2025屆新教材高考生物一輪復習微專題三與基因定位相關的實驗設計學案新人教版

PAGEPAGE13微專題(三)與基因定位相關的試驗設計1.探究基因位于常染色體上還是X染色體上(1)已知性狀的顯隱性(2)未知性狀的顯隱性【典例1】果蠅具有繁殖速度快、培育周期短、相對性狀明顯等優(yōu)點。在遺傳學探討中果蠅是一種志向的試驗材料?，F(xiàn)有以下兩只果蠅的遺傳學試驗。試驗一:兩只紅眼果蠅雜交,子代果蠅中紅眼∶白眼=3∶1。試驗二:一只紅眼果蠅與一只白眼果蠅雜交,子代紅眼雄果蠅∶白眼雄果蠅∶紅眼雌果蠅∶白眼雌果蠅=1∶1∶1∶1。請回答下列問題。(1)從試驗一中可知為顯性性狀。

(2)為了推斷限制果蠅眼色的基因是位于X染色體上還是常染色體上,有以下兩種方案。①在試驗一的基礎上,視察子代,假如子代,則限制果蠅眼色的基因位于X染色體上。

②從試驗二的子代中選取進行雜交,假如后代,則限制果蠅眼色的基因位于X染色體上。

審題指導(1)試驗一中:兩只紅眼果蠅雜交,子代果蠅中紅眼∶白眼=3∶1,則紅眼對白眼為顯性。假如基因在X染色體上,則子代中的白眼全為雄性,假如基因在常染色體上,則子代雌雄中均有紅眼∶白眼=3∶1,所以可依據(jù)白眼果蠅的性別來推斷基因的位置。(2)試驗二中:若限制果蠅眼色的基因位于X染色體上(假設受基因A、a限制),則子代基因型和表型分別是紅眼雄果蠅(XAY)、白眼雄果蠅(XaY)、紅眼雌果蠅(XAXa)、白眼雌果蠅(XaXa)。從其中選取紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅雜交,后代性狀表現(xiàn)會出現(xiàn)明顯性別差異:子代雌性全為紅眼,雄性全為白眼。2.探究基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上基本思路一:用“隱性純合雌×顯性純合雄”進行雜交,視察分析F1的性狀。即:隱性純合雌

×

顯性純合雄?a基本思路二:用“顯性雜合雌×顯性純合雄”進行雜交,視察分析F1的性狀。即:顯性雜合雌

×

顯性純合雄?a適用條件:已知性狀的顯隱性和限制性狀的基因在性染色體上?！镜淅?】果蠅的性別確定是XY型,性染色體上存在三個區(qū)段,紅眼/白眼由一對等位基因限制,基因用R、r表示,摩爾根的果蠅雜交試驗如圖所示,回答下列問題。(1)推斷眼色基因不在常染色體上的理由是

。

(2)摩爾根當時是讓白眼雄果蠅與上圖中F1紅眼雌果蠅進行測交,依據(jù)試驗結(jié)果(填“能”或“不能”)確定白眼基因位于Ⅰ區(qū)段上或是Ⅱ區(qū)段上。

