2021高考生物一轮复习第五单元孟德尔定律和伴性遗传第14讲基因的分离定律教案新人教版 18页

- 1 - 第 14 讲 基因的分离定律 考点一 一对相对性状的遗传实验及基因的分离定律 1.实验材料与实验方法 (1)豌豆作为实验材料的优点 ①传粉:自花传粉且闭花受粉,自然状态下一般为纯种。 ②性状:具有稳定遗传且易于区分的相对性状。 ③操作:花大、易去雄蕊和人工授粉。 (2)用豌豆做杂交实验的操作要点 2.遗传学研究中常用的交配类型、含义及其应用 交配 类型 含义 应用举例 杂交 基因型不同的个体之间相互交配 ①将不同的优良性状集中到一 起,得到新品种 ②用于显隐性的判断 自交 一般指植物的自花(或同株异花)传粉,基因型相同 的动物个体间的交配 ①连续自交并筛选,提高纯合子 比例 ②用于显隐性的判断 测交 待测个体(F1)与隐性纯合子杂交 用于测定待测个体(F1)的基因型 正交 正交中父方和母方分别是反交中的母方和父方 判断基因在常染色体上,还是在 X - 2 - 和 反交 染色体上 3.一对相对性状的杂交实验(科学研究方法:假说—演绎法) (1)观察现象,发现问题——实验过程 实验过程 说明 P(亲本) 高茎×矮茎 F1(子一代) 高茎 F2(子二代) 性状 高茎∶矮茎 比例 3∶ 1 P 具有相对性状; F1 全部表现为显性性状; F2 出现性状分离现象,分离比为显性性状∶隐性性状≈3∶1; 在亲本的正、反交实验中,子代的表现型相同 (2)分析现象,提出假说——对分离现象的解释 ①图解假说 ②结果:F2 表现型及比例为高茎∶矮茎=3∶1,F2 的基因型及比例为 DD∶Dd∶dd=1∶2∶1。 (3)演绎推理、实验验证——对分离现象解释的验证 (4)得出结论——分离定律 内容: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。 - 3 - 4.分离定律的实质 由图可知,基因型为 Aa 的精(卵)原细胞产生配子的过程中,能产生 A 和 a 两种类型的配子,比 例为 1∶1。 5.分离定律的应用 (1)农业生产:指导杂交育种。 ①选育纯种 a.优良性状为显性性状:利用杂合子选育显性纯合子时,可进行连续自交,直到不再发生性状 分离为止,即可留种推广使用。 b.优良性状为隐性性状:一旦出现就能稳定遗传,便可留种推广。 ②选育杂种:两个纯合的不同性状个体杂交的后代就是杂合子,但每年都要育种。 (2)医学实践:分析单基因遗传病的基因型和发病率;为禁止近亲结婚和进行遗传咨询提供理 论依据。 [纠误诊断] (1)孟德尔在豌豆开花时进行去雄和授粉,实现亲本的杂交。( × ) 提示:豌豆是闭花受粉,去雄应在豌豆开花前。 (2)F1 测交子代表现型及比例能直接真实地反映出 F1 产生的配子的种类及比例。( √ ) (3)“演绎”就是进行测交实验。( × ) 提示:“演绎”是理论推导,即设计测交实验并预测实验结果,并非进行测交实验。 (4)孟德尔在检验假设阶段进行的实验是 F1 的自交。( × ) 提示:检验假说阶段进行的是测交。 (5)F1 产生的雌配子和雄配子的比例为 1∶1。( × ) 提示:雄配子远多于雌配子。 (6)基因分离定律中“分离”指的是同源染色体上的等位基因的分离。( √ ) (7)基因分离定律的细胞学基础是减数第二次分裂时染色单体分开。( × ) - 4 - 提示:基因分离定律的细胞学基础是减数第一次分裂时同源染色体分离。 1.实验材料的选择是实验能否成功的关键因素之一。遗传学实验材料除豌豆外,通常还有玉 米、果蝇等。那么玉米作为实验材料,具有什么优点呢? 提示:玉米作为遗传学研究材料的优点有①雌雄同株异花,便于人工去雄和授粉;②有易于区 分的相对性状;③产生后代数量多,便于统计分析。 2.测交法可用于检测 F1 基因型的关键原因是什么? 