届高考生物一轮复习四基因位置的判定及相关实验设计突破学案.docx

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届高考生物一轮复习四基因位置的判定及相关实验设计突破学案

加强提升课（四）　基因位置的判定及相关实验设计突破

　基因位于X染色体上还是位于常染色体上的判断

（1）若相对性状的显隐性是未知的，且亲本均为纯合子，则用正交和反交的方法判断，即：

正反交实验⇒

（2）若相对性状的显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交方法判断，即：

隐性雌×显性雄

某野生型果蝇种群中，一只雌果蝇的一条染色体上的某基因发生了突变，使野生型性状变为突变型性状。

让该雌果蝇与野生型雄果蝇交配，F1的雌雄个体中均既有野生型，又有突变型。

（设相关基因用R、r表示）

（1）在野生型和突变型这对相对性状中，显性性状是__________，隐性性状是__________。

（2）根据上述杂交实验的结果能否确定突变基因是位于X染色体上，还是位于常染色体上？

请简要说明推断过程：

____________________________________________________。

（3）若要通过一次交配实验确定突变基因是位于X染色体上，还是位于常染色体上，最好选择F1中雌性为__________型，雄性为__________型的个体作交配的亲本。

答案：

（1）突变型　野生型　

（2）不能。

在Rr×rr和XRXr×XrY两种情况下后代雌雄个体均有两种表现型

（3）野生　突变

　基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传

适用条件：

已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。

（1）基本思路一：

用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状，即：

（2）基本思路二：

用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。

即：

野生型果蝇（纯合体）的眼形是圆眼，某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇，他想探究果蝇眼形的遗传方式，设计了如图甲所示的实验。

雄果蝇的染色体的模式图及性染色体放大图如图乙所示。

据图分析回答下列问题：

（1）由F1可知，果蝇眼形的__________是显性性状。

（2）若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因位于________染色体上。

（3）若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，但仅在雄果蝇中有棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因有可能位于________________________________________________________________________，

也有可能位于______________________。

（4）请从野生型、F1、F2中选择合适的个体，设计方案，对上述（3）中的问题作出判断。

实验步骤：

①用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配；

②选取子代中的__________与__________交配，观察子代中有没有__________个体出现。

预期结果与结论：

①若只有雄果蝇中出现棒眼个体，则控制圆眼、棒眼的基因位于________________________________________________________________________；

②若子代中没有棒眼果蝇出现，则控制圆眼、棒眼的基因位于________________________________________________________________________。

答案：

（1）圆眼　

（2）常　（3）X染色体的Ⅱ区段　X和Y染色体的Ⅰ区段（顺序可颠倒）　（4）实验步骤：

②棒眼雌果蝇　野生型雄果蝇　棒眼　预期结果与结论：

①X染色体的特有区段Ⅱ　②X、Y染色体的同源区段Ⅰ

　基因位于常染色体上还是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F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。

即：

（2）结果推断

（2017·高考全国卷Ⅰ）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）公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角，nn无角；母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角。

若多对杂合体公羊与杂合体母羊杂交，则理论上，子一代群体中母羊的表现型及其比例为________；公羊的表现型及其比例为________。

（2）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________________________________，则说明M/m是位于X染色体上；若________________________________，则说明M/m是位于常染色体上。

（3）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________种；当其仅位于X染色体上时，基因型有______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________种。

解析：

（1）多对杂合体公羊（基因型为Nn）与杂合体母羊（基因型为Nn）杂交，理论上，子一代母羊为1NN（有角）、2Nn（无角）、1nn（无角），即有角∶无角＝1∶3；子一代公羊为1NN（有角）、2Nn（有角）、1nn（无角），即有角∶无角＝3∶1。

（2）若M/m位于X染色体上，纯合黑毛母羊（XMXM）与纯合白毛公羊（XmY）杂交，子一代为XMXm和XMY，子二代为XMXM、XMXm、XMY和XmY，所以子二代中白毛个体全为雄性。

若M/m位于常染色体上时，遗传与性别无关，所以子二代白毛个体中雌性∶雄性＝1∶1。

（3）当一对等位基因（A/a）位于常染色体上，基因型有AA、Aa、aa，3种；当其仅位于X染色体上时，基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY和XaY，5种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，雌性个体的基因型有XAXA、XAXa、XaXa，3种，雄性个体的基因型有XAYA、XAYa、XaYA、XaYa，4种，共有7种基因型。

