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人教(2019)生物必修2(知识点+跟踪检测)
第3讲 基因在染色体上和伴性遗传
【课标导航】
3.2.4 概述性染色体上的基因传递和性别相关联
一、基因在染色体上的假说与证据
二、伴性遗传及其特点
[基础微点练清]
1.判断正误
(1)位于一对同源染色体上相同位置的基因控制同一性状[新人教版必修2 P32“概念检测”T1(1)](√)
(2)位于X或Y染色体上的基因,其控制的性状与性别的形成都有一定的关系(×)
[新人教版必修2 P38“概念检测”T1(1)]
(3)性染色体上的基因都伴随性染色体遗传(√)
(4)非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合,能说明核基因和染色体行为存在平行关系(√)
(5)基因都位于染色体上,每条染色体上有许多个基因(×)
(6)在果蝇的细胞中基因和染色体都是成对存在的(×)
(7)萨顿运用类比推理法证明了基因在染色体上(×)
(8)摩尔根和他的学生们提出基因在染色体上呈线性排列(√)
2.(新人教版必修2P32“概念检测”T3)基因和染色体的行为存在平行关系。下列相关表述,错误的是( )
A.复制的两个基因随染色单体分开而分开
B.同源染色体分离时,等位基因也随之分离
C.非同源染色体数量越多,非等位基因组合的种类也越多
D.非同源染色体自由组合,使所有非等位基因也自由组合
解析:选D 每条染色体上存在很多非等位基因,其中连锁的非等位基因不随着非同源染色体的自由组合而自由组合。
3.孟德尔研究一对相对性状的豌豆杂交实验和摩尔根证明基因在染色体上的实验中F2结果有差异,原因是( )
A.前者有基因分离过程,后者没有
B.前者体细胞中基因成对存在,后者不一定
C.前者相对性状差异明显,后者不明显
D.前者使用了假说—演绎法,后者没有使用
解析:选B 摩尔根的果蝇眼色杂交实验中,控制红眼和白眼的一对基因位于X染色体上,孟德尔的一对相对性状的杂交实验中基因位于常染色体上,都有基因的分离过程。常染色体上的基因在体细胞中成对存在,X染色体上控制红眼和白眼的一对基因,在雌性个体的体细胞中成对存在,在雄性个体的体细胞中不成对存在。两个实验中所涉及的相对性状差异均很明显,且两者都使用了假说—演绎法。
4.人类性染色体X、Y一部分是同源的(图中 Ⅰ 片段),另一部分是非同源的。下列遗传图谱中(分别代表患病女性和患病男性)致病基因不可能位于图中 Ⅱ 1片段的是( )
解析:选B B项,“有中生无”为显性遗传病,若基因位于Ⅱ 1片段,则父亲有病,女儿一定患病,所以B图中的致病基因肯定不在Ⅱ 1片段上,符合题意。
5.外耳道多毛症是一种伴Y染色体遗传病。下列关于外耳道多毛症的叙述,正确的是( )
A.控制该遗传病的基因不存在等位基因
B.各种产前诊断方法都能检测出该遗传病
C.女性不患该遗传病的原因是女性只有隐性基因
D.男性患者产生的精子中均含有该致病基因
解析:选A B超检查不能检测出该遗传病,B错误。女性不患该遗传病的原因是女性没有Y染色体,C错误。男性患者产生的精子中,含Y染色体的精子与不含Y染色体的精子各占一半,只有含Y染色体的精子才含有该致病基因,D错误。
6.(新人教版必修2 P36“思考讨论”T1)如果一位女性红绿色盲基因携带者和一位男性红绿色盲患者结婚,所生子女的基因型和表现型会怎样呢?
提示:子女的基因型和表现型都有4种,即XBXb(女性携带者)、XbXb(女性色盲)、XBY(男性正常)、XbY(男性色盲),且概率都是1/4。
一、性染色体与伴性遗传
[试考题·查欠缺]
1.(全国卷Ⅰ)已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇),子代果蝇中长翅∶截翅=3∶1。据此无法判断的是( )
A.长翅是显性性状还是隐性性状
B.亲代雌蝇是杂合子还是纯合子
C.该等位基因位于常染色体还是X染色体上
D.该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在
解析:选C 亲代全为长翅,后代出现了截翅,可推出长翅为显性性状;不管控制长翅和截翅的等位基因位于常染色体上还是X染色体上,亲代雌蝇都是杂合子;不管该等位基因位于常染色体上还是X染色体上,后代性状表现都可能出现题述比例,故无法判断该等位基因的位置;雌蝇的性染色体组成是XX,该等位基因不管位于常染色体上还是X染色体上,在雌性个体中都是成对存在的。
2.(全国卷Ⅱ)果蝇的某对相对性状由等位基因G、g控制,且对于这对性状的表现型而言,G对g完全显性。受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死。用一对表现型不同的果蝇进行交配,得到的子一代果蝇中雌∶雄=2∶1,且雌蝇有两种表现型。据此可推测:雌蝇中( )
A.这对等位基因位于常染色体上,G基因纯合时致死
B.这对等位基因位于常染色体上,g基因纯合时致死
C.这对等位基因位于X染色体上,g基因纯合时致死
D.这对等位基因位于X染色体上,G基因纯合时致死
解析:选D 结合选项,并根据题干信息:子一代果蝇中雌∶雄=2∶1,且雌蝇有两种表现型,可知这对等位基因位于X染色体上。若亲代雄蝇为显性个体,则子代雌蝇不可能有两种表现型,故亲代雄蝇应为隐性个体,基因型为XgY,说明受精卵中不存在g基因(即G基因纯合)时会致死。由于亲代表现型不同,故亲代雌蝇为显性个体,且基因型为XGXg,子一代基因型为XGXg、XgXg、XGY(死亡)、XgY。综上分析,这对等位基因位于X染色体上,G基因纯合时致死。
