步步高高考生物一轮总复习精品讲义 第15讲 基因的自由组合定律 新人教版.docx

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步步高高考生物一轮总复习精品讲义第15讲基因的自由组合定律新人教版

第15讲　基因的自由组合定律

[考纲要求]　1.基因的自由组合定律（Ⅱ）。

2.孟德尔遗传实验的科学方法（Ⅱ）。

考点一　两对相对性状的遗传实验[重要程度：

★★★★☆]

一、两对相对性状的杂交实验——提出问题

其过程为：

P　　　　　　　　黄圆×绿皱

　　　　　　　　↓

F1　黄圆

　　　　　　　　↓⊗

F2　　　9黄圆∶3黄皱∶3绿圆∶1绿皱

二、对自由组合现象的解释和验证——提出假说，演绎推理

1．理论解释（判一判）

（1）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（　√　）

（2）受精时，雌雄配子的结合方式有16种（　√　）

（3）F2的基因型有9种，比例为4∶2∶2∶2∶2∶1∶1∶1∶1（　√　）

2．遗传图解

3．验证（测交的遗传图解）

三、自由组合定律的实质、时间、范围——得出结论

1．实质：

非同源染色体上的非等位基因自由组合。

（如图）

2．时间：

减数第一次分裂后期。

3．范围：

有性生殖的生物，真核细胞的核内染色体上的基因。

无性生殖和细胞质基因遗传时不遵循。

四、孟德尔实验方法的启示和遗传规律的再发现

1．实验方法的启示

孟德尔获得成功的原因：

①正确选材（豌豆）；②对相对性状遗传的研究，从一对到多对；③对实验结果进行统计学的分析；④运用假说—演绎法（包括“提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论”五个基本环节）这一科学方法。

2．遗传规律再发现

（1）1909年，丹麦生物学家约翰逊把“遗传因子”叫做基因。

（2）因为孟德尔的杰出贡献，他被公认为“遗传学之父”。

观察下面的图示，探究有关问题：

1．能发生自由组合的图示为A，原因是非等位基因位于非同源染色体上。

2．自由组合定律的细胞学基础：

同源染色体彼此分离的同时，非同源染色体自由组合。

3．假如F1的基因型如图A所示，总结相关种类和比例

（1）F1（AaBb）产生的配子种类及比例：

4种，AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1。

（2）F2的基因型有9种。

（3）F2的表现型种类和比例：

4种，双显∶一显一隐∶一隐一显∶双隐＝9∶3∶3∶1。

（4）F1测交后代的基因型种类和比例：

4种，1∶1∶1∶1。

（5）F1测交后代的表现型种类和比例：

4种，1∶1∶1∶1。

4．假如图B不发生染色体的交叉互换，总结相关种类和比例

（1）F1（AaCc）产生的配子种类及比例：

2种，AC∶ac＝1∶1。

（2）F2的基因型有3种。

（3）F2的表现型种类及比例：

2种，双显∶双隐＝3∶1。

（4）F1测交后代的基因型种类及比例：

2种，1∶1。

（5）F1测交后代的表现型种类及比例：

2种，1∶1。

5．绘出产生图A的亲本细胞图示：

答案　

或

6．如图A所示的F1自交，F2中相对于亲本重组性状所占的比例为6/16或10/16。

7．如图A所示的F1自交，F2中A__B__的纯合子比例为1/16，A__B__中纯合子比例为1/9。

1．在孟德尔两对相对性状杂交实验中，F1黄色圆粒豌豆（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产生基因型为YR的卵细胞和基因型为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以自由组合

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

答案　D

解析　在孟德尔两对相对性状的遗传实验中，F1（YyRr）在进行减数分裂时可产生4种比例相等的配子，而不是4个；且卵细胞的数量要远远少于精子的数量；基因的自由组合定律是在F1产生配子时起作用，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。

