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- 2021-09-24 发布
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基因在染色体上和伴性遗传
必备知识梳理
回扣基础要点
一、萨顿的假说
1.假说内容:基因是由_______携带着从亲代传递给下一代的。也就是说,基因在_______上。
答案:染色体 染色体
2.假说依据:基因和___________存在着明显的____关系。
(1)基因在杂交过程中保持完整性和_____性。_______在配子形成和受精过程中,也有相对稳定的形态结构。
(2)体细胞中基因、染色体_____存在,配子中成对的基因只有_____,同样,也只有成对的染色体中的_____。
(3)基因、染色体_____相同,均一个来自父方,一个来自母方。
(4)减数分裂过程中基因和染色体_____相同。
3.方法:___________,得到结论正确与否,还必须进 行_________。(教材P28“类比推理”)
4.证明萨顿假说的科学家是_______,所用实验材料是______。
答案:染色体行为 平行 独立 染色体 成对 一个 一条 来源 行为 类比推理法
实验验证 摩尔根 果蝇
二、基因位于染色体上的实验证明
1.实验(图解)
2.实验结论:基因在_______上。
3.基因和染色体关系:一条染色体上有_____基因,基因在染色体上呈_____排列。(教材P32图2-11)
答案:染色体 很多 线性 红眼 XW Y XW 红眼 红眼 白眼
练一练
(1)类比推理法的应用——教材P30“技能训练”
(2)下列关于基因和染色体关系的叙述,错误的是
( )
A.染色体是基因的主要载体
B.基因在染色体上呈线性排列
C.一条染色体上有多个基因
D.染色体就是由基因组成的
解析 染色体由DNA和蛋白质组成,而基因只是有遗传效应的DNA片段。
答案:D
三、人类红绿色盲症和抗维生素D佝偻病
1.人类红绿色盲症
(1)伴性遗传:位于___染色体上的基因在遗传上总是和______相关联,这种现象叫做伴性遗传。
(2)人类红绿色盲遗传
①致病基因:位于___染色体、_____基因。
②相关的基因型和表现型
女性
男性
基因型
_______
________
________
____
_____
表现型
_____
正常
(携带者)
色盲
正常
色盲
③遗传特点:男性患者_____女性患者;男性患者通 过他的女儿将致病基因传给他的外孙(即:交叉遗传);女性患者的父亲与儿子一定是患者。
2.抗维生素D佝偻病
①致病基因:位于__染色体,_____基因。
②相关的基因型和表现型
女性
男性
基因型
_______
XDXd
________
XdY
_____
表现型
正常
_____
患病
_____
患病
③遗传特点:女性患者_____男性患者;部分女性 患者病症较轻;具有世代_____性,即代代有患者; 男性患者的母亲与女儿一定患病。
警示 (1)性染色体上的基因并不都是控制性别的,如色盲基因。
(2)性别既受性染色体控制,又与部分基因有关。
(3)性染色体既存在于生殖细胞中,又存在于正常体 细胞中。
四、XY型和ZW型性别决定比较
类型
XY型性别决定
ZW型性别决定
雄性
个体
两条____性染色X、Y
两条____性染色体Z、Z
雌性
个体
两条同型性染色体
_______
两条异型性染色体
______
配子
雄配子:两种,分别含X和Y,比例为1∶1
雌配子:一种,只含X
雄配子:一种,只含Z
雌配子:两种,分别含
Z和W,比例为1∶1
典型
分布
哺乳动物、双翅目和直翅目昆虫、某些鱼类和两栖类、菠菜、大麻等