3.(全国卷Ⅰ)某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。果蝇的部分隐性突变基因及其在染色体上的位置如图所示。回答下列问题。
(1)同学甲用翅外展粗糙眼果蝇与野生型(正常翅正常眼)纯合子果蝇进行杂交,F2中翅外展正常眼个体出现的概率为________。图中所列基因中,不能与翅外展基因进行自由组合的是________________。
(2)同学乙用焦刚毛白眼雄蝇与野生型(直刚毛红眼)纯合子雌蝇进行杂交(正交),则子代雄蝇中焦刚毛个体出现的概率为________;若进行反交,子代中白眼个体出现的概率为________。
(3)为了验证遗传规律,同学丙让白眼黑檀体雄果蝇与野生型(红眼灰体)纯合子雌果蝇进行杂交得到F1,F1相互交配得到F2。那么,在所得实验结果中,能够验证自由组合定律的F1表现型是________________,F2表现型及其分离比是
________________________________________________________________________;
验证伴性遗传时应分析的相对性状是________________,能够验证伴性遗传的F2表现型及其分离比是__________________________。
解析:(1)依题意可知,同学甲所用果蝇的基因型为dpdpruru(翅外展粗糙眼果蝇)和DpDpRuRu(野生型正常翅正常眼纯合子),两者杂交产生F1,F1的基因型为DpdpRuru,F1相互交配得到F2,F2中翅外展正常眼(dpdpRuRu或dpdpRuru)个体出现的概率为1/4×3/4=3/16。图中所列基因中,紫眼基因与翅外展基因在同一条染色体上,不能进行自由组合。(2)依题意可知,同学乙所用果蝇的基因型为XsnwY(焦刚毛白眼雄果蝇)和XSnWXSnW(野生型直刚毛红眼纯合子雌果蝇),两者杂交(正交),子代雄蝇的基因型全是XSnWY,无焦刚毛个体。若进行反交(XsnwXsnw和XSnWY),子代中白眼个体出现的概率是1/2。(3)依题意可知,同学丙所用果蝇的基因型为eeXwY(白眼黑檀体雄果蝇)和EEXWXW(野生型红眼灰体纯合子雌果蝇),两者杂交产生F1,F1的基因型为EeXWXw和EeXWY,两对基因能够自由组合,故能够验证自由组合定律的F1的表现型是红眼灰体雌果蝇、红眼灰体雄果蝇。F2的表现型及其分离比是(3灰体∶1黑檀体)(3红眼∶1白眼),即红眼灰体∶红眼黑檀体∶白眼灰体∶白眼黑檀体=9∶3∶3∶1。验证伴性遗传时相应基因在性染色体上,故应分析的相对性状是红眼(XWXW)和白眼(XwY),能够验证伴性遗传的F2的表现型及其分离比是红眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇=2∶1∶1。
答案:(1)3/16 紫眼基因 (2)0 1/2 (3)红眼灰体 红眼灰体∶红眼黑檀体∶白眼灰体∶白眼黑檀体=9∶3∶3∶1 红眼/白眼 红眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇=2∶1∶1
[强知能·补欠缺]
1.辨析性别决定的四个易误点
(1)性别决定只出现在雌雄异体的生物中,雌雄同体的生物不存在性别决定问题。
(2)XY型、ZW型是指决定性别的染色体而不是基因型,但性别相当于一对相对性状,其传递遵循分离定律。
(3)性别决定后的分化发育过程受环境的影响。
(4)自然界还存在其他类型的性别决定,如染色体倍数决定性别(如蜜蜂等),环境因子(如温度等)决定性别等。
2.X、Y染色体非同源区段基因的遗传
基因的位置 Y染色体非同源区段基因的传递规律 X染色体非同源区段基因的传递规律
隐性基因 显性基因
模型图解
判断依据 父传子、子传孙,具有世代遗传连续性 双亲正常子病;母病子必病,女病父必病 子正常双亲病;父病女必病,子病母必病
规律 没有显隐性之分,患者全为男性,女性全部正常 男性患者多于女性患者;具有隔代交叉遗传现象 女性患者多于男性患者;具有连续遗传现象
举例 人类外耳道多毛症 人类红绿色盲症、血友病 抗维生素D佝偻病
3.X、Y染色体同源区段上基因的遗传
X、Y染色体同源区段基因的遗传与常染色体上基因的遗传相似,但也有差别,如:
[练题点·全过关]
1.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雄蝇中有1/8为白眼残翅。下列叙述错误的是( )
A.亲本雌蝇的基因型是BbXRXr
B.F1中出现长翅雄蝇的概率为3/16
C.雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同
D.白眼残翅雌蝇可形成基因型为bXr的极体
解析:选B F1雄蝇中有1/8为白眼残翅(bbXrY),1/8=1/4×1/2,可推出亲本的基因型为BbXRXr、BbXrY;F1中出现长翅雄蝇的概率为3/4(长翅)×1/2(雄性)=3/8;亲本雌蝇产生XR和Xr两种配子,亲本雄蝇产生Xr和Y两种配子,在雌、雄亲本产生的配子中,Xr均占1/2;白眼残翅雌蝇的基因型为bbXrXr,减数分裂形成的极体的基因型可为bXr。
2.(2020·北京高考)甲型血友病(HA)是由位于X染色体上的A基因突变为a所致。下列关于HA的叙述不正确的是( )
A.HA是一种伴性遗传病
B.HA患者中男性多于女性
C.XAXa个体不是HA患者