提示:孟德尔用隐性纯合子对 F1 进行测交实验,隐性纯合子只产生一种含隐性基因的配子,分析 测交后代的性状表现及比例即可推知被测个体产生的配子种类及比例,从而检测 F1 的基因型。 3.某农场养了一群马,有栗色马和白色马。已知栗色基因(B)对白色基因(b)呈完全显性。育种 工作者从中选出一匹健壮的栗色公马,请你根据毛色这一性状鉴定它是杂种还是纯种。(已知 一匹母马一次只产一匹小马) (1)为了在一个配种季节里完成这一鉴定所需要的杂交工作,应怎样配种? 提示:让该栗色公马与多匹白色母马配种,然后统计子代马的毛色。 (2)杂交后代可能出现哪些结果?并对每一结果作出相应的鉴定。 提示:①如果杂交后代既有栗色马又有白色马,则说明该栗色马是杂合子。 ②如果杂交后代都是白色马,则也说明该栗色马是杂合子。 ③如果杂交后代都是栗色马,则说明该栗色马一般是纯合子。 4.已知玉米高茎对矮茎为显性。某小组为了探究纯合高茎玉米植株所结果穗的所有子粒全为 纯合、全为杂合还是既有纯合又有杂合,他们选取了该玉米果穗上的两粒种子作为亲本,单独 隔离种植,结果发现子代植株全为高茎,由此他们判断该玉米果穗所有子粒为纯种。 (1)老师认为结论不科学,原因是什么? 提示: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。 (2)请写出你的实验设计思路并预测实验结果。 提示:实验思路:用高茎玉米果穗上的全部子粒作亲本,单独隔离种植(或自交);分别观察记录 子代植株的高矮情况。 预测可能结果及结论:①所有子粒的后代全为高茎,说明该玉米果穗上的子粒全为纯合子;② 所有子粒的后代既有高茎又有矮茎,说明该玉米果穗上的子粒全为杂合子;③若部分子粒的后 代全为高茎,部分子粒的后代既有高茎又有矮茎,说明该玉米果穗上的子粒既有纯合子又有杂 合子。 - 5 - 题型一 孟德尔遗传实验的科学方法 1.(2019·湖南长沙模拟)下列有关一对相对性状的豌豆杂交实验的叙述中,错误的是( D ) A.豌豆在自然状态下一般是纯合子,可使杂交实验结果更可靠 B.进行人工杂交时,必须在豌豆花未成熟前除尽母本的雄蕊 C.在统计时,F2 的数量越多,理论上其性状分离比越接近 3∶1 D.孟德尔提出杂合子测交后代性状分离比为 1∶1 的假说,并通过实际种植来演绎 解析:孟德尔在一对相对性状的杂交实验中提出的假说是:(1)生物的性状是由细胞中的遗传 因子决定的;(2)体细胞中的遗传因子成对存在,配子中的遗传因子成单存在;(3)受精时雌雄 配子随机结合。根据上述假说,预期杂合子测交后代分离比为 1∶1(演绎推理),并通过种植进 行测交实验验证。 2.(2019·山东烟台期末)在孟德尔基因分离定律发现过程中,“演绎推理”过程指的是( D ) A.提出“生物的性状是由成对的遗传因子决定的” B.根据 F2 的性状分离比,提出“生物体产生配子时成对的遗传因子彼此分离” C.根据成对遗传因子分离的假说,推断出 F1 有三种基因型且比例为 1∶2∶1 D.根据成对遗传因子分离的假说,设计测交实验并推断测交后代会出现两种性状且比例为 1∶1 解析:提出“生物的性状是由成对的遗传因子决定的”属于假说内容;根据 F2 的性状分离比,提 出“生物体产生配子时成对的遗传因子彼此分离”也属于假说内容;若 F1 产生配子时,成对的 遗传因子分离,雌雄配子随机结合,在 F2 中,三种基因型个体比接近 1∶2∶1,属于假说内容,另 外,孟德尔没有提出基因型的说法;演绎是指根据假设内容推测测交实验的结果,若 F1 产生配子 时,成对的遗传因子分离,则测交后代的两种性状比接近 1∶1。 题型二 基因分离定律的实质和验证 3.(2019·山东潍坊月考)下列各项最能体现基因分离定律实质的是( D ) A.杂合子自交后代表现型之比为 3∶1 B.杂合子测交后代表现型之比为 1∶1 C.杂合子自交后代基因型之比为 1∶2∶1 D.