综上判断D项正确。

2．某哺乳动物毛的颜色有白色和灰色两种，毛的长度有长毛和短毛两种。

现用纯合白色长毛亲本与纯合灰色短毛亲本杂交，得到的F1全为白色短毛个体，F1雌雄个体自由交配得F2，结果符合自由组合定律。

下列对F2的描述中错误的是（双选）（　　）

A．F2中短毛兔与长毛兔之比为2∶1

B．F2有9种基因型，4种表现型

C．F2中与亲本表现型相同的个体大约占3/8

D．F2中灰色短毛与灰色长毛个体杂交，得到两种比例为3∶1的个体

答案　BC

解析　从题意可知符合基因的自由组合定律，短毛对长毛为显性（相关基因用B、b表示），白色对灰色为显性（相关基因用A、a表示），所以F2中短毛兔与长毛兔之比为3∶1；F2中有4种表现型和9种基因型；由于亲本均为单显性的，根据基因的自由组合定律中的9∶3∶3∶1的比例可知，与亲本表现型相同的个体占3/8；F2中的灰色短毛兔的基因型为2/3aaBb、1/3aaBB，灰色长毛兔的基因型为aabb，所以后代中灰色长毛的个体为2/3×1/2＝1/3，灰色短毛个体为2/3。

3．某种昆虫长翅（A）对残翅（a）为显性，直翅（B）对弯翅（b）为显性，有刺刚毛

（D）对无刺刚毛（d）为显性，控制这3对性状的基因均位于常染色体上。

现有这种昆虫一个体基因型如图所示，请回答下列问题：

（1）长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵循基因自由组合定律，并说明理由。

____________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）该昆虫一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为____________________。

（3）该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有____________________。

（4）该昆虫细胞分裂中复制形成的两个D基因发生分离的时期有__________________

________________________________________________________________________。

（5）为验证基因自由组合定律，可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）不遵循。

因为控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上

（2）AbD、abd或Abd、abD

（3）A、a、b、b、D、d

（4）有丝分裂后期和减数第二次分裂后期

（5）aabbdd、aaBBdd、AabbDd、AaBBDd

解析　控制长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上，所以这两对相对性状的遗传不符合基因的自由组合定律。

从题图中可知，A和b连锁，a和b连锁，D和d在另一对同源染色体上，该昆虫的一个初级精母细胞产生的四个精细胞，两两相同，其基因型为AbD、abd或Abd、abD。

该细胞在有丝分裂的间期进行染色体复制（基因也复制），在后期两套基因随着姐妹染色单体的分开移向细胞两极，即每一极都有A、a、b、b、D、d。

该昆虫细胞可进行有丝分裂和减数分裂，在分裂的间期D基因复制，而两个D基因的分离，是随着姐妹染色单体的分开而分离，即在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。

验证基因自由组合定律可采用测交（AabbDd×aabbdd，AabbDd×aaBBdd）或杂交（AabbDd×AabbDd，AabbDd×AaBBDd）方式。

基因分离定律和自由组合定律关系及相关比例图解

解读　

（1）在上述比例最能体现基因分离定律和基因自由组合定律实质的分别是F1所产生配子的比为1∶1和1∶1∶1∶1，其他比例的出现都是以此为基础。

而它们是由于减数分裂等位基因的分离，非同源染色体上的非等位基因的自由组合的结果。

（2）探讨一对或两对等位基因是否遵循基因分离定律或基因自由组合定律的方法

既可采用测交法、花粉鉴定法和单倍体育种法看比例是否为1∶1或1∶1∶1∶1；又可采用自交法，看后代性状分离比是否为3∶1或9∶3∶3∶1来判断。

（3）正确理解各种比例

①F1所产生配子比为1∶1和1∶1∶1∶1不是指雄配子与雌配子的比例，而是指雄配子（或雌配子）中D∶d和YR∶Yr∶yR∶yr分别为1∶1和1∶1∶1∶1。

而真正雄配子的数目远远多于雌配子的数目。

②测交和自交后代的性状分离比分别为1∶1和3∶1,1∶1∶1∶1和9∶3∶3∶1，它们都是理论比值，只有统计的个体数量足够多才可能接近于理论比值，若统计的数量太少，就可能不会出现以上比值。

