生物等级考模块四遗传和变异静安高考补习班

生物等级考模块四遗传和变异静安高考补习班恒高教育 一、孟德尔豌豆杂交实验1、一些基本的概念 性状、相对性状、显性性状与隐性性状、性状分离基因、等位基因、显性基因与隐性基因、纯合子与杂合子、表现型与基因型、杂交与自交、测交、完全显性、不完全显性、共显性、连锁遗传与非连锁遗传、复等位基因、基因的分离定律与基因的自由组合定律等（1）性状：生物体所表现出来的的形态特征、生理生化特征或行为方式等。（2）相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。（3）显性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1表现出来的性状。（4）隐性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1没有表现出来的性状。（5）性状分离：在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象。（6）显性基因：控制显性性状的基因。（7）隐性基因：控制隐性性状的基因。（8）基因：控制性状的遗传因子（ DNA分子上有遗传效应的片段）（9）等位基因：决定1对相对性状的两个基因（位于一对同源染色体上的相同位置上）。（10）纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）：显性纯合子（如AA的个体）隐性纯合子（如aa的个体）（11）杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体（不能稳定的遗传，后代会发生性状分离）（12）表现型：指生物个体实际表现出来的性状。（13）基因型：与表现型有关的基因组成。 （关系：基因型环境 表现型）（14）杂交：基因型不同的生物体间相互交配的过程。（15）自交：基因型相同的生物体间相互交配的过程。（指植物体中自花传粉和雌雄异花植物的同株受粉）（16）测交：让F1与隐性纯合子杂交。（可用来测定F1的基因型，属于杂交）（17）完全显性：具有一对相对性状的两个纯合亲本杂交，F1全部个体都表现出显性性状，并且在表现程度上和显性亲本完全一样。（18）不完全显性：在生物性状的遗传中，如果F1性状表现介于显性和隐性亲本之间，这种显性叫不完全显性。（19）共显性：在生物性状的遗传中，如果两个亲本的性状同时在F1的同一个体显现出来，这种显性叫共显性。（20）连锁遗传：两对或多对等位基因，有共同存在同一对同源染色体上的情况，存在于同一对同源染色体上的基因不遵循自由组合定律。（21）非连锁遗传：每对等位基因都各自存在不同的同源染色体上，遵循自由组合定律。（22）复等位基因：位于同源染色体上的相同位置含有控制不同性状的基因不止两个。这些控制不同相对性状的基因称为复等位基因。（23）基因的分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。（24）基因的自由组合定律： 控制不同形状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一形状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同形状的遗传因子自由组合。例题1.下面有关概念之间关系的叙述，不正确的是（ ）A.基因型决定了表现型B.等位基因控制相对性状C.杂合子自交后代没有纯合子D.性状分离是由于基因分离2、孟德尔实验成功的原因：（1）正确选用实验材料：豌豆是严格自花传粉植物（闭花授粉），自然状态下一般是纯种 具有易于区分的性状 后代数量多，易于数学统计，使测得值更接近理论值。（2）由一对相对性状到多对相对性状的研究 （从简单到复杂） （3）对实验结果进行统计学分析 （4）严谨的科学设计实验程序：假说-演绎法例题2.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3、孟德尔豌豆杂交实验（自交公式和测交公式）（1）一对相对性状的杂交：（分离定律） 自交公式： P：高茎豌豆矮茎豌豆 P： DD dd F1： 高茎豌豆 F1： Dd 自交 自交 F2：高茎豌豆 矮茎豌豆 F2： DD Dd dd 3 ： 1 1 ： 2 ：1. 测交公式：: P：高茎豌豆矮茎豌豆 P： Dd dd 测交 测交 F1：高茎豌豆 矮茎豌豆 F1： Dd dd 1 ： 1 1 ： 1 （2）两对相对性状的杂交：（自由组合定律） 自交公式： P： 黄圆绿皱 P：YYRR yyrr F1： 黄圆 F1： YyRr 自交 自交 F2：黄圆 绿圆 黄皱 绿皱 F2：Y R yyR Y rr yyrr 9 ： 3 ： 3 ： 1 9 ： 3 ： 3 ： 1 测交公式： P： 黄圆绿皱 P： YyRr yyrr F1：黄圆 绿圆 黄皱 绿皱 F1：YyRr yyRr Yyrr yyrr 1 ： 1 ： 1 ： 1 1 ： 1 ： 1 ： 1（3） 分离定律和自由组合定律的关系分离定律自由组合定律 自由组合定律由几个分离定律组成，彼此之间相互独立。 