答案：

（1）有角∶无角＝1∶3　有角∶无角＝3∶1

（2）白毛个体全为雄性　白毛个体中雄性∶雌性＝1∶1

（3）3　5　7

　依据调查结果，推测基因的位置

依据遗传调查所得数据进行推断

（2018·湖北宜昌模拟）控制生物性状的基因是位于常染色体上、X染色体上、还是Y染色体上是遗传学研究的重要内容。

请根据下列信息回答相关问题：

已知果蝇的暗红眼由隐性基因（r）控制，但不知控制该性状的基因（r）是位于常染色体上、X染色体上、还是Y染色体上，请你设计一个简单的调查方案进行调查，并预测调查结果。

方案：

（1）寻找暗红眼的果蝇进行调查，统计______________。

结果：

（2）①____________________________，则r基因位于常染色体上；

②____________________________，则r基因位于X染色体上；

③____________________________，则r基因位于Y染色体上。

解析：

（1）因为是通过调查来判断r基因位于哪条染色体上，在性染色体上暗红眼性状会和性别有关，所以应统计具有暗红眼果蝇的性别比例。

（2）如果暗红眼的个体雄性和雌性数目相当，几乎是1∶1，说明r基因最可能位于常染色体上。

r基因是隐性基因，如果暗红眼的个体雄性多于雌性，则说明r基因最可能位于X染色体上。

如果暗红眼的个体全是雄性，r基因应位于Y染色体上。

答案：

（1）具有暗红眼果蝇的性别比例

（2）①若具有暗红眼的个体，雄性与雌性数目差不多

②若具有暗红眼的个体，雄性多于雌性

③若具有暗红眼的个体全是雄性

（2016·高考全国卷Ⅰ）已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。

同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。

同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。

请根据上述结果，回答下列问题：

（1）仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？

（2）请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。

（要求：

每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果。

）

解析：

（1）判断某性状是常染色体遗传还是伴X染色体遗传的依据通常是子代雌雄中的表现型及比例，若雌雄中的表现型及比例不同，则相关基因最可能位于X染色体上。

而题干中，子代雌雄中表现型都是灰体∶黄体＝1∶1，因此无法判断控制体色的基因位于X染色体上还是位于常染色体上。

（2）要证明控制体色的基因位于X染色体上，则选择的亲本杂交后代的表现型应与性别相关联，即雌雄的表现型不同，据此原则可选择杂交组合。

假设控制体色的基因为A、a，控制体色的基因位于X染色体上且黄体为隐性性状，则题干中灰体雌蝇的基因型为XAXa，黄体雄蝇的基因型为XaY，二者杂交子代的基因型分别为XAXa、XaXa、XAY、XaY。

XaXa（黄体雌蝇）×XAY（灰体雄蝇）→XAXa（灰体雌蝇）、XaY（黄体雄蝇），XAXa（灰体雌蝇）×XAY（灰体雄蝇）→XAXa（灰体雌蝇）、XAXA（灰体雌蝇）、XAY（灰体雄蝇）、XaY（黄体雄蝇）。

答案：

（1）不能。

（2）实验1：

杂交组合：

♀黄体×♂灰体。

预期结果：

子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性都表现为黄体。

实验2：

杂交组合：

♀灰体×♂灰体。

预期结果：

子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性中一半表现为灰体，另一半表现为黄体。

（2015·高考山东卷）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

（♀）×

残翅刚毛

（♂）

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

（♂）×

残翅刚毛

（♀）

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

（1）若只根据实验一，可以推断出等位基因A、a位于__________染色体上；等位基因B、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（注：

两空可颠倒）

（2）AAXBYB、aaXbXb（注：

顺序可颠倒）　1/3

（3）0　1/2

（2017·高考全国卷Ⅲ节选）已知某种昆虫的有眼（A）与无眼（a）、正常刚毛（B）与小刚毛（b）、正常翅（E）与斑翅（e）这三对相对性状各受一对等位基因控制。

现有三个纯合品系：

①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。

假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题：

假设A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。

（要求：

写出实验思路、预期实验结果、得出结论）

解析：

实验思路：

要验证A/a和B/b这两对等位基因都位于X染色体上，可通过①aaBBEE、②AAbbEE两种实验材料，利用正反交实验，观察F1雄性个体中刚毛和眼两对性状，如果正反交结果均不相同，则A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上。

预期实验结果：

正交♀①EEXaBXaB×♂②EEXAbY→F1：

♀全部为有眼正常刚毛正常翅，♂全部为无眼正常刚毛正常翅。

反交♂①EEXaBY×♀②EEXAbXAb→F1：

♀全部为有眼正常刚毛正常翅，♂全部为有眼小刚毛正常翅。

实验结论：

A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上。

答案：

选择①×②杂交组合进行正反交，观察F1中雄性个体的表现型。

若正交得到的F1中雄性个体与反交得到的F1中雄性个体有眼/无眼、正常刚毛/小刚毛这两对相对性状的表现均不同，则证明这两对等位基因都位于X染色体上。

[课时作业]

1.