鸟类、鳞翅目昆虫以及一些两栖类和爬行类
答案:性 性别 X 隐性 性别 类型 多于 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
正常 性别 类型 X XdXd XDXD 正常 患病 连续 多于 显性 XDY
异型 同型 X、X Z、W
构建知识网络
高频考点突破
考点一 性别决定
1.概念理解
(1)雌雄异体的生物决定性别的方式。
(2)通常由性染色体决定。
提醒 ①雌雄同株 (植物雌雄同株)的生物无性别决定。
②植物一般雌雄同株,但也有雌雄异株的,如杨树、柳树、银杏、大麻、女娄菜等,雌雄异株的生物存在性别决定。
③性别决定的时间:受精作用时。
2.染色体分类及组成
(1)根据染色体的大小和形态特征分为:同源染色体和非同源染色体(减I不联会的染色体)。
提醒 X、Y也是同源染色体。X与Y虽然形状、大小不相同,但在减数分裂过程中X、Y的行为与同源染色体的行为一样,要经历联会、四分体和分离的 过程,因此X、Y是一对同源染色体。
(2)根据与性别决定的关系分为
常染色体:与性别决定无关
性染色体:决定性别
(3)组成
3.人类中男、女性别比例1∶1的原因
根据基因的分离定律,男性减数分裂可以同时产生含 X和含Y两种且数目相等的精子,女性减数分裂只能产生一种含X的卵细胞。受精时,因为两种精子和卵细胞随机结合,因而形成两种数目相等的受精卵,即含 XX性染色体的受精卵和含XY性染色体的受精卵。 前者发育为女性,后者发育为男性,所以男∶女= 1∶1。
4.X、Y染色体的来源及传递规律
X1Y中X1只能由父亲传给女儿;Y则由父亲传给儿子;X2X3中X2、X3任何一条都可来自母亲,也可来自父亲,向下一代传递时,任何一条既可传给女儿,又可传给儿子。但一对夫妇生两个女儿,则女儿中来自父亲的都为X1,应是相同的,但来自母亲的既可能为X2,也可能为X3,不一定相同。
知识拓展
染色体的倍数决定性别
在膜翅目昆虫中的蚂蚁、蜜蜂、黄蜂和小蜂等动物中,其性别与染色体的倍数有关,雄性为单倍体,雌性为二倍体。如蜜蜂的雄蜂是由未受精的卵发育而成的,因而具有单倍体的染色体数(n=16)。蜂王和工蜂是由受精卵发育成的,具有二倍体的染色体数(2n=32)。
性别决定过程的图解如下:
对位训练
1.在正常情况下,下列有关X染色体的叙述,错误的是 ( )
A.女性体细胞内有两条X染色体
B.男性体细胞内有一条X染色体
C.X染色体上的基因均与性别决定有关
D.黑猩猩等哺乳动物也有X染色体
解析 哺乳动物的性别决定类型为XY型,因此ABD 选项均正确。X染色体上的基因有的与性别决定无关,如位于X染色体的红绿色盲基因,既可存在于女性体细胞中,也可存在于男性体细胞中。
答案C
2.对一对夫妇所生的两个女儿(非双胞胎)甲和乙的X染色体进行DNA序列的分析,假定DNA序列不发生任何变异,则结果应当是 ( )
A.甲的两条彼此相同,乙的两条彼此相同的概率为1
B.甲来自母亲的一条与乙来自母亲的一条相同的概率为1
C.甲来自父亲的一条与乙来自父亲的一条相同的概率为1
D.甲的任何一条与乙的任何一条都不相同的概率为1
解析
考查同源染色体的概念。女孩体细胞中的两条X染色体是同源染色体,一条来自母方,一条来自父方。这个女孩中的一条X染色体可以与另一女孩的一条X染色体相同(共同来源于父方或母方),也可以不同(分别来自父方或母方)。
答案 C
3.下列说法正确的是 ( )
①生物的性状是由基因控制的,生物的性别是由性染色体上的基因控制的
②属于XY型性别决定类型的生物,雄性体细胞中有杂合的基因型XY,雌性体细胞中有纯合的基因型XX
③人类红绿色盲基因b在X染色体上,Y染色体上既没 有色盲基因b,也没有它的等位基因B
④女孩是色盲基因携带者,则该色盲基因是由父方遗传来的
