高中生物重难点分析9孟德尔遗传实验一.docx
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高中生物重难点分析9孟德尔遗传实验一
高中生物重难点分析9:
孟德尔遗传实验一
考点一、基本概念
考点分析:
1.性状类
(1)性状:
生物体所表现出的形态特征和生理生化特性的总称。
(2)相对性状:
同种生物同一性状的不同表现类型。
(3)性状分离:
在杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象,在遗传学上叫做性状分离。
2.基因类
(1)相同基因:
同源染色体相同位置上控制同一性状的基因。
在纯合子中由两个相同基因组成,控制同一性状的基因,如图中A和A就是相同基因。
(2)等位基因:
生物杂合子中在一对同源染色体的相同位置上,控制着相对性状的基因。
如图中B和b、C和c、D和d就是等位基因。
(3)非等位基因:
非等位基因有两种,即一种是位于非同源染色体上的基因,符合自由组合定律,如图中的A和D;还有一种是位于同源染色体上的非等位基因,如图中的A和b。
(4)复等位基因:
若同源染色体上同一位置上的等位基因的数目在两个以上,称为复等位基因。
如控制人类ABO血型的IA、IB、i三个基因,ABO血型是由这三个复等位基因决定的。
因为IA对i是显性,IB对i是显性,IA和IB是共显性,所以基因型与表现型的关系只能是:
IAIA,IAi—A型血;IBIB,IBi—B型血;ii—O型血;IAIB—AB型血。
3.个体类
(1)基因型与表现型
①基因型:
与表现型有关的基因组成;表现型:
生物个体表现出来的性状。
②关系:
在相同的环境条件下,基因型相同,表现型一定相同;在不同环境中,即使基因型相同,表现型也未必相同。
表现型是基因型与环境共同作用的结果。
(2)纯合子与杂合子
①纯合子:
由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体(如DD、dd、AABB、AAbb)。
②杂合子:
由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体(如Dd、AaBB、AaBb)。
4.交配类
方法
概念
应用
自交
基因型相同的个体交配,如DD×DD、Dd×Dd等
(1)显隐性判定→如杂合子自交产生的F1中相对性状显隐性的判断:
新出现的性状为隐性性状,原来的性状为显性性状
(2)获得植物纯种→如不断提高小麦抗病品种纯合度
(3)植物鉴定并留种的唯一方法,也是最简捷的方法
测交
杂种一代×隐性纯合子,如Dd×dd
(1)验证杂(纯)合子→如鉴定一只白羊是否是纯种
(2)测定基因型→检验F1的基因型,如孟德尔的测交实验
杂交
基因型不同的个体交配,如DD×dd等
显隐性判定→如在一对相对性状中区分显隐性:
F1中出现的性状为显性性状,未出现的为隐性性状
典例精析:
1.下列有关生物遗传学的说法中,正确的是( )
A.具有显性基因的个体一定表现显性性状
B.显性个体的显性亲本必为纯合子
C.隐性个体的显性亲本通常是杂合子
解析 表现型也受环境因素的影响;显性个体的显性亲本不一定是纯合子;后代全为显性,亲本不一定都为显性纯合子;若亲本的性状为显性,子代出现隐性性状,可推知亲本的基因型为杂合子。
答案 C
2.豌豆是良好的遗传实验材料,回答下列相关问题:
Ⅰ.豌豆的花色由一对遗传因子控制,下表是豌豆的花色三个组合的遗传实验结果。
请回答:
组合
亲本表现型
子代表现型和植株数目
白花
紫花
1
紫花×白花
405
401
2
白花×白花
807
0
3
紫花×紫花
413
1240
(1)由表中第________个组合实验可知________花为显性性状。
(2)表中第________个组合实验为测交实验。
(3)第3个组合中,子代的所有个体中,纯合子所占的比例是________。
Ⅱ.豌豆的高茎(D)对矮茎(d)为显性,将A、B、C、D、E、F、G7种豌豆进行杂交,实验结果如下表。
请分析说明:
杂交后代
实验组合
高茎
矮茎
总数
A×B
210
70
280
C×D
0
250
250
E×F
190
190
380
G×D
300
0
300
(1)豌豆C的遗传因子组成是________,豌豆G的遗传因子组成是________。
(2)上述实验结果所获得的高茎纯合子植株占高茎植株数为________。
(3)所得总株数中,性状能稳定遗传和不能稳定遗传的比例为________。
解析 Ⅰ.由表中第3个组合实验可知紫花为显性性状,其亲本均为杂合子,故其后代中纯合子占的比率为50%。
表中第1个组合实验为测交实验。
Ⅱ.由表中数据分析知A、B、C、D、E、F、G的基因型依次为Dd、Dd、dd、dd、Dd(或dd)、dd(或Dd)、DD,因此只有A×B组合的高茎后代中有1/3的纯合子,其他组合中的高茎后代均为杂合子,则实验结果所获得的高茎纯合子植株占高茎植株数的比值为(210×1/3)/(210+190+300)=1/10(或10%)。
纯合子的性状能稳定遗传,杂合子的性状不能稳定遗传,隐性性状均为纯合子,所以性状能稳定遗传和不能稳定遗传的比例为(210×1/3+70+250+190)/(210×2/3+190+300)=58/63。
答案 Ⅰ.
