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)

(枚)

26178

7628

2940

2730

1754

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

甲(黄色)×乙(黑色)

12(黑)、4(黄)

甲(黄色)×丙(黑色)

8(黑)、9(黄)

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

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