（4）利用分枝法理解比例关系：

因为黄色和绿色、圆粒和皱粒两对相对性状独立遗传，所以9∶3∶3∶1的实质为（3∶1）×（3∶1），1∶1∶1∶1的实质为（1∶1）×（1∶1），因此若出现3∶3∶1∶1，其实质为（3∶1）×（1∶1）。

此规律可以应用在基因型的推断中。

考点二　基因自由组合定律题型聚焦[重要程度：

★★★★★]

题型一　求种类与概率问题

探例1

　基因型为AaBbCc与AaBbCC的个体杂交

（1）第一亲本和第二亲本产生的配子种类数分别为______、________。

（2）AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间的结合方式种数为________。

（3）杂交后代的基因型与表现型的种类数分别为________、________。

（4）杂交后代中AAbbCc和aaBbCC的概率分别是______、________。

（5）杂交后代中基因型为A__bbC__与aaB__C__的概率分别是________、________。

答案　

（1）8种　4种　

（2）32种　（3）18种　4种

（4）1/32　1/16　（5）3/16　3/16

解析　

（1）AaBbCc的配子种类数为：

2×2×2＝8种。

AaBbCC的配子种类数为：

2×2×1＝4种。

（2）AaBbCc×AaBbCC配子间有8×4＝32种结合方式。

（3）AaBbCc×AaBbCC，后代中有3×3×2＝18种基因型，有2×2×1＝4种表现型。

（4）杂交后代中AAbbCc的概率为

×

×

＝

。

aaBbCC的概率为1/4×1/2×1/2＝

。

（5）A__bbC__的概率为

×

×1＝

。

aaB__C__的概率为1/4×3/4×1＝

。

利用分离定律解决自由组合定律问题的解题思路

首先，将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。

在独立遗传的情况下，有几对等位基因就可分解为几组分离定律问题。

如AaBb×Aabb，可分解为如下两组：

Aa×Aa，Bb×bb。

然后，按分离定律进行逐一分析。

最后，将获得的结果进行综合，得到正确答案。

题型二　基因型、表现型推断问题

探例2

　如果已知子代基因型及比例为1YYRR∶1YYrr∶1YyRR∶1Yyrr∶2YYRr∶

2YyRr，并且也知道上述结果是按自由组合定律产生的。

那么亲本的基因型是（　　）

A．YYRR×YYRrB．YYRr×YyRr

C．YyRr×YyRrD．YyRR×YyRr

答案　B

解析　YY与Yy的比例为1∶1，RR∶Rr∶rr的比例为1∶2∶1，所以第一对是显性纯合子与杂合子杂交的结果，第二对是杂合子自交的结果，因此亲本的基因型为YYRr×YyRr。

探例3

　在家蚕遗传中，蚁蚕（刚孵化的蚕）体色的黑色与淡赤色是一对相对性状，黄茧和白茧是一对相对性状（控制这两对相对性状的基因自由组合），两个杂交组合得到的子代（足够多）数量比见下表，则以下叙述中错误的是（双选）（　　）