(1)3 紫
(2)1 (3)50%
Ⅱ.
(1)dd DD
(2)1/10(或10%)
(3)58/63
考点二、分离定律的实质及细胞学基础和适用范围
考点分析:
1.实质及细胞学基础:
减数分裂中随同源染色体分离,等位基因分开,如图所示:
2.适用范围及条件
(1)范围
①真核生物有性生殖的细胞核遗传。
②一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
(2)适用条件
①子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同。
②雌雄配子结合的机会相等。
③子二代不同基因型的个体存活率相同。
④遗传因子间的显隐性关系为完全显性。
⑤观察子代样本数目足够多。
典例精析:
1.(2013新课标Ⅰ卷,6)若用玉米为实验材料验证孟德尔分离定律,下列因素对得出正确实验结论影响最小的是()
A.所选实验材料是否为纯合子
B.所选相对性状的显隐性是否易于区分
C.所选相对性状是否受一对等位基因控制
D.是否严格遵守实验操作流程和统计分析方法
解析杂交的两个个体如果都是纯合子,验证孟德尔分离定律的方法是杂交再测交或杂交再自交,子二代出现1:
1或3:
1的性状分离比;如果不都是或者都不是纯合子可以用杂交的方法来验证,A正确;显隐性不容易区分容易导致统计错误,影响实验结果,B错误;所选相对性状必须受一对等位基因的控制,如果受两对或多对等位基因控制,则可能符合自由组合定律,C错误;不遵守操作流程和统计方法,实验结果很难说准确,D错误。
答案A
2.下图能正确表示基因分离定律实质的是( )
解析 基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离,进入不同的配子中。
答案 C
3.已知果蝇的长翅对残翅为显性,现有长翅果蝇和残翅果蝇若干。
若用它们验证孟德尔的豌豆杂交实验,则下列哪项不是必需的( )
A.亲本果蝇必须是纯种
B.亲本中的长翅、残翅果蝇的性别必须不同
C.在子代果蝇羽化成为成虫前必须除去亲本
D.长翅果蝇必须作母本,残翅果蝇必须作父本
解析 设控制果蝇的长翅和残翅的基因用A、a表示。
若亲本果蝇是杂合子(Aa),则子代果蝇中长翅的基因型有AA和Aa两种情况。
实验中为了避免同一性状的亲本交配,亲本中的长翅、残翅果蝇的性别必须不同。
为了避免亲本的干扰,在子代果蝇羽化成为成虫前必须除去亲本。
孟德尔杂交实验的正反交结果均相同,没有必要规定某一特定的性状作为特定的亲本。
答案 D
4.在豌豆杂交实验中,高茎与矮茎杂交得F1,F1自交所得F2中高茎和矮茎的比例为787∶277,上述实验结果的实质是( )
A.高茎基因对矮茎基因有显性作用
B.F1自交,后代出现性状分离
C.控制高、矮茎的基因不在一对同源染色体上
D.等位基因随同源染色体的分开而分离
解析 F2中高茎和矮茎的比例为787∶277,约为3∶1,符合分离定律的典型性状分离比,其实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。
答案 A
5.玉米是遗传学实验常用的材料。
在自然状态下,花粉既可以落到同一植株的柱头上,也可以落到其他植株的柱头上(如图所示)。
请回答:
(1)选择玉米作为遗传实验材料的优点是____________和________________________。
(2)玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。
农田中有一批常态叶和皱叶玉米的幼苗,欲通过实验判断该对相对性状的显隐性。