D.男患者的女儿一定患HA
解析:选D 甲型血友病(HA)是由位于X染色体上的A基因突变为a所致,是一种伴X染色体隐性遗传病,A正确;男性存在Xa即患病,女性需同时存在两个Xa才患病,故HA患者中男性多于女性,B正确;XAXa个体不是HA患者,属于HA致病基因携带者,C正确;若男患者(XaY)与基因型为XAXA的女性结婚,其女儿(XAXa)不会患HA,D错误。
3.(2021·西安模拟)如图为某果蝇的染色体组成图及①②的放大图,①②为性染色体,且①中存在红眼基因。将某红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,F1全为红眼,F2中红眼与白眼果蝇之比为3∶1。下列说法错误的是( )
A.图示果蝇为雄性,且亲本中红眼为显性性状
B.眼色基因无论在Ⅰ或Ⅱ片段上,均可符合上述结果
C.若对该果蝇的核基因组进行测序,需测定5条染色体
D.Ⅲ上的基因发生突变只能在限定性别中遗传,且可用显微镜观察
解析:选D 图中①②为一对异型的性染色体,说明该果蝇是雄果蝇;将某红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,F1全为红眼,说明红眼对白眼是显性性状,A正确。假设果蝇眼色受B、b的控制,若基因在Ⅰ片段上,则亲本基因型为XBXB、XbYb,F1全部为红眼,F2中红眼∶白眼=3∶1;若基因在Ⅱ片段上,则亲本基因型为XBXB、XbY,F1全部为红眼,F2中红眼∶白眼=3∶1,B正确。若对该果蝇的核基因组进行测序,需测定3条常染色体和X、Y 2条性染色体共5条染色体,C正确。基因突变是基因的碱基对的增添、缺失或改变,在显微镜下是观察不到的,D错误。
二、遗传系谱图中性状遗传方式的判断与概率计算
[试考题·查欠缺]
1.(2021年1月新高考8省联考·广东卷)如图为某家系成员患多指症(常染色体显性遗传病)和甲型血友病(伴X染色体隐性遗传病)的系谱图及图例。下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ1和Ⅰ2均为杂合子
B.Ⅱ2患两种病的概率为1/8
C.Ⅱ2患多指症的概率是1/4
D.群体中女性甲型血友病发病率较高
解析:选B 设控制多指症和甲型血友病的基因分别为A/a、B/b,由图分析可知,Ⅰ1的基因型为aaXBY,是纯合子,A错误;Ⅱ2患多指症(Aa)的概率为1/2,患甲型血友病(XbY)的概率为1/4,故患两种病的概率为1/2×1/4=1/8,B正确,C错误;伴X染色体隐性遗传病在群体中男性的发病率较高,D错误。
2.(2021·天津静海区模拟)甲病和乙病都属于单基因遗传病,其中一种属于常染色体遗传病。下图为两种遗传病的遗传系谱图,Ⅱ1不含有乙病的致病基因。下列叙述错误的是( )
A.甲病是常染色体隐性遗传病
B.Ⅲ2一定携带甲病致病基因
C.Ⅲ7产生同时携带两种致病基因的卵细胞的概率为1/3
D.Ⅱ1和Ⅱ2再生一两病兼患男孩的概率为1/4
解析:选D 据分析可知,Ⅱ3和Ⅱ4没有患甲病,却生有患甲病的女儿Ⅲ5,可知甲病为常染色体隐性遗传病,A正确;因为Ⅱ1患甲病,且甲病为常染色体隐性遗传病,故Ⅲ2一定携带甲病致病基因,B正确;因为Ⅲ5患甲病,Ⅲ7患乙病,设甲病和乙病分别受基因A、a和B、b控制,则Ⅱ3和Ⅱ4基因型为AaXbY、AaXBXb,Ⅲ7的基因型为1/3AAXbXb、2/3AaXbXb,Ⅲ7产生同时携带两种致病基因的卵细胞的概率为2/3×1/2×1=1/3,C正确;Ⅱ1和Ⅱ2的基因型分别为aaXBY、AaXBXb,Ⅱ1和Ⅱ2再生一两病兼患男孩,即aaXbY的概率为1/2×1/4=1/8,D错误。
3.(2021·南宁模拟)对图中1~4号个体进行基因检测,将含有该遗传病基因或正常基因的相关DNA片段各自用电泳法分离。正常基因显示一个条带,患病基因显示为另一种条带,结果如下表。下列有关分析判断错误的是( )
A.表中的编号c对应系谱图中的4号个体
B.条带2的DNA片段含有该遗传病致病基因
C.8号个体的基因型与3号个体的基因型相同的概率为2/3
D.9号个体与该遗传病携带者结婚,孩子患病的概率为1/8
解析:选D 系谱图中4号为患者,属于隐性纯合子,对应编号c,A正确;由分析可知,条带2的DNA片段含有该遗传病致病基因,B正确;相关基因用A、a表示,根据系谱图和表中编号可知,3号的基因型为Aa,8号的基因型及概率为1/3AA或2/3Aa,因此两者相同的概率为2/3,C正确;9号的基因型及概率为1/3AA或2/3Aa,他与一个携带者(Aa)结婚,孩子患病的概率为2/3×1/4=1/6,D错误。
[强知能·补欠缺]
1.系谱图中遗传方式的判断方法
2.集合图示两病概率计算
(1)只患甲病:m-mn=m·(1-n);
(2)只患乙病:n-mn=n·(1-m);
(3)患病概率:m+n-mn;
(4)只患一种病:m+n-2mn
3.“男孩患病”与“患病男孩”的概率计算方法
(1)由常染色体上的基因控制的遗传病
①男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子概率。
②患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×1/2。
(2)由性染色体上的基因控制的遗传病
①若病名在前、性别在后,则从全部后代中找出患病男(女),即可求得患病男(女)的概率。
②若性别在前、病名在后,求概率时只考虑相应性别中的发病情况,如男孩患病概率是指所有男孩中患病的男孩占的比例。
