2021新高考生物人教版一轮复习讲义:难点加强专题(三)基因位置的确认及遗传实验设计 (含答案)
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第3讲基因在染色体上、伴性遗传和人类遗传病▌考纲研读备考定位▌考纲要求核心素养1.举例说明基因与性状的关系。
2.概述性染色体上的基因传递和性别相关联。
3.举例说明人类遗传病的监测和预防。
4.活动:调查常见的人类遗传病并探讨其监测和预防。
1.生命观念——通过基因在染色体上与伴性遗传特点分析,从分子水平、细胞水平阐述生命的延续性,建立起进化与适应的观点。
2.理性思维——通过对伴性遗传规律和解答遗传系谱图方法的归纳总结,培养归纳与概括、推理和逻辑分析能力。
3.社会责任——通过人类遗传病及人类基因组计划的了解,提高关注遗传病的意识。
考点一基因在染色体上ZI ZHU XUE XI TAN JIU TI SHENG自主学习·探究提升基础梳理1.萨顿的假说项目基因染色体生殖过程中在杂交过程中保持完整性和独立性在配子形成和受精过程中,形态结构相对稳定存在体细胞成对成对配子成单成单体细胞中来源成对基因一个来自父方,一个来自母方一对同源染色体,一条来自父方,一条来自母方形成配子时非同源染色体上的非等位基因非同源染色体自由组合自由组合2.基因位于染色体上的实验证据(1)果蝇的杂交实验——问题的提出(2)假设解释——提出假设①假设:控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上,Y染色体上无相应的等位基因。
②对杂交实验的解释(如图):(3)测交验证:亲本中的白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代中雌性红蝇:雌性白蝇:雄性红蝇:雄性白蝇=1:1:1:1。
(4)结论:控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上→基因位于染色体上。
(5)基因与染色体的关系:一条染色体上有多个基因,基因在染色体上呈线性排列。
思维辨析易错整合,判断正误。
(1)基因在染色体上的提出者是萨顿,证明者是摩尔根(√)(2)萨顿利用假说—演绎法,推测基因位于染色体上,且基因都位于染色体上(×)(3)非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合说明核基因和染色体行为存在平行关系(×)(4)摩尔根利用假说—演绎法,证明控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上(√)(5)染色体和基因并不是一一对应关系,一条染色体上含有很多基因(√)延伸探究1.(教材必修2 P28“相关信息”)为什么生物学家常用果蝇作为遗传学研究的实验材料?[提示]果蝇易饲养,繁殖快,产生的后代多。
第三单元生物的变异、育种和进化第1讲基因突变和基因重组考纲研读备考定位考纲要求核心素养1.阐明基因重组和基因突变及其意义。
2.阐明基因突变的特征和原因。
1.生命观念——通过基因突变和基因重组的基本原理,建立起进化与适应的观点。
2.理性思维——通过基因突变与生物性状的关系、基因突变和基因重组的比较,提高归纳与概括能力。
ZI ZHU XUE XI TAN JIU TI SHENG自主学习·探究提升基础梳理1.变异类型的概述(1)“环境条件改变引起的变异”一定就是不可遗传的变异吗?不一定(填“一定”或“不一定”)。
(2)基因突变和染色体变异均属于突变,基因重组未引起新基因产生。
其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为染色体变异,分子水平发生的变异为基因突变和基因重组,只在减数分裂过程中发生的变异为基因重组,真、原核生物和病毒共有的变异类型为基因突变。
2.基因突变(1)实例分析:镰刀型细胞贫血症(2)概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变,叫做基因突变。
3.时间主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。
4.诱发因素(连线)5.突变特点(1)普遍性:一切生物都可以发生。
(2)随机性:生物个体发育的任何时期和部位。
(3)低频性:自然状态下,突变频率很低。
(4)不定向性:一个基因可以向不同方向发生突变,产生一个以上的等位基因。
(5)多害少利性:可能破坏生物体__与现有环境的协调关系。
6.意义(1)新基因产生的途径。
(2)生物变异的根本来源。
(3)生物进化的原始材料。
思维辨析易错整合,判断正误。
