生物（2019版）必修二同步学案：2.3 伴性遗传

生物（2019版）必修二知识梳理及训练
2.3 伴性遗传
1.通过分析伴性遗传现象,总结人类红绿色盲的遗传规律及伴性遗传的特点。
2.学会构建人类遗传病的系谱图。
3.通过对常见遗传病的学习,了解遗传病对人类的危害。
新知探究一　伴性遗传与人类红绿色盲的遗传
资料:汤姆辨别不出红绿色盲检查图中的图形,被医生确诊为红绿色盲,而他的父母色觉都正常。根据上述信息回答下列问题。
问题(1):已知人类红绿色盲基因b及其正常基因B仅位于X染色体上。请填写下表:
性别 女性 男性
基因型 　 　　　 XbXb 　 XbY
表型 正常 正常(携带者) 　 正常 　
提示:XBXB　XBXb　XBY　色盲　色盲
问题(2):汤姆是红绿色盲患者,他的妻子露丝色觉正常,但露丝的父亲是色盲患者。汤姆、露丝夫妇婚后所生的孩子会患色盲吗 请写出遗传图解进行说明。
提示:会。由题意可以判断露丝为红绿色盲携带者,婚配的遗传图解
如下:
根据遗传图解得出:汤姆和露丝婚后所生的孩子中,色盲和正常概率各为1/2。
问题(3):汤姆的外祖父是色盲患者,外祖母色觉正常且不携带致病基因,试分析汤姆色盲基因的遗传途径。
提示:汤姆色盲基因的遗传途径为外祖父→母亲→汤姆。
问题(4):为什么色盲女性的父亲和儿子一定是色盲患者
提示:男性只有一条X染色体,当女性患色盲时,基因型为XbXb,其中一条X染色体必然来自父亲,故父亲的基因型为XbY,表现为色盲;色盲女性若生一个儿子,则必将一条X染色体传给儿子,故儿子的基因型为XbY,一定患色盲。
问题(5):从致病基因遗传角度,总结这一过程体现了伴X染色体隐性遗传病的什么特点。
提示:隔代遗传和交叉遗传。
问题(6):色盲调查结果显示,人群中男性色盲患病率远远高于女性,试分析出现该差异的原因。
提示:女性体细胞内两条X染色体上同时有b基因(XbXb)时,才会表现出色盲;男性体细胞中只有一条X染色体,只要存在色盲基因b,就表现为色盲,所以色盲患者总是男性多于女性。
问题(7):从男女的发病率和代与代之间的连续性分析,能得出红绿色盲遗传的哪些特点 色盲基因的传递有什么规律
提示:男性患者多于女性患者、隔代遗传。男性患者的色盲基因只能来自母亲,以后只能传给女儿,具有交叉遗传的特点。
(1)伴性遗传
①概念:性染色体上的基因所控制的性状遗传,与性别相关联的现象。
②常见实例:人类的红绿色盲、抗维生素D佝偻病和果蝇的眼色遗传等。
(2)人类红绿色盲症
①致病基因及其位置
a.显隐性:红绿色盲基因是隐性基因。
b.位置:红绿色盲基因位于X染色体上,Y染色体上没有等位基因。
②遗传特点
a.患者中男性远多于女性。
b.具有交叉遗传现象,即男性患者的基因只能从母亲遗传而来,以后只能遗传给女儿。
1.下列关于人类红绿色盲的叙述,正确的是(　A　)
A.在遗传上与性别相关联,患者中男性多于女性
B.带有红绿色盲基因的个体为携带者
C.Y染色体上无致病基因的等位基因,因此该性状的遗传不遵循基因的分离定律
D.具有“双亲都患病,子女不一定患病”的遗传特点
解析:人类红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,患者中男性远多于女性;红绿色盲基因是隐性基因,带有红绿色盲基因的表型正常的个体为携带者;致病基因位于X染色体上,Y染色体上无致病基因的等位基因,但X染色体和Y染色体为同源染色体,因此该性状的遗传遵循基因的分离定律;人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,具有“双亲都患病、子女一定患病”的遗传特点。
2.下列关于人类红绿色盲的说法,正确的是(　A　)
A.父亲正常,女儿必正常;母亲色盲,儿子必色盲
B.若女孩是色盲基因携带者,则该色盲基因是由父方遗传来的
C.人类色盲基因b或它的等位基因B存在于X和Y染色体上
D.男性色盲基因不传儿子只传女儿,女儿一定会生下患色盲的外孙