亲本为：,求F1子代中，有多少种基因型，多少种表现型，与亲本基因型 不一样的占多少，与亲本表现性不一样的占多少？ （4） 一些重要题型 连续自交问题亲本：Aa，连续自交，Fn代Aa=，AA=aa= 自由交配或随机交配问题亲本：Aa，AA自由交配，F1/Fn代Aa，AA，aa分别占多少？ 十字相交法： 配子法：亲本产生A配子的概率为，产生a配子的概率为 雄配子雌配子个体个体基因频率法/哈代温伯格定律：各项在数值上对应相等，即 致死现象和掩盖现象各项在数 凡是亲本一方是显性纯合，一般情况下，后代全都在此性状上为显性。 9:3:3:1变型问题（变形:9:6:1 , 9:3:4,9:7 , 15:1 , 10:6 , 13:3 , 1:4:6:4:1）基因型不变，表现型可变：基因型可作为做题的依据，表现型按题意发生变化。如基因累加等。 一般考查：完全显性非连锁遗传伴X区 基因频率问题常染色体问题，X染色体问题如：在人群中随机调查得到某病概率。例题.果蝇的灰体(E)对黑檀体(e)为显性；短刚毛和长刚毛是一对相对性状，由一对等位基因(B，b)控制。这两对基因位于常染色体上且独立遗传。用甲、乙、丙三只果蝇进行杂交实验，杂交组合、F1表现型及比例如下：(1)根据实验一和实验二的杂交结果，推断乙果蝇的基因型可能为_或_。若实验一的杂交结果能验证两对基因E、e和B、b的遗传遵循自由组合定律，则丙果蝇的基因型应为_。(2)实验二的F1中与亲本果蝇基因型不同的个体所占的比例为_。(3)在没有迁入迁出、突变和选择等条件下，一个由纯合果蝇组成的大种群个体间自由交配得到F1，F1中灰体果蝇8 400只，黑檀体果蝇1 600只。F1中e的基因频率为_，Ee的基因型频率为_。亲代群体中灰体果蝇的百分比为_。(4)灰体纯合果蝇与黑檀体果蝇杂交，在后代群体中出现了一只黑檀体果蝇。出现该黑檀体果蝇的原因可能是亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。现有基因型为EE、Ee和ee的果蝇可供选择，请完成下列实验步骤及结果预测，以探究其原因。(注：一对同源染色体都缺失相同片段时胚胎致死；各型配子活力相同)实验步骤：用该黑檀体果蝇与基因型为_的果蝇杂交，获得F1；F1自由交配，观察、统计F2表现型及比例。结果预测：.如果F2表现型及比例为_，则为基因突变；.如果F2表现型及比例为_，则为染色体片段缺失。4、 孟德尔遗传定律的实质 （1）基因分离定律的实质：在杂合子细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的 独立性；在减数分裂形成配子过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入到两 个配子中，独立地随配子遗传给后代。 （2）基因的自由组合定律的实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干 扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非 等位基因自由组合。 分离定律和自由组合定律皆存在于减数分裂产生生殖细胞过程中。即有特殊体细胞到生殖 细胞的过程，并非是个体到个体的过程。2、 遗传图谱问题 解题思路：1、判断显隐性 注意所取亲本须同种性状2、判断致病基因的位置 注意上下代互推，如：男性个体X染色体从母亲获得，只传给女儿，Y染色体从父亲获得， 只传给女儿。 伴X染色体遗传，限制条件较多，可以作为做题突破口。 注意题中条件，如某个体不携带某致病基因等。 细胞质遗传（母系遗传）、伴Y染色体遗传等能较容易判断出来。3、写基因型 注意遗传去向问题。先把大体范围确定，再由上下代条件推算出各基因型概率大小。4、求概率 一般考查有两种病的家族图谱，学会单独看待每一种病。 如：患甲病概率为a，患乙病概率为b， 则： 另外还要注意：生一个男孩患病和生一个患病的男孩，概率一般不同。例题4.如图是某家系甲、乙、丙三种单基因遗传病的系谱图，其基因分别用A、a，B、b和D、d表示。甲病是伴性遗传病，7不携带乙病的致病基因。在不考虑家系内发生新的基因突变的情况下，请回答下列问题。（1）甲病的遗传方式是，乙病的遗传方式是，丙病的遗传方式是，-6的基因型是。（2）-13患两种遗传病的原因是_。（3）假如-15为乙病致病基因的杂合子、为丙病致病基因携带者的概率是，-15和-16结婚，所生的子女只患一种病的概率是，患丙病的女孩的概率是。3、 遗传方式及常见常考人类遗传病1、单基因遗传病（受一对等位基因控制） 原因：人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病 特点：呈家族遗传、发病率高（我国约有20%-25%） 类型： 常染色体遗传病 伴性遗传病 2、多基因遗传病 概念：由多对等位基因控制的人类遗传病。 