[练题点·全过关]
1.如图为甲、乙两种遗传病的遗传系谱图,下列叙述正确的是( )
A.甲病的致病基因一定位于细胞核中
B.乙病为伴X染色体隐性遗传病
C.调查乙病的发病率需在患者家系中统计
D.乙病患者的一个细胞中最多可存在4个致病基因
解析:选D 分析甲种遗传病的遗传系谱图可知,女性患者的后代全部患病,男性患者的后代全部正常,由此可以判断,甲病极有可能是细胞质遗传病,A错误;分析乙种遗传病的遗传系谱图可知,此患病家系中存在父母正常,儿子患病的情况,由此可推知该病为隐性遗传病,但不能判断该病为伴X染色体遗传病还是常染色体隐性遗传病,B错误;调查遗传病的发病率需要在广大人群中随机调查,C错误;无论乙病为常染色体隐性遗传病还是伴X染色体隐性遗传病,女患者的一个细胞经DNA复制后,最多可存在4个致病基因,D正确。
2.对下列示意图所表示的生物学意义的叙述,错误的是( )
①甲图中生物自交后产生基因型为Aadd的个体的概率为1/8
②乙图细胞一定处于减数第二次分裂后期,该生物正常体细胞的染色体数为8条
③丙图所示家系中男性患者明显多于女性患者,该病最有可能是伴X染色体隐性遗传病
④丁表示雄果蝇染色体组成图,此果蝇的一个精原细胞可能产生4种不同的精细胞
A.①②③④ B.②④
C.②③④ D.②③
解析:选D 甲图中生物的基因型为AaDd,其自交后产生基因型为Aadd个体的概率为1/2×1/4=1/8,①正确;乙图细胞中有同源染色体,并且着丝点分裂,处于有丝分裂后期,该生物正常体细胞的染色体数为4条,②错误;丙图中,由有病的双亲生出无病的女儿,可确定该病为常染色体显性遗传病,③错误;一个精原细胞在减数分裂过程中如果发生交叉互换,则能产生4种精细胞,④正确。
科学思维——伴性遗传与遗传系谱图的特殊问题
1.配子致死型
某些致死基因可导致雄配子死亡,从而使后代只出现某一性别的子代。所以若后代出现单一性别的问题,应考虑“雄配子致死”问题。如剪秋罗植物叶型遗传:
2.个体致死型
某两种配子结合会导致个体死亡,有胚胎致死、幼年死亡和成年死亡等几种情况。如下图X染色体上隐性基因使雄性个体致死:
[素养训练]
1.(2019·全国卷Ⅰ)某种二倍体高等植物的性别决定类型为XY型。该植物有宽叶和窄叶两种叶形,宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因(B/b)位于X染色体上,含有基因b的花粉不育。下列叙述错误的是( )
A.窄叶性状只能出现在雄株中,不可能出现在雌株中
B.宽叶雌株与宽叶雄株杂交,子代中可能出现窄叶雄株
C.宽叶雌株与窄叶雄株杂交,子代中既有雌株又有雄株
D.若亲本杂交后子代雄株均为宽叶,则亲本雌株是纯合子
解析:选C 由于亲本雄株产生的含有基因b的花粉不育,因此子代不可能出现窄叶雌株(XbXb);窄叶性状只能出现在雄株(XbY)中,其中Xb来自卵细胞,Y来自精子,A正确。当宽叶雌株的基因型为XBXb,宽叶雄株的基因型为XBY时,子代可出现窄叶雄株(XbY),B正确。宽叶雌株的基因型为XBXb或XBXB,与窄叶雄株(XbY)杂交后,由于含有基因b的花粉不育,子代只有雄株,没有雌株,C错误。若亲本杂交后子代雄株均为宽叶(XBY),则雌株提供的基因皆为XB,由此可知亲本雌株的基因型只能为XBXB(纯合子),不能为XBXb,D正确。
2.(2016·海南高考)某种植物雄株(只开雄花)的性染色体XY;雌株(只开雌花)的性染色体XX。等位基因B和b是伴X遗传的,分别控制阔叶(B)和细叶(b),且带Xb的精子与卵细胞结合后使受精卵致死。用阔叶雄株和杂合阔叶雌株进行杂交得到子一代,再让子一代相互杂交得到子二代。回答下列问题:
(1)理论上,子二代中,雄株数∶雌株数为________。
(2)理论上,子二代雌株中,B基因频率∶b基因频率为________;子二代雄株中,B基因频率∶b基因频率为__________。
(3)理论上,子二代雌株的叶型表现为________;子二代雄株中,阔叶∶细叶为_________。
解析:(1)阔叶雄株(XBY)和杂合阔叶雌株(XBXb)进行杂交得到子一代,子一代中雄株为1/2XBY、1/2XbY,可产生1/4XB、1/4Xb、1/2Y三种配子,雌株为1/2XBXB、1/2XBXb,可产生3/4XB、1/4Xb两种配子,子一代相互杂交,雌雄配子随机结合,带Xb的精子与卵细胞结合后使受精卵致死,理论上,子二代中雌性仅1/2存活,雄株数∶雌株数为2∶1。(2)理论上子二代雌株的基因型及比例为3XBXB、1XBXb,则雌株中B基因频率∶b基因频率为(3×2+1)∶1=7∶1;子二代雄株的基因型及比例为3XBY、1XbY,子二代雄株中B基因频率∶b基因频率为3∶1。(3)据上述分析,理论上子二代雌株的叶型表现为阔叶;子二代雄株中,阔叶∶细叶为3∶1。
答案:(1)2∶1 (2)7∶1 3∶1 (3)阔叶 3∶1
1.部分基因缺失:可用O代替缺失的基因,然后分析遗传图解,如XAXa×XAY,若a基因缺失,则变成XAXO×XAY→XAXA、XAY、XOXA、XOY。
2.染色体缺失:可用O代替缺失的染色体,然后分析遗传图解,如XAXa×XAY,若Xa缺失,则变成XAO×XAY→XAXA、XAY、OXA、OY。
[素养训练]
3.(2021·泉州模拟)研究发现,某昆虫有两种性别:性染色体组成为XX的是雌雄同体,XO(缺少Y染色体)为雄体。下列推断正确的是( )
A.可以通过显微镜观察染色体组成来判断该昆虫的性别
B.雄体为该物种的单倍体,是染色体不正常分离的结果
C.XO个体只产生雄配子,且雄配子的染色体数目相同