解析:女孩有两条X染色体,色盲基因携带者的色盲基因可能来自母方或父方;Y染色体上没有色盲基因及其等位基因;男性色盲基因会传给女儿,女儿可能是携带者,但不一定生下患色盲的外孙。
新知探究二　抗维生素D佝偻病的遗传特点
资料:如图是抗维生素D佝偻病的某家系遗传图谱,据图思考。
问题(1):已知抗维生素D佝偻病基因D仅位于X染色体上。请填写下表:
性别 女性 男性
基因型 XDXD XDXd 　 　　　 XdY
表型 　 　　 正常 抗维生素D 佝偻病 　
提示:XdXd　XDY　抗维生素D佝偻病　抗维生素D佝偻病　正常
问题(2):患者中女性和男性的比例是否相同 分析原因。
提示:不同,女性多于男性。女性只有同时具备两个隐性基因时才表现正常,而男性只要X染色体上有一个隐性基因就表现正常。
问题(3):与伴X染色体隐性遗传病相比,抗维生素D佝偻病在世代连续性方面有何不同
提示:伴X染色体隐性遗传病往往表现为隔代遗传,抗维生素D佝偻病往往是代代有患者,具有连续遗传现象。
问题(4):该病男患者的母亲及女儿以及正常女性的父亲及儿子表型如何
提示:该病男患者的母亲和女儿一定是患者;正常女性的父亲和儿子一定正常。
问题(5):在抗维生素D佝偻病家系中,男性患者与正常女性结婚所生后代中,女性都是患者,男全都正常。分析其原因。
提示:男性患者和正常女性的基因型分别为XDY和XdXd,他们结婚所生子女中,男性均为XdY,女性均为XDXd,所以,女性均患病,男性均正常。
问题(6):若致病基因仅位于Y染色体上,这种遗传病的遗传有何特点
提示:患者全为男性,表现为“父病子必病”。
(1)抗维生素D佝偻病的遗传方式:伴X染色体显性遗传。
(2)抗维生素D佝偻病的遗传特点
①患者中女性多于男性。
②具有世代连续性。
③男性患者的母亲和女儿一定患病。
3.抗维生素D佝偻病是由位于X染色体上的显性致病基因决定的一种遗传病,这种疾病的遗传特点之一是(　D　)
A.男患者与女患者结婚,其女儿正常
B.男患者与正常女子结婚,其子女均正常
C.女患者与正常男子结婚,必然是儿子正常、女儿患病
D.患者的正常子女不携带该患者传递的致病基因
解析:抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病,男患者与女患者结婚,其女儿都是患者;男患者与正常女子结婚,其女儿都是患者,儿子都正常;女患者与正常男子结婚,若女患者是纯合子,其子女都是患者,若女患者是杂合子,其儿子和女儿都是50%正常、50%患病;正常子女不可能带有显性遗传病致病基因。
4.人类钟摆型眼球震颤是伴X染色体显性遗传病,下列基因传递途径不可能发生的是(　D　)
A.外祖父→母亲→女儿
B.外祖母→母亲→儿子
C.祖母→父亲→女儿
D.祖母→父亲→儿子
解析:祖母患病,可将致病基因传给父亲,父亲一定将致病基因传给女儿,不可能传给儿子,因为致病基因位于X染色体上。
新知探究三　性别决定及伴性遗传理论在实践中的应用
资料:家鸡的性别决定方式属于ZW型,其毛色中,芦花和非芦花是一对相对性状,假设控制芦花的基因为B,控制非芦花的基因为b,且B、b基因仅位于Z染色体上。
问题(1):现有纯种雌、雄芦花鸡和非芦花鸡若干可供选择作杂交亲本,如果你想从F1中选择饲养母鸡以获得蛋鸡,请思考如何设计杂交方案。
提示:选择芦花雌鸡(ZBW)与非芦花雄鸡(ZbZb)作亲本杂交。F1中雄鸡均为芦花,雌鸡均为非芦花,可以根据羽毛的特征将早期雏鸡的雌性和雄性分开。遗传图解如下:
问题(2):鸡的性别决定(ZW型)与人的性别决定(XY型)在决定性别方面有哪些不同
提示:ZW型中异型的ZW代表雌性个体,同型的ZZ代表雄性个体。XY型中同型的XX代表女性个体,异型的XY代表男性个体。
问题(3):若有一非芦花雌鸡和一芦花雄鸡杂交,得到的子代中无论雌鸡还是雄鸡,均有芦花和非芦花类型。试推断亲代鸡的基因型。
提示:这对鸡的基因型分别为ZbW和ZBZ-,后代无论雌鸡还是雄鸡,均有芦花和非芦花类型,则亲代雄鸡的基因型必为ZBZb。
(1)性别决定
①性别决定的常见方式
a.