（2018·鄂、豫、晋、冀、鲁联考）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，结果如表。

请分析回答下列问题：

杂交组合一

P：

紫花（♀）×红花（♂）→F1：

全紫花

杂交组合二

P：

紫花（♂）×红花（♀）→F1：

紫花（♀）∶红花（♂）→1∶1

杂交组合三

P：

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

2．正常刚毛与截刚毛是一对相对性状。

若控制刚毛性状的等位基因位于X、Y染色体的同源区段，则正常刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只表示为XBY。

现有各表现型的纯种果蝇，欲利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。

（1）方法：

用表现型为________的雌果蝇和________的雄果蝇杂交，记录子代的性状表现。

（2）结果分析：

若子一代____________________，则这对等位基因位于X、Y染色体的同源区段上；若子一代________________________________，则这对等位基因仅位于X染色体上。

答案：

（1）截刚毛　正常刚毛　

（2）雌、雄果蝇全为正常刚毛　雄果蝇全为截刚毛，雌果蝇全为正常刚毛

3．自然界的大麻（2N＝20）为雌雄异株植物，性别决定方式为XY型。

回答下列问题（以下研究的等位基因均为完全显性）：

（1）大麻雄株的染色体组成可表示为______________。

（2）大麻有蓝花和紫花两种表现型，由两对等位基因A和a（位于常染色体）、B和b（位于X染色体）共同控制，已知紫花形成的生物化学途径如图1。

用蓝花雄株（aaXBY）与某紫花雌株杂交，F1中雄株全为紫花，则亲本紫花雌株的基因型为______________，F1中雌株的表现型为______________。

让F1中雌雄植株杂交，F2雌株中紫花与蓝花植株之比为______________。

（3）研究发现，大麻种群中的雌雄个体均有抗病和不抗病个体存在，已知该抗病性状受显性基因F控制，位于性染色体上，图2为其性染色体简图。

（X和Y染色体的Ⅰ片段是同源的，该部分基因互为等位基因；Ⅱ1、Ⅱ2片段是非同源的，该部分基因不互为等位基因）

①F、f基因不可能位于图中的______________片段。

②现有抗病的雌、雄大麻若干株，其中雌株均为杂合子，请通过一代杂交实验，推测杂交子一代可能出现的性状及控制该性状的基因位于图2中的哪个片段。

（只要求写出子一代的性状表现和相应的结论）

a．若________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

b．若________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）大麻（2N＝20）为雌雄异株，性别决定方式为XY型，其雄株含有18条常染色体和性染色体XY，染色体组成为18＋XY。

（2）根据题意，紫花为A_XbY，A_XbXb，用蓝花雄株（aaXBY）与某紫花雌株杂交，F1中雄株全为紫花，说明F1雄株基因型为AaXbY，则亲本紫花雌株的基因型为AAXbXb。

aaXBY与AAXbXb杂交，F1雌株基因型为AaXBXb，表现型为蓝花。

让F1中的雌雄植株杂交，即AaXbY与AaXBXb杂交，则F2雌株中紫花（3A_XbXb），蓝花（3A_XBXb＋1aaXBXb＋1aaXbXb）＝3∶5。

（3）①已知该抗病性状受显性基因F控制，位于性染色体上，大麻种群中的雌雄个体均有抗病和不抗病个体存在，据此可判断F、f基因不可能位于Y染色体的非同源区段即图中Ⅱ1上。

②抗病的雌株均为杂合子，若控制该性状的基因位于Ⅰ片段上，则抗病的雌大麻的基因型为XFXf，抗病的雄大麻一定含有F基因，其基因型可能为XFYF、XFYf、XfYF；XFXf与XFYF杂交，后代雌雄性均表现为抗病；XFXf与XFYf杂交，后代雌性均表现为抗病，雄性中抗病与不抗病的均有；XFXf与XfYF杂交，后代雄性均表现为抗病，雌性中抗病与不抗病的均有；上述特征可概括为：

子一代中雌株、雄株均有抗病和不抗病性状（或与常染色体遗传类似，子一代中雌株、雄株均表现为多数抗病，少数不抗病，或子一代中雌株有抗病和不抗病性状）。

若控制该性状的基因位于Ⅱ2片段上，则抗病雄大麻的基因型为XFY；XFXf与XFY杂交，后代雌性均表现为抗病，雄性中抗病与不抗病的均有。

答案：

（1）18＋XY

（2）AAXbXb　蓝花　3∶5

（3）①Ⅱ1

②a.子一代中雌株、雄株均有抗病和不抗病性状，则控制该性状的基因位于Ⅰ片段

b．子一代中雌株全表现为抗病，雄株有抗病和不抗病性状，则控制该性状的基因位于Ⅱ2片段

4.