常见类型：腭裂、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病等。3、染色体异常遗传病（简称染色体病） 概念：染色体异常引起的遗传病。(包括数目异常和结构异常） 类型 常染色体遗传病 性染色体遗传病：性腺发育不全综合征（XO型，患者缺少一条 X染色体）4、细胞质（母系）遗传病：线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、视网膜炎例题5.（2015浙江卷，6）甲病和乙病均为单基因遗传病，某家族遗传家系图如下，其中4不携带甲病的致病基因。下列叙述正确的是（）A.甲病为常染色体隐性遗传病，乙病为伴X染色体隐性遗传病B.1与5的基因型相同的概率为C.3与4的后代中理论上共有9种基因型和4种表现型D.若7的性染色体组成为XXY，则产生异常生殖细胞的最可能是其母亲1. 解析：表现型是生物个体表现出来的性状，基因型是与表现型有关的基因组成，基因型决定表现型。性状分离是在杂种后代中，由于基因的分离，而同时显现出显性性状和隐性性状的现象。等位基因是位于一对同源染色体同一位置上的控制生物相对性状的基因。杂合子自交后代也会出现纯合子，如Aa自交后代有AA、Aa和aa。所以C不正确。答案：C2. 解析：验证分离定律可通过下列几种杂交实验及结果获得：显性纯合子和隐性个体杂交，子一代自交，子二代出现31的性状分离比；子一代个体与隐性个体测交，后代出现11的性状分离比；杂合子自交，子代出现31的性状分离比。由此可知，所选实验材料是否为纯合子，并不影响实验结论。验证分离定律时所选相对性状的显隐性应易于区分，受一对等位基因控制，且应严格遵守实验操作流程和统计分析方法。答案：A3. 解析：根据实验一中灰体黑檀体11，短刚毛长刚毛11，得知甲乙的基因型可能为EeBbeebb或者eeBbEebb。同理由实验二的杂交结果，推断乙和丙的基因型应为eeBbEeBb，所以乙果蝇的基因型可能为EeBb或eeBb。若实验一的杂交结果能验证两对基因E，e和B，b的遗传遵循自由组合定律，则甲乙的基因型可能为EeBbeebb，乙的基因型为EeBb，则丙果蝇的基因型应为eeBb。(2)实验二亲本基因型为eeBbEeBb，F1中与亲本果蝇基因型相同的个体所占的比例为，所以基因型不同的个体所占的比例为。(3)一个由纯合果蝇组成的大种群中，由于自由交配得到F1中黑檀体果蝇ee比例16%，故e的基因频率为40%，E的基因频率为60%，Ee的基因型频率为240%60%48%。在没有迁入迁出、突变和选择等条件下，每一代中的基因频率是不变的，所以由纯合果蝇组成的亲代群体中，灰体果蝇的百分比为60%。(4)由题意知，出现该黑檀体果蝇的原因如果是亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变则此黑檀体果蝇的基因型为ee，如果是染色体片段缺失，黑檀体果蝇的基因型为e。选用EE基因型果蝇杂交关系如下。答案：(1)EeBbeeBb(注：两空可颠倒)eeBb (2) (3)40%48%60%(4)答案一：EE.灰体黑檀体31.灰体黑檀体41 答案二：Ee.灰体黑檀体79.灰体黑檀体784. 解析：（1）甲病是伴性遗传病，根据男患者的女儿均患病，可推知甲病是伴X染色体显性遗传病；因-7不携带乙病致病基因，其儿子-12患乙病，所以乙病为伴X染色体隐性遗传病；据-10和-11正常，其女儿-17患丙病可知丙病为常染色体隐性遗传病；根据-6患甲病，其儿子-12只患乙病和其父亲-1只患甲病，可确定-6的基因型为XABXab，又因题干未说明该家族是否携带丙病致病基因，故-6的基因型为DDXABXab或DdXABXab。（2）-6的基因型为XABXab，-7的基因型为XaBY，而其子代-13患两种遗传病基因型为XAbY，由此可知，其母亲-6在产生配子时发生了交叉互换，产生重组配子XAb。（3）针对丙病来说，-15基因型为Dd的概率为，-16基因型为DD、Dd，所以其子女患丙病的概率为，针对乙病来说，-15的基因型为XBXb，-16的基因型为XBY，所以他们的后代患乙病的概率为，只患一种病的概率-，患丙病女孩的概率为。答案：（1）伴X染色体显性遗传伴X染色体隐性遗传常染色体隐性遗传DDXABXab或DdXABXab（2）6的初级卵母细胞在减数第一次分裂前期，两条X染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换，产生了XAb配子（3）5.解析：假设乙病基因用A、a表示，甲病基因用B、b表示。由1和2不患乙病而生下的女孩1患乙病可推知，乙病为常染色体隐性遗传病；由3和4不患甲病而生下的男孩7患甲病，且4不携带甲病的致病基因，可知甲病是伴X染色体隐性遗传病，A错误；由图可推知1的基因型为AaXBXb，3的基因型为AaXBXb，4的基因型为aaXBY，则5的基因型为1/2AaXBXb、1/2AaXBXB，故1与 5的基因型相同的概率是1/2，B错误；3（AaXBXb）与4（aaXBY）的后代中基因型有248（种），表现型有236（种），故C错误；若7的性染色体组成为XXY，则其基因型为XbXbY，这是由异常的卵细胞（XbXb）和正常的精子（Y）受精后发育而成的，故D正确。