正确。课件70张PPT。第三节 性染色体与伴性遗传一、染色体组型
1.概念
将某种生物体细胞内的全部染色体,按大小和_____特征进行
配对、分组和_____所构成的图像,又称___________。形态排列染色体核型2.确定染色体组型的步骤
对处在有丝分裂中期的染色体进行_________
对染色体进行_____
通过剪贴，形成___________的图像 显微摄影测量染色体组型二、性染色体和性别决定
1. 染色体的类型
(1)性染色体:与_____决定有直接关系的染色体，如_____染色体。
(2)常染色体:除_________外的其他染色体。
2. XY型性别决定
雄性个体体细胞中，除含有数对常染色体外，还含有两个_____
的性染色体，以XY表示；雌性个体体细胞中，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。性别X、Y性染色体异型3. 用遗传图解说明性别决定过程22+X44+XY44+XX22+Y三、伴性遗传
1.概念
位于_________上的基因所控制的性状表现出与___________的遗传方式。
2.类型
(1)伴X染色体隐性遗传:
①概念:由________携带的_____基因所表现的遗传方式。性染色体性别相联系X染色体隐性②根据表现型填写基因型(以血友病为例,假定h为隐性基因,H为显性基因):
③根据基因型分析人群中男性患者远远多于女性患者的原因:
男性只有一条X染色体,___即可表现出发病,而女性有两条X染
色体,只有____才会患病。XHXHXHXhXhXhXHYXhYXhYXhXh(2)伴X染色体显性遗传:
①概念:由________携带的_____基因所表现的遗传方式。
②根据基因型填写表现型(以抗维生素D佝偻病为例):
③根据基因型分析人群中女性患者远远多于男性患者的原因:女性的两条X染色体上只要有_____带有致病基因就会发病,而男性仅一条X染色体,携带致病基因的概率低于女性。X染色体显性患者患者正常患者正常一条(3)伴Y染色体遗传:
①概念:由________携带的基因所表现的遗传方式。
②特点:性状只在_____中表现,由父传儿,儿传孙。Y染色体男性1.性别这种性状只受性染色体控制。( )
【分析】性别这种性状受遗传物质和环境的双重控制。×2.X和Y染色体的形状、大小不同,不是同源染色体。( )
【分析】XY型性别决定的生物,雄性体细胞内的X与Y染色体是
一对异型性染色体,它们虽然形状、大小不相同,但在减数分裂
过程中X、Y染色体的行为与其他同源染色体一样,要经历联会、
四分体和分离的过程,因此X、Y染色体是一对特殊的同源染色
体。×3.(2012江苏T10A)性染色体上的基因都与性别决定有关。( )
【分析】性染色体上存在与性别决定有关的基因,但不是所有
基因都与性别决定有关,如血友病基因。×4.性染色体只存在于生殖细胞中,而正常体细胞中没有性染色
体。( )
【分析】同一生物(有性别决定的生物)个体中的正常体细胞中
染色体数目、种类是相同的,原始的生殖细胞经有丝分裂而来,
故生殖细胞和正常体细胞中均有性染色体。×5.在植物中,雌雄异株的生物存在性染色体而雌雄同株的生物
没有性染色体。( )
【分析】雌雄同株的生物无性别决定,在其体细胞中没有常染
色体和性染色体之分;雌雄异株的生物存在性别决定,在其体细
胞中存在性染色体和常染色体之分。 √考点一 性别决定与伴性遗传?
1.对性别决定的理解
(1)雌雄异体生物才有性别分化。
(2)不同的生物,性别决定的方式也不同。性别决定的方式有:
①环境决定型(温度决定,如很多爬行类动物)。
②年龄决定型(如鳝)。
③染色体数目决定型(如蜜蜂和蚂蚁)。
④染色体形态决定型(本质上是基因决定型,比如人类和果蝇等为XY型、鸟类和某些爬行类等为ZW型)等。
(3)性别决定方式有多种,但最主要的是由性染色体决定的。2.性染色体与伴性遗传
伴性遗传是由于异型性染色体之间存在“非同源区段”(如图所示)。
(1)同源区段:在同源区段中,X染色体和Y染色体存在等位基因,在遗传时遵循基因分离定律。
(2)非同源区段:在非同源区段中,基因可能只存在于X染色体或Y染色体上,如只在Y染色体上,则表现为伴Y染色体遗传;如只在X染色体上,则为伴X染色体遗传。【思维拓展】
由性别决定与伴性遗传可联系的知识
(1)基因分离定律:由于伴性遗传的基因位于一对同源染色体上,因此遵循基因分离定律。
(2)自由组合定律:在分析既有性染色体上的基因又有常染色体上的基因控制的性状时,性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理,常染色体上的基因控制的性状按基因分离定律处理,整体上按照基因自由组合定律处理。【典例1】(2013·济宁联考)下列有关性别决定的叙述,正确
的是( )
A.含X染色体的配子数∶含Y染色体的配子数=1∶1
B.XY型性别决定的生物,Y染色体都比X染色体短小
C.含X染色体的精子和含Y染色体的精子数量相等
D.各种生物细胞中的染色体都可分为性染色体和常染色体【解析】选C。含X染色体的雄配子数与含Y染色体的雄配子数相等,而雌配子都是含X染色体的;XY型性别决定的生物,Y染色体不一定都比X染色体短小,如果蝇的Y染色体比X染色体大;只有由性染色体决定性别的生物细胞中的染色体才分为性染色体和常染色体。【变式训练】在正常情况下,下列有关X染色体的叙述,错误
的是( )
A.女性体细胞内有两条X染色体
B.男性体细胞内有一条X染色体
C.X染色体上的基因与Y染色体上的基因完全不同
D.黑猩猩等哺乳动物也有X染色体
【解析】选C。哺乳动物性别决定方式为XY型,如女性体细胞内有两条X染色体,男性体细胞内有一条X染色体,一条Y染色体。X染色体与Y染色体有一部分是同源区段,也可能存在相同基因或等位基因。考点二 伴性遗传的类型及特点? 【高考警示】
伴X染色体隐性遗传并非一定交叉、隔代遗传
伴X染色体隐性遗传的特点之一是交叉、隔代遗传,但这只是一般规律,并非一定交叉、隔代遗传。因为女性X染色体上的隐性基因也可来自母亲,再传给女儿,并非一定来自父亲、传给儿子。【典例2】(2012·江苏高考)人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病(基因为H、h)和乙遗传病(基因为T、t)患者,系谱图如下。以往研究表明在正常人群中Hh基因型频率为10-4。请回答下列问题(所有概率用分数表示):
(1)甲病的遗传方式为 ,乙病最可能的遗传方式为 。(2)若Ⅰ-3无乙病致病基因,请继续以下分析。
①Ⅰ-2的基因型为 ; Ⅱ-5的基因型为 。
②如果Ⅱ-5与Ⅱ-6结婚,则所生男孩同时患两种遗传病的概率为 。
③如果Ⅱ-7与Ⅱ-8再生育一个女儿,则女儿患甲病的概率为 。
④如果Ⅱ-5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子,
则儿子携带h基因的概率为 。【解析】(1)Ⅰ-1和Ⅰ-2是正常人,生出了患有甲病的女儿,因此甲病为隐性遗传病,致病基因位于常染色体上。图中乙病患者都是男性,因此乙病最可能是伴X染色体隐性遗传。
(2)若Ⅰ-3无乙病致病基因,则乙病一定是伴X染色体隐性遗传。①Ⅰ-1和Ⅰ-2的基因型分别是HhXTY和HhXTXt。Ⅱ-5是正常的男性,其基因型为HHXTY或HhXTY。②Ⅰ-3和Ⅰ-4的基因型分别是HhXTY和HhXTXt。Ⅱ-6的基因型是1/6HHXTXT、1/6HHXTXt、1/3HhXTXT、1/3HhXTXt。从甲病看:Ⅱ-5的基因型是:1/3HH、2/3Hh;Ⅱ-6的基因型是:1/3HH、2/3Hh,
Ⅱ-5与Ⅱ-6婚配,所生孩子中患甲病的概率是2/3Hh×2/3Hh×
1/4=1/9。从乙病看:Ⅱ-5的基因型是XTY,Ⅱ-6的基因型是:
1/2XTXt、1/2XTXT,Ⅱ-5与Ⅱ-6婚配,所生男孩中患乙病的概率是1/2×1/2=1/4。所以Ⅱ-5和Ⅱ-6结婚,所生男孩同时患两种遗传病的概率是:1/4×1/9=1/36。③就甲病来说,Ⅱ-7的基因型是1/3HH、2/3Hh,Ⅱ-8是Hh的概率是10-4,所以Ⅱ-7和Ⅱ-8再生女儿患甲病的概率是:2/3Hh×10-4Hh
→1/4×2/3×10-4=1/60000。
④就甲病来说,Ⅱ-5的基因型是1/3HH、2/3Hh,与Hh的携带者结
婚,子代的基因型及概率是:1/3HH×Hh→1/6HH、1/6Hh;
2/3Hh×Hh→1/6HH、1/3Hh、1/6hh。所以,子代基因型及概率是
2/6HH、3/6Hh、1/6hh。表现型正常儿子的基因型是2/5HH、
3/5Hh。答案:(1)常染色体隐性遗传 伴X染色体隐性遗传
(2)①HhXTXt HHXTY或HhXTY
②1/36 ③1/60000 ④3/5【互动探究】(1)若无“若Ⅰ-3无乙病致病基因”这句话,乙病的遗传方式还有可能是什么类型？试解释原因。
提示:常染色体隐性遗传病。由Ⅱ-3和Ⅱ-4生Ⅲ-1(正常双亲生患病的儿子)可知,乙病还可能是常染色体隐性遗传病。
(2)如果Ⅱ-5与Ⅱ-6结婚,则所生男孩患病的概率为多少?