b.ZW型
②性别决定的时期:精卵结合时。
(2)伴性遗传的应用
①推断致病基因的来源、后代的患病概率,指导人类本身的优生优育。
若一对夫妇中女性患血友病(伴X染色体隐性遗传),则建议这对夫妇生女孩,因为他们所生的男孩全部是血友病患者,所生女孩虽为致病基因携带者,但表型正常。若患有抗维生素D佝偻病的男子与一正常女性结婚,则建议他们生男孩,因为他们所生女孩100%是抗维生素D佝偻病患者,而男孩则全都正常。
②根据性状推断后代的性别,指导生产实践。
a.鸡的性别决定方式是ZW型。雌鸡的一对性染色体是异型的ZW,雄鸡的一对性染色体是同型的ZZ。
b.家鸡羽毛芦花(B)与非芦花(b)是一对相对性状,基因B、b位于Z染色体上。芦花雌鸡与非芦花雄鸡杂交,F1中雄鸡为芦花,雌鸡为非芦花。根据羽毛的特征把早期雏鸡的雌雄分开,从而做到多养母鸡、多产蛋。
伴性遗传与孟德尔遗传定律的关系
伴性遗传既是对两个遗传定律的补充,又是对它们的进一步延伸,其相同之处在于都是基因随染色体进入配子,不同之处在于两个遗传定律是基因在所有染色体上的遗传现象,而伴性遗传仅是性染色体上的基因所控制的遗传现象。
(1)伴性遗传与基因分离定律的关系
①伴性遗传是由一对等位基因控制一对相对性状的遗传,因此符合基因分离定律,在形成配子时,性染色体上的等位基因也彼此分离。
②性染色体有同型性染色体和异型性染色体两种组合形式,因此伴性遗传有其特殊性:
a.雄性个体中,有些基因只存在于X染色体上,Y染色体上无相应的等位基因。
b.由于控制性状的基因位于性染色体上,因此性状的遗传都与性别联系在一起,在写表型和统计后代比例时,也一定要和性别联系起来。
(2)伴性遗传与基因自由组合定律的关系
在研究既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对及两对以上相对性状的遗传现象时,由性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理,由常染色体上的一对等位基因控制的遗传性状按分离定律处理,性染色体上的基因和常染色体上的基因是位于不同对同源染色体上的基因,按照基因的自由组合定律处理。
5.家蚕的性别决定为ZW型(雄性的性染色体为ZZ,雌性的性染色体为ZW)。正常家蚕幼虫的皮肤不透明,由显性基因A控制,“油蚕”幼虫的皮肤透明,由隐性基因a控制,A对a为显性,位于Z染色体上。以下杂交组合方案中,能在幼虫时期根据皮肤特征,区分其后代幼虫雌雄的是(　D　)
A.ZAZA×ZAW B.ZAZA×ZaW
C.ZAZa×ZAW D.ZaZa×ZAW
解析:ZAZA×ZAW,后代的基因型是ZAZA、ZAW,无论是雌性还是雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZAZA×ZaW,后代基因型是ZAZa、ZAW,无论是雌性还是雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZAZa×ZAW,后代的基因型是ZAZA、ZAZa、ZAW、ZaW,后代雌性幼虫的皮肤一半是透明的,一半是不透明的,雄性幼虫的皮肤都是不透明的;ZaZa×ZAW,后代基因型是ZAZa、ZaW,后代雌性幼虫的皮肤全部是透明的,雄性幼虫的皮肤全部是不透明的。
6.某对夫妇在进行遗传咨询时给医生提供了如下信息:两人的父母均正常,但是女方表型正常的哥哥在婚后已经生下一个患血友病(伴X染色体隐性遗传病)的男孩。医生应当给出的合理建议是(　D　)
A.建议这对夫妇生男孩,因为男孩一定正常
B.建议这对夫妇生女孩,因为女孩一定是正常的
C.由于妻子有1/2的概率为携带者,后代无论男女均可能患病
D.无法对该对夫妇给出具体的建议,因为无法判断他们的基因型
解析:女方哥哥的儿子患血友病与女方的家族没有关系,因为患病男孩的X染色体是来自母亲的。
新知探究四　遗传系谱图中遗传方式的判断
活动:某种遗传病受一对等位基因(A、a)控制,如图为该遗传病的系谱图。
问题(1):该遗传病的遗传方式可能是什么 不可能是什么遗传方式