子代

亲代

黄茧黑蚁

白茧黑蚁

黄茧淡赤蚁

白茧淡赤蚁

组合一

9

3

3

1

组合二

0

1

0

1

A．黑色对淡赤色为显性，黄茧对白茧为显性

B．组合一中两个亲本的基因型和表现型不相同

C．组合二中亲本的基因型和子代的基因型相同

D．组合一和组合二的子代中白茧淡赤蚁的基因型不完全相同

答案　BD

解析　由于组合一后代黄茧∶白茧＝3∶1，黑色∶淡赤色＝3∶1，则黄茧对白茧为显性（相关基因用A、a表示），黑色对淡赤色为显性（相关基因用B、b表示）。

由组合一后代比例为9∶3∶3∶1，可知两亲本均为黄茧黑蚁，基因型为AaBb。

组合二后代全部为白茧，黑色∶淡赤色＝1∶1，可知亲本基因型为aaBb×aabb，根据遗传图解可知后代基因型为aaBb、aabb，所以A、C项正确，B项错误。

白茧淡赤色个体的基因型为aabb，所以D项错误。

探例4

　假如水稻的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗病（R）对易染病（r）为显性。

现有一高秆抗病的亲本水稻和矮秆易染病的亲本水稻杂交，产生的F1再和隐性类型进行测交，结果如图所示（两对基因位于两对同源染色体上）。

请问F1的基因型为（　　）

A．DdRR和ddRrB．DdRr和ddRr

C．DdRr和DdrrD．ddRr

答案　C

解析　因测交后代比例不是1∶1∶1∶1，可见F1并非全是DdRr，测交后代中易染病的较多，故F1中还有基因型为Ddrr的个体。

根据子代表现型及比例推测亲本基因型

规律：

根据子代表现型比例拆分为分离定律的分离比，确定每一相对性状的亲本基因型，再组合。

如：

①9∶3∶3∶1⇒（3∶1）（3∶1）⇒（Aa×Aa）（Bb×Bb）；

②1∶1∶1∶1⇒（1∶1）（1∶1）⇒（Aa×aa）（Bb×bb）；

③3∶3∶1∶1⇒（3∶1）（1∶1）⇒（Aa×Aa）（Bb×bb）；

④3∶1⇒（3∶1）×1⇒（Aa×Aa）×（BB×BB）或（Aa×Aa）×（BB×Bb）或（Aa×Aa）×（BB×bb）或（Aa×Aa）（bb×bb）。

题型三　基因互作类

探例5

　科研人员为探究某种鲤鱼体色的遗传，做了如下实验：

用黑色鲤鱼与红色鲤鱼杂交，F1全为黑鲤，F1自交结果如下表所示。

根据实验结果，判断下列推测错误的是（　　）

杂交组

F2总数

F2性状的分离情况

黑鲤

红鲤

黑鲤∶红鲤

1

1699

1592

107

14.88∶1

2

1546

1450

96

15.10∶1

A．鲤鱼体色中的黑色是显性性状

B．鲤鱼的体色由细胞核中的基因控制

C．鲤鱼体色的遗传遵循自由组合定律

D．F1与隐性亲本杂交，后代中黑鲤与红鲤的比例为1∶1

答案　D

解析　根据F1自交结果黑色∶红色为15∶1，可推知鲤鱼体色的遗传受两对等位基因控制，遵循孟德尔的自由组合定律。

由黑色∶红色为15∶1，可推知红色性状由双隐性基因决定，其他为黑色。

根据F1测交遗传图解可知测交会产生两种表现型，比例为3∶1。

探例6

　用两个圆形南瓜做杂交实验，子一代均为扁盘状南瓜。

子一代自交，子二代出现扁盘状、圆形和长形三种南瓜，三者的比例为9∶6∶1，现用一扁盘状南瓜做测交实验，则其子代中扁盘状、圆形和长形三种南瓜的比例不可能为（　　）

A．1∶0∶0B．1∶1∶0

C．1∶0∶1D．1∶2∶1

答案　C

解析　根据题意可知，南瓜形状受两对等位基因（假设等位基因为A和a、B和b）控制，其遗传符合基因的自由组合定律，则扁盘状、圆形和长形的基因型分别为A__B__、（A__bb和aaB__）、aabb。

扁盘状南瓜的基因型有四种可能：

AABB、AABb、AaBB、AaBb，故其测交后代中扁盘状、圆形和长形三种南瓜的比例可能为1∶0∶0、1∶1∶0、1∶2∶1。

探例7

　在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因（Y）对绿皮基因（y）为显性，但在另一白色显性基因（W）存在时，基因Y和y都不能表达。