某同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米幼苗各若干,分别移栽隔离种植,观察子一代性状:
若子一代发生性状分离,则此亲本所表现的性状为__________性状;若子一代未发生性状分离,则需要__________________________。
(3)玉米的高茎对矮茎为显性。
为研究一纯合高茎玉米植株的果穗上所结子粒全为纯合、全为杂合还是既有纯合又有杂合,某同学选取了该玉米果穗上2粒种子作为亲本,单独隔离种植,观察记录并分别统计子一代植株的性状,子一代全为高茎,他就判断该玉米果穗所有子粒为纯种,可老师认为他的结论不科学,理由是_____________________________。
请以该果穗为实验材料,写出科学的实验思路_____________________________。
预期现象及结论是:
①_________________________________________________;
②___________________________________________________________________;
③____________________________________________________________________。
解析
(1)由于玉米具有相对性状明显、易于区分;后代数目多,统计结果更准确;人工授粉操作简便;既能自花传粉也能异花传粉等优点,因此常被用作遗传实验材料。
(2)将两种性状植株分别种植,相当于自交,如果后代发生性状分离则说明相应性状为显性;如果后代未发生性状分离,则表明植株为纯合子,此时需要将两种性状植株杂交,子代表现出的性状即为显性性状,未表现的为隐性性状。
(3)用2粒种子作为亲本种植,获得的子代数量太少没有说服力,而且还有一定的偶然性。
应该将该果穗上的种子全部作为亲本进行实验,单独隔离种植即让其进行自交,观察后代的表现型及比例:
若全为高茎,则说明亲本为纯合子(AA);若既有高茎又有矮茎,则说明亲本为杂合子(Aa);若一部分亲本后代全为高茎,另一部分亲本后代既有高茎又有矮茎,则说明亲本既有纯合子(AA)又有杂合子(Aa)。
答案
(1)相对性状明显、易于区分 后代数目多,统计结果更准确 人工授粉操作简便既能自花传粉也能异花传粉(任答两点即可)
(2)显性 将子一代常态叶与皱叶玉米杂交,观察其后代叶片性状,表现出的叶形为显性性状,未表现出的叶形为隐性性状
(3)选择样本太少,实验有一定的偶然性,不能代表全部子粒的基因型
实验思路:
用该玉米穗上的全部子粒作为亲本,单独隔离种植(自交),观察记录并分别统计子一代植株的高、矮
预期现象及结论:
①若子一代全为高茎,说明该玉米穗上的子粒全是纯合子
②若全部亲本的子一代既有高茎又有矮茎,说明该玉米穗上的子粒全为杂合子
③若部分亲本的子一代全为高茎,另一部分亲本的子一代既有高茎又有矮茎,说明该玉米穗上的子粒既有纯合子也有杂合子
考点三、分离定律题型及思路
考点分析:
1.基因型及表现型的相关推断
亲代基因(表现)型及比例
子代基因型(表现型)及比例
(1)由亲代推断子代的基因型、表现型(正推型)
亲本
子代基因型
子代表现型
AA×AA
AA
全为显性
AA×Aa
AA∶Aa=1∶1
全为显性
AA×aa
Aa
全为显性
Aa∶Aa
AA∶Aa∶aa=1∶2∶1
显性∶隐性=3∶1
Aa×aa
Aa∶aa=1∶1
显性∶隐性=1∶1
aa×aa
aa
全为隐性
(2)由子代推断亲代的基因型(逆推型)
a.基因填充法。