提示:可能是常染色体显性、常染色体隐性或伴X染色体隐性遗传;不可能是伴Y染色体遗传病或伴X染色体显性遗传病。
问题(2):若Ⅱ1为纯合子,该病是什么遗传方式 Ⅱ2和Ⅲ2的基因型分别是什么
提示:常染色体显性遗传;AA或Aa,aa。
问题(3):若该病为伴X染色体显性遗传病,则该遗传系谱图第Ⅲ代中表型不正确的是哪个个体
提示:Ⅲ1和Ⅲ2。
问题(4):若该病为常染色体隐性遗传病,Ⅰ1和Ⅱ1基因型相同的概率是多少
提示:100%。
问题(5):如何判断细胞核中的某基因是在常染色体上还是在性染色体上
提示:常利用隐性XX(ZZ)个体与显性XY(ZW)个体杂交,如果后代雄性(雌性)均为隐性性状,雌性(雄性)均为显性性状,则基因在性染色体上。
问题(6):如何判断某一性状是由细胞核基因控制,还是细胞质基因控制
提示:利用正交和反交,可判断细胞核遗传和细胞质遗传。如果正反交结果不同,而且具有母系遗传的特点,则是细胞质遗传。
遗传系谱图的判定方法
(1)确定型系谱图的判断——“1排2定”法。
特别说明:确定基因在常染色体上还是X染色体上,若为隐性遗传病,应以女患者为突破口,分析女患者的父亲或儿子;若为显性遗传病,以男患者为突破口,分析男患者的母亲或女儿。
(2)不确定型遗传系谱图。
①依据系谱图相关信息判断最可能的情况:
②依据题干附加条件判断:
上述系谱图可能为伴X染色体隐性遗传,也可能为常染色体隐性遗传。若题干附加“1号个体不携带致病基因”,则为伴X染色体隐性遗传;若题干附加“1号个体携带致病基因”,则为常染色体隐性遗传。
7.如图是人类某遗传病的遗传系谱图,下列说法不正确的是(　C　)
A.该病的致病基因不可能是X染色体上的显性基因
B.该病的致病基因可能位于Y染色体上
C.由于后代中只有男性患者,因此该病一定为伴性遗传
D.该病的致病基因可能是常染色体上的显性基因或隐性基因
解析:由系谱图可知,父亲和儿子均患病,女儿和母亲均不患病,则该病的致病基因不可能是X染色体上的显性基因,致病基因可能位于Y染色体上。该病可能为伴性遗传病,也可能为常染色体显性或隐性遗传病。
8.以下遗传系谱图均为一对等位基因控制的遗传病,根据人类遗传病系谱图中各世代个体的表型进行判断,下列说法不正确的是(　D　)
A.①是常染色体隐性遗传
B.②最可能是伴X染色体隐性遗传
C.③最可能是伴X染色体显性遗传
D.④可能是伴X染色体显性遗传
解析:①双亲正常女儿患病,一定是常染色体隐性遗传,如果致病基因位于X染色体上,则其父亲必为患者;②双亲正常,后代有病,必为隐性遗传病,因后代患者全为男性,可知致病基因最可能位于X染色体上,由母亲传递而来;③父亲有病,母亲正常,子代女儿全患病,儿子全正常,最可能为伴X染色体显性遗传病,不排除有其他遗传病的可能但概率非常低;④父亲有病,儿子全患病,女儿正常,最可能为伴Y染色体遗传病,不可能为伴X染色体显性遗传病,其他遗传病的可能性非常小。
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
[生活情境]
某野生小家鼠(XY型)种群有正常尾个体和弯曲尾个体,正常尾和弯曲尾是由1对等位基因T(t)控制的。从野生种群中选择亲本进行了如下两项杂交实验:①弯曲尾雌性群体与正常尾雄性群体随机交配,F1的雌雄个体中均有弯曲尾和正常尾;②弯曲尾雌性群体与弯曲尾雄性群体随机交配,F1的雌性均为弯曲尾,雄性有弯曲尾和正常尾。回答下列问题。
探究:(1)根据杂交实验①能不能判断基因T、t的位置 说明原因。
提示:不能,T(t)在常染色体上和在X染色体上都符合杂交实验①的结果。
(2)根据杂交实验②的结果,可知基因T(t)位于哪条染色体上 并说出显性性状。
提示:X染色体。显性性状为弯曲尾。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联,这种现象叫作伴性遗传。 2.红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,其特点有交叉遗传、患者中男性远多于女性等。 3.抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病,其特点主要是患者中女性多于男性。 4.根据伴性遗传的规律可以由其他性状判断出后代的性别,推算后代的患病概率从而指导优生。