提示:1/3。Ⅱ-5与Ⅱ-6婚配,所生孩子中患甲病的概率是
2/3Hh×2/3Hh×1/4=1/9。男孩中患乙病的概率是1/2×1/2
=1/4。所生男孩患病的概率为甲病+乙病-甲病×乙病=1/9+
1/4-1/9×1/4=1/3。【变式训练】对某先天性无汗症患者的家族进行遗传学调查
后,得到了整个家族的遗传系谱图(如图)。以下说法正确的
是( )
A.先天性无汗症的致病基因根本来源是基因重组
B.对这一家族的调查可知该病在人群中的发病率
C.此病最可能是由X染色体上的隐性基因控制的
D.Ⅲ-1与Ⅲ-2再生育一个表现型正常男孩的概率是1/3【解析】选C。先天性无汗症的致病基因根本来源是基因突变;人群中的发病率应在人群中随机调查;此病有隔代遗传现象且男患者多,因此最可能是由X染色体上的隐性基因控制的;若该病是由X染色体上的隐性基因控制的,则Ⅲ-1的基因型是XAY,
Ⅲ-2的基因型是XAXa,再生育一个表现型正常男孩的概率是1/2×1/2=1/4;若该病是由常染色体上的隐性基因控制的,则Ⅲ-1的基因型是Aa,Ⅲ-2的基因型是Aa,再生育一个表现型正常男孩的概率是3/4×1/2=3/8。探究基因位于常染色体上还是性(X)染色体上的方法
【典例】已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状(红眼A、白
眼a),且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。若用一次杂交实验即
可确定这一对基因位于常染色体上还是性染色体上,选择的亲
本应为:雌果蝇表现型 ,雄果蝇表现型 。
实验预测及相应结论为:
a._________________________________________________;
b._________________________________________________;
c._________________________________________________。【解析】位于X染色体上的基因控制的生物性状的遗传,有其特殊性,因为雄性个体只有一条X染色体,其上只要存在隐性基因,隐性性状就会表现出来,而雌性个体内有两条X染色体,只有两条X染色体上都存在隐性基因时才会表现出隐性性状,因此用一次交配实验确定基因位置时选用隐性性状的雌性个体与显性性状的雄性个体杂交即可。答案:白眼 红眼
a.子代中雌果蝇全为红眼,雄果蝇全为白眼,则这对基因位于X染色体上
b.子代中雌、雄果蝇全部为红眼,则这对基因位于常染色体上
c.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【方法归纳】基因可能在常染色体上,也可能在性(X)染色体上,分两种情况归纳:
(1)不确定显隐性时:采用正交和反交。
①若正交和反交结果相同,与性别无关,则基因位于常染色体上。
②若正交和反交结果不同,则基因位于性(X)染色体上。(2)已确定显隐性时:选择隐性雌性个体(♀)与显性雄性个体(♂)杂交。
①如果子代雄性个体全部是隐性,则为伴X染色体隐性遗传。
②如果子代全部为显性,则基因位于常染色体上。
③如果子代雌性和雄性中都有显性和隐性,则基因位于常染色体上。【易错提醒】书写基因所在染色体名称时,如果判断出基因在性染色体上,还要进一步明确是在X染色体上还是在Y染色体上。若仅指出在性染色体上,则答案不准确。【变式训练】石刁柏(俗称芦笋,2n=20)号称“蔬菜之王”,属于XY型性别决定植物,雄株产量明显高于雌株。石刁柏种群中抗病和不抗病受基因A、a控制,窄叶和阔叶受基因B、b控制。两株石刁柏杂交,子代中各种性状比例如图所示,请据图分析回答:(1)如果分析石刁柏的核基因组,至少需要研究 条染色体;
若一株石刁柏的性染色体组成是XYY,最可能是亲代中_______
植株的减数分裂发生异常所致。
(2)运用 方法对上述遗传现象进行分析,可判断基因A、
a位于 染色体上,基因B、b位于 染色体上。
(3)亲代基因型为♀ ×♂ 。子代表现型为不
抗病阔叶的雌株中,纯合子与杂合子的比例为 。
(4)请从经济效益的角度考虑,应选 植株通过组织培养
进行大规模生产。【解析】(1)石刁柏属于XY型性别决定植物,常染色体有9对,性染色体有1对,因此要研究石刁柏的核基因组,至少需要研究11(9+X+Y)条染色体。若一株石刁柏的性染色体组成是XYY,则说明在形成精子时,减数第二次分裂中2条Y染色体没有分开。
(2)运用统计学方法计算出后代中各种表现型的个体数,并据此分析、推出基因的位置,与性别有关的基因位于性染色体上,与性别无关的基因位于常染色体上。(3)由于子代中抗病和不抗病的比例是1∶3，故亲代的基因型
均是Aa；子代中只有雄株有窄叶，因此亲代与之有关的基因型
就是XBXb、XBY；亲代完整的基因型就是AaXBXb、AaXBY。杂交后
代中表现型为不抗病阔叶 的雌株中，纯合子(AAXBXB)
所占比例为 杂合子所占比例为 因此纯合子与
杂合子的比例为1∶5。
(4)由于雄株产量明显高于雌株，从经济效益的角度考虑，应
选抗病阔叶雄株通过组织培养进行大规模生产。
答案:(1)11 雄性 (2)统计学 常 X
(3)AaXBXb AaXBY 1∶5 (4)抗病阔叶雄株 1.水稻是世界上种植面积最大的农作物之一，已知水稻体
细胞中有12对染色体，则水稻的染色体核型是( )
A.12条染色体 B.24条染色体
C.24+XY D.12+X或12+Y
【解析】选B。水稻是雌雄同株植物，细胞中无性染色体，C、D两项错误；染色体核型指生物体细胞内的全部染色体，故B项正确。2.某男性为红绿色盲患者，他的岳父表现正常，岳母是色盲，对他的子女表现型的预测，正确的是( )
A.儿子和女儿全部正常
B.儿子患病，女儿正常
C.儿子正常，女儿患病
D.儿子和女儿都可能出现患者
【解析】选D。该男子为红绿色盲患者，则其基因型为XbY，
其岳父表现正常，基因型是XBY，岳母是色盲，基因型是XbXb，
故该男子的妻子的基因型一定是XBXb。XbY×XBXb→XBY、XbY、
XBXb、XbXb，其后代中儿子和女儿均有患病的可能性。3. 如图为某遗传病图谱，阴影个体表示患病女性，甲与患该病的女子结婚(该女子的父亲正常)，下列分析正确的是( )
A.该病可能是常染色体显性遗传病，
甲夫妇生正常男孩的概率是1/2
B.该病可能是伴X染色体显性遗传病，
甲夫妇生正常男孩的概率是1/4
C.该病可能是常染色体隐性遗传病，甲夫妇生正常男孩的概率是1/2
D.该病可能是伴X染色体隐性遗传病，甲夫妇生正常男孩的概率是0【解析】选B。首先确定该病不可能为X染色体隐性遗传病；如果是常染色体显性遗传病，甲夫妇的基因型为aa×Aa，生正常男孩的概率是1/2×1/2＝1/4；如果是伴X染色体显性遗传病，甲夫妇的基因型为XaY×XAXa，生正常男孩的概率是1/4；如果是常染色体隐性遗传病，甲夫妇的基因型为Aa×aa，生正常男孩的概率是1/2×1/2＝1/4。4.如图为某家族遗传病系谱图，下列说法正确的是( )
A.由1×2→4和5，可推知此病为显性遗传病
B.2、5的基因型分别为AA、Aa
C.由5×6→9，即可推知致病基因在常染色体上
D.4和5是直系血亲，7和8属于三代以内的旁系血亲【解析】选C。由5(患病)×6(患病)→9(正常)，可推知此病
为显性遗传病；又假设致病基因在X染色体上，则9正常应为
XaXa，6则应是XaY(正常)，与题中6患病不符，故致病基因只
能在常染色体上。通过1、2、4、5无法推出此病为显性遗传
病，2号基因型也可能为Aa，4和5属于旁系血亲。5.下列有关性染色体的叙述正确的是( )
A.存在于所有生物的各个细胞中
B.其基因表达产物只存在于生殖细胞中
C.在体细胞增殖时从不发生联会行为
D.在次级性母细胞中只可能含一条性染色体
【解析】选C。无性别区分的生物体内没有性染色体；性染色体的基因在生殖细胞与体细胞中都存在；体细胞增殖进行的是有丝分裂，不发生同源染色体的联会行为；次级性母细胞在减数第二次分裂后期，细胞中染色体加倍，存在两条性染色体。6. 已知果蝇的黑身与灰身是一对相对性状(显性基因用A表
示，隐性基因用a表示)；长硬毛与短硬毛是另一对相对性状
(显性基因用B表示，隐性基因用b表示)。现有两只亲代果蝇
杂交，所得子代的表现型及其数量如下:根据上面的结果，回答下列问题:
(1)果蝇的黑身与灰身这对相对性状中，显性性状是______，
理由是_____________________。
如果你的判断正确，那么用上表中一只灰身雌果蝇与一只灰
身雄果蝇杂交，理论上应出现什么结果？_______________。
(2)果蝇短硬毛的遗传方式是__________________________。
A. 常染色体显性遗传 B. 常染色体隐性遗传
C. 伴X染色体显性遗传 D. 伴X染色体隐性遗传如果给你提供长硬毛雌果蝇、长硬毛雄果蝇、短硬毛雌果蝇、
短硬毛雄果蝇，你将如何通过一次杂交对上述判断加以验证？
(只要求写出遗传图解)
(3)写出产生表中果蝇的双亲的基因型:______；这两个亲本杂
交产生的子代中，表现型和基因型分别有多少种？_______。【解析】(1)子代中灰身与黑身出现3∶1的分离比，且子代性状表现与性别不相关联，因此灰身为显性性状，基因位于常染色体上，亲代的基因型为Aa×Aa；若选取子代中一只灰身雌果蝇与一只灰身雄果蝇杂交，选出的杂交组合有AA×AA、AA×Aa或Aa×Aa，因此杂交子代的结果为全部灰身或灰身与黑身呈现3∶1的分离比。(2)子代中长硬毛与短硬毛出现1∶1的分离比，且短硬毛均为雄性，因此长硬毛为显性性状，基因位于X染色体上，亲代的基因型为XBXb×XBY；基因位于X染色体上的验证方法是取隐性雌性果蝇与显性雄性果蝇杂交，即短硬毛雌果蝇与长硬毛雄果蝇杂交。(3)双亲的基因型为AaXBXb×AaXBY，
Aa×Aa产生的后代中有2种表现型，3种基因型，XBXb×XBY的后
代有3种表现型，4种基因型，因此表现型共6种，基因型共12种。
答案:(1)灰身 子代中，灰身与黑身呈现出3∶1的分离比
全是灰身或者灰身与黑身呈现出3∶1的分离比
(2)D
P: XbXb × XBY
↓
F1: XBXb XbY
雌果蝇均为长硬毛 雄果蝇均为短硬毛
(3)AaXBXb×AaXBY 6种和12种 7. (2012·天津高考)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的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅。下列叙述错误的是
( )
A. 亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr
B. 亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2
C. F1出现长翅雄果蝇的概率为3/16
D. 白眼残翅果蝇能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞【解析】选C。根据亲代表现型和F1中白眼残翅雄果蝇所占比
例，可以判断出亲代雌果蝇的基因型为BbXRXr，雄果蝇的基因
型为BbXrY；雌果蝇产生的配子中含有Xr的比例为1/2，雄果蝇
产生的配子中含有Xr的比例为1/2，故亲代产生的配子中含有
Xr的比例为1/2；F1中出现长翅雄果蝇的概率为1/2×3/4＝
3/8；白眼残翅雌果蝇的基因型为bbXrXr，在减数第二次分裂
过程中形成次级卵母细胞时可以出现bbXrXr类型。8.(2012·江苏高考)下列关于人类性别决定与伴性遗传的叙
述，正确的是( )
A.性染色体上的基因都与性别决定有关
B.性染色体上的基因都伴随性染色体遗传
C.生殖细胞中只表达性染色体上的基因
D.初级精母细胞和次级精母细胞中都含Y染色体【解析】选B。性染色体上存在与性别决定有关的基因，但不是所有基因都与性别决定有关，所以A错误。基因位于染色体上，随染色体遗传，因此B正确。生殖细胞中既可表达性染色体上的基因，也可表达常染色体上的基因，故C错误。初级精母细胞中一定含Y 染色体，但次级精母细胞可能只含有X或Y染色体，因而D错误。9. (2012·广东高考改编)人类红绿色盲的基因位于X染色体上，秃顶的基因位于常染色体上，结合下表信息可预测，图中Ⅱ-3和Ⅱ-4所生子女是( )A. 非秃顶色盲儿子的概率为1/4
B. 非秃顶色盲女儿的概率为1/8
C. 秃顶色盲儿子的概率为1/8
D. 秃顶色盲女儿的概率为1/2【解析】选C。解答本题的思路如下:
根据题意可以推出，Ⅱ-3的基因型为BbXAXa，Ⅱ-4的基因型为BBXaY(假设红绿色盲基因为a)。分开考虑，后代关于秃顶的基因型为1/2BB，1/2Bb，即女孩不秃顶，男孩有一半可能秃顶；后代关于色盲的基因型为1/4XAXa、1/4XaXa、1/4XAY、1/4XaY；两对等位基因同时考虑，则后代是秃顶色盲儿子的概率为1/8,秃顶色盲女儿的概率是0，非秃顶色盲儿子的概率是1/8，非秃顶色盲女儿的概率是1/4。10. (2012·福建高考)现有翅型为裂翅的果蝇新品系，裂翅(A)对非裂翅(a)为显性。杂交实验如图1。请回答:
(1)上述亲本中，裂翅果蝇为_______(纯合子/杂合子)。
(2)某同学依据上述实验结果，认为该等位基因位于常染色体上。请你就上述实验，以遗传图解的方式说明该等位基因也可能位于X染色体上。