答案：D第二部分：变异及育种一、基因突变及其他变异1、基因突变和基因重组（1）生物变异的类型不可遗传的变异（仅由环境变化引起）可遗传的变异（由遗传物质的变化引起）基因突变基因重组染色体变异2、可遗传的变异（1）基因突变 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。 外因：物理因素：X射线、紫外线、r射线等； 化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等； 生物因素：病毒、细菌等。 内因：DNA复制发生错误。 特点：普遍性 随机性（基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；基因突变可以发生在细胞内 的不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上）； 低频性 多害少利性 不定向性 注：体细胞的突变不能直接传给后代，生殖细胞的则可能 意义：它是新基因产生的途径；是生物变异的根本来源；是生物进化的原始材料。（2）基因重组 概念：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 类型：a、减前期：四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换 b、减后期：非同源染色体上的非等位基因自由组合 广义上的基因重组还包括基因工程。 意义：基因重组也是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要意义。 注：一对相对性状无基因重组，基因重组只适用于两对或两对以上的相对性状。例题1.(2013福建理综，5)某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是()A.图甲所示的变异属于基因重组B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞C.如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代变式. 如图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是( ) 该细胞一定发生了基因突变 该细胞一定发生了基因重组该细胞可能发生了基因突变 该细胞可能发生了基因重组A. B. C. D.二、 染色体变异 1、染色体结构变异：实例：猫叫综合征（5号染色体部分缺失）类型：缺失： 重复：倒位：（染色体中某一片段位置颠倒）易位：（染色体的某一片段移接到另一条非 同源染色体上）注：易位与交叉互换相区别：易位发生在非同源染色体之间，交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体上。2、染色体数目的变异类型 3、染色体组 （1）概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物发育的全部 遗传信息，这样的一组染色体，叫染色体组。 二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。 （2）特点： 一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同； 一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。 （3）染色体组数的判断 染色体组数= 细胞中形态相同的染色体有几条，则含几个染色体组 例题.以下各图中，各有几个染色体组？ 答案：3 2 5 1 4 染色体组数= 基因型中控制同一性状的基因个数 变式.以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少? （1）Aa _ （2）AaBb _ （3）AAa _ （4）AaaBbb _ （5）AAAaBBbb _ （6）ABCD _ 答案：2 2 3 3 4 14、单倍体、二倍体和多倍体由配子发育成的个体叫单倍体。由受精卵发育成的个体，体细胞中含几个染色体组就叫几倍体，如含两个染色体组就叫二倍体，含三个染色体组就叫三倍体，以此类推。体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。三、染色体变异在育种上的应用1、多倍体育种：方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（原理：能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍）原理：染色体变异实例：三倍体无子西瓜的培育；优缺点：培育出的植物器官大，产量高，营养丰富，但结实率低，成熟迟。