先根据亲代表现型写出能确定的基因,如显性性状的基因型可用A__来表示,那么隐性性状的基因型只有一种aa,根据子代中一对基因分别来自两个亲本,可推出亲代中未知的基因。
b.隐性纯合突破法。
如果子代中有隐性个体存在,它往往是逆推过程中的突破口,因为隐性个体是纯合子(aa),因此亲代基因型中必然都有一个a基因,然后再根据亲代的表现型进一步判断。
c.根据分离定律中规律性比值来直接判断
①若子代性状分离比为显∶隐=3∶1→亲代一定是杂合子,即Bb×Bb→3B_∶1bb。
②若子代性状分离比为显∶隐=1∶1→双亲一定是测交类型,即Bb×bb→1Bb∶1bb。
③若子代只有显性性状,则双亲至少有一方是显性纯合子,即BB×BB或BB×Bb或BB×bb。
④若子代只有隐性性状,则双亲一定都是隐性纯合子,即bb×bb→bb。
d.“四步曲”写基因型:
判断显隐性―→搭架子:
显性大写在前,隐性小写在后,不能确定就空着―→看后代表现型:
有无隐性性状―→填空
2.分离定律的相关计算
(1)分离比直接计算法
a.若双亲都是杂合子(Bb),则后代性状分离比为显性∶隐性=3∶1,即Bb×Bb→3B__+1bb。
b.若双亲是测交类型,则后代性状分离比为显性∶隐性=1∶1,即Bb×bb→1Bb+1bb。
c.若双亲至少有一方为显性纯合子,则后代只表现显性性状,即BB×BB或BB×Bb或BB×bb。
(4)若双亲均为隐性纯合子,则后代只表现隐性性状,即bb×bb→bb。
(2)用配子的概率计算
(1)方法:
先算出亲本产生几种配子,求出每种配子产生的概率,再用相关的两种配子的概率相乘。
(2)实例:
如白化病遗传,Aa×Aa→1AA∶2Aa∶1aa,父方产生A、a配子的概率各是1/2,母方产生A、a配子的概率也各是1/2,因此生一个白化病(aa)孩子的概率为1/2×1/2=1/4。
(3)杂合子Aa连续自交,第n代的比例分析
Fn
杂合子
纯合子
显性纯合子
隐纯合子性
显性性状个体
隐性性状个体
所占比例
1/2n
1-1/2n
1/2-1/2n+1
1/2-1/2n+1
1/2+1/2n+1
1/2-1/2n+1
根据上表比例,杂合子、纯合子所占比例坐标曲线图为:
(4)亲代的基因型在未确定的情况下,如何求其后代某一性状发生的概率
例如:
一对夫妇均正常,且他们的双亲也都正常,但双方都有一白化病的兄弟,求他们婚后生白化病孩子的概率是多少?
解此类题分三步进行:
(1)首先确定该夫妇的基因型及其几率。
由前面分析可推知该夫妇为Aa的概率均为2/3,为AA的概率均为1/3。
(2)假设该夫妇均为Aa,后代患病的可能性为1/4。
(3)最后将该夫妇均为Aa的概率(2/3×2/3)与假设该夫妇均为Aa情况下生白化病孩子的概率(1/4)相乘,其乘积为1/9,即该夫妇生白化病孩子的概率。
典例精析:
1.(2013山东卷,5)家猫体色由X染色体上一对等位基因B、b控制,只含基因B的个体为黑猫,只含基因b的个体为黄猫,其他个体为玳瑁猫。
下列说法正确的是()
A.玳瑁猫互交的后代中有25%的雄性黄猫
B.玳瑁猫与黄猫杂交后代中玳瑁猫占50%
C.为持续高效地繁育玳瑁猫,应逐代淘汰其他体色的猫
D.只有用黑猫和黄猫杂交,才能获得最大比例的玳瑁猫
解析由题意可知,玳瑁猫的基因型为XBXb不能互交,A项错误;玳瑁猫(XBXb)与黄猫(XbY)杂交,后代中玳瑁猫占25%,B项错误;玳瑁猫只有雌性,需要和其它体色的猫杂交才能得到,C项错误;用黑色雌猫(XBXB)和黄色雄猫(XbY)杂交或者黄色雌猫(XbXb)和黑色雄猫杂交(XBY)都可得到1/2的玳瑁猫,D项正确。
答案D
2.具有一对等位基因的杂合子亲本连续自交,某代的纯合子所占比例达95%以上,则该比例最早出现在( )