(3)现欲利用上述果蝇进行一次杂交实验，以确定该等位基因是位于常染色体还是X染色体。请写出一组杂交组合的表现型:_______(♀)×________(♂)。(4)实验得知，等位基因(A、a)与(D、d)位于同一对常染色体
上，基因型为AA或dd的个体胚胎致死。两对等位基因功能互不
影响，且在减数分裂过程中不发生交叉互换。这两对等位基因
________(遵循/不遵循)自由组合定律。以基因型如图2的裂翅
果蝇为亲本，逐代自由交配，则后代中基因A的频率将______
(上升/下降/不变)。【解题指南】解答本题的关键是:
(1)推断出裂翅基因在常染色体上还是在X染色体上。
(2)注意关键信息“基因型为AA或dd的个体胚胎致死”，并由
此推出基因型为AADD和aadd的个体致死。【解析】(1)亲代杂交所得子代的裂翅与非裂翅之比为1∶1，因此亲代裂翅果蝇为杂合子。
(2)若子代的雌性与雄性有不同的表现型，则可证明控制该性状的基因位于X染色体上，因此应选用的亲代表现型:雌性为裂翅，雄性为非裂翅。
(3)当亲代表现型雌性为非裂翅，雄性为裂翅，子代雌性表现型为裂翅，雄性表现型为非裂翅时，控制该性状的基因位于X染色体上；若子代的雌性与雄性都有裂翅和非裂翅时，控制该性状的基因位于常染色体上，因此该组合的表现型可以为雌性非裂翅，雄性裂翅。若让两个显性亲本杂交，隐性性状在后代雌、雄个体中均出现，说明该等位基因在常染色体上，若只出现在雄性个体中，说明该基因在X染色体上。(4)由图可知这两对等位基因位于一对同源染色体上，因此不遵循自由组合定律；当基因型为AaDd的个体自由交配时，子代的AA和dd个体胚胎致死，实际上相当于AA和aa个体致死，子代只有一种基因型AaDd，因此后代中基因A的频率不变。答案:(1)杂合子
(2)
(3)非裂翅 裂翅(或裂翅 裂翅)
(4)不遵循 不变课件66张PPT。第五章 生物的进化一、生物的多样性、统一性和进化
1.生殖隔离
不同种的个体之间不能_________,或者在交配后不能产生有
_____能力的后代。
2.生物的多样性
生物在_____、功能、行为、生活方式等方面都有各自的特点。
3.生物界在模式上的统一性
在_______、细胞或生物大分子等层次上,不同生物之间总有一
个或几个层次的___________存在着统一的模式。相互交配结构生物体生育结构与功能4.进化论对生物的统一性和多样性的解释
(1)对生物多样性的解释:由于_________等因素的作用,生活在
不同环境中的同一物种的不同种群,可以发展出_________。
(2)对生物统一性的解释:整个生物界有_____________,说明生
物界在不同层次上存在着高度的统一性。自然选择多个物种一个共同由来二、进化性变化是怎样发生的
1.选择是进化的动力
同种生物普遍存在着变异个体
_________ _________
保留比较合乎要求的变异 保留有利于在特定环境中
个体，淘汰其他变异个体 存活和繁殖的变异个体，
淘汰其他变异个体
_____________ 世世代代选择
培育出新的品种 新的类型，新的_____由此产生
(2)_________是进化的一个重要动力和机制。人工选择自然选择连续数代选择物种自然选择2.种群的变异性
___________是自然选择的前提,也是生物进化的前提。
3.种群基因频率的平衡和变化
(1)含义:
①基因库:一个生物种群的全部_________的总和;
②基因频率=某一个等位基因的数目/该基因的_____________
的总数;
③基因型频率=某种_______的个体数/该种群总个体数。可遗传变异等位基因所有等位基因基因型(2)遗传平衡定律:在一个大的随机交配的种群里,基因频率和
基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下,世代相传不发
生变化,并且基因型频率是由_________所决定的。
(3)基因频率发生变化的因素:主要有突变、_________、遗传
漂变、非随机交配和自然选择等。基因频率基因迁移4.自然选择导致适应
适应是生物特有的一种现象,是生命的结构及功能、行为、
生活方式等特征使该生物适合在一定环境下生存和延续,是
_________的结果。自然选择5.异地的和同地的物种形成遗传组成新物种二倍体配子1.判断两个种群是否属于同一物种的关键是看两个种群的个
体是否能够交配。( )
【分析】生殖隔离是物种形成的必要条件;若两个个体能进行
交配,但不能产生可育的后代,仍然属于两个物种。×2.只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料。( )
【分析】基因突变、基因重组和染色体畸变是生物进化的原材
料。×3.生物多样性的根本原因是环境的多样性。( )
【分析】生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。×4.遗传平衡定律适用于任何种群。( )
【分析】遗传平衡定律有六个限制条件,即种群足够大、无基
因突变、无迁入迁出、无遗传漂变、随机交配、无自然选择和
人工选择,因此并不适用于任何种群。×5.自然选择不仅能保留有利变异,淘汰不利变异,而且能使有
利变异积累起来。( )
【分析】自然选择使具有适应某种特定环境的变异性状个体被
保留下来,导致生物的适应性进化。√6.(2009上海T3B)新物种形成的标志是出现新的形态结构。( )
【分析】新物种形成的标志是出现生殖隔离。×7.(2010山东T2C)基因突变产生的有利变异决定生物进化的
方向。( )
【分析】基因突变是不定向的,不能决定生物进化的方向。×考点 一 自然选择与进化性变化的发生
1.种群与物种的区别与联系注:两者的关系(如图)2.自然选择是进化的动力3.异地的和同地的物种形成 【高考警示】
环境变化不能决定变异的方向
变异在环境变化之前已经产生,环境只是起选择作用,不是影响变异的因素,通过环境的变化将生物个体中产生的有利变异选择出来,而淘汰不利变异。例如,喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来,而不是使害虫产生抗药性。 【典例1】图1显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型,A和a这对等位基因没有显隐性关系,共同决定甲虫的体色,甲虫体色的基因型和表现型如图2所示,请据图回答下列问题。(1)不同体色的甲虫体现了生物多样性中的 多样性。
(2)在种群中出现了基因型为A′A的甲虫,A′基因最可能的来
源是 ,该来源为生物进化 。
A′A个体的出现将会使种群基因库中的 发生改变。(3)图中箭头表示通过迁移,两个种群的基因库之间有机会进行 。由此可知,种群1和种群2之间不存在 。
(4)根据图1两个种群中不同体色的甲虫分布比例,可以初步推测出处于工业污染较为严重的环境中的是哪个种群? ,该环境对甲虫的生存起到了 作用。【解析】(1)生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性,不同体色的甲虫体现了生物的遗传多样性。(2)出现的新基因一般是基因突变的结果,A'基因最可能的来源是基因突变,该来源为生物进化提供了原材料。A'A个体的出现将会使基因库中的基因频率发生改变。(3)图中箭头表示两个种群的基因库之间有机会进行基因交流,从而说明种群1和种群2之间不存在生殖隔离。(4)两个种群中,种群1中基因型为AA的黑色个体明显比种群2中多,说明该种群所处的环境工业污染较为严重,这样的环境对甲虫起到了选择作用。答案:(1)遗传
(2)基因突变 提供了原材料 基因频率
(3)基因交流 生殖隔离
(4)种群1 选择【互动探究】(1)若图1中种群1和种群2不能通过地理屏障,它们是否是两个物种?
提示:不一定。如果两个种群之间存在生殖隔离,则它们是不同物种,否则是同一物种。
(2)A′、A和a之间是否遵循基因的自由组合定律?
提示:不遵循。A'、A和a互为等位基因,它们遵循基因的分离定律,非同源染色体上的非等位基因才遵循基因的自由组合定律。【变式训练】能影响基因频率改变的因素有 ( )
①基因突变 ②基因迁移
③自然选择 ④遗传漂变
⑤基因重组 ⑥非随机交配
A.①②③⑤ B.②③④⑤
C.①③④⑤ D.①②③④⑥
【解析】选D。引起种群基因频率改变的因素有:基因突变、自然选择、基因迁移、非随机交配和遗传漂变等,基因重组虽然能改变基因型,但不能改变基因频率。考点二 基因频率和基因型频率比较及计算
1.比较2. 计算
(1)常染色体遗传方式:
设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别是n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则:由以上公式可得出下列结论:
①在种群中一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。
②一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。(2)伴X染色体遗传方式:
①在一个工厂中，男女职工各100名，女性中，色盲基因(Xb)携带者为5人，色盲患者为1人；男性中色盲患者为8人，则Xb的基因频率为:
②已知人群中，伴X染色体隐性遗传病男性中患者的比例为p，则可认为这个人群中相应致病基因频率为p，由此可计算女性中患病的频率为p2。若色盲在男性中发病率为7%，则在女性中发病率为(7%)2≈0.5%。(3)哈迪—温伯格定律:
①成立前提:
a. 种群非常大；b. 所有雌雄个体之间自由交配；c. 没有迁
入和迁出；d. 没有自然选择；e. 没有基因突变。
②计算公式:
a. 当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表
示a的基因频率，则基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa
的频率为q2。
b. 当基因型aa的频率为x%时，则a的基因频率为 A的基因
频率为 AA基因型频率为 Aa基因型频率为【高考警示】
可遗传变异与进化的关系
(1)基因突变可以产生新基因，改变基因频率，会使生物发生进化。
(2)基因重组只是改变了生物的基因型，并不改变基因频率，不会使生物发生进化。
(3)染色体变异会使基因数目增加或减少，也会使生物发生进化，染色体组成倍增加会导致生物新物种的形成。【典例2】(2011·广东高考)登革热病毒感染蚊子后,可在蚊子唾
液腺中大量繁殖,蚊子在叮咬人时会将病毒传染给人,可引起病人
发热、出血甚至休克。科学家拟用以下方法控制病毒的传播。
(1)将S基因转入蚊子体内,使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白,
该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子,需要
将携带S基因的载体导入蚊子的_______细胞。如果转基因成功,
在转基因蚊子体内可检测出________、________和_________。(2)科学家获得一种显性突变蚊子(AABB)。A、B基因位于非
同源染色体上,只有A基因或B基因的胚胎致死。若纯合的雄
蚊(AABB)与野生型雌蚊(aabb)交配,F1群体中A基因频率
是 ,F2群体中A基因频率是 。
(3)将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置(如图),将该纯
合的转基因雄蚊释放到野生型群体中,群体中蚊子体内病毒
的平均数目会逐代 ,原因是 。【解析】本题主要考查基因工程、孟德尔的基因自由组合定
律及基因频率的知识。
(1)为了获得转基因蚊子,应选择蚊子的受精卵为受体细胞,如
转基因成功,那么S基因就能够表达,所以在转基因蚊子体内可
检测出S基因、由S基因转录的mRNA、S蛋白。
(2)AABB与aabb交配所得F1的基因型全为AaBb,所以群体中A基
因频率是50%,由于只有A或B基因的胚胎致死,所以F2存活个体
的基因型为A_B_和aabb,其中AABB 1/16,AABb 1/8,AaBB1/8,
AaBb 1/4,aabb 1/16,由此可以推测出F2群体中A基因频率是
60%。(3)S基因表达的S蛋白会抑制登革热病毒的复制,所以蚊子体内病毒的平均数目会逐代减少。
答案:(1)受精卵 S基因 由S基因转录的mRNA
S蛋白
(2)50% 60%
(3)减少 S基因表达的S蛋白会抑制登革热病毒的复制【互动探究】(1)上题(2)中蚊子种群是否发生了进化?
提示:发生了进化。基因突变改变基因频率;只有A或B基因的胚胎致死,这一选择作用也会使基因频率发生变化。
(2)上题(3)中两个S基因交换位置属于何种变异?
提示:染色体结构变异中的易位。两个S基因位于非同源染色体上,交换位置属于染色体结构变异中的易位。【变式训练】调查某校学生中基因型为XBXB(42.32%)、
XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%),则该校学生
中XB和Xb的基因频率分别是( )
A.6%、8% B.92%、8%