D.雌雄同体与雄体交配产生的后代均为雌雄同体
解析:选A 由题意可知,昆虫的性别是由X染色体数目决定的,染色体数目可以用显微镜进行观察,A正确;由题意知,雄体缺少一条性染色体,是单体,不是单倍体,B错误;XO个体产生两种类型的配子,两种配子的染色体数目不同,C错误;雌雄同体产生一种含有X染色体的配子,雄性个体产生的雄配子类型及比例是X∶O=1∶1,因此雌雄同体与雄体交配产生的后代是XX∶XO=1∶1,即雌雄同体∶雄体=1∶1,D错误。
4.果蝇中一对同源染色体的同源区段同时缺失的个体叫作缺失纯合子,只有一条发生缺失的个体叫作缺失杂合子。已知缺失杂合子可育,而缺失纯合子具有致死效应。研究人员用一只棒眼雌果蝇和正常眼雄果蝇多次杂交,统计F1的性状及比例,结果是棒眼雌果蝇∶正常眼雌果蝇∶棒眼雄果蝇=1∶1∶1。在不考虑X、Y染色体同源区段的情况下,下列有关分析错误的是( )
A.亲本雌果蝇发生了染色体片段缺失,且该果蝇是缺失杂合子
B.正常眼是隐性性状,且缺失发生在X染色体的特有区段上
C.让F1中雌雄果蝇自由交配,F2雄果蝇中棒眼∶正常眼=2∶1
D.用光学显微镜观察,能判断F1中正常眼雌果蝇的染色体是否缺失了片段
解析:选C 让F1中雌雄果蝇自由交配,F2雄果蝇中棒眼∶正常眼=1∶2 。
1.遗传系谱图与电泳图谱问题
电泳是利用带电分子或离子所带电荷或相对分子质量不同,在电场中移动距离(或速度)不同的原理分离分子或离子的方法。如等位基因A与a,经限制酶切开后,由于相关片段相对分子质量等差异,在电场中移动距离不同,从而使两种基因得以分离。用该方法可对隐性遗传病患者所在的家系中表现正常的人员进行检测,以确定是否携带有致病基因,从而为预防该遗传病的再次发生提供理论指导。
2.遗传系谱图中两对等位基因共同控制一种遗传病问题
遗传系谱图中两对等位基因共同控制一种遗传病的问题是高考命题的热点。对于此类问题,利用常规的方法无法准确判断遗传方式。只能结合自由组合定律中两对等位基因控制一对相对性状(正常与患病)的实例进行分析。
[素养训练]
5.(2020·山东等级考改编)下图表示甲、乙两种单基因遗传病的家系图和各家庭成员基因检测的结果。检测过程中用限制酶处理相关基因得到大小不同的片段后进行电泳,电泳结果中的条带表示检出的特定长度的酶切片段,数字表示碱基对的数目。下列说法错误的是( )
A.甲病的致病基因位于常染色体上,乙病的致病基因也位于常染色体上
B.甲病可能由正常基因发生碱基对的替换导致,替换后的序列可被MstⅡ识别
C.乙病可能由正常基因上的两个BamHⅠ识别序列之间发生碱基对的缺失导致
D.Ⅱ4不携带致病基因、Ⅱ8携带致病基因,两者均不患待测遗传病
解析:选B 观察甲病家系图,Ⅰ1、Ⅰ2正常而Ⅱ3患病,说明甲病属于常染色体隐性遗传病,甲病的致病基因位于常染色体上;观察乙病家系电泳结果,Ⅰ6、Ⅱ7只有一种DNA片段(含1.0×104对碱基),而Ⅰ5含有两种DNA片段,说明Ⅰ6、Ⅱ7只含有致病基因,Ⅰ5含有正常基因和致病基因,所以乙病属于隐性遗传病,乙病的致病基因位于常染色体上,A正确。电泳后Ⅱ3出现一种DNA条带(含1 350对碱基),Ⅰ1、Ⅰ2多出现两条DNA条带(含1 150、200对碱基),说明甲病可能由正常基因发生碱基对替换导致,替换后的序列不能被Mst Ⅱ识别,B错误。乙病的致病基因对应的DNA条带含有的碱基对数目(1.0×104对碱基)比正常基因对应的DNA条带含有的碱基对数目少(1.4×104对碱基),说明乙病可能由正常基因上的两个BamH Ⅰ识别序列之间发生碱基对的缺失导致,C正确。观察电泳结果,Ⅱ4不含有Ⅱ3致病基因对应的DNA条带,所以Ⅱ4不携带致病基因,Ⅱ8含有Ⅱ7致病基因对应的DNA条带,也含有正常基因对应的DNA条带,由上述分析可知,乙病属于隐性遗传病,因此两个体均不患待测遗传病,D正确。
6.人类某遗传病受X染色体上的两对等位基因(A、a和B、b)控制,且只有A、B基因同时存在时个体才不患病。不考虑基因突变和染色体变异。根据系谱图,下列分析错误的是( )
A.Ⅰ1的基因型为XaBXab或XaBXaB
B.Ⅱ3的基因型一定为XAbXaB
C.Ⅳ1的致病基因一定来自Ⅰ1
D.若Ⅱ1的基因型为XABXaB,与Ⅱ2生一个患病女孩的概率为1/4
解析:选C 根据题干给出的信息,首先从正常个体Ⅱ3的基因型入手,由于Ⅰ2的基因型为XAbY,则Ⅱ3的基因型应为XAbXaB,然后确定出整个系谱图中个体的基因组成:
进而推知:Ⅳ1的致病基因来自Ⅲ3,Ⅲ3的致病基因来自Ⅱ3,Ⅱ3的致病基因来自Ⅰ1或Ⅰ2。若Ⅱ1的基因型为XABXaB,Ⅱ2的基因型为Xa_Y,两者婚配后生一个患病女孩(XaBXa_)的概率为1/2×1/2=1/4。
7.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Ⅰ1的基因型为AaBB,且Ⅱ2与Ⅱ3婚配的子代不会患病。根据以下系谱图,正确的推断是( )
A.Ⅰ3的基因型一定为AABb
B.Ⅱ2的基因型一定为aaBB
C.Ⅲ1的基因型可能为AaBb或AABb
D.Ⅲ2与基因型为AaBb的女性婚配,子代患病的概率为3/16
解析:选B 根据题干信息可推出,当个体基因型中同时含有A和B基因时个体表现正常,当个体基因型中只含有A或B基因时或不含有显性基因时个体表现为患病。Ⅱ2和Ⅱ3婚配的子代不会患病,说明其子代基因型同时含有A和B基因,结合Ⅱ2、Ⅱ3的表现型,可判定Ⅱ2和Ⅱ3的基因型分别为aaBB和AAbb,Ⅰ3的基因型可能为AaBb、AABb,Ⅲ1和Ⅲ2的基因型均为AaBb;Ⅲ2与基因型为AaBb的个体婚配,则子代患病的概率为3/16(A_bb)+3/16(aaB_)+1/16(aabb)=7/16。