两对基因独立遗传。

现有基因型为WwYy的个体自交，其后代的表现型种类及比例是（　　）

A．4种，9∶3∶3∶1B．2种，13∶3

C．3种，12∶3∶1D．3种，10∶3∶3

答案　C

解析　由题干信息“在另一白色显性基因（W）存在时，基因Y和y都不能表达”知，等位基因之间会相互作用，从而导致后代出现异常分离比。

由于两对基因独立遗传，所以，基因型为WwYy的个体自交，符合自由组合定律，产生的后代可表示为：

9W__Y__∶3wwY__∶3W__yy∶1wwyy，由于W存在时，Y和y都不能表达，所以W__Y__和W__yy个体都表现为白色，占12/16；wwY__个体表现为黄色，占3/16；wwyy个体表现为绿色，占1/16。

探例8

　小鼠毛皮中黑色素的形成是一个连锁反应，当R、C基因（两对等位基因位于两对同源染色体上）同时存在时，才能产生黑色素，如图所示。

现有基因型为CCRR和ccrr的两小鼠进行交配得到F1，F1雌雄个体交配，则F2的表现型及比例为（　　）

A．黑色∶白色＝3∶1

B．黑色∶棕色∶白色＝1∶2∶1

C．黑色∶棕色∶白色＝9∶3∶4

D．黑色∶棕色∶白色＝9∶6∶1

答案　C

解析　由图可知，黑色素的合成受两对等位基因控制，当基因型为C__R__时，小鼠表现为黑色；当基因型为C__rr时，小鼠虽然不能产生黑色素，但是可以产生棕色素，小鼠表现为棕色；当基因型为ccR__时，小鼠由于不能产生棕色素，也无法形成黑色素，表现为白色；当基因型为ccrr时，小鼠表现为白色。

黑色小鼠（CCRR）和白色小鼠（ccrr）杂交，F1全为黑色（CcRr），F1雌雄个体交配，后代有9/16C__R__（黑色）、3/16C__rr（棕色）、3/16ccR__（白色）、1/16ccrr（白色）。

由基因互作引起特殊比例改变的解题技巧

解题时可采用以下步骤进行：

①判断双杂合子自交后代F2的表现型比例，若表现型比例之和是16，则符合自由组合定律。

②利用自由组合定律的遗传图解，写出双杂合子自交后代的性状分离比（9∶3∶3∶1），根据题意将具有相同表现型的个体进行“合并同类项”，如12∶3∶1即（9＋3）∶3∶1，12出现的原因是前两种性状表现一致的结果。

③根据②的推断确定F2中各表现型所对应的基因型，推断亲代基因型及子代各表现型个体出现的比例。

题型四　基因累加效应

探例9

　小麦麦穗基部离地的高度受四对基因控制，这四对基因分别位于四对同源染色体上。

每个基因对高度的增加效应相同且具叠加性。

将麦穗离地27cm的mmnnuuvv和离地99cm的MMNNUUVV杂交得到F1，再用F1代与甲植株杂交，产生F2代的麦穗离地高度范围是36～90cm，则甲植株可能的基因型为（　　）

A．MmNnUuVvB．mmNNUuVv

C．mmnnUuVVD．mmNnUuVv

答案　B

解析　由题意可知，该性状由4对等位基因控制，由于每对基因对高度的累加效应相同，且mmnnuuvv离地27cm，MMNNUUVV离地99cm，这四对基因构成的个体基因型中含有显性基因数量的种类有9种，每增加一个显性基因，则离地高度增加9cm，题中F1基因型为MmNnUuVv，与甲杂交后代性状为离地36～90cm，说明后代含有1～7个显性基因，由此推出甲植株的基因型，B项符合，其余则不符合。