C.78%、92% D.8%、92%【解析】选B。对于伴X染色体遗传的基因频率的计算,男性应
该只统计一个基因,而女性则统计两个基因。故本题中若共有
男女学生各50人,所有学生的X基因总数为150个,则XB基因数为
42.32×2+7.36+46=138个,XB的基因频率为138/150×100%=92%;
Xb基因数为7.36+0.32×2+4=12个,基因频率为12/150×100%
=8%。1.(2013·温州模拟)新物种形成的标志是 ( )
A.具有新的生理功能 B.出现新的形态结构
C.出现地理障碍 D.形成生殖隔离
【解析】选D。新物种形成的标志是形成生殖隔离,生殖隔离一旦形成,便不能进行基因交流,也就形成了新物种。2.在一个种群中,开始时A基因频率为50%,a基因频率为50%。三种基因型的比例分别是:AA为25%、Aa为50%、aa为25%,但基因型为aa的个体其生存能力和竞争能力明显低于另两种基因型的个体。那么经过了若干代的自然选择后,你认为下列哪种变化是符合实际情况的( )
A.A基因和a基因的频率基本不发生太大的变化
B.从上述结果可以得出生物进化的方向是由可遗传的变异决定的
C.基因型aa频率在逐渐下降,而基因型Aa频率却在上升
D.a基因的频率越来越低,A基因的频率越来越高【解析】选D。在生存斗争中,由于基因型为aa的个体生存能力和竞争能力低于基因型为AA、Aa的个体,故其容易被淘汰,则a的基因频率越来越低,A的基因频率越来越高;基因型为AA、Aa的个体在生存斗争中容易生存下来,因而基因型为AA的比例逐渐增加,基因型为Aa的比例逐渐降低。3.果蝇的体色由常染色体上一对等位基因控制,基因型BB、Bb为灰身,bb为黑身。若人为地组成一个群体,其中80%的个体为BB,20%的个体为bb,群体随机交配,其子代中Bb的比例是( )
A.25% B.32% C.50% D.64%
【解析】选B。本题考查基因频率计算的有关知识。由种群基因型的组成可知B的基因频率是80%,b的基因频率是20%,且群体随机交配,符合基因的遗传平衡定律,由此可得子代中Bb的比例是2×0.8×0.2=0.32。4.下列叙述与现代生物进化理论相符合的是( )
A.进化地位越高等的生物适应环境的能力越强
B.生物体所发生的变异都可为进化提供原材料
C.喷洒农药可使害虫种群的抗药基因频率提高,从而使害虫的抗
药性逐代增强
D.生殖隔离是新物种形成的标志,物种是生物进化和繁殖的基本
单位
【解析】选C。自然选择下的各种生物,各有对不同环境的适应能
力;生物体所发生的可遗传的变异才可为进化提供原材料;生殖隔
离是新物种形成的标志,但种群才是生物进化和繁殖的基本单位。5.(2013·台州模拟)马达加斯加群岛与非洲大陆只隔狭窄的海峡,但两地的生物种类有许多不同。造成这种现象的原因最可能是( )
A.它们的祖先不同
B.自然选择的方向不同
C.变异的方向不同
D.岛上的生物未进化【解析】选B。马达加斯加群岛与非洲大陆上的生物,它们的祖先是相同的,个体间存在着一定的变异,对环境的适应能力不同。由于这两地的环境不同,适应环境的个体被保留下来,并把适应环境的基因传递给后代,逐代积累,这两地的生物就有了显著差异,最终导致生殖隔离,形成了不同的物种。6.“蝴蝶泉头蝴蝶树,蝴蝶飞来千万数。首尾连接数公尺,自树下垂疑花序。”每年的4、5月间,大理蝴蝶泉一带有数量庞大的大丽王蝴蝶种群,它们的翅色有黄翅黑斑和橙黄黑斑两种。研究得知,黄翅黑斑(A)对橙黄黑斑(a)是显性,且亲代基因型及比例是AA(30%)、Aa(60%)、aa(10%)。若它们随机交配,请据孟德尔的分离定律计算,并回答问题:
(1)子代的基因型频率是 。
(2)若要使蝴蝶后代的基因频率维持在这一理想状态下,除题干给出的特点外还应具备哪些条件?? 。(3)近年发现该种群出现了突变的白翅蝶,专家分析该种群的基因频率将会发生改变。请分析白翅基因的频率可能会怎样变化?? 。
(4)近几年发现,该种群数量明显减小,使观赏价值降低。专家提出要加以保护,这是在 层次上保护生物的多样性。【解析】本题涉及种群基因频率的改变,基因频率是某基因占该种群全部等位基因数的比例。理想状态一般是种群非常大,所有的雌雄个体都能自由交配并产生后代,没有迁入和迁出,自然选择对翅色这一性状没有作用,基因不发生突变。在这一状态下,基因频率不发生改变,因此基因频率是A:60%,a:40%,子代的基因型频率是AA 36%、Aa 48%、aa 16%。基因突变后,基因频率的变化要看该基因对应的性状与环境的适应情况,如果该性状适应环境,则基因频率会增大;如果该性状不适应环境,则基因频率会减小。生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。本题是指从物种层次上保护生物的多样性。答案:(1)AA 36%、Aa 48%、aa 16%
(2)没有迁入和迁出,没有基因突变,自然选择对翅色这一性状没有作用
(3)如果该性状适应环境,则基因频率会增大;如果该性状不适应环境,则基因频率会减小
(4)物种7.(2012·上海高考)蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则A的基因频率和F1中Aa的基因型频率分别为( )
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21% D.70%,42%
【解析】选D。亲本中AA占55%,aa占15%,所以Aa占30%,自由交配,用哈迪—温伯格定律计算,得到A的基因频率为70%,a的基因频率为30%,F1中Aa的基因型频率为42%。8.(2012·江苏高考)下列关于生物进化的叙述,错误的是( )
A.生物的种间竞争是一种选择过程
B.化石是研究生物进化的重要依据
C.外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向
D.突变的可遗传性阻碍生物进化
【解析】选D。A正确,不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。B正确,化石为研究生物进化提供了最直接的证据。C正确,外来物种入侵会导致本地生物多样性的锐减,因此会影响生物进化的速度和方向。D错误,生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,突变会导致基因频率的改变,因而有利于生物进化。9.(2012·海南高考)关于现代生物进化理论的叙述,错误的是
( )
A.基因的自发突变率虽然很低,但对进化非常重要
B.不同基因型的个体对环境的适应性可相同,也可不同
C.环境发生变化时,种群的基因频率可能改变,也可能不变
D.同一群落中的种群相互影响,因此进化的基本单位是群落【解析】选D。基因的自发突变率虽然很低,却是生物变异的根本来源,是生物进化的原材料,A项正确;生物的表现型是基因型与环境共同作用的结果,基因型不同,表现型相同,对环境的适应性相同,也可能表现型不同,对环境的适应性也不同,B项正确;环境发生的变化如果影响到某些基因型,由于环境的选择作用,就会使种群的基因频率改变;如果环境发生的变化不影响种群中各基因型的适应性,也可能不起选择作用,使基因频率不变,C项正确;种群内个体之间才有基因交流,所以生物进化的基本单位是种群而非群落,D项错误。10.(2012·上海高考)回答下列有关生物进化和生物多样性的问题。
从上世纪50年代至今,全球抗药性杂草的发生呈上升趋势。
(1)目前全球已有188种杂草中的324个生物类型对19类化学除草剂产生了抗药性。所谓“生物类型”是指 。
A.品种多样性 B.物种多样性
C.遗传多样性 D.生态系统多样性
(2)抗药性杂草生物类型数量增加,最可能的原因是 。
A.气候变化 B.化肥使用
C.耕作措施变化 D.除草剂使用(3)研究证实,杂草解毒能力增强是杂草对除草剂产生抗性的
主要机制之一。从种群水平分析,这是因为 。
A.种群内的基因突变加快
B.种群内的基因频率发生了变化
C.种群内形成了生殖隔离
D.种群内的基因突变朝着抗药性发展(4)相对于抗药性杂草生物类型来说,对除草剂敏感的为敏感
性生物类型,那么在原来没有除草剂使用的农田生态系统中,
抗药性生物类型个体数量与敏感性生物类型个体数量的关系是 。
A.无敏感性个体
B.抗药性个体多于敏感性个体
C.无抗药性个体
D.敏感性个体多于抗药性个体(5)抗药性杂草已成为农业生产的严重威胁。下列几种策略中,可有效延缓抗药性杂草发生的是 (多选)。
A.机械除草 B.除草剂交替使用
C.人工除草 D.提高除草剂使用频率【解题指南】
(1)知识储备:生物多样性的含义,进化的动力和实质。
(2)解题关键:明确杂草抗药性增强是由于除草剂对杂草的抗药性变异进行定向选择的结果。【解析】(1)188种杂草中的324个生物类型,是指188种杂草中的324个品种在遗传上有多样性。
(2)使用除草剂,实际是对杂草进行选择,具有抗药性的杂草被保留下来,抗药性杂草生物类型数量增加。
(3)除草剂对杂草进行选择,使能抗除草剂的杂草大量繁殖,相应的抗除草剂基因频率增加,所以B项正确。
(4)在没有使用过除草剂的农田生态系统中,抗药性生物类型个体是突变来的,数量较少。(5)机械除草和人工除草不会对杂草的抗药性进行筛选,可以维持抗药性杂草处于较少的状态;除草剂交替使用可以用不同的方法杀死同一种杂草,避免对杂草的单一选择,可以延缓抗药性杂草的发生;提高除草剂的使用频率会加快抗药性杂草的选择过程。
答案:(1)C (2)D (3)B (4)D (5)A、B、C课件59张PPT。第六章 遗传与人类健康一、人类遗传病的主要类型
连线遗传病的类型、概念和实例
类型 概念 实例
二、遗传咨询与优生
1.遗传咨询
(1)程序:
病情诊断 _____分析 染色体/生化测定
遗传方式分析/_______测算 提出防治措施
(2)意义:了解阻断遗传病延续的知识和方法,防止有缺陷的胎儿出生。系谱发病率2. 优生主要措施
主要措施_________
适龄生育
_________
产前诊断:常用方法
选择性流产
妊娠早期避免致畸剂
禁止_________等羊膜腔穿刺
绒毛细胞检查婚前检查遗传咨询近亲结婚1. 一个家族几代人中都出现过的疾病一定是遗传病。( )
【分析】遗传病是由于生殖细胞或受精卵的遗传物质发生了改
变，从而使发育成的个体所患的疾病。一个家族几代人中都出
现过的疾病也有可能是传染病等其他疾病。×2. 单基因遗传病是由染色体上单个基因的异常所引起的疾病。
( )
【分析】单基因遗传病受一对等位基因控制，是由常染色体或
性染色体上单个基因的异常所引起的疾病。√3. 精神分裂症属于X染色体隐性致病基因控制的疾病。( )
【分析】精神分裂症属于多基因遗传病，是涉及许多个基因和
许多种环境因素的遗传病。×4. 产前诊断以确定胎儿性别是人类优生的措施之一。( )
【分析】产前诊断是用各种方法确定胎儿是否患有某些疾病，
从而达到优生的目的，而不是为了确定胎儿的性别。如果通过
产前诊断确定胎儿的性别，可能会由于部分人重男轻女的思想
而导致新生儿性别比例的失调。×5. (2009全国T1D)环境因素对多基因遗传病的发病无影响。
( )
【分析】多基因遗传病容易受到环境因素的影响。×6. 监测和预防人类遗传病的手段主要有遗传咨询和产前诊断。( )
【分析】遗传病的监测和预防的手段主要包括遗传咨询和产前
诊断，这些措施能在一定程度上有效地预防遗传病的产生和发
展。√7. (2010上海T27B)同卵双胞胎同时发病的概率受非遗传因素
影响。( )
【分析】生物的性状同时受遗传物质和环境因素的影响。√考点 一 人类遗传病的类型及特点 【拓展延伸】
(1)先天性疾病、家族性疾病不一定是遗传病,可能由环境因素引起。例如,胎儿在子宫内受天花病毒感染,出生时留下瘢痕;饮食中缺乏维生素A,一个家族中多个成员都患夜盲症。这两个例子都不是遗传病。
(2)后天性疾病不一定不是遗传病,只是表现时间较晚。例如,男子到二十多岁开始出现秃顶,而秃顶是遗传病。【典例1】如图曲线表示各类遗传病在人体不同发育阶段的发病风险,下列说法错误的是( )
A.在人类的遗传病中,患者的体细胞中可能不含致病基因
B.在单基因遗传病中,体细胞中含有某致病基因后,个体就会发病
C.多基因遗传病的显著特点是成年人发病风险显著增加
D.因为大多数染色体异常遗传病是致死的,发病率在出生后明显低于胎儿期【解析】选B。遗传病患者体细胞中可能无致病基因,如21-三体综合征,故A项正确。在单基因隐性遗传病中,如果体细胞只含有一个隐性致病基因,则个体表现型正常,不会发病,故B项错误。多基因遗传病由于受环境条件的影响,成年人发病风险显著增加,故C项正确。大多数染色体异常遗传病是致死的,一般来说,染色体异常的胎儿50%以上会因自发流产而不出生,所以染色体异常遗传病的发病率在出生后明显低于胎儿期,故D项正确。【变式训练】下列属于遗传病的是 ( )
A.孕妇缺碘,导致生出的婴儿患先天性呆小症
B.由于缺少维生素A,父亲和儿子均患夜盲症
C.一男子40岁发现自己开始出现秃顶,据了解他的父亲在40岁左右也开始出现秃顶
D.一家三口,由于未注意卫生,在同一时间内均患甲型肝炎
【解析】选C。孕妇缺碘,婴儿易患先天性呆小症;缺少维生素A易引起夜盲症;甲型肝炎病毒感染引起甲型肝炎,以上都没有改变遗传物质,因而不属于遗传病。C项中该男子接受父亲的遗传物质,40岁出现秃顶,属于遗传病。考点二 遗传咨询与优生?