(1)有害突变不能成为生物进化的原材料(2018·江苏卷,4B)(×)(2)用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株与用甲基绿和吡罗红对细胞染色观察核酸分布所用核心技术相同(全国卷Ⅲ,2C)(×)(3)某二倍体植物染色体上的等位基因B1突变为B2可能是由于碱基对替换或碱基对插入造成的(海南卷,22A改编)(√)(4)在诱导菊花茎段形成幼苗的过程中,不会同时发生基因突变与基因重组(四川卷,1C)(√)延伸探究1.(教材P81“学科交叉改编”)为什么夏天外出人们常涂防晒霜,做X射线透视的医务人员为何要穿防护衣?[提示]因为紫外线、X射线均会诱发基因突变,从而诱发癌变,故有必要做“防护”。
加强提升课(5)基因位置的判定及相关实验设计突破1.果蝇的长翅(A)对残翅(a)为显性、刚毛(B)对截毛(b)为显性。
为探究两对相对性状的遗传规律,进行如下实验。
亲本组合F1表现型F2表现型及比例实验一长翅刚毛(♀)×残翅截毛(♂)长翅刚毛长翅长翅长翅残翅残翅残翅刚毛刚毛截毛刚毛刚毛截毛♀♂♂♀♂♂6 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 2 ∶ 1 ∶ 1实验二长翅刚毛(♂)×残翅截毛(♀)长翅刚毛长翅长翅长翅残翅残翅残翅刚毛刚毛截毛刚毛刚毛截毛♂♀♀♂♀♀6 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 2 ∶ 1 ∶ 1B、b可能位于__________染色体上,也可能位于__________染色体上。
(填“常”“X”“Y”或“X和Y”)(2)实验二中亲本的基因型为__________________;若只考虑果蝇的翅型性状,在F2的长翅果蝇中,纯合体(子)所占比例为__________。
(3)用某基因型的雄果蝇与任何雌果蝇杂交,后代中雄果蝇的表现型都为刚毛。
在实验一和实验二的F2中,符合上述条件的雄果蝇在各自F2中所占比例分别为__________和__________。
答案:(1)常X X和Y(两空可颠倒)(2)AAX B Y B、aaX b X b(顺序可颠倒) 1/3(3)0 1/22.在一个经长期随机交配形成的自然鼠群中,存在的毛色表现型与基因型的关系如下表(注:AA纯合胚胎致死)。
请分析回答相关问题:表现型黄色灰色黑色基因型Aa1Aa2a1a1a1a2a2a2(1)12。
(2)两只鼠杂交,后代出现三种表现型。
则该对亲本的基因型是________________,它们再生一只黑色雄鼠的概率是________。
(3)假设进行很多Aa2×a1a2的杂交,平均每窝生8只小鼠。
在同样条件下进行许多Aa2×Aa2的杂交,预期每窝平均生________只小鼠。
(4)现有一只黄色雄鼠和多只其他各色的雌鼠,如何利用杂交方法检测出该雄鼠的基因型?实验思路:①选用该黄色雄鼠与多只________色雌鼠杂交。
难点加强专题(三)基因位置的确认及遗传实验设计
重点突破
1.真核细胞基因的三种“位置”
(1)主要位置:细胞核内(即染色体上)
(2)次要位置:细胞质内(位于线粒体、叶绿体中)→遗传时只能随卵细胞传递,表现出“母系遗传”特点。
2.实验法确认基因的位置
(1)判定基因位于细胞核还是细胞质中
若有“正交和反交结果相同或不同”的信息则可以判定基因是位于细胞核中还是位于细胞质内:正交、反交结果相同则基因位于细胞核内;正交、反交结果不同且与母本性状相同,则基因位于细胞质中。
(2)在常染色体上还是在X染色体上
①已知性状的显隐性
♀隐性×显性—
⎩⎪
⎨
⎪⎧子代♀、表现型一致→基因在常染色
体上
子代♀、分别为显性、隐性→基因在
X染色体上
②未知性状的显隐性
正反交实验—
⎩⎪
⎨
⎪⎧正反交结果一致→基因在常染色体上
正反交结果不一致→基因在X染色体上
(3)是位于X、Y染色体的同源区段上还是只位于X染色体上
♀隐性
×
♀纯合显性
—
⎩⎪
⎨
⎪⎧子代♀、均为显性→基因位于X、Y
染色体同源区段上
子代♀为显性,为隐性→基因只位于
X染色体上
(4)基因位于常染色体还是X、Y染色体同源区段
①设计思路
隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交,获得的F 1全表现为显性性状,再选子代中的雌雄个体杂交获得F 2,观察F 2表现型情况。
即:
♀纯合隐性
×
纯合显性⇒F 1(均表现显性)⇒F 1♀×F 1⇒F 2
②结果推断⎩⎪⎨⎪⎧
a.若F 2雌雄个体中都有显性性状和隐性性状出现,则该基因位于常染色体上
b.若F 2中雄性个体全表现为显性性状,雌
性个体中既有显性性状又有隐性性状,则该基因位于X 、Y 染色体的同源区段上 3.数据信息分析法确认基因位置 除以上列举的方法外,还可依据子代性别、性状的数量比例分析确认基因位置:若后代中两种表现型在雌雄个体中比例一致,说明遗传与性别无关,则可确定基因在常染色体上;若后代中两种表现型在雌雄个体中比例不一致,说明遗传与性别有关,则可确定基因在性染色体上。
分析如下: (1)根据表格信息中子代性别、性状的数量比分析推断
灰身、直毛 灰身、分叉毛 黑身、直毛 黑身、分叉毛 雌蝇 34 0 14
0 雄蝇 38 38 18 18
色体遗传。