⑤男性色盲基因不传儿子,只传女儿,但女儿不显色 盲,却会生下患色盲的外孙,代与代之间出现了明显的不连续现象
⑥色盲患者男性多于女性
A.①③⑤ B.②④⑥
C.①②④ D.③⑤⑥
解析 ①中生物的性别是由性染色体决定的;②中雄性体细胞中有异型的性染色体XY,雌性体细胞中有同型的性染色体XX;④中女孩色盲基因既可由父方遗传来,又可由母方遗传来。
答案 D
考点二 伴性遗传
1.概念理解
(1)基因位置:性染色体上——X、Y或Z、W上。
(2)特点:与性别相关联,即在不同性别中,某一性状出现概率不同。
2.人类红绿色盲遗传的六种婚配方式
双亲的基因型
子女的基因型、表现型
子女患病比例
①XBXB×XBY
XBY(正常)XBXB(正常)
全部正常
②XBXb×XBY
XBY(正常)XbY(色盲)
XBXB(正常)XBXb(正常)
男孩一半患病
(1)可用③组合子代中表现型确定性别。
(2)可用②③④⑤组合根据子代的结果,确定亲本中显
性性状或隐性性状与父本或母本的对应关系。
(3)可用②③④组合确定基因位置是在常染色体上还
是X染色体上。
③XbXb×XBY
XbY(色盲)XBXb(正常)
男孩全部患病
④XBXB×XbY
XBY(正常)XBXb(正常)
全部正常
⑤XBXb×XbY
XBY(正常)XbY(色盲)
XBXb(正常)XbXb(色盲)
男女各有
一半患病
⑥XbXb×XbY
XbY(色盲)XbXb(色盲)
全部患病
应用指南
3.人类的伴性遗传类型
伴性遗传方式
遗传特点
实例
伴X染色体
显性遗传
女性患者多于男性;男病其母亲、女儿一定病
连续遗传
抗维生素
D佝偻病
伴X染色体
隐性遗传
男性患者多于女性;女病其父亲、儿子一定病
隔代遗传
红绿色盲、
血友病
伴Y染色
体遗传
只有男性患病
连续遗传
人类外耳
道多毛症
提醒 伴X隐性遗传病男性患者多于女性。因为女性只有在两个X染色体上都有致病基因才患病,而男性只要含致病基因就患病。
对位训练
4.(2009·广东卷,8)下图所示的红绿色盲患者家系 中,女性患者Ⅲ-9的性染色体只有一条X染色体,其他成员性染色体组成正常。Ⅲ-9的红绿色盲致病基因来自于 ( )
A.Ⅰ-1 B.Ⅰ-2 C.Ⅰ-3 D.Ⅰ-4
解析 根据题意结合遗传系谱图知,Ⅲ-9患色盲且只 有一条X染色体,而Ⅱ-7不患色盲,则可判定Ⅲ-9色盲基因来自Ⅱ-6,Ⅱ-6携带色盲基因但不患色盲,因此色盲基因一定来自Ⅰ-2,而Ⅰ-1传递给Ⅱ-6正常基因。
答案 B
5.人类的红绿色盲基因位于X染色体上。母亲为携带 者,父亲色盲,生下4个孩子,其中1个正常,2个携带者,1个色盲。他们的性别是 ( )
A.三女一男或全是男孩 B.全是男孩或全是女孩
C.三女一男或两女两男 D.三男一女或两男两女
解析 母亲为携带者(XBXb),父亲色盲(XbY),后代中子女基因型为XBXb、XbXb、XBY、XbY,这对夫妇生下4个孩子,1个正常,基因型为XBY,2个携带者 (XBXb),1个色盲(XbXb或XbY),他们的性别是三女一男或两女两男。
答案 C
考点三 遗传系谱图中遗传病类型的判断
第一步:确定是否是伴Y染色体遗传病
(1)判断依据:所有患者均为男性,无女性患者, 则为伴Y染色体遗传。
(2)典型系谱图
第二步:确定是否是细胞质遗传病
(1)判断依据:只要母病,子女全病;母正常,子女全
正常。
(2)典型系谱图
第三步:判断显隐性
(1)双亲正常,子代有患者,为隐性,即无中生有。(图1)
(2)双亲患病,子代有正常,为显性,即有中生无。(图2)
(3)亲子代都有患者,无法准确判断,可先假设,再推断。(图3)
第四步:确定是否是伴X染色体遗传病
(1)隐性遗传病
①女性患者,其父或其子有正常,一定是常染色体遗传。(图4、5)
②女性患者,其父和其子都患病,可能是伴X染色体遗传(图6、7)