2、单倍体育种：方法：花粉(药)离体培养原理：染色体变异实例：矮杆抗病水稻的培育例：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻ddrr和纯合高杆抗病水稻DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻ddRR ，应该怎么做？优缺点：后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。四、实验：低温诱导植物染色体数目的变化 原理：低温能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍 过程： 1cm左右不定根时，放入冰箱（4），诱导培养36小时。 剪取诱导处理的根尖0.51cm，用卡诺氏液浸泡0.51小时，以固定细胞形态，用体积 分数为95%的酒精冲洗2次。 制作装片：解离、漂洗、染色、制片（同实验“观察根尖的有丝分裂”） 观察：先用低倍镜观察，后用高倍镜观察。例题2.油菜物种（2n20）与（2n18）杂交产生的幼苗经秋水仙素处理后，得到一个油菜新品系（注：的染色体和的染色体在减数分裂中不会相互配对）。（1）秋水仙素通过抑制分裂细胞中的形成，导致染色体加倍；获得的植株进行自交，子代（会/不会）出现性状分离。（2）观察油菜新品系根尖细胞有丝分裂，应观察区的细胞，处于分裂后期的细胞中含有条染色体。（3）该油菜新品系经过多代种植后出现不同颜色的种子，已知种子颜色由一对基因A/a控制，并受另一对基因R/r影响。用产黑色种子植株（甲）、产黄色种子植株（乙和丙）进行以下实验：组别亲代F1表现型F1自交所得F2的表现型及比例实验一甲乙全为产黑色种子植株产黑色种子植株产黄色种子植株31实验二乙丙全为产黄色种子植株产黑色种子植株产黄色种子植株313由实验一得出，种子颜色性状中黄色对黑色为性。分析以上实验可知，当基因存在时会抑制A基因的表达。实验二中丙的基因型为，F2代产黄色种子植株中杂合子的比例为 。有人重复实验二，发现某一F1植株，其体细胞中含R/r基因的同源染色体有三条（其中两条含R基因），请解释该变异产生的原因：。让该植株自交，理论上后代中产黑色种子的植株所占比例为。5、 育种方法1、各种育种方法的比较：方法杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种基因工程育种处理杂交自交选优自交用射线、激光、化学药物处理用秋水仙素处理萌发后的种子或幼苗花药离体培养将优良基因导入某生物体原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组 优缺点方法简单，可预见强，但周期长加速育种，改良性状，但有利个体不多，需大量处理器官大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低缩短育种年限，但方法复杂，成活率较低定向的改造生物的性状，克服远缘杂交不亲和的障碍；技术复杂，安全性问题多例子水稻的育种高产量青霉素菌株无子西瓜抗病植株的育成转基因抗虫棉2、 基因工程及其应用（1）基因工程 概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 原理：基因重组 结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。（2）基因工程的工具 基因的“剪刀”限制性核酸内切酶（简称限制酶） 特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 作用部位：磷酸二酯键 （黏性末端） （黏性末端） 例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。 切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。 作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。 注：黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。 基因的“针线”DNA连接酶 作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。 连接部位：磷酸二酯键 基因的运载体 定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。（3）基因工程的操作步骤 （4）基因工程的应用 基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等 基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素