一、选择题
1.某男孩的基因型为XAYA,正常情况下,其A基因不可能来自( )
A.外祖父 B.外祖母
C.祖父 D.祖母
解析:选D 本题实际上是考查男性的X、Y染色体的来源,Y来自父方,再往上推,Y只能来自祖父,而来自母方的X可能来自外祖父、外祖母。
2.果蝇的红眼(W)对白眼(w)为显性,控制眼色的这一对等位基因位于X染色体上,则下列相关说法正确的是( )
A.雄性红眼果蝇与任何表现型的雌性果蝇杂交,后代中都不会出现雌性白眼果蝇
B.雌性红眼果蝇与雄性白眼果蝇杂交,后代中不会出现雌性白眼果蝇
C.雌性白眼果蝇与雄性红眼果蝇杂交,后代中不会出现雌性红眼果蝇
D.雄性果蝇控制眼色的基因来源于父本
解析:选A 雄性红眼果蝇XWY与任何表现型的雌性果蝇杂交,后代雌性一定是红眼,不会出现雌性白眼果蝇;雌性红眼果蝇XWXw与雄性白眼果蝇XwY杂交,后代中可能会出现雌性白眼果蝇;雌性白眼果蝇XwXw与雄性红眼果蝇XWY杂交,后代中雌性果蝇都是红眼;果蝇控制眼色的基因位于X染色体上,所以雄性果蝇控制眼色的基因来源于母本。
3.下列关于人体内性染色体的叙述,正确的是( )
A.每个细胞内的性染色体数都是相同的
B.性染色体上的每个基因在每个体细胞中都能表达
C.正常情况下,男性睾丸中某些细胞内可能不含Y染色体
D.正常情况下,女性卵巢中某些细胞内可能不含X染色体
解析:选C 人体内每个细胞内的性染色体数不一定相同,如处在有丝分裂后期的细胞中性染色体有4条,而正常体细胞中性染色体有2条,正常生殖细胞中性染色体只有1条,A错误;由于细胞的分化,性染色体上的每个基因在每个体细胞中也是选择性表达,B错误;正常情况下,男性某些细胞内可能不含Y染色体,如处于减数第二次分裂的次级精母细胞,C正确;正常情况下,女性卵巢中所有细胞内都含X染色体,D错误。
4.关于孟德尔的一对相对性状杂交实验和摩尔根证实基因位于染色体上的果蝇杂交实验,下列叙述错误的是( )
A.两实验都设计了F1自交实验来验证其假说
B.实验中涉及的性状均受一对等位基因控制
C.两实验都采用了统计学方法分析实验数据
D.两实验均采用了假说-演绎的研究方法
解析:选A 摩尔根实验中未曾设计F1自交实验验证其假说,两实验都设计了F1测交实验来验证其假说,A错误。
5.果蝇的眼色由一对等位基因(A、a)控制。在暗红眼♀×朱红眼♂的正交实验中,F1只有暗红眼;在朱红眼♀×暗红眼♂的反交实验中,F1雌性为暗红眼,雄性为朱红眼。则下列说法错误的是( )
A.反交的实验结果说明这对控制眼色的基因不在常染色体上
B.正、反交的F1中,雌性果蝇的基因型都是XAXa
C.正、反交亲本雌果蝇均为纯合子
D.正、反交的F2中,朱红眼雄果蝇的比例不相同
解析:选D 本实验中正交和反交的实验结果不同,说明这对控制眼色的基因不在常染色体上,A正确。由分析可知,暗红眼为显性,正交实验中暗红眼♀(XAXA)×朱红眼♂(XaY),F1只有暗红眼:XAXa、XAY,其中雌果蝇的基因型为XAXa;反交实验中朱红眼♀(XaXa)×暗红眼♂(XAY),F1雌性为暗红眼(XAXa),雄性为朱红眼(XaY),B正确。由B项可知,正、反交亲本雌果蝇均为纯合子,C正确。正交的F1只有暗红眼:XAXa、XAY,其F2中朱红眼雄果蝇的比例为1/4;反交实验中,F1雌性为暗红眼(XAXa),雄性为朱红眼(XaY),其F2中朱红眼雄果蝇的比例也是1/4,D错误。
6.(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)进行性肌营养不良症是遗传性骨骼肌变性疾病,临床上以缓
慢进行性发展的肌萎缩、肌无力为主要表现。如图为Becker型进行性肌营养不良症的系谱图(图中黑色为患者),该病为伴X染色体隐性遗传病。Ⅲ1个体致病基因的来源是( )
A.Ⅰ1 B.Ⅰ2
C.Ⅰ3 D.Ⅰ4
解析:选B 由于Ⅲ1是男性,其X染色体只能来自其母亲Ⅱ1,由于Ⅱ1的父亲Ⅰ1不携带患病基因,因此Ⅱ1致病基因也只能来自Ⅰ2,所以Ⅲ1个体致病基因的来源是Ⅰ2。
7.猫是XY型性别决定的二倍体生物,控制猫体毛颜色的基因A(橙色)、a(黑色)位于X染色体上,当猫体细胞中存在两条或两条以上X染色体时,只有随机的1条X染色体上的基因能表达,另一条X染色体因高度螺旋化而失活成为巴氏小体。基因型为XAY与XaXa的亲代杂交,下列推断正确的是( )
A.雄性子代全为黑色,体细胞中可检测到巴氏小体
B.雌性子代全为橙色,体细胞中可检测到巴氏小体
C.表现型为黑橙相间的子代体细胞中可检测到巴氏小体
D.其反交的子代中表现为黑橙相间的个体不能检测到巴氏小体
解析:选C 基因型为XAY与XaXa的亲代杂交,子代基因型为XAXa、XaY(黑色雄猫),因此雄性子代全为黑色,不能观察到巴氏小体,A错误;当猫体细胞中存在两条或两条以上X染色体时,只有随机的1条X染色体上的基因能表达,另一条X染色体因高度螺旋化而失活成为巴氏小体,因此基因型为XAXa的个体表现为黑橙相间,该雌猫体细胞中可检测到巴氏小体,B错误,C正确;反交即XAXA×XaY,子代基因型为XAXa和XAY,子代雌性为黑橙相间的个体且能检测到巴氏小体,D错误。
8.(2021·三明质检)某一对相对性状受一对等位基因(A和a)控制,如果这一对等位基因位于常染色体上,则在生物种群中有AA、Aa、aa三种基因型,如果只存在于X染色体上,则有M种基因型,如果存在于X和Y染色体的同源区段,则有N种基因型,那么M和N分别为( )