(2)显性遗传病
①男性患者,其母或其女有正常,一定是常染色体遗传。(图8)
②男性患者,其母和其女都患病,可能是伴X染色体遗传。(图9、10)
第五步:若系谱图中无上述特征,只能从可能性大小推测
(1) 若该病在代与代之间呈连续遗传,则最可能为显性遗传病;若在系谱图中隔代遗传,则最可能为隐性遗传病,再根据患者性别比例进一步确定。
(2) 典型图解
上述图解最可能是伴X显性遗传。
提醒 注意审题——“可能”还是“最可能”,某一遗传系谱“最可能”是_________遗传病,答案只有一种;某一遗传系谱“可能”是________遗传病,答案一般有几种。
对位训练
6.(2009·江苏卷,33)在自然人群中,有一种单基因(用A、a表示)遗传病的致病基因频率为1/10 000,该遗传病在中老年阶段显现。一个调查小组对某一家族的这种遗传病所作的调查结果如图所示。请回答下列问题。
(1)该遗传病不可能的遗传方式是______________。
(2)该种遗传病最可能是_______遗传病。如果这种推理成立,推测Ⅳ-5的女儿的基因型_______________。
(3)若Ⅳ-3表现正常,那么该遗传病最可能是_______,则Ⅳ-5的女儿的基因型为_______。
解析 由Ⅰ-1生出健康的Ⅱ-1知该遗传病不可能是Y染色体遗传,由Ⅱ-5生出患病的Ⅲ-5知该遗传病不可能是X染色体隐性遗传。该病具有世代连续性,且男患者的女儿都患病,所以最可能是X染色体显性遗传病。若Ⅳ-3表现正常,该遗传病最可能是常染色体显体遗传病,所以Ⅳ-5的基因型是Aa,而与其婚配的男性的基因型可能是AA或Aa或aa,则其女儿的基因型为AA或Aa或aa。
答案 (1)Y染色体遗传和X染色体隐性遗传
(2)X染色体显性 XAXA、XAXa、XaXa
(3)常染色体显性遗传病 AA、Aa、aa
解题思路探究
思维误区警示
易错分析
1.混淆“男孩患病”与“患病男孩”的概率问题
(1)一对或多对常染色体上的基因(不连锁)控制 的遗传病,男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子概 率,患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×1/2。
(2)“1/2”的生物学意义(实质)是什么?由于常 染色体与人的性别无关,因此常染色体基因控制的遗 传病在后代中与性别无关。在减数分裂过程中,由于 性染色体与常染色体自由组合,因此后代男女中发病率相同。患病孩子实际包含了男孩患病和女孩患病两种情况,其患病概率相同。因此,患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×1/2。由此可见,这里的“1/2”是指自然状况下男女的概率均为1/2。
(3)性染色体上的基因控制的性状与人类的性别 这一“性状”是“连锁”
的,计算其概率问题时有以下规律:病名在前、性别在后,推测双亲基因型后可直接作图解,从全部后代中找出患病男女,即可求得患病男(女)的概率,而不需再乘以1/2;若性别在前、病名在后,求概率问题时只考虑相应性别中的发病情况,根据图解可直接求得。
(4)当多种遗传病并存时,只要有伴性遗传病,求“患病男(女)孩”概率时一律不用乘以1/2。
2.X、Y染色体同源区段和非同源区段与伴性遗传的关系模糊不清
(1)人的性染色体上不同区段
图析:X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ片段),该部分基因互为等位基因;另一部分是非同源的(图中的Ⅱ—1、Ⅱ—2片段),该部分基因不互为等位基因。
(2)基因所在区段位置与相应基因型对应关系
基因所
在区段
基因型(隐性遗传病)