1.遗传咨询
病情诊断→系谱分析→染色体/生化测定→遗传方式分析/发病率测算→提出防治措施。
2.产前诊断
在胎儿出生前,用专门的检测手段对孕妇进行检查,以便确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。
3.禁止近亲结婚
近亲婚配的后代隐性遗传病的发病率大大增加。【高考警示】
优生措施与对应疾病的关系
(1)禁止近亲结婚只能降低隐性遗传病的发病率,不能降低显性遗传病的发病率。
(2)染色体异常遗传病可以通过显微镜进行检测,单基因遗传病一般不能通过显微镜进行检测,但镰刀形细胞贫血症可以通过观察红细胞的形状进行检测。【典例2】基因检测可以确定胎儿的基因型。有一对夫妇,其中一人为X染色体上隐性基因决定的遗传病患者,另一方表现型正常,妻子怀孕后,想知道所怀的胎儿是否携带致病基因,请回答问题。
(1)丈夫为患者,胎儿是男性时,需要对胎儿进行基因检测吗?为什么?? 。
(2)当妻子为患者时,表现型正常的胎儿的性别应该是男性还是女性?为什么?? 。【解析】(1)此病由X染色体上的隐性基因控制,因此儿子是否患病只与母亲有关,而题中只告知妻子表现型正常,因此她有可能是致病基因的携带者,胎儿是男性时也可能患病,故需要检测。
(2)妻子为患者时,所生的儿子一定患病;而女儿因父亲表现型正常,能遗传给她一个正常显性基因,所以表现型也正常,故表现型正常的胎儿的性别应该是女性。
答案:(1)需要。表现型正常的女性有可能是携带者,她与男性患者婚配时,男性胎儿也可能患病
(2)女性。女性患者与正常男性婚配时,所有的女性胎儿都带有来自父亲的X染色体上的正常显性基因,因此表现型正常【变式训练】21-三体综合征患儿的发病率与母亲年龄的关系如图所示,预防该遗传病的主要措施是( )
①适龄生育 ②基因诊断
③染色体分析 ④B超检查
A.①③ B.①② C.③④ D.②③【解析】选A。21-三体综合征为染色体异常遗传病,显微镜下可以观察到染色体数目异常,因此在胚胎时期,通过进行染色体分析,即可检测胎儿是否患病。由图可知,发病率与母亲年龄呈正相关,提倡适龄生育。由遗传系谱图推断遗传方式的方法
【典例】(2011·江苏高考改编)某家系中有甲、乙两种单基因遗传病(如图),其中一种是伴性遗传病。下列相关分析不正确的是( )A.甲病是常染色体显性遗传,乙病是X连锁隐性遗传
B.Ⅱ-3的致病基因均来自于Ⅰ-2
C.Ⅱ-2有一种基因型,Ⅲ-8基因型有四种可能
D.若Ⅲ-4与Ⅲ-5结婚,生育一个患两种病的孩子的概率是5/12【解析】选B。首先对甲病进行分析,“有中生无”为显性,
Ⅱ-4和Ⅱ-5是甲病患者,所生孩子Ⅲ-7正常,故甲病应为常染色体显性遗传病。乙病是一种伴性遗传病,Ⅱ-4和Ⅱ-5不患乙病,生了一个患乙病的男孩Ⅲ-6,故乙病是X连锁隐性遗传,A项正确。Ⅱ-3乙病的致病基因来自于Ⅰ-1,B项错误。由系谱图可知,
Ⅱ-3的基因型为AaXbY,则Ⅱ-2的基因型一定为aaXBXb,只有一种基因型。Ⅱ-4和Ⅱ-5是甲病患者,Ⅱ-4又是乙病携带者,Ⅱ-4基因型为AaXBXb,Ⅱ-5基因型为AaXBY,Ⅲ-8基因型有四种可能:AAXBXB、AAXBXb、AaXBXB、AaXBXb,C项正确。由Ⅱ-2和Ⅱ-3推知Ⅲ-4的基因型为AaXBXb,由Ⅱ-4和Ⅱ-5的基因型推知Ⅲ-5的基因型有两种情况:1/3AAXbY、2/3AaXbY。Ⅲ-4和Ⅲ-5结婚,生育患两种病孩子的概率:①AaXBXb×1/3AAXbY为1/3×1×1/2=1/6,②AaXBXb×2/3AaXbY为2/3×3/4×1/2=1/4。故生育一个患两种病的孩子的概率为1/6+1/4=5/12,D项正确。【方法归纳】根据遗传系谱图推断遗传方式通常遵循以下四个
步骤:
(1)首先判断致病基因的显隐性:根据“无中生有为隐性”或
“有中生无为显性”来判断。(题目中已告知的除外)
(2)在已确定是隐性遗传的系谱中,确定是常染色体遗传,还是
伴性遗传:
①若女患者的父亲和儿子都患病,则最可能为伴X染色体隐性遗传。
②若女患者的父亲和儿子中有正常的,则为常染色体隐性遗传。(3)在已确定是显性遗传的系谱中:
①若男患者的母亲和女儿都患病,则最可能为伴X染色体显性遗传。
②若男患者的母亲和女儿中有正常的,则为常染色体显性遗传。
(4)如果系谱中无上述特征,就只能从可能性大小上判断:
①若该病在代与代之间呈连续性,则该病很可能是显性遗传病;
②若患者无性别差异,男女患病概率相当,则该病很可能是常染色
体上基因控制的遗传病;
③若患者有明显的性别差异,男女患病概率相差很大,则该病极有
可能是伴性遗传。【易错提醒】
(1)通过遗传系谱分析可以得出遗传病可能的遗传方式,但不能得出该病在人群中的发病率。
(2)调查某种遗传病的发病率时,可以通过男女发病率的比较,初步判断该病可能的遗传方式。【变式训练】(2013·杭州模拟)如图是人类某遗传病的系谱图
(该病受一对等位基因控制),则其最可能的遗传方式是( )
A.X染色体上显性遗传 B.常染色体上显性遗传
C.X染色体上隐性遗传 D.常染色体上隐性遗传【解析】选B。根据Ⅱ1和Ⅱ2都患病,而他们的女儿Ⅲ3表现正常,
可首先判断为显性遗传病。假设该显性基因位于X染色体上,则
Ⅲ3是患者,与系谱图矛盾,假设不成立,从而确定为常染色体显
性遗传病。1.下列关于人类遗传病的叙述,错误的是( )
①一个家族仅一代人中出现过的疾病不是遗传病
②一个家族几代人中都出现过的疾病是遗传病
③携带遗传病基因的个体会患遗传病
④不携带遗传病基因的个体不会患遗传病
⑤先天性的疾病未必是遗传病
A.①②⑤ B.③④⑤
C.①②③ D.①②③④【解析】选D。①一个家族仅一代人中出现过的疾病有可能是隐性遗传病,发病率低,也有可能不是遗传病;②一个家族几代人中都出现过的疾病可能不是遗传病,如地方性特有的地质、气候条件引发的营养缺乏症及传染病等;③携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病,如白化病基因携带者不是白化病患者;④不携带遗传病基因的个体也可能会患遗传病,如染色体异常遗传病患者;⑤先天性疾病中仅由环境因素引起的不是遗传病。2.如图是人类遗传病家系图,母亲是纯合子,该病的致病基因
可能是( )
①Y染色体上的基因
②常染色体上的显性基因
③常染色体上的隐性基因
④X染色体上的显性基因
⑤X染色体上的隐性基因
A.①② B.②③ C.③④ D.①⑤【解析】选A。若该病由常染色体上的隐性基因控制,母亲是纯合子,则后代不会患病,这与家系图矛盾,故③错;若由X染色体上的显性基因控制,则女儿必患病,儿子必正常,也与家系图不符,故④错;若由X染色体上的隐性基因控制,则儿子必正常,与家系图不符,故⑤错。3.囊性纤维化病是一种常染色体隐性遗传病。某对正常夫妇均
有一个患该病的弟弟,但在家庭的其他成员中无该病患者。如果
他们向你咨询他们的孩子患该病的概率有多大,你会怎样告诉他
们( )
A.“你们俩没有一人患病,因此你们的孩子也不会有患病的风险”
B.“你们俩只是该致病基因的携带者,不会影响到你们的孩子”
C.“由于你们俩的弟弟都患有该病,因此你们的孩子患该病的概
率为1/9”
D.“根据家系遗传分析,你们的孩子患该病的概率为1/16”【解析】选C。正常的夫妇均有一个患该病的弟弟,所以他们
的基因型为AA或Aa且比例为1∶2,后代患病的几率为
(1/4)×(2/3)×(2/3)=1/9。4.如图是某同学绘制的一个遗传病的系谱图(3号和4号为双
胞胎)。下列与此相关的说法中正确的是( )
A.3号和5号细胞中的遗传物质完全相同
B.由1号、2号和3号或4号可判断该病为常染色体隐性遗传病
C.5号和1号的基因型相同的可能性为1/3
D.3号和5号基因型相同的可能性为5/9【解析】选D。分析系谱图知,3号和5号性别相同,但遗传物质不一定完全相同,A项错。由图中的1号、2号和4号可确定该病为常染色体隐性遗传病,但不能由1号、2号和3号确定,B项错误。假设正常基因用A表示,患病基因用a表示,则1号和2号的基因型均为Aa,5号的基因型可能为AA或Aa,为Aa的可能性是2/3,C项错误。3号和5号的基因型可能均为AA,也可能均为Aa,所以相同的可能性为1/3×1/3+2/3×2/3=5/9,D项正确。5.(2013·湖州模拟)在一个与世隔绝的小岛上,某种地中海贫血症(单基因遗传病)具有较高的发病率,为确定该遗传病的遗传方式,研究人员对岛上若干家庭进行了调查。在一个祖孙三代的家庭里,丈夫(甲)和妻子(乙)均表现正常,他们仅有的一个孩子为患有该病的男孩,甲的姐姐和乙的弟弟均为该病患者,而甲、乙双方的父母均表现正常,请据此回答下列问题:(1)请在下列空白方框中绘制出该家庭三代的遗传系谱图。
(2)根据对此家庭的调查结果初步推测,该遗传病的致病基因是位于 染色体上的 性基因。若用字母T、t表示这对基因,该家庭中甲和乙的基因型可依次表示为 。如果他们再生一个孩子,患该病的概率约为 。通过进行遗传咨询和 等手段,可有效降低该遗传病患儿的出生率。(3)经调查,岛上每256人中有一人患此遗传病,则该岛人群中T基因的频率为 。选择此地进行调查的原因是_______
___________,有利于进行数据统计与分析。
(4)研究表明,该种地中海贫血症的患病原因是细胞中决定相关蛋白质的基因T发生了突变,T基因既可突变为T1,也可突变为t1,这体现出基因突变具有 的特点。【解析】(1)可根据题干所给信息绘制遗传系谱图。
(2)由甲的父母正常,生出患病女孩,可确定该病是由常染色体
上的隐性基因控制的。遗传咨询和产前诊断是优生的重要手段。
(3)该岛此遗传病的患病概率为1/256,则t基因的频率为1/16,
所以T基因的频率为15/16。
(4)基因突变具有多方向性、稀有性、普遍性等特点。答案:(1)如图
(2)常 隐 Tt、Tt 1/4 产前诊断
(3)15/16 岛上居民与外界基本无基因交流(或答“岛上居民与外界存在地理隔离”等,合理即可)
(4)多方向性6.(2010·海南高考)一对表现型正常的夫妇生出了一个红绿色盲的儿子和一个表现型正常的女儿,该女儿与一个表现型正常的男子结婚,生出一个红绿色盲基因携带者的概率是 ( )
A.1/2 B.1/4 C.1/6 D.1/8
【解析】选D。该夫妇生出了一个红绿色盲的儿子和一个表现型正常的女儿,可知该夫妇的基因型为XBXb和XBY,所生女儿的基因型为XBXb或XBXB,该女儿与一个表现型正常的男子(XBY)结婚,生出一个红绿色盲基因携带者(XBXb)的概率是1/2×1/4=1/8。7.(2010·江苏高考)某城市兔唇畸形新生儿出生率明显高于
其他城市,研究这种现象是否由遗传因素引起的方法不包括
( )
A.对正常个体与畸形个体进行基因组比较研究
B.对该城市出生的双胞胎进行相关的调查统计分析
C.对该城市出生的兔唇畸形患者的血型进行调查统计分析
D.对兔唇畸形患者家系进行调查统计分析【解析】选C。对正常个体与畸形个体进行基因组比较研究属于对照,自变量是不同个体的基因组,由此判断A项正确;对该城市出生的双胞胎进行相关的调查统计分析也属于对照,自变量是不同的个体,由此判断B项正确;兔唇畸形(一种性状)与血型(另一种性状)没有直接的关系,由此判断C项错误;对兔唇畸形患者家系进行调查统计分析,可判断是否存在一定的遗传方式,由此判断D项正确。8.(2011·浙江高考节选)以下为某家族甲病(设基因为B、b)和
乙病(设基因为D、d)的遗传家系图,其中Ⅱ1不携带乙病的致
病基因。
请回答:
(1)甲病的遗传方式为 ,
乙病的遗传方式为 。
Ⅰ1的基因型是 。(2)在仅考虑乙病的情况下,Ⅲ2与一男性为双亲,生育了一个患乙病的女孩。若这对夫妇再生育,请推测子女的可能情况,用遗传图解表示。【解析】本题综合考查遗传病的相关内容。
(1)从家系图知Ⅱ3与Ⅱ4生育了一个患甲病的女孩Ⅲ5,无中生有
为隐性,隐性遗传看女病,女病父不病,为常染色体隐性遗传,所
以甲病的遗传方式为常染色体隐性遗传;不患乙病的Ⅱ1与Ⅱ2
生育出乙病患者,符合无中生有为隐性,由于Ⅱ1不携带乙病的
致病基因,所以乙病的遗传方式是伴X染色体隐性遗传;Ⅰ1无甲
病和乙病,其基因型为B_XDX-,其子代中有一个患甲病的女孩,
所以Ⅰ1基因型是BbXDXd或BbXDXD。(2)由题干知Ⅲ2与一男性为双亲,生育了一个患乙病的女孩,
所以Ⅲ2的基因型为XDXd,男性的基因型为XdY,所以遗传图解表
示如下:答案: (1)常染色体隐性遗传 伴X染色体隐性遗传
BbXDXd或BbXDXD
(2)课件3张PPT。第四章 生物的变异课件59张PPT。第二节 生物变异在生产上的应用一、生物变异在生产上的应用
1.杂交育种
(1)含义:利用基因重组原理,有目的地将_______________的
优良性状组合在一起,培育出更优良的新品种。
(2)原理:基因重组。
(3)方法:_____后,再_________、不断选种。
(4)过程:_____→选择→_______。两个或多个品种杂交连续自交杂交纯合化2.诱变育种
(1)含义:利用_____、_____因素诱导生物发生变异,并从变
异后代中选育新品种的过程。
(2)原理:_____________________。
(3)方法:_____诱变、_____诱变。
(4)特点:
①可提高_________;
②能在较短时间内有效地改良生物品种的_________;
③改良作物品质,增强_______。物理化学基因突变和染色体畸变辐射化学突变频率某些性状抗逆性3.单倍体育种
(1)含义:利用_______作为中间环节产生具有优良性状的可
育_______的育种方法。
(2)原理:染色体数目变异。
(3)特点:缩短_________;排除显隐性干扰,提高效率。单倍体纯合子育种年限(4)育种过程:
杂交育种
杂种F1
_________培养
___________
_________处理
可育的纯合子 花药离体单倍体幼苗秋水仙素4. 多倍体育种
(1)原理:染色体数目变异。
(2)常用方法:用_________处理萌发的种子、幼苗。
(3)作用机理:抑制纺锤体的形成，染色体复制后_________，
最终导致_______________。秋水仙素不能分离染色体数目加倍(4)无籽西瓜的培育过程:秋水仙素四倍体西瓜联会紊乱二、转基因技术和转基因生物
1.转基因技术
(1)含义:利用分子生物学和基因工程的手段,将某种生物的
____转移到其他生物物种中,使其出现原物种不具有的______
的技术。新性状基因(2)实施过程:
用人工方法将_________导入受体细胞
↓
将_________整合到受体的染色体上
↓
目的基因在受体细胞内得以_____,并能稳定遗传
(3)应用:培育农作物新品种、培育动物新品种、利用转基因
动物作为___________。
2.转基因生物
由于_________的导入而引起_________________改变的生物。目的基因目的基因表达生物反应器外源基因原有遗传物质组成1.杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因,创造变异
新类型。( )
【分析】诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变,基因突变
产生了新的基因,故可创造出变异新类型;杂交育种的原理是基
因重组,没有产生新的基因,只是实现原有基因的重新组合。×2.杂合子品种种子只能种一年,需要年年制种。( )
【分析】杂合子品种种植一代,子代发生性状分离,需要年年制
种。√3.如果想在短时间内选择能稳定遗传的优良品种,可以采用单
倍体育种。( )
【分析】单倍体育种的优点是能缩短育种年限,并能获得稳定
遗传的纯合个体。√4.基因工程定向改造生物性状,能够定向地引起基因突变。
( )
【分析】基因工程能够定向改造生物性状,这属于基因重组,不
属于基因突变。×5.(2010全国ⅡT5C)用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,
通过筛选获得青霉素高产菌株,这属于转基因技术。( )
【分析】用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,这属于诱变
育种。 ×考点 几种常见育种方式的比较 【高考警示】
单倍体育种≠花药离体培养
单倍体育种经过花药离体培养后,还要经过染色体加倍(如用秋水仙素处理幼苗)才能获得目标植株;而花药离体培养只是将花药进行培养。二者关系密切,但步骤和结果是不同的。 考查角度1 育种过程及原理分析
【典例1】(2013·宁波模拟)将某种二倍体植物①②两个植株杂交,得到③,将③再做进一步处理,如图所示。下列分析不正确的是( )A.由③到④的育种过程依据的主要原理是基因突变
B.由⑤×⑥过程形成的⑧植株属于新物种
C.若③的基因型为AaBbdd,则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D.由⑦到⑨的过程会发生突变和基因重组,可为生物进化提供原材料【解析】选D。多次射线处理主要目的是引起基因突变;由⑤×⑥形成的⑧植株属于三倍体,不能与原物种杂交产生可育的后代,所以属于新物种;若③的基因型为AaBbdd,则⑩植株中能稳定遗传的个体包括4种纯合子,占总数的1/4;由⑦到⑨的过程是通过有丝分裂实现的,而基因重组发生在减数分裂过程中,故D项错误。【互动探究】(1)基因重组发生在图中哪些过程中?