(3)利用上述測交試驗可得到白眼雌果蠅,與多只野生型(均為純合子)紅眼雄果蠅進行雜交。若子一代,則果蠅眼色基因位于Ⅱ區(qū)段上。

若子一代,則果蠅眼色基因位于Ⅰ區(qū)段上。

(4)一對直剛毛的雌雄果蠅雜交,后代中直剛毛雌果蠅∶直剛毛雄果蠅∶焦剛毛雌果蠅=1∶2∶1,推斷限制直剛毛與焦剛毛的基因位于上。

審題指導依據(jù)題意和圖示分析可知,左圖為性染色體簡圖,X和Y染色體有一部分是同源的(圖中Ⅰ片段),另一部分是非同源的(圖中的Ⅱ片段、Ⅲ片段)。右圖中,紅眼與白眼果蠅雜交,F1均為紅眼,說明紅眼相對于白眼是顯性性狀,F2中白眼只出現(xiàn)在雄果蠅中,眼色與性別相關聯(lián),說明限制眼色的基因不在常染色體上。3.探究基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是位于常染色體上(1)設計思路隱性的純合雌性個體與顯性的純合雄性個體雜交,獲得的F1全表現(xiàn)為顯性性狀,再選子代中的雌雄個體雜交獲得F2,視察F2表型狀況。即:(2)結(jié)果推斷a【典例3】(2024河北武邑宏達學校高考模擬)科技人員發(fā)覺了某種兔的兩個野生種群,一個種群不論雌雄后肢都較長,另一種群不論雌雄后肢都較短。為確定限制后肢長、短這一相對性狀的基因顯隱性關系及基因所在位置是位于常染色體還是位于性染色體的Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2片段(如圖),愛好小組同學進行了如下分析和試驗。(1)在兔的種群中,Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2區(qū)段中可存在等位基因的片段是,兔在繁殖過程中性染色體之間可能發(fā)生基因重組的片段是。

(2)兩種群不論雌、雄后肢長度表現(xiàn)都一樣,可以確定限制后肢長、短的基因不位于片段。

(3)同學們分別從兩種群中選多對親本進行了以下兩組試驗。甲組:♂后肢長×♀后肢短→F1后肢短;乙組:♀后肢長×♂后肢短→F1后肢短。從兩組試驗中可得到以下結(jié)論:后肢長度的顯隱性關系為。在此基礎上可以確定基因不位于片段。

(4)為進一步確定基因位于Ⅰ區(qū)段還是位于,同學們打算用乙組的F1與親代個體進行回交試驗。試驗時應選擇乙組F1的雄兔與親代的雌兔交配,通過視察子代的表型進行分析。

若后代,則基因位于Ⅰ片段。

若子代雌兔、雄兔中后肢都有長有短,則基因位于。

審題指導由圖可知,Ⅰ是X、Y染色體的同源區(qū)段,Ⅱ-1上基因限制的性狀屬于伴Y染色體遺傳,Ⅱ-2上基因限制的性狀屬于伴X染色體遺傳。由“一個種群不論雌雄后肢都較長,另一種群不論雌雄后肢都較短”可知,原始種群中,均為純合子。“甲組:♂后肢長×♀后肢短→F1后肢短;乙組:♀后肢長×♂后肢短→F1后肢短”屬于正反交,正反交的結(jié)果一樣,說明后肢短是顯性性狀,且說明基因不是位于Ⅱ-2區(qū)段,可能位于常染色體或Ⅰ區(qū)段。4.