随堂反馈
1.下列有关性别决定的叙述,正确的是(　C　)
A.含X染色体的配子数目∶含Y染色体的配子数目=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:含X染色体的配子数目(含X染色体的精子和卵细胞)多于含Y染色体的配子数目(只有精子含Y染色体);果蝇是XY型性别决定的生物,其Y染色体比X染色体大;含X染色体的精子和含Y染色体的精子数量相等;无性别区分的生物体内没有性染色体。
2.下列关于某X染色体上显性基因导致的遗传病的叙述正确的是(　B　)
A.如果父亲患病,女儿一定不患此病
B.如果祖母患病,孙女可能患此病
C.如果外祖父患病,外孙一定患此病
D.如果母亲患病,儿子一定患此病
解析:父亲的X染色体一定传给女儿,所以父亲患病,女儿一定患此病;祖母患病,可能是纯合体也可能是杂合体,所以父亲可能患病,因此孙女可能患此病;外祖父患病,母亲一定患病,但可能是纯合体也可能是杂合体,所以外孙不一定患此病;母亲患病,可能是纯合体也可能是杂合体,所以其儿子不一定患此病。
3.下列有关性染色体的叙述正确的是(　D　)
A.性染色体上的基因都可以控制性别
B.性别受性染色体控制而与基因无关
C.性染色体在所有细胞中成对存在
D.女儿的性染色体必有一条来自父亲
解析:性染色体上的基因并不都是控制性别的,但是遗传时一定与性别有关;生物的性别受性染色体控制也与基因有关;性染色体在生殖细胞中一般不成对存在;女儿的体细胞中有两条X染色体,分别来自父亲和母亲。
4.鸡的性别决定方式属于ZW型,现有一只纯种雌性芦花鸡与一只纯种雄性非芦花鸡交配多次,F1中雄性均为芦花鸡,雌性均为非芦花鸡。让F1中的雌雄鸡自由交配产生F2。据此推测错误的是(　C　)
A.控制芦花和非芦花性状的基因在Z染色体上
B.F2雄鸡中芦花鸡的比例与F2雌鸡中芦花鸡的比例相等
C.F2中雄鸡有一种表型,雌鸡有两种表型
D.将F2中的芦花鸡雌雄交配,产生的F3中芦花鸡占3/4
解析:根据题意一只纯种雌性芦花鸡与一只纯种雄性非芦花鸡交配多次,F1中雄性均为芦花鸡,雌性均为非芦花鸡,表现出母本与雄性后代相同,父本与雌性后代相同,说明控制该性状的基因不在W染色体上而在Z染色体上;F2雌鸡与雄鸡中芦花鸡的比例相等,均各自占50%;A基因为芦花,a基因为非芦花,则母本芦花鸡是ZAW,父本非芦花鸡是ZaZa,则F1中的雌雄鸡基因型分别为ZaW、ZAZa,所以产生的F2雄鸡为ZaZa和ZAZa,雌鸡为ZAW和ZaW,可见雌鸡和雄鸡都有两种表型;已知F2雄鸡为ZaZa和ZAZa,雌鸡为ZAW和ZaW,将F2中的芦花鸡雌雄交配,即ZAW和ZAZa杂交,则产生的F3中非芦花鸡占1/4,芦花鸡占3/4。
5.如图为某家族红绿色盲的遗传图解,色盲基因用b表示。图中除男孩Ⅲ3和他的外祖父Ⅰ4是红绿色盲外,其他人色觉都正常,回答下列问题。
(1)Ⅲ3的基因型是　　　　　　,Ⅲ2的基因型可能是　　　　　　。
(2)Ⅱ中与男孩Ⅲ3的红绿色盲基因有关的亲属的基因型是　　　　　　,与该男孩的亲属关系是　　　　　　。
(3)Ⅳ1是红绿色盲基因携带者的概率是　　　　　　。
解析:(1)红绿色盲是伴X染色体隐性遗传,所以Ⅲ3 的基因型为XbY。因Ⅱ1和Ⅱ2表型正常,所以Ⅱ1的基因型为XBY,Ⅱ2的基因型为XBXb,由此可知,Ⅲ2的基因型为XBXB或XBXb,概率各为1/2。(2)分析系谱图可知,Ⅲ3的色盲基因Xb来源于Ⅱ2,而Ⅱ2的表型正常,因此Ⅱ2的基因型为XBXb。(3)根据(1)分析可知,Ⅲ2的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb,而Ⅲ1的基因型为XBY,因此,Ⅳ1是红绿色盲基因携带者的概率为(1/2)×(1/2)=1/4。
答案:(1)XbY　XBXb或XBXB　(2)XBXb　母子　(3)1/4