提示:③到⑦、⑤到⑩、⑤×⑥→⑧。基因重组是指杂种一代在形成配子时,来自不同亲本、控制不同性状的基因发生重新组合。
(2)由③到⑥和由⑦到⑨的过程中,秋水仙素的作用是否相同?
提示:相同。由③到⑥和由⑦到⑨的过程中,秋水仙素的作用均是抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍。【变式训练】为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了如图所
示的方法,图中两对相对性状独立遗传。据图分析,不正确的
是( )A.过程①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高
B.过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料
C.过程③原理是细胞的全能性
D.图中筛选过程不改变抗病基因频率
【解析】选D。过程①的自交代数越多,杂合高蔓抗病植株的比例越来越少,纯合高蔓抗病植株的比例越来越高。过程②可以任取F1植株的适宜花药进行离体培养。过程③由高度分化的叶肉细胞培养成为转基因植株,原理是细胞的全能性。图中人为保留抗病植株,去掉感病植株,会提高抗病基因频率。考查角度2 育种方法的特点
【典例2】两个豌豆品种的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种,最简捷的方法是( )
A.单倍体育种 B.杂交育种
C.人工诱变育种 D.转基因技术【解析】选B。单倍体育种的过程为:两纯种亲本杂交获得F1,F1花药离体培养获得单倍体,幼苗经秋水仙素处理获得纯合子,选择aabb新品种。该方式可以明显缩短育种年限,但操作复杂,要求高而不简捷。人工诱变不能实现基因重组,且有很强的盲目性。基因工程育种目的性强,但操作复杂。杂交育种则可以实现基因重组,在F2中选择出双隐性性状的新品种,这种操作方法比较简捷。【互动探究】(1)在两亲本杂交后的F1自交所得的F2中,基因型为aabb的新品种所占比例为多少?
提示:1/16。F1的基因组成为AaBb,其自交获得的F2中,隐性纯合子出现的比例为1/16。
(2)若利用杂种优势,应在哪一代进行选择留种?
提示:应用F1作为种子。【变式训练】太空育种是指利用太空综合因素(如强辐射、微重力等)诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异,然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是( )
A.太空育种产生的突变总是有益的
B.太空育种产生的性状是定向的
C.太空育种培育的植物是地球上原本不存在的
D.太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的
【解析】选D。太空育种与其他诱变育种的原理都是基因突变,同样具有突变的不定向性、多害少利性。基因突变并不改变生物的种类,只是增加了新的基因,改变了生物的基因型。1.飞鹰太空育种基地占地约800亩,游客到现场可以参观难得一见的垒球大的西红柿、篮球大的太空茄子、棒球棒长的太空黄瓜等。下列哪些品种培育所依据的原理和上述作物类似( )
A.人工栽培选育出矮秆抗锈病的小麦品种
B.用一定浓度的生长素处理番茄雌蕊柱头获得无籽番茄
C.用X射线照射青霉菌使青霉菌的繁殖能力增强
D.用一定浓度的秋水仙素处理,获得八倍体小黑麦
【解析】选C。太空育种依据的原理是基因突变,高产青霉菌的培育原理也是基因突变。2.(2013·杭州模拟)相同条件下,小麦植株哪一部位的细胞最难产生新的基因( )
A.叶肉 B.根尖分生区
C.茎尖 D.花药
【解析】选A。新基因是通过基因突变产生的,而基因突变往往发生在DNA分子复制过程中,只有分裂的细胞才进行DNA分子复制,故细胞分裂频率高的组织易产生新基因。不分裂的细胞产生新基因的难度最大。3.(2013·嘉兴模拟)与杂交育种、单倍体育种和基因工程育种相比,尽管人工诱变育种具有很大的盲目性,但是该育种方法的独特之处是( )
A.可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上
B.能够明显缩短育种年限,后代性状稳定快
C.改变基因结构,创造出前所未有的性状类型
D.可以实现种间遗传物质的交流【解析】选C。杂交育种可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上;单倍体育种能够明显缩短育种年限,后代性状稳定快;基因工程育种可以实现种间遗传物质的交流;诱变育种可以通过基因突变产生新基因,创造出前所未有的性状类型。4.对于如图所示育种方法的说法不正确的是( )A.①④方向所示的途径依据的原理是基因重组
B.⑦过程所示的育种方法依据的原理是染色体变异
C.③⑦过程都要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.⑤过程一般发生在生殖细胞中才具有遗传性【解析】选C。①④方向所示的途径表示杂交育种,原理是基因重组;⑦过程所示的育种方法为多倍体育种,多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异;③⑦过程中最常使用的药剂是秋水仙素,但是③过程不能处理种子,只能处理幼苗;⑤过程是基因突变,实质是DNA分子结构发生改变,基因突变可发生在生物个体发育的各个时期,但是,一般发生在生殖细胞中才具有遗传性。5.家蚕的性别决定为ZW型。用X射线处理使第2号染色体上的含显性斑纹基因PB的区段易位到W染色体上,再将雌蚕与白体雄蚕交配,其后代凡是雌蚕都有斑纹,凡是雄蚕都无斑纹,这样有利于“去雌留雄”,提高蚕丝产量。该育种方法依据的原理是( )
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体结构的变异 D.染色体数目的变异【解析】选C。根据题意可知,用X射线处理后,家蚕第2号染色体上的含显性斑纹基因PB的区段易位到W染色体上,即将染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,这种变异属于染色体结构的变异。6.科研人员围绕培育四倍体草莓进行了探究,实验中,每个实验组选取50株草莓幼苗,以秋水仙素溶液处理它们的幼芽,得到如图所示结果。相关说法错误的是( )A.实验原理是秋水仙素能够抑制纺锤体的形成进而诱导形成多倍体
B.自变量是秋水仙素浓度和处理时间,所以各组草莓幼苗数量应该相等
C.由实验结果可知用0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗1天最容易成功
D.该实验中的变异和基因突变的实质都是染色体上的DNA中碱基对排列顺序的改变【解析】选D。用秋水仙素处理幼苗引起的变异为染色体数目变异(以染色体组的形式成倍的增加),基因突变则是染色体上的DNA中碱基对的缺失、增加、替换,二者实质不同,故D项错误。7.普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(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:
A组 B组 C组
P 高秆抗病×矮秆易感病 高秆抗病×矮秆易感病 高秆抗病
F1 高秆抗病 高秆抗病 矮秆抗病Ⅲ
F2 矮秆抗病Ⅰ 矮秆抗病Ⅱ花药离体培养γ射线请分析回答:
(1)A组由F1获得F2的方法是 ,F2矮秆抗病植
株中不能稳定遗传的占 。
(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中,最可能产生不育配子的
是 类。
(3)A、B、C三组方法中,最不容易获得矮秆抗病小麦品种的
是 组,原因是 。
(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是 。(5)在一块高秆(纯合子)小麦田中,发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)。【解析】(1)将F1高秆抗病类型自交,在F2中可获得高秆抗病、矮秆抗病、高秆易感病和矮秆易感病四种类型,从四种类型中选择矮秆抗病Ⅰ。该矮秆抗病类型的基因组成为ttRR或ttRr,其中,不能稳定遗传的(ttRr)在矮秆抗病植株中占2/3。(2)B组中矮秆抗病类型Ⅱ是由F1高秆抗病类型的花药离体培养直接获得,其基因组成为tR,属于单倍体,高度不育。(3)由题干信息可知,A为杂交育种,B为单倍体育种,C为诱变育种,因诱变育种具有突变率低且不定向等特点,所以C组最不易获得矮秆抗病小麦品种。(4)矮秆抗病Ⅱ是单倍体,要经过秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍,才能得到矮秆抗病小麦新品种。(5)一块高秆(纯合子)小麦田中,发现了一株矮秆小麦,属于变异。导致变异的原因有两种:环境条件导致的不可遗传的变异和遗传物质变化引起的可遗传的变异。所以,探究该矮秆性状出现可能原因的实验思路是通过判断该变异性状能否遗传来获得结论,若该变异性状能遗传,则是基因突变的结果;若该变异性状不能遗传,则是由环境引起的。实验方法有两种,其一,将矮秆小麦与高秆小麦杂交,如果子二代中高秆∶矮秆=3∶1(或出现性状分离),则矮秆性状是基因突变造成的,否则,矮秆性状是由环境引起的。其二,将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下,如果两者未出现明显差异,则矮秆性状由环境引起,否则是基因突变的结果。答案:(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
(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交。如果子一代为高秆,子二代中高秆∶矮秆=3∶1(或出现性状分离),则矮秆性状是基因突变造成的;否则,矮秆性状是由环境引起的。或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下。如果两者未出现明显差异,则矮秆性状是由环境引起的;否则,矮秆性状是基因突变的结果。8.(2012·广东高考)科学家用人工合成的染色体片段,成功替
代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段,得到的重组
酵母菌能存活,未见明显异常。关于该重组酵母菌的叙述,错
误的是( )
A.还可能发生变异
B.表现型仍受环境的影响
C.增加了酵母菌的遗传多样性
D.改变了酵母菌的进化方向【解析】选D。题干中“科学家用人工合成的染色体片段,成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段”说明该变异属于染色体结构变异,重组酵母菌仍能发生变异,A正确。表现型是基因型与环境共同作用的结果,B正确。人工合成的染色体片段中DNA的碱基排列顺序代表遗传信息,与原来酵母菌的不同,增加了酵母菌的遗传多样性,C正确。进化的实质是在自然选择的作用下,基因频率的定向改变,故酵母菌进化的方向由自然选择决定。9.(2009·上海高考)下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种
的是( )
A.诱变育种 B.杂交育种
C.花粉离体培养 D.转基因
【解析】选C。花粉离体培养获得的是单倍体,一般表现为高度不育。10.(2012·浙江高考)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲),研究人员欲培育抗病高秆玉米,进行以下实验:
取适量的甲,用合适剂量的γ射线照射后种植,在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙),将乙与丙杂交,F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗,经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。
另一实验表明,以甲和丁为亲本进行杂交,子一代均为抗病高秆。请回答:
(1)对上述1株白化苗的研究发现,控制其叶绿素合成的基因缺
失了一段DNA,因此该基因不能正常 ,功能丧失,无
法合成叶绿素,表明该白化苗的变异具有 的特点,
该变异类型属于 。
(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了 、
单倍体育种和杂交育种技术,其中杂交育种技术依据的原理
是 。花药离体培养中,可
通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株,也可通过诱
导分化成 获得再生植株。(3)从基因组成看,乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产
生 种配子。
(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