探例10

　小麦的粒色受两对同源染色体上的两对基因R1和r1、R2和r2控制。

R1和R2决定红色，r1和r2决定白色，R对r为不完全显性，并有累加效应，也就是说，麦粒的颜色随R的增加而逐渐加深。

将红粒（R1R1R2R2）与白粒（r1r1r2r2）杂交得F1，F1自交得F2，则F2的基因型种类数和不同表现型比例为（　　）

A．3种、3∶1B．3种、1∶2∶1

C．9种、9∶3∶3∶1D．9种、1∶4∶6∶4∶1

答案　D

解析　将红粒（R1R1R2R2）与白粒（r1r1r2r2）杂交得F1，F1的基因型为R1r1R2r2，所以F1自交后代F2的基因型有9种；后代中r1r1r2r2占1/16，R1r1r2r2和r1r1R2r2共占4/16，R1R1r2r2、r1r1R2R2和R1r1R2r2共占6/16，R1R1R2r2和R1r1R2R2共占4/16，R1R1R2R2占1/16，所以不同表现型的比例为1∶4∶6∶4∶1。

1．应用分离定律先分开单独分析，然后再综合在一起考虑。

2．数准显性基因的个数。

题型五　致死类

探例11

　雌雄异体的高等植物剪秋罗有宽叶和狭叶两种类型。

宽叶（B）对狭叶（b）是显性，等位基因位于X染色体上，其狭叶基因（b）会使花粉致死。

如果杂合宽叶雌株同狭叶雄株杂交，其子代的性别及表现型是（　　）

A．全是雄株，其中1/2宽叶，1/2狭叶

B．全是雌株，其中1/2宽叶，1/2狭叶

C．雌雄各半，全为宽叶

D．宽叶雌株∶宽叶雄株∶狭叶雌株∶狭叶雄株＝1∶1∶1∶1

答案　A

解析　本题通过配子致死问题考查基因分离定律，明确控制该性状的基因在“X染色体

上，其狭叶基因（b）会使花粉致死”这一条件是正确解题的关键。

杂合宽叶雌株（XBXb）

产生等量的XB和Xb两种配子，狭叶雄株（XbY）只能产生Y一种配子，因此，子代的性

别全为雄株，其叶型为宽叶和狭叶各占一半。

探例12

　已知某一动物种群中仅有Aabb和AAbb两种类型的个体（aa的个体在胚胎期致死），两对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，Aabb∶AAbb＝1∶1，且该种群中雌雄个体比例为1∶1，个体间可以自由交配，则该种群自由交配产生的成活子代中能稳定遗传的个体所占比例是（　　）

A．5/8B．3/5C．1/4D．3/4

答案　B

解析　在自由交配的情况下，上下代之间种群的基因频率不变。

由Aabb∶AAbb＝1∶1可得，A的基因频率为3/4，a的基因频率为1/4。

故子代中AA的基因型频率是A的基因频率的平方，为9/16，子代中aa的基因型频率是a的基因频率的平方，为1/16，Aa的基因型频率为6/16。

因基因型为aa的个体在胚胎期死亡，所以能稳定遗传的个体（AA）所占比例是9/16÷（9/16＋6/16）＝3/5。

探例13

　已知桃树中，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状（由等位基因H、h控制），蟠桃对圆桃为显性。

桃树的蟠桃果形具有较高的观赏性。

已知现有蟠桃树种均为杂合子，欲探究蟠桃是否存在显性纯合致死现象（即HH个体无法存活），研究小组设计了以下遗传实验，请补充有关内容。

（1）实验方案：

________________，分析比较子代的表现型及比例。

（2）预期实验结果及结论

①如果子代____________________________，则蟠桃存在显性纯合致死现象；

②如果子代____________________________，则蟠桃不存在显性纯合致死现象。

答案　

（1）蟠桃（Hh）自交（蟠桃与蟠桃杂交）　

（2）①表现型为蟠桃和圆桃，比例为2∶1　②表现型为蟠桃和圆桃，比例为3∶1

解析　

若存在显性纯合致死（HH死亡）现象，则蟠桃∶圆桃＝2∶1，若不存在显性纯合致死（HH存活）现象，则