推斷限制不同性狀的等位基因是否位于一對同源染色體上(1)推斷基因是否位于一對同源染色體上以AaBb為例,若兩對等位基因位于一對同源染色體上,不考慮同源染色體的非姐妹染色單體間的互換,則產(chǎn)生2種類型的配子,在此基礎上進行自交會產(chǎn)生2種或3種表型,測交會出現(xiàn)2種表型;若兩對等位基因位于一對同源染色體上,考慮同源染色體的非姐妹染色單體間的互換,則產(chǎn)生4種類型的配子,在此基礎上進行自交或測交會出現(xiàn)4種表型。(2)推斷基因是否位于不同對同源染色體上以AaBb為例,若兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上,則產(chǎn)生4種類型的配子。在此基礎上進行測交或自交時會出現(xiàn)特定的性狀分別比,如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1等。在涉及兩對等位基因遺傳時,若出現(xiàn)上述性狀分別比,可考慮基因位于兩對同源染色體上。(3)推斷外源基因整合到宿主染色體上的類型外源基因整合到宿主染色體上有多種類型,有的遵循孟德爾遺傳定律。若多個外源基因以連鎖的形式整合到同源染色體的一條上,其自交會出現(xiàn)分別定律中的3∶1的性狀分別比;若多個外源基因分別獨立整合到非同源染色體的一條染色體上,各個外源基因的遺傳互不影響,則會表現(xiàn)出自由組合的現(xiàn)象?！镜淅?】某單性花雌雄同株的二倍體植物的三對等位基因為A和a、B和b、D和d,已知A、B、D三個基因分別對a、b、d基因完全顯性,為探究這三對等位基因的遺傳是否遵循孟德爾的自由組合遺傳定律,做了以下試驗:用顯性純合個體與隱性純合個體雜交得F1,再用所得F1同隱性純合個體測交,結(jié)果及比例為AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd=1∶1∶1∶1,則下列推斷結(jié)果正確的是()A.A、B在同一條染色體上,a、D在不同的染色體上B.A、b在同一條染色體上,A、D在不同的染色體上C.A、D在同一條染色體上,a、B在不同的染色體上D.A、d在同一條染色體上,a、b在不同的染色體上審題指導測交是指與隱性純合子(aabbcc)的雜交,由于隱性純合子只能產(chǎn)生一種基因型為abc的配子,因此測交后代的基因型比例完全取決于待測個體所能產(chǎn)生的配子基因型及比例。【典例5】(2024山東)玉米是雌雄同株異花植物,利用玉米純合雌雄同株品系M培育出雌株突變品系,該突變品系的產(chǎn)生緣由是2號染色體上的基因Ts突變?yōu)閠s,Ts對ts為完全顯性。將抗玉米螟的基因A轉(zhuǎn)入該雌株品系中獲得甲、乙兩株具有玉米螟抗性的植株,但由于A基因插入的位置不同,甲植株的株高表現(xiàn)正常,乙植株矮小。為探討A基因的插入位置及其產(chǎn)生的影響,進行了以下試驗:試驗一:品系M(TsTs)×甲(Atsts)→F1中抗螟∶非抗螟約為1∶1試驗二:品系M(TsTs)×乙(Atsts)→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高約為1∶1(1)試驗一中作為母本的是,試驗二的F1中非抗螟植株的性別表現(xiàn)為(填“雌雄同株”“雌株”或“雌雄同株和雌株”)。