【解题指南】解答本题的突破口是根据F1中四种表现型推测出乙和丙的基因型。【解析】本题考查实验设计的有关知识。
(1)从题意知白化苗是由于控制叶绿素合成的基因缺失了一段DNA,不能表达出正常的叶绿素;这样的变异对生物不利,所以具有有害性的特点;由于是基因缺失了一段DNA,所以是基因突变。
(2)题干中用到射线照射,为诱变育种;杂交育种的原理为基因重组;花药离体培养为单倍体育种的一部分,属于植物组织培养,所以可通过诱导脱分化产生愈伤组织,再分化形成芽和根,获得再生植株,也可以通过诱导形成大量胚状体获得再生植株。(3)由题干甲和丁杂交,子一代都为抗病高秆,可知抗病和高秆都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知:抗病×不抗病→抗病、不抗病,所以亲本抗病基因型为Aa,不抗病基因型为aa,矮秆×高秆→矮秆、高秆,所以亲本高秆基因型为Bb,矮秆基因型为bb,即乙的基因型为Aabb,丙的基因型为aaBb,所以F1中抗病高秆基因型为AaBb,可以产生4种配子。(4)乙的基因型为Aabb、丙的基因型为aaBb,所以F1中抗病
高秆基因型为AaBb。遗传图解表示乙和丙杂交得到F1为:答案:(1)表达 有害性 基因突变
(2)诱变育种 基因重组 胚状体
(3)4
(4)【方法技巧】基因突变和染色体结构变异的判断
染色体结构变异使排列在染色体上的“基因的数目或排列顺序”发生改变,从而导致性状的变异。基因突变是“基因结构”的改变,包括DNA分子中碱基对的替换、增加和缺失。基因突变导致“新基因”的产生,染色体结构变异未形成新的基因。课件85张PPT。第一节 生物变异的来源一、基因重组
1.实质
原有基因的_________。
2.两种类型
(1)___________________________自由组合。
(2)同源染色体的___________________发生染色体片段的
交换。重新组合非同源染色体上的非等位基因非姐妹染色单体之间3.结果
产生新基因型,出现_________;为生物变异提供丰富来源。
4.意义
(1)导致_________的多样性;
(2)为___________和生物进化提供丰富的物质基础。重组性状生物性状动植物育种二、基因突变
1.实质
是DNA分子上_________________________。
2.类型
形态突变、_____突变和_____突变。
3.特点
普遍性、_________、稀有性、可逆性、_______。
4.诱变因素
_________________因素。碱基对的缺失、增加或替换生化致死多方向性有害性物理、化学、生物5.机理分析(以镰刀形细胞贫血症为例)(1)写出图中a、b、c分别代表的过程:
a: _____;b: _____;c:_____。
(2)①代表的碱基序列是 ,在突变过程中发生了碱基对的
_____;②代表的氨基酸是_______。
(3)镰刀形细胞贫血症的根本原因是_________,直接原因是
_________________。
6. 意义
生物变异的_________。复制转录翻译替换缬氨酸基因突变血红蛋白结构异常根本来源三、染色体畸变
1. 染色体结构变异
(1)写出图中各条染色体所代表的结构变异类型:
a:_____；b:_____；c:_____；d:_____。
(2)结果:使位于染色体上的___________和排列顺序发生改
变，导致_____的变异。缺失重复倒位易位基因的数目性状2. 染色体数目变异
(1)类型:
①非整倍体变异:___________增加或减少；
②整倍体变异:以_________的形式成倍增加或减少。
(2)基本概念:
①染色体组:_______生物一个配子中的全部染色体，其中染
色体的形态结构、功能各不相同。
②单倍体:体细胞中含有___________染色体数目的个体。
③多倍体:体细胞中所含染色体组数超过_____的生物体。个别染色体染色体组二倍体本物种配子两个(3)写出下列各图中染色体组数及每个染色体组中染色体条数。
①A、B、C、D中含有的染色体组数分别为___________；
②A、B、C、D中每个染色体组含有染色体的数目分别为
____________。3、4、2、1 3、3、4、41. 基因突变具有多害少利性，即一般有害，少数有利，有些
基因突变既无害也无利。( )
【分析】基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，所
以一般有害；但有少数基因突变也可能使生物产生新的性状，
适应改变的环境，获得新的生存空间。√2. 基因突变引起的变异，一定会遗传给后代。( )
【分析】若基因突变发生在生殖细胞中，则会遗传给后代；若
基因突变发生在体细胞中，则不会遗传给后代。×3. 基因突变一定引起生物性状的改变。( )
【分析】基因的改变未必能引起生物表现型的改变。原因有:
大多数氨基酸有两个以上的遗传密码；有的氨基酸改变后并不
引起蛋白质功能的改变；隐性突变等。×4. 单倍体不一定只含1个染色体组，可能含同源染色体，可能
含等位基因，也有可能产生可育后代。( )
【分析】二倍体的单倍体只有一个染色体组，没有同源染色体。
但四倍体、八倍体的单倍体分别含有二个、四个染色体组，含
有同源染色体，含有等位基因，也有可能产生可育后代。√5. 由配子直接发育成的个体，不论含多少个染色体组，都属
于单倍体。( )
【分析】单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个
体，即由配子直接发育而成。√6. (2011江苏T22C)非同源染色体之间交换一部分片段，导致
染色体结构变异。( )
【分析】非同源染色体之间交换一部分片段，属于染色体结构
变异中的易位。√7. (2009北京T3D)真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和
随机受精使后代产生不同于双亲的基因组合。( )
【分析】在减数分裂过程中，由于四分体时期同源染色体的非
姐妹染色单体的交叉互换或减数第一次分裂后期非同源染色体
上的非等位基因自由组合而发生基因重组，使后代产生不同于
双亲的基因组合。×考点 一 基因突变
1.引起基因突变的因素及其作用机理 2.基因突变对生物的影响3.类型
(1)按照对某一性状的影响划分:
①显性突变:aa→Aa(当代表现)。
②隐性突变:AA→Aa(当代不表现,一旦表现即为纯合子)。
(2)按照对生物表现型影响的程度划分:
①形态突变:主要影响生物的形态结构,可从表现型的明显差异来识别。
②生化突变:影响生物的代谢过程,导致某个特定的生化功能的改变或丧失。
③致死突变:导致个体活力下降,甚至死亡。(3)按照发生突变的细胞种类划分:
①体细胞突变:发生在体细胞有丝分裂过程中,这种突变可通过无性繁殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代。
②生殖细胞突变:发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中,这种突变可通过有性生殖传给后代。4.基因突变不一定导致生物性状改变的原因
(1)不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起基因突变,不引起性状变异。
(2)由于多种密码子决定同一种氨基酸,因此某些基因突变也不引起生物性状的改变。
(3)某些基因突变虽然改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类,但并不影响蛋白质的功能。
(4)隐性突变在杂合子状态下不会引起生物性状的改变。
(5)性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果,在某些环境条件下,改变了的基因可能并不会在性状上表现出来。【思维拓展】
由基因突变可联系的知识
(1)联系细胞分裂:在细胞分裂间期,DNA复制时,DNA分子双链打开,脱氧核苷酸链不稳定,容易发生碱基对的改变。
(2)联系细胞癌变:癌细胞就是原癌基因或抑癌基因发生基因突变所致。
(3)联系育种:诱变育种就是利用基因突变的原理进行的。
(4)联系生物进化:基因突变为生物进化提供原材料。【典例1】在一段能编码蛋白质的脱氧核苷酸序列中,如果其中部缺失1个核苷酸对,不可能的后果是( )
A.没有蛋白质产物
B.翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C.所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D.翻译的蛋白质中,缺失部位以后的氨基酸序列发生变化【解析】选A。基因中能编码蛋白质的脱氧核苷酸序列,若在其中部缺失1个核苷酸对,经转录后,在信使RNA上可能提前形成终止密码,使翻译过程在基因缺失位置终止,使控制合成的蛋白质减少多个氨基酸。或者因该段脱氧核苷酸序列中部缺失1个核苷酸对,使信使RNA上从缺失部位开始向后的遗传密码都发生改变,从而使合成的蛋白质中,在缺失部位以后的氨基酸序列都发生变化。【互动探究】(1)若上题不是强调“中部”特定位置,只是讲“一段脱氧核苷酸序列中缺失了1个核苷酸对”,则A能发生吗?
提示:能,若发生在起始密码相对应的核苷酸序列,则可能没有蛋白质产物,即A能发生。起始密码是翻译的起点,若起始密码相对应的核苷酸序列改变,则可能没有蛋白质产物合成。(2)在题干条件下,在缺失位点附近增加或减少几个核苷酸对对生物的性状影响可能最小?
提示:增加1个核苷酸对或减少2个核苷酸对。增加1个核苷酸对,可能只改变缺失位点对应的一个氨基酸;减少2个核苷酸对,只是减少缺失位点对应的1个氨基酸。【变式训练】自然界中,一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变最可能是( )
A.突变基因1和2为一个碱基对的替换,突变基因3为一个碱基对的增加
B.突变基因2和3为一个碱基对的替换,突变基因1为一个碱基对的增加
C.突变基因1为一个碱基对的替换,突变基因2和3为一个碱基对的增加
D.突变基因2为一个碱基对的替换,突变基因1和3为一个碱基对的增加【解析】选A。突变基因1是基因中某个碱基对改变,但没有引起相对应的氨基酸序列发生变化,这是由于一种氨基酸可能有多个密码子与之对应。突变基因2是基因中某个碱基对改变,使信使RNA上苯丙氨酸的密码子变成了亮氨酸的密码子。突变基因3是基因中增加了某个碱基对,使信使RNA上从苯丙氨酸以后的密码子对应的氨基酸都发生了变化。考点二 染色体畸变?
1.单倍体、二倍体和多倍体的确定方法
可由下列图解中提供的方法区分:
注:x为一个染色体组的染色体数,a、b为正整数。
单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育成的生物个体。2.染色体组概念的理解
(1)不含同源染色体,没有等位基因。
(2)染色体形态、大小和功能各不相同。
(3)含有控制一种生物的一整套基因,但不能重复。3.染色体组数量的判断方法
(1)据染色体形态判断:细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。如图所示的细胞中,形态相同的染色体在a中有4条,b中有3条,c中两两相同,d中各不相同,则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。(2)据基因型判断:控制同一性状的基因出现几次,就含几个染色体组——每个染色体组内不含等位基因或相同基因,如图所示:(e～h中依次含4、2、3、1个染色体组)
(3)据染色体数/形态数的比值判断:染色体数/形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少,每种形态染色体有几条,即含几个染色体组,如果蝇的该比值为8条/4种形态=2,则果蝇含2个染色体组。4.染色体结构变异中的易位与基因重组中交叉互换的区别【高考警示】
单倍体不等于一倍体
(1)单倍体是由配子发育形成的个体,可能含有多个染色体组。
(2)一倍体只含有一个染色体组。【典例2】染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式,丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是( )A.甲可以导致戊的形成
B.乙可以导致丙的形成
C.甲可以导致丁或戊的形成
D.乙可以导致戊的形成
【解析】选D。由图可知,甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换,乙表示非同源染色体之间的易位。前者的变异类型属于基因重组,发生交叉互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因,可导致丁的形成;后者属于染色体结构变异,由于是与非同源染色体之间发生的交换,因此易位后原位置的基因被换成控制其他性状的基因,可导致戊的形成。丙属于染色体结构变异中的“重复”。【互动探究】(1)e和E、h和H之间属于什么关系?
提示:等位基因。e和E、h和H控制相对性状,而且在一对同源染色体上的位置相同。
(2)形成丁的途径除了甲之外,还可以通过什么途径?