A.5和5 B.5和6
C.5和7 D.3和6
解析:选C 基因如果只在X染色体上,则雌性有3种基因型,雄性有2种基因型,如果在X和Y染色体的同源区段,则雌性有3种基因型,雄性有4种基因型。
9.如图为某遗传病的系谱图,相关基因用B、b表示。图中Ⅱ1个体的基因型不可能是( )
A.bb B.Bb C.XbY D.XBY
解析:选D 系谱图中Ⅱ1的母亲Ⅰ2正常,则该遗传病不可能是伴X染色体显性遗传病,可能是常染色体隐性遗传病、常染色体显性遗传病、伴X染色体隐性遗传病。若为常染色体隐性遗传病,则Ⅱ1的基因型为bb;若为常染色体显性遗传病,则Ⅱ1的基因型为Bb;若为伴X染色体隐性遗传病,则Ⅱ1的基因型为XbY;该遗传病不可能是伴X染色体显性遗传病,所以Ⅱ1的基因型不可能是XBY。
10.如图是人体性染色体的模式图,下列叙述错误的是( )
A.位于Ⅰ段和Ⅱ段上的基因都有其等位基因
B.位于Ⅰ段上的基因的遗传属于伴Y染色体遗传
C.位于Ⅱ段上的基因的遗传也属于伴性遗传
D.位于Ⅲ段上的显性基因控制的遗传病,女性发病率高于男性
解析:选A Y染色体上位于Ⅰ段上的基因没有其等位基因,A错误;Ⅰ段上的基因的遗传属于伴Y染色体遗传,B正确;性染色体上的基因的遗传都属于伴性遗传,C正确;Ⅲ段上的基因的遗传为伴X染色体遗传,伴X染色体显性遗传病中女性发病率高于男性,D正确。
11.(2021·重庆模拟)通过下列有关遗传学交配方式(一对相对性状由一对等位基因控制,完全显性),不能达到相应目的的是( )
A.让具有相对性状的纯合子杂交以判断性状的显隐性
B.通过正反交可判断基因是位于常染色体上还是位于X染色体上
C.杂合子植株自交一代即可筛选得到显性纯合子
D.测交可以推测被测个体产生的配子种类和比例
解析:选C 用具有相对性状的纯合子进行杂交,F1中显现出来的性状,叫作显性性状。若正反交结果一致,说明控制该对相对性状的基因位于常染色体上;若正反交不一致,说明基因位于X染色体上。若想获得显性纯合植株,需要连续自交,杂合子植株自交,直至后代不发生性状分离,只自交一次,不能筛选出显性纯合子。由于测交是被测个体与隐性个体杂交,而隐性个体只能产生1种含隐性基因的配子,所以通过测交后代的表现型种类和比例,可以推测被测个体的配子种类和比例。
12.已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状(红眼W、白眼w),且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。现有若干红眼和白眼的雌雄果蝇,某实验小组欲用一次交配实验证明这对基因位于何种染色体上。下列相关叙述错误的是( )
A.若子代中雌果蝇全部为红眼,雄果蝇全部为白眼,则这对基因位于X染色体上
B.若子代中雌雄果蝇全部为红眼,则这对基因位于常染色体或X、Y染色体的同源区段上
C.若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
D.这对基因也有可能只位于Y染色体上
解析:选D 首先明确该实验的目的是探究控制果蝇眼色的基因位于何种染色体上,然后根据红眼和白眼的显隐性,以及提供的实验材料(若干红眼、白眼雌雄果蝇),正确选择实验材料并预测实验结果。欲判断基因位置,在已知显隐性的情况下,应选用隐性雌性个体与显性雄性个体交配,所以本实验应选择白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交。预测实验结果时,可以采用假设法:如果该对基因位于X染色体上,则白眼雌果蝇与红眼雄果蝇的基因型分别为XwXw和XWY,则杂交后代基因型为XWXw和XwY,雌果蝇全部为红眼,雄果蝇全部为白眼,A正确。如果该对基因位于X、Y染色体的同源区段上,则白眼雌果蝇与红眼雄果蝇的基因型分别为XwXw和XWYW,则杂交后代的基因型为XWXw和XwYW,雌雄果蝇均为红眼;如果该对基因位于常染色体上,且基因型为ww和WW,则子代果蝇全部为红眼,B正确。如果该对基因位于常染色体上,且基因型为ww和Ww,则子代中雌雄果蝇均既有红眼又有白眼,C正确。由于红眼和白眼在雌果蝇中出现,所以该对基因不可能只在Y染色体上出现,D错误。
13.如图为果蝇性染色体结构简图。要判断果蝇某伴性遗传基因位于片段Ⅰ上还是片段Ⅱ上,现用一只表现型是隐性的雌蝇与一只表现型为显性的雄蝇杂交,不考虑突变,若后代为①雌性为显性,雄性为隐性;②雌性为隐性,雄性为显性,推测①②两种情况下该基因分别位于( )
A.Ⅰ;Ⅰ B.Ⅱ 1;Ⅰ
C.Ⅱ 1或Ⅰ;Ⅰ D.Ⅱ 1;Ⅱ 1
解析:选C 假设相关基因用B、b表示。根据题意分析,现用一只表现型是隐性的雌蝇与一只表现型为显性的雄蝇杂交,如果基因在Ⅰ上,则雄性可以有3种基因型(XBYB、XBYb、XbYB),所以后代有以下几种情况:雌性和雄性都为显性;雌性为显性,雄性为隐性;雌性为隐性,雄性为显性。①②两种情况都可能出现。如果基因在Ⅱ 1上,则雄性的基因型为XBY,则后代中雌性为显性,雄性为隐性,符合①的情况。
14.已知果蝇的有眼和无眼是由一对等位基因控制的相对性状,某小组用一只无眼雌蝇和一只有眼雄蝇杂交,F1的表现型及比例如下表。下列说法错误的是( )
眼 性别
1/2有眼 1/2雌、1/2雄
1/2无眼 1/2雌、1/2雄
A.根据杂交结果可以判断控制果蝇有眼/无眼的基因位于常染色体上
B.若控制果蝇有眼/无眼的基因位于常染色体上,根据杂交结果不能判断有眼/无眼的显隐性关系
C.若控制果蝇有眼/无眼的基因位于X染色体上,无眼是显性性状