(2)選取試驗一的F1抗螟植株自交,F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株約為2∶1∶1。由此可知,甲中轉(zhuǎn)入的A基因與ts基因(填“是”或“不是”)位于同一條染色體上,F2中抗螟雌株的基因型是。若將F2中抗螟雌雄同株與抗螟雌株雜交,子代的表型及比例為。

(3)選取試驗二的F1抗螟矮株自交,F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株約為3∶1∶3∶1,由此可知,乙中轉(zhuǎn)入的A基因(填“位于”或“不位于”)2號染色體上,理由是。F2中抗螟矮株所占比例低于預期值,說明A基因除導致植株矮小外,還對F1的繁殖造成影響,結(jié)合試驗二的結(jié)果推斷這一影響最可能是。F2抗螟矮株中ts基因的頻率為,為了保存抗螟矮株雌株用于探討,種植F2抗螟矮株使其隨機受粉,并僅在雌株上收獲籽粒,籽粒種植后發(fā)育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例為。

審題指導依據(jù)題意可知,基因Ts存在時表現(xiàn)為雌雄同株,當基因突變?yōu)閠s后表現(xiàn)為雌株,玉米雌雄同株M的基因型為TsTs,則試驗中品系M作為父本,品系甲和乙的基因型為tsts,則作為母本。由于只有一個基因A插入玉米植株中,因此該玉米相當于雜合子,可以看作AO,沒有插入基因A的植株基因型看作OO。學科素養(yǎng)達成評價情境探究一復等位基因在一個種群中,在同源染色體相對應的基因座位上存在兩個以上的等位基因,稱為復等位基因。野茉莉的花色有白色、淺紅色、粉紅色、紅色和深紅色,探討發(fā)覺野茉莉花色受一組復等位基因限制(b1—白色、b2—淺紅色、b3—粉紅色、b4—紅色、b5—深紅色),復等位基因彼此間具有完全顯隱關系。為進一步探究b1、b2……b5之間的顯隱性關系,科學家用5個純種品系進行了以下雜交試驗:(1)通過上述雜交試驗,能否推斷b1、b2、b3、b4、b5之間的顯隱關系(若b1對b2為顯性,可表示為b1>b2,依次類推)?自然界野茉莉花色基因型有幾種?(2)理論上分析,野茉莉花色的遺傳還有另一種可能:花色受兩對基因(A/a,B/b)限制,這兩對基因分別位于兩對同源染色體上,每個顯性基因?qū)︻伾脑黾有嗤揖忒B加性。請據(jù)此分析一株雜合粉紅色野茉莉自交后代的表型及比例。(3)若要區(qū)分上述兩種可能,試選取合適品系的野茉莉進行自交,并預期可能的結(jié)果?！厩榫硲谩磕撤N兔子的體色有黑色、褐色、白色三種顏色,分別由常染色體上的復等位基因A1、A2、A3限制,黑色的雌兔與褐色的雄兔子交配,子代出現(xiàn)黑色∶褐色∶白色=1∶2∶1。下列敘述正確的是()A.該組復等位基因有3個,同時位于3條同源染色體上B.該群體中與體色有關的基因型有5種C.這組復等位基因的顯隱性關系為:A1>A2>A3D.兩只兔子交配的后代最多出現(xiàn)3種體色情境探究二果蠅的性別確定和伴性遺傳果蠅是XY型性別確定的生物。正常雄性和雌性果蠅的體細胞中分別含有XY、XX性染色體。但果蠅種群中間或也會出現(xiàn)性染色體異樣的種類,如表所示是性染色體異樣果蠅的性別、育性狀況。下圖為果蠅的兩種性染色體結(jié)構(gòu)模式圖。(說明:性染色體組成為XO、OY的果蠅體細胞內(nèi)只含1條性染色體)性染色體XXYXXXXYYYYOYXO性別雌性—雄性——雄性育性可育死亡可育死亡死亡不育(1)依據(jù)表中信息分析,果蠅性染色體的組成類型會不會影響果蠅性別?(2)果蠅出現(xiàn)性染色體異樣屬于哪種變異類型?(3)請結(jié)合果蠅的兩種性染色體結(jié)構(gòu)模式圖分析,果蠅種群中性染色體上哪個區(qū)域可能發(fā)生基因重組(互換型)?(4)假設XrXrY與XRY的個體雜交,后代中最多出現(xiàn)多少種可育的個體?果蠅種群中可育雄果蠅和可育雌果蠅的性染色體組成分別有幾種類型?【情境應用】如圖是有關XY染色體及部分基因的位置分布,圖甲中Ⅰ表示X和Y染色體的同源區(qū)域,在該區(qū)域上基因成對存在,Ⅱ和Ⅲ是非同源區(qū)域,在Ⅱ和Ⅲ上分別含有X和Y染色體所特有的基因,在果蠅的X和Y染色體上分別含有圖乙所示的基因,其中B和b分別限制果蠅的剛毛和截毛性狀,R和r分別限制果蠅的紅眼和白眼性狀。請據(jù)圖分析回答下列問題。(1)在減數(shù)分裂時,圖甲中的X和Y染色體之間不行能發(fā)生基因重組現(xiàn)象的是(填序號)區(qū)域。

(2)紅眼和白眼基因位于圖甲中的區(qū)域,紅眼雌果蠅的基因型為。

(3)已知某一剛毛雄果蠅的體細胞中有B和b兩種基因,該果蠅可能的基因型有種,請用一次雜交試驗確定B和b在性染色體上的位置,寫出試驗設計方案:

。

微專題(三)與基因定位相關的試驗設計典例1答案(1)紅眼(2)①白眼果蠅的性別白眼果蠅全為雄性②紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅雌性全為紅眼,雄性全為白眼典例2答案(1)F2中白眼只出現(xiàn)在雄果蠅中,眼色與性別相關聯(lián)(2)不能(3)只出現(xiàn)紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅雌雄果蠅全是紅眼(4)X、Y染色體的同源區(qū)段解析(1)據(jù)分析可知,F2中白眼只出現(xiàn)在雄果蠅中,眼色與性別相關聯(lián),說明限制眼色的基因不在常染色體上。(2)不論白眼基因位于Ⅰ區(qū)段上或是Ⅱ區(qū)段上,讓白眼雄果蠅(XrYr或XrY)與F1紅眼雌果蠅(XRXr)進行測交,試驗結(jié)果都一樣,即雌雄都為紅眼∶白眼=1∶1,故不能確定白眼基因位于Ⅰ區(qū)段上或是Ⅱ區(qū)段上。(3)若果蠅眼色基因位于Ⅱ區(qū)段上,則純合紅眼雄果蠅基因型為XRY,白眼雌果蠅基因型為XrXr,子一代只出現(xiàn)紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅;若果蠅眼色基因位于Ⅰ區(qū)段上,則純合紅眼雄果蠅基因型為XRYR,白眼雌果蠅基因型為XrXr,子一代雌雄果蠅全是紅眼。(4)一對直剛毛的雌雄果蠅雜交,后代中直剛毛雌果蠅∶直剛毛雄果蠅∶焦剛毛雌果蠅=1∶2∶1,說明直剛毛對焦剛毛為顯性,性狀跟性別相關聯(lián),又因為子代中出現(xiàn)焦剛毛雌果蠅,說明該基因不行能位于常染色體或Y染色體的Ⅲ片段上。假如限制直剛毛、焦剛毛的基因(用A/a表示)位于X染色體的Ⅱ片段,親本的基因型為XAXa、XAY,后代雌性均為直剛毛,雄性直剛毛∶焦剛毛=1∶1,與題干不符;假如限制直剛毛、焦剛毛的基因(用A/a表示)位于X、Y染色體的同源區(qū)段的Ⅰ片段,親本的基因型為XAXa、XaYA,后代直剛毛雌果蠅∶直剛毛雄果蠅∶焦剛毛雌果蠅=1∶2∶1,與題干相符,故可推斷限制直剛毛、焦剛毛的基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段上。典例3答案(1)Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅱ-2Ⅰ、Ⅱ-2(2)Ⅱ-1(3)后肢短為顯性Ⅱ-2(4)常染色體雄性全為后肢短,雌性全為后肢長常染色體解析(1)依據(jù)題意和圖示分析可知:在兔的種群中,Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2片段有等位基因存在,兔在繁殖過程中性染色體上Ⅰ片段和Ⅱ-2片段(雌兔)均可能發(fā)生基因重組(交叉互換型)。(2)由于不論雌、雄后肢長度表現(xiàn)都一樣,而Ⅱ-1為Y染色體上特有區(qū)段,所以可以確定限制后肢長、短的基因肯定不位于Ⅱ-1片段。(3)依據(jù)兩組試驗的結(jié)果,后代都只有后肢短,說明后肢短對后肢長為顯性。由于甲、乙組試驗F1都沒有出現(xiàn)交叉遺傳現(xiàn)象,所以可以確定基因不位于Ⅱ-2片段。(4)設相關基因為B、b,用乙組的F1(Bb或XbYB)與親代個體雌性個體(bb或XbXb)進行回交試驗以確定基因位于Ⅰ區(qū)段還是位于常染色體,詳細的遺傳圖解為:假設限制后肢長、短的基因位于Ⅰ片段假設限制后肢長、短的基因位于常染色體假如回交后代雄性都表現(xiàn)后肢短,雌性都表現(xiàn)后肢長,則基因位于Ⅰ片段;假如回交后代雌兔、雄兔中后肢都有長有短,則基因位于常染色體上。