男正常
男患病
女正常
女患病
Ⅰ
XBYB、
XBYb、
XbYB
XbYb
XBXB、
XBXb
XbXb
Ⅱ-1
(伴Y
遗传)
XYB
XYb
Ⅱ-2
(伴X
遗传)
XBY
XbY
XBXB、
XBXb
XbXb
提醒 ①基因在Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2任何区段上 都与性别有关,在男性、女性中的发病率都不相同。
②若将上图改为果蝇的性染色体,应注意大而长 的为Y染色体,短而小的为X染色体,且在描述时注意 “雌雄”与人的“男女”区别、“杂交”与人的“婚配”区别。
③若将上图改为“ZW型性染色体”,注意Z与X 的对应,W与Y的对应关系。
纠正训练
1.人的正常色觉(B)对红绿色盲(b)是显性,为伴性遗传;褐眼(A)对蓝眼(a)是显性,为常染色体遗传。 有一个蓝眼色觉正常的女子与一个褐眼色觉正常的男子婚配,生了一个蓝眼色盲的男孩,这对夫妇生出 蓝眼色盲男孩的概率是____。这对夫妇再生出一男孩患色盲蓝眼的概率是_____。
解析 根据题意可推得双亲基因型分别为AaXBY、aaXBXb,因此蓝眼孩子的概率为1/2,色盲男孩(全部后代中色盲的男孩)的概率为1/4,故蓝眼色盲男孩的概率为1/2×1/4=1/8;而男孩是色盲的概率为1/2,所以男孩色盲蓝眼的概率为1/2×1/2=1/4。
答案:1/8 1/4
2.人的X染色体和Y染色体大小、形态不完全相同,但存在着同源区(Ⅱ)和非同源区(Ⅰ、Ⅲ)(如图所示)。由此可以推测 ( )
A.Ⅱ片段上有控制男性性别决定的基因
B.Ⅱ片段上某基因控制的遗传病,患病率与性别有关
C.Ⅲ片段上某基因控制的遗传病,患者全为女性
D.Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病,女性患病率高于男性
解析 分析图示可知,Ⅲ片段上有控制男性性别决定 的基因;Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病,男性患病率应高于女性;由于Ⅲ片段为X、Y染色体的非同源区,所以Ⅲ片段上某基因控制的遗传病,患者全为男性;尽管Ⅱ片段为X、Y染色体的同源区,但Ⅱ片段上某基因控制的遗传病与常染色体遗传并不相同,有时男性患病率并不等于女性,如①XaXa×XAYa后代中所有显性个体均为女性,所有隐性个体均为男性;
②XaXa×XaYA后代中所有显性个体均为男性,所有隐性个体均为女性。
答案 B
知识综合应用
重点提示
通过“探究基因在常染色体上还是性染色体上”的考查,提升“对一些生物学问题进行初步探究” 的能力。
典例分析
已知果蝇的灰身与黑身是一对相对性状(显性基因用B表示,隐性基因用b表示);直毛与分叉毛是一对相对性状(显性基因用F表示,隐性基因用f表示)。两只亲代果蝇杂交,子代中雌蝇表现型比例及雄蝇表现型比例如图所示。请回答:
(1)雄性亲本的一个精原细胞产生的精细胞的基因型 是__________________________。
(2)控制直毛与分叉毛的基因位于_______上,判断的主要依据是____ ____________________________________________。
(3)若让子一代中灰身雄蝇与黑身雌蝇杂交,后代中 黑身果蝇所占比例为______。子一代表现型为灰身直毛的雌蝇中,纯合子与杂合子的比例为______。
(4)若实验室有纯合的直毛和分叉毛雌、雄果蝇亲本,你能否通过一代杂交实验确定这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上?请说明推导过程。