D.让F1中的有眼果蝇相互交配,可以判断有眼/无眼的显隐性关系
解析:选A 已知果蝇的有眼和无眼是由一对等位基因(A/a)控制的相对性状,某小组用一只无眼雌蝇和一只有眼雄蝇杂交,F1中无论雌雄果蝇均表现为有眼∶无眼=1∶1。若基因位于常染色体上,杂交组合为Aa×aa,可以满足题意;若基因位于X染色体上,杂交组合为XAXa×XaY,也可以满足题意,因此控制有眼和无眼相对性状的等位基因,既可以位于常染色体上,也可以位于X染色体上,A错误。若控制果蝇有眼/无眼的基因位于常染色体上,根据杂交结果不能判断有眼/无眼的显隐性关系,B正确。若控制果蝇有眼/无眼的基因位于X染色体上,则亲代的杂交组合是XAXa×XaY,雌蝇表现为无眼,则无眼是显性性状,C正确。若基因位于常染色体上,F1的基因型为Aa和aa,有眼果蝇相互交配,若子代全是有眼,则有眼是隐性性状;若子代满足有眼∶无眼=3∶1,则有眼是显性性状。若基因位于X染色体上,F1的基因型为XAXa、XaXa、XAY、XaY,有眼果蝇相互交配,若子代全是有眼,则有眼是隐性性状;若子代满足有眼∶无眼=3∶1,则有眼是显性性状,因此让F1中的有眼果蝇相互交配,可以判断有眼/无眼的显隐性关系,D正确。
15.(2021·广州模拟)如图为某家族的遗传系谱图,甲病相关基因用A、a表示,乙病相关基因用E、e表示,其中有一种病的基因位于X染色体上;男性人群中隐性基因a占1%。下列推断正确的是( )
A.5号的基因型是aaXEXe
B.7号为甲病患者的可能性是1/303
C.4号与2号基因型相同的概率是1/4
D.1号与2号再生一个男孩正常的概率是3/16
解析:选B 根据分析可知,甲病为常染色体隐性遗传病,乙病为伴X染色体隐性遗传病,则1号基因型为AaXEY,2号基因型为AaXEXe,则5号基因型为aaXEXE或aaXEXe,A错误;已知男性人群中隐性基因a占1%,则A的基因频率为99%,根据遗传平衡定律,图中3号是Aa的概率=2Aa÷(2Aa+AA)=2a÷(2a+A)=2/101,而4号是Aa的概率为2/3,因此7号为甲病患者的可能性=2/101×2/3×1/4=1/303,B正确;2号的基因型为AaXEXe,4号的基因型为AaXEXe的概率是2/3×1/2=1/3,C错误;1号基因型为AaXEY,2号基因型为AaXEXe,两者再生一个男孩正常的概率是3/4×1/2=3/8,D错误。
二、非选择题
16.某种植物是雌雄异株的XY型性别决定的生物,它的X和Y性染色体结构如图(Ⅰ表示同源区段,Ⅱ、Ⅲ表示非同源区段)。该植物的花色有红色和紫色两种,控制这一对相对性状的基因(A和a)位于性染色体上,有人利用该植物这一对相对性状做了实验,结果如下表。请分析回答下列问题:
杂交组合一 P1紫花(♀)×红花(♂)→F1:全紫花
杂交组合二 P1紫花(♂)×红花(♀)→F1:紫花(♀)∶红花(♂)→1∶1
杂交组合三 P1紫花(♂)×红花(♀)→F1:红花(♀)∶紫花(♂)→1∶1
(1)根据杂交组合________,可以判断花色的显性性状为________。
(2)仅根据杂交组合二,可以判断控制花色性状的基因位于________区段;仅根据杂交组合三,可以判断控制花色性状的基因位于________区段。
(3)杂交组合二、三中父本的基因型分别为________________________________________________________________________。
(4)杂交组合二的F1中雌株与杂交组合三的F1中雄株交配,后代中紫花植株的比例为________,紫花植株中纯合子的比例为________。
答案:(1)一 紫色 (2)Ⅰ或Ⅱ Ⅰ (3)XAYa、XaYA (4)3/4 1/3
17.某种鸟的羽色受两对相互独立的等位基因控制,其中A/a基因在性染色体的非同源区,B/b基因在常染色体上,位置如图1所示。基因A控制蓝色物质的合成,基因B控制黄色物质的合成,aabb个体显白色,其遗传机理如图2所示。图3为这种鸟一个家系的羽色遗传系谱图,请回答下列问题:
(1)2号的基因型为________,4号的基因型为________。
(2)3号在与2号交配生出7号时,产生的卵细胞基因型为________,并在图4的方框中画出3号减数分裂产生此卵细胞时,减数第一次分裂后期的图像(在染色体的对应位置标注相关基因)。
(3)5号为纯合子的概率为________;若5号与6号交配,后代8号为白色羽毛的概率为________。
解析:(1)由题意可知,绿色基因型应是B_ZA_,2号为雄性个体,在鸟类中雄性个体的性染色体组成为ZZ,因其与3号交配能产下7号白色羽毛的雄性个体(bbZaZa),说明2号一定是双杂合子,即BbZAZa,4号是白色雌性个体,基因型是bbZaW。(2)7号基因型是bbZaZa,故3号产生的卵细胞是bZa,3号基因型为BbZaW,图像一定要注意形成卵细胞的要稍大些,且上面的染色体上的基因应是b与a。(3)5号和1号是蓝色,2号为绿色,1号和2号的基因型应是bbZAW和BbZAZa。5号是蓝色雄性个体bbZAZ-,为纯合子的概率是1/2。5号有1/2是bbZAZa,6号是黄色雌性个体,基因型是B_ZaW,其亲本是绿色和黄色,但同胞是白色,说明双亲都是杂合子,那么6号的基因型是1/3BBZaW和2/3BbZaW,与5号个体交配生下白色羽毛bbZaZa和bbZaW的概率是1/2×2/3×1/2×1/2=1/12。
答案:(1)BbZAZa bbZaW (2)bZa 如图所示 (3)1/2 1/12