典例4A依據(jù)題意,用顯性純合個體(AABBCC)與隱性純合個體(aabbcc)雜交得F1,再用所得F1(AaBbCc)同隱性純合個體(aabbcc)測交,結(jié)果及比例為AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd=1∶1∶1∶1,則F1(AaBbCc)所產(chǎn)生的配子種類及比例為ABD∶ABd∶abD∶abd=1∶1∶1∶1,由于配子中AB∶ab=1∶1,AD∶Ad∶aD∶ad=1∶1∶1∶1,BD∶Bd∶bD∶bd=1∶1∶1∶1,可知A與B、a與b分別在同一條染色體上,表現(xiàn)為連鎖遺傳,而A、a與D、d間以及B、b與D、d間表現(xiàn)為自由組合。典例5答案(1)甲雌雄同株(2)是AAtsts抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1(3)不位于抗螟性狀與性別性狀間是自由組合的,因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2號染色體上含A基因的雄配子不育1/21/6解析(1)依據(jù)題意可知,含有Ts基因的植株為雌雄同株,tsts為雌株,試驗一中品系M為雌雄同株,甲為雌株,因此甲只能作為母本,品系M在試驗一中作為父本。試驗二中雜交組合為TsTs×Atsts,雜交后代基因型為ATsts、Tsts,全部為雌雄同株。(2)試驗一的雜交組合的基因型為TsTs×Atsts,雜交產(chǎn)生的F1的抗螟基因型為ATsts,自交后代全部的雌株都是抗螟性狀,而雌株的基因型為tsts,因此A基因和ts基因位于同一條染色體上,F2的抗螟雌雄同株基因型為ATsts,抗螟雌株的基因型為AAtsts,前者產(chǎn)生的配子的比例為Ats∶Ts=1∶1,后者只能產(chǎn)生Ats一種配子,因此雜交后代AAtsts∶ATsts=1∶1,即抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1。(3)依據(jù)題意可知,試驗二中親本的基因型組合為TsTs×Atsts,產(chǎn)生的F1的抗螟植株的基因型為ATsts,自交后代F2中抗螟∶非抗螟=1∶1,雌雄同株∶雌株=3∶1,而抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株∶非抗螟雌株=3∶1∶3∶1,即兩者遵循基因的自由組合定律,因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2號染色體上。F1關于抗螟性狀的基因型為A,理論上自交后代抗螟植株所占的比例為3/4,而實際中所占比例為1/2,則可能的緣由是含有A基因的花粉不育,導致雌雄同株的個體只能產(chǎn)生不含A的雄配子,而雌株產(chǎn)生的含A配子占1/2,則自交后代抗螟∶非抗螟=1∶1。依據(jù)基因的自由組合定律可知,F2的抗螟矮株中TsTs∶Tsts∶tsts=1∶2∶1,因此ts的基因頻率為1/2,F2的抗螟植株中存在1/3TsTs和2/3Tsts,由于含有A基因的雄配子不育,因此雌雄同株的植株只能供應不含A基因的花粉(2/3Ts,1/3ts),雌株供應的配子為1/2Ats、1/2ts,后代抗螟雌株所占的比例為1/3×1/2=1/6。學科素養(yǎng)達成評價情境探究一(1)提示由題意可得,白色花×淺紅色花→淺紅色花,得出,b2>b1;粉紅色花×紅色花→紅色花,得出,b4>b3;紅色花×深紅色花→深紅色花,得出,b5>b4;淺紅色花×紅色花→粉紅色∶紅色花=1∶1,得出,b3>b2。自然界野茉莉花色基因型有15種,為b1b1、b1b2、b1b3、b1b4、b1b5、b2b2、b2b3、b2b4、b2b5、b3b3、b3b4、b3b5、b4b4、b4b5、b5b5。(2)提示由題意可得,一株粉紅色野茉莉(AaBb)自交后代的表型及比例為白色∶淺紅色∶粉紅色∶紅色∶深紅色=1∶4∶6∶4∶1。(3)提示若要區(qū)分上述兩種可能,可用一株淺紅色或紅色野茉莉進行自交。若子代全為淺紅色或紅色,則為第一種狀況,若子代出現(xiàn)深紅色或出現(xiàn)白色則是其次種狀況?！厩榫硲谩緿據(jù)題干信息分析,黑色與褐色的雌雄兔子交