A.子3代B.子4代C.子5代D.子6代
解析 依据基因分离定律可知,杂合子连续自交n代,则Fn中杂合子占(1/2)n;据题意知,杂合子自交n代后需满足:
(1/2)n<1-95%,即(1/20)n<(1/20),因而该比例最早出现在子5代。
答案 C
3.丈夫的哥哥患有半乳糖血病(一种常染色体隐性遗传病),妻子的外祖母也有此病,家庭的其他成员均无此病。
经调查,妻子的父亲可以视为基因型纯合。
可以预测,这对夫妻的儿子患半乳糖血病的概率是( )
A.1/12B.1/4C.3/8D.1/2
解析 丈夫的哥哥患病,说明其父母双亲皆为杂合子,故丈夫为杂合子的可能性为2/3,妻子的母亲一定是携带者,可推算妻子是杂合子的可能性为1/2,这对夫妻的儿子患病的概率为1/2×2/3×1/4=1/12。
答案 A
4.鸭蛋蛋壳的颜色主要有青色和白色两种。
金定鸭产青色蛋,康贝尔鸭产白色蛋。
为研究蛋壳颜色的遗传规律,研究者利用这两个鸭群做了五组实验,结果如下表所示。
杂交组合
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
康贝尔鸭♀×金定鸭♂
金定鸭♀×康贝尔鸭♂
第1组的F1
自交
第2组的F1
自交
第2组的F1♀×康贝
尔鸭♂
后代所产蛋(颜色及数目)
青
色
(枚)
26178
7628
2940
2730
1754
白
色(枚)
109
58
1050
918
1648
请回答问题:
(1)根据第1、2、3、4组的实验结果可判断鸭蛋蛋壳的______色是显性性状。
(2)第3、4组的后代均表现出__________现象,比例都接近________。
(3)第5组实验结果显示后代产青色蛋的概率接近______,该杂交称为________,用于检验________________________________________________________________________。
(4)第1、2组的少数后代产白色蛋,说明双亲中的________鸭群中混有杂合子。
(5)运用________方法对上述遗传现象进行分析,可判断鸭蛋壳颜色的遗传符合孟德尔的________定律。
解析 根据表中第1组和第2组的杂交结果分析,康贝尔鸭和金定鸭不论是正交还是反交,得到的后代所产蛋均是青色蛋多白色蛋少,第3组和第4组的后代均表现出性状分离现象,并且青色蛋与白色蛋的比例约为3∶1,由此可判断青色蛋为显性性状,白色蛋为隐性性状。
第5组为第2组的F1♀与康贝尔鸭♂(隐性纯合子)杂交,得到后代青色蛋与白色蛋的比例约为1∶1,因此这种杂交方式应为测交,可用于检测第2组中F1的基因型。
第1组和第2组均为康贝尔鸭(隐性纯合子)和金定鸭杂交,根据少数后代产白色蛋可判断金定鸭中大多数为显性纯合子,少数为杂合子。
将具体的数字转化成表现型比例,对遗传现象进行分析,运用的是统计学的方法,根据表中数据判断,鸭蛋颜色的遗传符合孟德尔的基因分离定律。
答案:
(1)青
(2)性状分离 3∶1 (3)1/2 测交 F1相关的基因组成 (4)金定 (5)统计学 基因分离
考点四、显隐性的判断及纯合子、杂合子鉴定
考点分析:
1.显隐性性状的判断
(2)据子代性状分离比判断:
一对相对性状亲本杂交→子代性状分离比为3∶1→分离比为3的性状为显性性状。
(4)若以上方法无法判断,可用假设法。
2.纯合子、杂合子的鉴定
(1)自交的方式。
让某显性性状的个体进行自交,若后代能发生性状分离,则亲本一定为杂合子;若后代无性状分离,则可能为纯合子。
(2)测交的方式。