直毛与分叉毛的比例,雌蝇中4:0,雄蝇中1:1,二者不同,故为伴X 染色体遗传。
(2)依据遗传调查所得数据进行推断
4.生物性别判定遗传实验设计
当控制生物性状的基因位于X(或Z)染色体上时,其性状遗传与性别相联系——据此可巧妙设计实验,据子代性状反推其性别,方法如下:
同型性染色体(XX 或ZZ)隐性×异型性染色体(XY 或 ZW)(显性)
考能提升
例1(2017·全国卷Ⅰ,32)某种羊的性别决定为XY型,已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制;黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制,且黑毛对白毛为显性。
回答下列问题:
(1)某同学为了确定M/m是位于X染色体上,还是位于常染色体上,让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配,子二代中黑毛:白毛=3:1,我们认为根据这一实验数据,不能确定M/m是位于X染色体上,还是位于常染色体上,还需要补充数据,如统计子二代中白毛个体的性别比例,若白毛个体全为雄性,则说明M/m是位于X染色体上;若白毛个体中雄性:雌性=1:1,则说明M/m是位于常染色体上。
(2)一般来说,对于性别决定为XY型的动物群体而言,当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时,基因型有3种;当其仅位于X染色体上时,基因型有__5种;当其位于X和Y染色体的同源区段时(如图所示),基因型有7种。
[解析](1)若M/m位于常染色体上,则白毛个体中雌雄比例为1:1;若M/m位于X染色体上,则子二代的基因型为X M X M、X M X m、X M Y、X m Y,其中白色个体均为雄性。
(2)一般来说,对于性别决定为XY型的动物群体而言,当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时,其基因型有AA、Aa、aa三种;当其仅位于X染色体上时,其基因型有X A X A、X A X a、X a X a、X A Y、X a Y,共5种;当其位于X和Y染色体的同源区段时,其基因型有X A X A、X A X a、X a X a、X A Y A、X A Y a、X a Y A、X a Y a,共7种。
例2(2019·广东省广州市模拟)某雌雄异株的植物,其性别决定方式为XY型,该植物由基因A、a控制茎的高度(高茎和矮茎),由基因D、d控制花的颜色(红花、粉红花和
白花,其中红花对白花为不完全显性)。
科研人员用高茎红花植株和矮茎白花植株作为亲本进行正交和反交实验,所得F1均表现为高茎粉红花,让F1的雌雄植株进行杂交,所得F2的表现型及比例为高茎红花:高茎粉红花:高茎白花:矮茎红花:矮茎粉红花:矮茎白花=3:6:3:1:2:1。
请回答下列问题:
(1)分析上述杂交实验结果,能(填“能”或“不能”)确定这两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律;若不考虑基因位于X、Y染色体同源区段的情况,能(填“能”或“不能”)确定这两对相对性状的遗传都不属于伴性遗传,作出后一项判断的依据是亲本植株进行的正交和反交实验结果是一致的,与性别决定无关。
(2)科研人员对F2中高茎红花植株的基因型进行鉴定,最好采用测交法,即让F2中高茎红花植株与矮茎白花植株杂交,请预测结果并指出相应结论:若子代均为高茎粉红花,则高茎红花植株的基因型为AADD;若子代中高茎粉红花植株与矮茎粉红花植株的数量比为1:1(或子代出现矮茎粉红花植株),则高茎红花植株的基因型为AaDD。
(3)科研人员将抗虫蛋白基因M导入该植物一雄株的某条染色体上,使之具备抗虫性状。
为了确定基因M所在的染色体,可让该雄株与雌株杂交,测定后代的抗虫性。
请补充以下推论:
①若产生的后代中仅雌株具备抗虫性,则基因M最可能位于X染色体上;
②若产生的后代中仅雄株具备抗虫性,则基因M最可能位于Y染色体上;
③若产生的后代中不论雌雄均有一半抗虫,一半不抗虫,则基因M位于常染色体上。
例3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。
下列相关叙述中,错误的是(D)
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]若这对基因位于X染色体上,则亲本的基因型为X w X w×X W Y,后代雌果蝇(X W X w)均为红眼,雄果蝇(X w Y)均为白眼,A正确;若这对基因位于常染色体上,则亲本的基因型有两种情况,一种是WW×ww,则后代无论雌、雄都表现为红眼,另一种是Ww×ww,则子代中雌、雄果蝇均既有红眼又有白眼;若这对基因位于X、Y染色体的同源区段上,则亲本的基因型可能为X w X w×X W Y W,子代中雌、雄果蝇全部为红眼,B、C正确;根据题干信息“雌、。