（2018·山西省实验中学模拟）某种昆虫其性别决定方式为XY型，若灰身（A）对黑身（a）为显性，长翅（B）对残翅（b）为显性，刚毛（D）对截毛（d）为显性，其中A和a、B和b这两对基因位于常染色体上，位置关系如图所示，D和d这对基因位于性染色体上。

请回答下列问题（不考虑基因突变和基因重组）：

（1）该昆虫的性别是________。

在细胞分裂过程中，正常情况A和B分离发生在________（时期）。

（2）基因型如图所示的个体与一表现型为黑身残翅截毛的个体交配，其后代个体中灰身残翅截毛个体的概率为____________。

（3）现有一基因型为AaBb的雄性个体，请设计一杂交实验，探究A和B这两个基因是否位于同一条染色体上。

最好选择基因型为aabb的雌性个体与之交配，若后代表现型及比例为____________________，则说明A和B这两个基因位于同一条染色体上；若后代表现型及比例为灰身残翅∶黑身长翅＝1∶1，则说明A和b位于同一条染色体上。

（4）如图所示的一个性原细胞进行减数分裂产生的生殖细胞的基因组成为________。

（5）已知D、d位于性染色体上，但不知是位于X、Y染色体的同源区段，还是仅位于X染色体上，请设计杂交实验确定。

（现雄、雄性个体中均有显、隐性纯合子供选择）

假设选择的亲本的表现型是：

♀截毛×♂刚毛，若后代________，则这对基因位于X、Y染色体的同源区段；若后代雌性个体全为刚毛，雄性个体全为截毛，则这对基因仅位于X染色体上。

解析：

（1）D和d这对基因位于性染色体上，而该细胞中D和d基因所在的染色体大小相同，说明其为2条X染色体，由此推知该昆虫的性别是雌性；A和B基因分别位于两条同源染色体上，所以在细胞分裂过程中，正常情况A和B分离发生在减数第一次分裂后期（或减Ⅰ后期），因为该时期会发生同源染色体分离。

（2）基因型如图所示的个体（AaBbXDXd）与一表现型为黑身残翅截毛的个体（aabbXdY）交配，可以将常染色体上的基因与X染色体上的基因分开考虑。

先考虑常染色体上的基因，由题意可知，基因型为AaBb个体产生的雌配子有Ab和aB两种，基因型为aabb个体只能产生一种雄配子，所以杂交后代中灰身残翅个体（Aabb）所占比例为1/2；再考虑X染色体上的基因，XDXd×XdY杂交后代中截毛个体（XdXd和XdY）所占比例是1/2。

综合考虑可知，后代个体中灰身残翅截毛个体的概率为1/2×1/2＝1/4。

（3）本题可用逆推法。

如果A和B这两个基因位于同一条染色体上，则基因型为AaBb的雄性个体能产生AB和ab两种雄配子，基因型为aabb的雌性个体只能产生含ab的一种雌配子，那么杂交后代的基因型及比例为AaBb∶aabb＝1∶1，表现型及比例为灰身长翅∶黑身残翅＝1∶1。

（4）如图所示的一个性原细胞的基因组成为AaBbXDXd，A和a、B和b这两对基因位于常染色体上，而且位于一对同源染色体上，如果不考虑基因突变和基因重组，则可按基因的分离定律进行分析；D、d位于X染色体上，性染色体上的基因与常染色体上的基因遵循基因的自由组合定律；图示细胞为卵原细胞，经减数分裂能只能形成一个卵细胞。

综合考虑分析可知，如图所示的一个性原细胞进行减数分裂产生的生殖细胞的基因组成为AbXD或AbXd或aBXD或aBXd。

（5）可用假设逆推法解题。

假设这对基因位于X、Y染色体的同源区段，则♀截毛（XdXd）×♂刚毛（XDYD）杂交后代中雌雄个体均为刚毛（XDXd和XdYD）。

答案：

（1）雌性　减数第一次分裂后期（或减Ⅰ后期）

（2）1/4

（3）灰身长翅∶黑身残翅＝1∶1

（4）AbXD或AbXd或aBXD或aBXd

（5）雌雄个体均为刚毛