让待测个体与隐性纯合子测交,若后代出现隐性性状,则一定为杂合子;若后代只有显性性状个体,则可能为纯合子。
(3)花粉鉴定法。
原理:
花粉中所含的直链淀粉和支链淀粉,可通过遇碘后分别变为蓝黑色和红褐色的测试法进行鉴定,并可借助于显微镜进行观察。
若亲本产生两种颜色的花粉并且数量基本相等,则亲本为杂合子;若亲本只产生一种类型的花粉,则亲本为纯合子。
(4)用花药离体培养形成单倍体植株,并用秋水仙素处理加倍后获得的植株进行鉴定。
观察植株性状,若有两种类型,则亲本能产生两种类型的花粉,即为杂合子;若只得到一种类型的植株,则说明亲本只能产生一种类型的花粉,即为纯合子。
典例精析:
1.老鼠毛色有黑色和黄色之分,这是一对相对性状。
请根据下面三组交配组合,判断四个亲本中是纯合子的是( )
交配组合
子代表现型及数目
①
甲(黄色)×乙(黑色)
12(黑)、4(黄)
②
甲(黄色)×丙(黑色)
8(黑)、9(黄)
③
甲(黄色)×丁(黑色)
全为黑色
A.甲和乙B.乙和丙C.丙和丁D.甲和丁
解析 根据三组杂交组合的子代表现型可知,黑色鼠出现的频率高于黄色鼠,且第③组子代全为黑色鼠,说明黑色为显性,黄色为隐性。
故甲为隐性纯合子,丁为显性纯合子。
答案 D
考点五、验证分离定律的方法
考点分析:
1.基因分离定律的验证方法要依据基因分离定律的实质来确定。
基因分离定律的实质:
等位基因随同源染色体的分开而分离,分别进入不同的配子,所以,杂合子会产生两种等量的配子。
同时,各种雌雄配子受精机会均等。
因此,验证基因分离定律的方法有测交法、自交法、花粉鉴定法、花药离体培养法等。
上述四种方法都能揭示分离定律的实质,但有的操作简便,如自交法;有的能在短时间内做出判断,如花粉鉴定法等。
由于四种方法各有优缺点,因此解题时要根据题意选择合理的实验方案(对于动物而言,常采用测交法)。
典例精析:
1.蜜蜂的雄蜂是由未受精的卵细胞发育而成的,雌蜂是由受精卵发育而成的。
蜜蜂的体色,褐色对黑色为显性,控制这一相对性状的基因位于常染色体上。
现有褐色雄蜂与黑色蜂王杂交产生F1,在F1的雌雄个体交配产生的F2中,雄蜂的体色是________、比例是________,依上述现象可证明基因的________定律。
解析 一对相对性状杂合子→两种配子比例1∶1⇒得出结论→分离定律实质。
若用B、b表示控制蜜蜂体色的基因,由题意可知,亲代中褐色雄蜂基因型是B,黑色蜂王基因型是bb,那么F1中雌、雄蜂基因型分别为Bb、b,由于F1中雌蜂能产生数量相等的B、b两种卵细胞,故发育成的F2中雄蜂的体色及比例为褐色∶黑色=1∶1。
依此可验证基因的分离定律。
答案:
褐色和黑色1:
1分离
考点六、分离定律异常情况
考点分析:
1.不完全显性导致比例改变
(1)不完全显性:
如红花AA、白花aa,若杂合子Aa开粉红花,则AA×aa杂交再自交F2代性状比为红花∶粉红花∶白花=1∶2∶1,不再是3∶1。
(2)当子代数目较少时,不一定符合预期的分离比。
如两只杂合黑豚鼠杂交,生下的4只小豚鼠不一定符合3黑1白,有可能只有黑色或只有白色,也有可能既有黑色又有白色,甚至还可能3白1黑。
2.显性或隐性纯合致死导致比例改变
(1)若某一性状的个体自交总出现特定的比例2∶1,而非正常的3∶1,则推断是显性纯合致死,并且显性性状的个体(存活的)有且只有一种基因型(Aa)杂合子。
(2)某些致死基因导致遗传分离比变化
①隐性致死:
隐性基因存在于同一对同源染色体上时,对个体有致死作用。
如镰刀型细胞贫血症(红细胞异常,使人死亡);植物中的白化基因,使植物不能形成叶绿素,从而不能进行光合作用而死亡。
②显性致死:
显性基因具有致死作用,如人的神经胶症基因(皮肤畸形生