提示:通过基因突变也可以形成丁。与原染色体相比,丁中出现了e和h的等位基因E和H,则除了同源染色体间非姐妹染色单体的交叉互换外,还可能通过基因突变产生。【变式训练】如图表示某生物细胞中两条染色体及其上部分
基因,下列选项不属于染色体畸变引起的是( )
【解析】选C。A属于染色体结构变异中的缺失;B属于染色体结构变异中的易位;C属于基因突变;D属于染色体结构变异中的倒位。【拓展延伸】
生物的变异概述
1.可遗传的变异与不遗传的变异的比较2.三种可遗传变异的比较
(1)三种变异的区别:(2)三种变异的共同点:基因突变、基因重组、染色体畸变都会引起遗传物质的改变,都是可遗传的变异,但不一定遗传给后代。
(3)三种变异的实质解读:若把基因视为染色体上的一个位“点”,染色体视为点所在的“线段”,则
基因突变——“点”的变化(点的质变,但数目不变);
基因重组——“点”的结合或交换(点的质与量均不变);
染色体畸变——“线段”发生结构或数目的变化;
染色体结构变异——“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位(“点”的质不变,数目和位置可能变化);
染色体数目变异——个别“线段”增加、减少或“线段”成倍增减(“点”的质不变、数目变化)。【思维拓展】
由可遗传变异可联系的知识
(1)联系细胞分裂:在有丝分裂和减数分裂过程中,均有可能由于染色体的不正常分配导致染色体的数目变异。
(2)联系遗传规律:在三倍体、转基因生物的遗传中,经常涉及细胞中成单的染色体在减数分裂过程中随机移向细胞一极的情况。
(3)联系进化知识:染色体组成倍增加,可能导致新物种的形成。【备选典例】遗传学检测两个人的体细胞中两种基因组成,发现甲为AaB,乙为AABb。对于甲缺少一个基因的原因分析,错误的是( )
A.染色体结构变异 B.染色体数目变异
C.基因突变 D.可能是男性
【解析】选C。缺少一个基因可能是该基因在X染色体上,Y染色体上没有相应的基因或等位基因,也可能是染色体断片的丢失,还有一种可能是该细胞中缺少了一条染色体。基因突变只能改变基因的类型而不能改变基因的数目。【变式训练】以下情况属于染色体畸变的是 ( )
①21-三体综合征患者细胞中的第21号染色体有3条
②同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了相应部位的交叉互换
③染色体数目的增加或减少
④花药离体培养后长成的植株
⑤非同源染色体之间的自由组合
⑥染色体上DNA碱基对的增加或缺失
A.②④⑤ B.①③④⑥
C.①②③④⑤⑥ D.①③④【解析】选D。①是染色体数目畸变中个别染色体的增加;②是基因重组;③是染色体数目的变异,包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍地增减;④是染色体数目变异中染色体组成倍地减少;⑤是基因重组;⑥若染色体上DNA碱基对的增加或缺失引起基因结构的改变,则是基因突变。一、判断某种变异是否是可遗传变异的方法
【典例1】某生物兴趣小组饲养了一批纯合的长翅红眼果蝇幼虫,分装在10支试管中,准备放在25℃培养箱中培养(果蝇生长的最适温度)。由于疏忽,其中有2支试管未放入培养箱,当时气温高达37℃,10天后观察发现,培养箱中的果蝇全为长翅,而未放入培养箱中的果蝇出现了残翅。(1)残翅性状的出现在遗传学上称为 。你认为
出现残翅的最可能的原因是 。
(2)请设计实验证明你的推测。(简要写出实验步骤,预期结
果并得出结论)
实验步骤:
a. ;
b. ;
c. 。
预期结果与结论:
a. 。
b. 。【解析】(1)残翅是不同于亲本的性状,属于变异;果蝇仅出现了翅的变异,很可能是发生了基因突变。
(2)判断残翅性状的出现是否由高温引起,可以在正常的温度下,观察残翅果蝇幼虫的发育状况。答案:(1)变异 温度的变化影响果蝇的发育,果蝇的遗传物质没有发生改变(或“发生改变”)
(2)实验步骤:
a.利用高温下发育的雌雄残翅果蝇交配产卵
b.将卵放在25℃条件下培养
c.观察子代果蝇翅的性状表现
预期结果与结论:
a.子代全为长翅,说明残翅是由温度引起的不遗传变异,遗传物质没有改变,推测正确(或“错误”)
b.子代全为残翅或出现部分残翅,说明残翅是可遗传的变异,温度的变化引起了遗传物质改变,推测错误(或“正确”)【方法归纳】根据后代的性状表现来判断该变异是否可以遗传,一般从两方面归纳:
(1)对于自花授粉的植物,可通过自交,观察后代是否仍然出现该变异性状。若后代出现该变异性状,则该变异是可遗传变异,否则是不遗传变异。
(2)对于异体受精动物,应通过具有该性状的雌雄个体杂交,观察后代是否出现该变异性状。若后代出现该变异性状,则该变异是可遗传的,否则不是。若仅有一个个体表现为变异性状,可以将变异个体与正常个体杂交,观察后代性状表现。【易错提醒】
(1)变异性状可以遗传时,后代可能均为变异性状,也可能只有部分个体出现变异性状,应注意实验结果语言表述的准确性。
(2)对于动物而言,若变异个体与正常个体杂交,后代未出现变异性状,此时不能判断该变异性状不能遗传,因为该变异性状可能是隐性性状,应将后代个体进一步杂交,观察后代性状。二、判断显性突变还是隐性突变的方法
【典例2】石刁柏是一种名贵蔬菜,属于XY型性别决定。野生型石刁柏叶窄,产量低。在某野生种群中,发现生长着少数几株阔叶石刁柏,雌株、雄株均有,雄株的产量高于雌株。现已证明阔叶为基因突变所致,有两种可能:一是显性突变,二是隐性突变,请设计一个简单实验方案加以判定(要求写出杂交组合、杂交结果、结论)。【解析】判断显隐性性状,可以通过让突变型个体与野生型个体杂交,观察后代的表现型;也可以通过多对突变型个体的杂交,观察后代的表现型。
答案1:选用阔叶突变型石刁柏雄株和野生型雌株进行杂交,若杂交后代出现了突变(阔叶)型,则为显性突变所致;若杂交后代仅出现野生(窄叶)型,则为隐性突变所致。
答案2:选用多株阔叶突变型石刁柏雌株和雄株进行杂交,若杂交后代出现了野生(窄叶)型,则为显性突变所致;若杂交后代仅出现突变(阔叶)型,则为隐性突变所致。【方法归纳】判断显性突变还是隐性突变有以下两种方法:
(1)杂交法:将突变型雄性个体与野生型雌性个体杂交,观察后代性状表现。此法适用于动物和雌雄异体的植物。由于野生型个体一定是纯合子,通过一次杂交,即可判断突变性状的显隐性。
(2)自交法:将多对突变型雌雄个体自交,观察后代表现型。若后代全部为突变型,则为隐性突变。若后代出现性状分离,则为显性突变。【易错提醒】
用自交法时,必须将多对突变型雌雄个体自交。若仅做一对突变型雌雄个体的自交,后代表现为突变型时,不能判断该变异性状的显隐性。因为可能其中一个个体为显性纯合子,也可能为隐性纯合子。1.(2013·温州模拟)下列有关基因重组的叙述,正确的是( )
A.姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组
B.基因型为Aa的个体自交,因基因重组而导致子代发生性状分离
C.人的干扰素基因导入羊的受精卵,与其染色体整合后导致基因重组
D.基因重组为生物进化提供原材料【解析】选C。基因重组是同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换,而不是姐妹染色单体之间交换片段。基因型为Aa的个体自交后代性状分离的原因是等位基因的分离,并没有发生基因重组;人干扰素基因导入羊的受精卵,培育成转基因羊,应用的是转基因技术,其原理为基因重组;基因重组不能产生新基因,故不能为生物进化提供原材料。2.某种群中发现一突变性状,连续培养到第三代才选出能稳定遗传的纯合突变类型,该突变为( )
A.显性突变(d→D)
B.隐性突变(D→d)
C.显性突变和隐性突变
D.人工诱变
【解析】选A。若为隐性突变,性状一经表现,即为纯合,可稳定遗传。而显性突变,一经突变即可表达,但却不一定是纯合子。若为杂合子,需要连续培养到第三代才能选出稳定遗传的纯合子。3.引起生物可遗传变异的原因有三种,即基因重组、基因突变和染色体变异。以下几种生物性状的产生,来源于同一种变异类型的是( )
①果蝇的白眼
②豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒
③八倍体小黑麦的出现
④人类的色盲
⑤玉米的高茎皱形叶
⑥人类的镰刀形细胞贫血症
A.①②③ B.④⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤【解析】选C。果蝇的白眼、人类的色盲及镰刀形细胞贫血症都来源于基因突变;豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒和玉米的高茎皱形叶都来源于基因重组;八倍体小黑麦的出现则来源于染色体畸变。4.(2013·温州模拟)如图为果蝇体细胞染色体组成示意图,以下说法正确的是( )
A.果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y
B.X染色体上的基因控制的性状遗传,均表现为性别差异
C.果蝇体内细胞,除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息【解析】选D。染色体组是细胞中的一组非同源染色体,它们的形态和功能各不相同,但是携带了一种生物生长发育的全部遗传信息,图示果蝇的一个染色体组为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)。X、Y染色体的同源片段上的基因控制的性状通常没有性别差异;果蝇的体细胞在进行有丝分裂的后期有4个染色体组。5.已知某物种一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个
基因,下面列出的若干种变化中可使基因内部结构发生改变
的是( )【解析】选D。据图分析选项A、B、C分别由染色体畸变中缺失、重复和易位造成的,没有新基因产生,而选项D中c的出现既可能是基因突变,也可能是交叉互换产生的。6.刺毛鼠(2n=16)背上有硬棘毛,体浅灰色或沙色,张教授在一封闭饲养的刺毛鼠繁殖中,偶然发现一只无刺雄鼠(浅灰色),全身无棘毛,并终生保留无刺状态。张教授为了研究无刺毛鼠的遗传特性,让这只无刺雄鼠与雌性刺毛鼠交配,结果F1全是刺毛鼠;再让F1刺毛鼠雌雄交配,生出8只无刺毛鼠和25只刺毛鼠,其中无刺毛鼠全为雄性。(1)张教授初步判断:
①该雄鼠无刺的原因是种群中基因突变造成的,而不是营养不良或其他环境因素造成的。
②控制无刺性状的基因位于性染色体上。
写出张教授作出上述两项判断的理由:
判断①的理由: 。
判断②的理由: 。(2)若该浅灰色无刺雄鼠基因型为BbXaY(基因独立遗传),为
验证基因的自由组合定律,则可用来与该鼠进行交配的个体
基因型分别为 。
(3)若该浅灰色无刺雄鼠的某精原细胞经减数分裂产生了一
个BbbXa的精子,则同时产生的另外三个精子的基因型分别为 、Y、Y,这四个精子中染色体数目依次为
,这些精子与卵细胞结合后,会引起后代发生
变异,这种变异属于 。【解析】(1)可遗传的变异与不遗传的变异的区别在于这种变异是否能够遗传。若性状与性别无关,则该性状是常染色体基因控制的,若性状与性别相关,则该性状由性染色体基因控制。(2)验证基因自由组合定律可以用基因型相同的双杂合个体交配,也可以通过测交或者选择一对亲本满足一对基因为杂合子自交型,另一对基因为测交型的个体间交配,如:BbXaY×bbXAXa、BbXaY×BbXaXa。(3)精子中不存在等位基因或相同的基因,由精子BbbXa可知:在该精子形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂均不正常。减数第一次分裂产生的两个次级精母细胞基因型为BbXa和Y,次级精母细胞BbXa在减数第二次分裂时,因bb基因未分开,故得到的两个精子为BbbXa和BXa。这些精子与卵细胞结合所形成的受精卵的染色体数均不正常,这属于染色体数目变异。答案:(1)①因为无刺的性状可遗传给后代,是可遗传的变异,种群中常见品种为刺毛鼠,出现无刺性状最可能是基因突变的结果
②因为F1刺毛鼠雌雄交配后代无刺性状和性别相关联,故该基因位于性染色体上
(2)bbXaXa、BbXAXa、bbXAXa、BbXaXa
(3)BXa 10、8、7、7 染色体数目变异7.(2011·安徽高考)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病,但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接( )
A.插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变
B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变
C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异
D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代【解析】选C。放射性同位素131I不是碱基,因此不能直接插入DNA分子或替换DNA分子中的某一碱基,因此A项和B项都不正确;放射性同位素131I能导致染色体结构变异,因此C项正确;放射性同位素131I能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变,但由于是体细胞的基因突变,因此不能遗传给下一代,D项错误。8.(2010·新课标全国卷)在白花豌豆品种栽培园中,偶然发现了一株开红花的豌豆植株,推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确,应检测和比较红花植株与白花植株中( )
A.花色基因的碱基组成
B.花色基因的DNA序列
C.细胞的DNA含量
D.细胞的RNA含量
【解析】选B。如果要检测是否是基因突变,那么就应该检测DNA的碱基序列是否发生了增加、缺失或者替换,从而导致基因结构的改变。9.(2010·江苏高考)育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株,经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是( )
A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的
B.该变异植株自交可产生这种变异性状的纯合个体
C.观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置
D.将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系【解题指南】(1)知识储备:基因突变的类型,基因突变与染色体畸变的鉴别,单倍体育种方法。
(2)解题关键:明确自交是获得纯系的方法之一,基因突变在显微镜下不能看到。【解析】选B。A项,基因突变往往只改变一个基因,由显性基因突变成隐性基因属于隐性突变,一般不改变表现型,由此判断A项错误;B项,连续自交属于杂交育种中的核心过程,其目的是获得能够稳定遗传的个体(纯合子),由此判断B项正确;C项,观察细胞有丝分裂中期图像只能观察到染色体,不能观察到基因,由此判断C项错误;D项,该过程属于单倍体育种,花粉离体培养后获得的是单倍体,再经秋水仙素(或低温)处理才可获得稳定遗传的高产品系,由此判断D项错误。10.(2009·江苏高考)甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤。这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对,而与胸腺嘧啶(T)配对,从而使DNA序列中G-C对转换成A-T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型,常先将水稻种子用EMS溶液浸泡,再在大田种植,通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。
(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻,其自交后代中出现两种表现型,说明这种变异为 突变。
(2)用EMS浸泡种子是为了提高 ,某一性状出现多种变异类型,说明变异具有 。(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化,而染色体的 不变。
(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因,为了确定是否携带有害基因,除基因工程方法外,可采用的方法有 、 。
(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测,通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料,这是因为 。【解析】本题考查基因突变相关知识。
(1)自交后代出现性状分离的亲本性状为显性。
(2)水稻种子用EMS溶液浸泡后,再在大田种植,通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株,所以EMS浸泡种子的作用是提高基因突变频率,变异类型有多种说明变异具有不定向性。
(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化,但是不影响染色体的结构和数目。(4)表现优良的植株可能含有隐性突变基因,为确定该基因是否有害要先让其表达出来,所以可用自交的方法,也可以用单倍体育种的方法来让隐性基因表达出来。即花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体。
(5)因为用EMS溶液浸泡的是水稻的种子,所以长成的突变植株的所有体细胞中都含相同的基因。答案:(1)显性 (2)基因突变频率 不定向性
(3)结构和数目
(4)自交 花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体
(5)该水稻植株体细胞基因型相同