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 由图可知,灰身、黑身这对相对性状在子代的 雌、雄个体中均存在且比例相同,说明控制这对性状的等位基因位于常染色体上。因为子代中灰身远多于黑身且灰身∶黑身=3∶1,所以灰身为显性,亲本的基因组成为Bb×Bb。又因为直毛在子代雌、雄果蝇中均有出现,而分叉毛这个性状只在子代雄蝇中出现,由此可以推断控制直毛与分叉毛这一对相对性状的基因位于X染色休上。同时依据后代中雌果蝇无分叉毛,说明分叉毛是隐性且父本基因型是XFY,雄果蝇中直毛∶分叉毛=1∶1,可推出母本基因型是XFXf,由此可推出亲本基因型是:BbXFXf×BbXFY。(1)雄性亲本
的一个精原细胞产生的精细胞只有两种,分别是BXF、bY或bXF、BY。(3)只考虑灰身、黑身的遗传时,亲本Bb×Bb→1BB、2Bb、1bb,其中灰身有
1/3BB、2/3Bb,与黑身bb杂交形成的后代中黑身所占比例是2/3×1/2=1/3。由于子一代中直毛雌果蝇的基因型有1XFXF∶1XFXf,因此灰身直毛的雌果蝇中纯合子所占比例为1/3×1/2=1/6,杂合子占5/6,二者比例为1∶5。(4)只要取直毛雌、雄果蝇与分叉毛雌、雄
果蝇进行正交和反交,分析后代性状是否一致即可确定该基因的位置。若正交、反交后代性状一致,则该等位基因位于常染色体上;若正交、反交后代性状不一致,则该等位基因位于X染色体上。
答案 (1)BXF、bY或bXF、BY (2)X染色体 直毛 在子代雌、雄蝇上均有出现,而分叉毛这个性状只在 子代雄蝇上出现 (3)1/3 1∶5 (4)能。取直毛 雌、雄果蝇与分叉毛雌、雄果蝇进行正交和反交(即直毛雌果蝇×分叉毛雄果蝇、分叉毛雌果蝇×直毛雄果蝇)。若正交、反交后代性状一致,则该等位基因位于常染色体上;若正交、反交后代性状不一致,则 该等位基因位于X染色体上
方法规律
确定基因位置的依据和方法
1.理论依据
基因在染色体上,染色体分为常染色体和性染色体 (大多为X、Y)。判断基因的位置就是判断基因位于常染色体上还是X、Y染色体上。质基因在叶绿体和线粒体中。
2.判断方法
(1)常染色体上的基因与性别无关,X、Y染色体上的基因与性别有关。
①已知显隐性的情况下,利用雌性(XX)隐性性状和 雄性(XY)显性性状个体交配来判断(针对XY型性别决定生物);若为ZW型性别决定,则应选用雄性(ZZ)隐性性状和雌性(ZW)显性性状个体交配来判断。
②不知显隐性的情况下,利用正交和反交的方法判断。
(2)若基因位于细胞质中,即为母系遗传,可利用正交和反交的方法判断。
变式训练 鸟类的性别是由Z和W两条性染色体不 同的组合形式来决定的。家鸡羽毛芦花(B)对非芦花(b)为显性且均位于Z染色体上。现有一只芦花鸡(雄)与一只非芦花母鸡交配,产生的后代中芦花和非芦花性状雌雄各占一半。试分析:
(1)鸟类性别决定的特点是雄性染色体组成为_____________、雌性染色体组成为_______________。
(2)上述实例中,作为亲本的两只鸡的基因型及染色体组合形式分别为:雄________、雌________。
(3)请你设计一个方案,单就毛色便能辨别雏鸡的雌 雄,方案是___________________________________。
(4)若此方案可行,辨别雏鸡雌雄的依据是_______________________________________。
解析 由于控制羽毛花色的基因位于Z上,且芦花为显性,当用芦花雌鸡与非芦花雄鸡作亲本杂交时,后代应有两种基因型,恰表现两种表现型及两种性别。
答案 (1)两条同型性染色体ZZ两条异型性染色体ZW
(2)ZBZb ZbW
(3)芦花雌鸡ZBW和非芦花雄鸡ZbZb交配(出发点是子代雌鸡表现隐性性状,雄鸡表现显性性状)
(4)芦花均为雄鸡(ZBZb),非芦花均为雌鸡(ZbW)