杂合子产生两种基因组成的配子比值为 1∶1 解析:基因分离定律的实质是等位基因分离,杂合子产生两种雌配子数目之比为 1∶1,两种雄配 子数目之比也为 1∶1。 - 6 - 4.(2019·全国Ⅲ卷)玉米是一种二倍体异花传粉作物,可作为研究遗传规律的实验材料。玉米 子粒的饱满与凹陷是一对相对性状,受一对等位基因控制。回答下列问题: (1)在一对等位基因控制的相对性状中,杂合子通常表现的性状是 。 (2)现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米子粒和一些凹陷的玉米子粒,若要用这两种玉米 子粒为材料验证分离定律,写出两种验证思路及预期结果。 解析:验证分离定律可以采用杂合子自交,子代出现 3∶1 的性状分离比,说明遵循分离定律; 还可以让杂合子与隐性个体杂交,子代出现 1∶1 的性状分离比,说明遵循分离定律。 答案:(1)显性性状 (2)思路及预期结果 ①两种玉米分别自交,若某些玉米自交后,子代出现 3∶1 的性状分离比,则可验证分离定律。 ②两种玉米分别自交,在子代中选择两种纯合子进行杂交,F1 自交,得到 F2,若 F2 中出现 3∶1 的 性状分离比,则可验证分离定律。 ③让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交,如果 F1 都表现一种性状,则用 F1 自交,得到 F2,若 F2 中出现 3∶1 的性状分离比,则可验证分离定律。 ④让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交,如果 F1 表现两种性状,且表现为 1∶1 的性状分离 比,则可验证分离定律。 基因分离定律的验证方法 (1)自交法:若自交后代的性状分离比为 3∶1,则符合基因的分离定律,由位于一对同源染色体 上的一对等位基因控制。 (2)测交法:若测交后代的性状分离比为 1∶1,则符合基因的分离定律,由位于一对同源染色体 上的一对等位基因控制。 (3)花粉鉴定法:取杂合子的花粉,对花粉进行特殊处理后,用显微镜观察并计数,若花粉粒类 型比例为 1∶1,则可直接验证基因的分离定律。 题型三 遗传学的基本概念及相互关系 5.(2019·天津质检)下列各种遗传现象中,不属于性状分离的是( C ) A.F1 的高茎豌豆自交,后代中既有高茎豌豆,又有矮茎豌豆 B.F1 的短毛雌兔与短毛雄兔交配,后代中既有短毛兔,又有长毛兔 C.黑色长毛兔与白色短毛免交配,后代均是白色长毛兔 - 7 - D.花斑色茉莉花自交,后代中出现绿色、花斑色和白色三种茉莉花 解析:性状分离是指在杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象,也就是说只有亲本 表现型一致,子代出现不同性状时方可称作性状分离。选项 C 中的亲本表现两个性状,不符合 性状分离的概念。 6.(2019·江西百所名校联考)下列有关遗传的基本概念或名称的叙述,错误的是( D ) A.表现型是指生物个体所表现出来的性状 B.相对性状是指同种生物的同一性状的不同表现类型 C.等位基因是指位于同源染色体上同一位置的控制相对性状的基因 D.基因型相同的个体表现型一定相同 解析:基因型相同的个体表现型不一定相同,生物的表现型还与环境条件有关。 遗传学相关概念间的关系 考点二 基因分离定律应用的重点题型 题型一 显、隐性性状的判断与探究 [解题指导] 1.显隐性判断的依据 2.显隐性判断实验设计 - 8 - [方法应用] 1.黄瓜是雌雄同株异花的二倍体植物,果皮颜色(绿色和黄色)受一对等位基因控制。为了判断 这对相对性状的显隐性关系,甲、乙两同学分别从某种群中随机选取两个个体进行杂交实验, 请回答: (1)甲同学选取绿果皮植株与黄果皮植株进行正交与反交,观察 F1 的表现型。请问是否一定能 判断显隐性? ,为什么? 。 (2)乙同学做了两个实验,实验一:绿色果皮植株自交;实验二:上述绿色果皮植株做父本、黄色 果皮植株做母本进行杂交,观察 F1 的表现型。 ①若实验一后代有性状分离,即可判断 为显性性状。 ②若实验一后代没有性状分离,则需通过实验二进行判断。 若实验二后代 ,则绿色为显性性状; 若实验二后代 ,则黄色为显性性状。 解析:(1)具有一对相对性状的纯合亲本杂交,子代表现出的亲本性状为显性性状,子代未表现 出的亲本性状为隐性性状;甲同学选取绿果皮植株与黄果皮植株进行正交与反交,观察 F1 的表 现型,不能判断出该对性状的显隐性关系,因为当显性亲本为杂合子时,后代的表现型为绿色 和黄色。(2)①杂合子自交,后代会出现性状分离现象,则出现的新性状类型为隐性性状;亲本 具有的性状为显性性状。根据题意,实验一绿色果皮植株自交,若后代有性状分离,即可判断绿 色果皮为显性性状。②若实验一后代没有性状分离,则说明亲本的绿色果皮植株是纯合子,既 可能是显性纯合子也可能是隐性纯合子,则需通过实验二进行判断,即用实验一中的绿色果皮 植株做父本、黄色果皮植株做母本进行杂交,观察 F1 的表现型;若实验二后代全部为绿色,则绿 色为显性性状;若实验二后代全部为黄色或黄色∶绿色=1∶1,则黄色为显性。 答案:(1)否 因为显性亲本为杂合子时,后代的表现型为绿色和黄色,因此无法判断显隐性 (2)①绿色 ②全部为绿色 全部为黄色或黄色∶绿色=1∶1 - 9 - 2.玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。某研究性学习小组计划以自然种植多年后收获的一 批常态叶与皱叶玉米的种子为材料,通过实验判断该相对性状的显隐性。 (1)甲同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒,分别单独隔离种植,观察 子一代性状。若子一代发生性状分离,则亲本为 性状;若子一代未发生性状分离,则需 要 。 (2)乙同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒,种植,杂交,观察子代性状, 请帮助预测实验结果及得出相应结论: 。 解析:(1)甲同学是利用自交方法判断显隐性,即设置相同性状的亲本杂交,若子代发生性状分 离,则亲本性状为显性性状;若子代不出现性状分离,则亲本为显性纯合子或隐性纯合子,可再 设置杂交实验判断,杂交后代表现出的性状为显性性状。(2)乙同学利用杂交实验判断显隐性, 若杂交后代只表现出一种性状,则该性状为显性;若杂交后代同时表现两种性状,则不能判断 显隐性性状。 答案:(1)显性 分别从子代中各取出等量若干玉米种子,种植,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 (2)若后代只表现一种叶形,该叶形为显性性状,另一种为隐性性状;若后代既有常态叶又有皱 叶,则不能作出显隐性判断 题型二 纯合子与杂合子的判断与探究 [解题指导] 1.自交法——主要用于植物,且是最简便的方法 2.测交法——待测动物若为雄性,应与多只隐性雌性交配,以产生更多子代 3.单倍体育种法——此法只适用于植物 4.花粉鉴定法 - 10 - 非糯性与糯性水稻的花粉遇碘液呈现不同颜色。如果花粉有两种,且比例为 1∶1,则被鉴定的 亲本为杂合子;如果花粉只有一种,则被鉴定的亲本为纯合子。此法只适用于一些特殊的植物。 [方法应用] 3.(2019·全国Ⅱ卷)某种植物的羽裂叶和全缘叶是一对相对性状。某同学用全缘叶植株(植株 甲)进行了下列四个实验。 ①让植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离 ②用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘叶 ③用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为 1∶1 ④用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为 3∶1 其中能够判定植株甲为杂合子的实验是( B ) A.①或② B.①或④ C.②或③ D.③或④ 解析:让全缘叶植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离,说明植株甲为杂合子,杂合子表现为 显性性状,新出现的性状为隐性性状,①正确;用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘 叶,说明双亲可能都是纯合子,既可能是显性纯合子,也可能是隐性纯合子,或者是双亲均表现 为显性性状,其中之一为杂合子,另一个为显性纯合子,因此不能判断植株甲为杂合子,②错误; 用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为 1∶1,只能说明一个亲本为杂合 子,另一个亲本为隐性纯合子,但谁是杂合子、谁是纯合子无法判断,③错误;用植株甲给另一 全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为 3∶1,说明植株甲与另一全缘叶植株均为杂 合子,④正确。 4.现有两瓶世代连续的果蝇,甲瓶中的个体全为灰身,乙瓶中的个体既有灰身也有黑身。让乙 瓶中的全部灰身果蝇与异性黑身果蝇交配,若后代都不出现性状分离则可以认为( D ) A.甲瓶中果蝇为乙瓶中果蝇的亲本,乙瓶中灰身果蝇为杂合子 B.甲瓶中果蝇为乙瓶中果蝇的亲本,乙瓶中灰身果蝇为纯合子 C.乙瓶中果蝇为甲瓶中果蝇的亲本,乙瓶中灰身果蝇为杂合子 D.乙瓶中果蝇为甲瓶中果蝇的亲本,乙瓶中灰身果蝇为纯合子 解析:根据题中提示“让乙瓶中的全部灰身果蝇与异性黑身果蝇交配,若后代都不出现性状分 离”,说明灰身对黑身为显性,且乙瓶中的灰身为显性纯合子(BB),乙瓶中的黑身为隐性纯合子 (bb),甲瓶中的个体全为灰身,若甲瓶中果蝇是亲代,不会出现乙瓶中的子代,因为甲瓶中果蝇 若是 BB,乙瓶中不可能有黑身个体,若甲瓶中果蝇是 Bb,则乙瓶中应有 Bb 的个体,所以,不可能 - 11 - 是甲瓶中果蝇为亲代,乙瓶中果蝇为子代;若乙瓶中果蝇是亲代,即 BB×bb,甲瓶中果蝇为子代, 则为 Bb,表现为灰身,D 正确。 题型三 亲代与子代基因型和表现型的相互推导 [解题指导] 1.由亲代推断子代的基因型与表现型(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) (1)基因填充法:根据亲代表现型→写出能确定的基因(如显性性状的基因型用 A 表示)→根 据子代一对基因分别来自两个亲本→推知亲代未知基因。若亲代为隐性性状,基因型只能是 aa。 (2)隐性突破法:如果子代中有隐性个体,则亲代基因型中必定含有一个 a 基因,然后再根据亲 代的表现型作出进一步推断。 (3)根据分离定律中规律性比值直接判断(用基因 B、b 表示) 后代显隐性比值 双亲类型 结合方式 显性∶隐性=3∶1 都是杂合子 Bb×Bb→3B ∶1bb 显性∶隐性=1∶1 测交类型 Bb×bb→1Bb∶1bb 只有显性性状 至少一方为 显性纯合子 BB×BB 或 BB×Bb 或 BB×bb 只有隐性性状 一定都是隐 性纯合子 bb×bb→bb [方法应用] - 12 - 5.番茄果实的颜色由一对等位基因 A、a 控制,下表是关于番茄果实颜色的 3 个杂交实验及其 结果。下列分析正确的是( C ) 实验组 亲本表现型 F1 的表现型和植株数目 红果 黄果 1 红果×黄果 492 504 2 红果×黄果 997 0 3 红果×红果 1 511 508 A.番茄的果色中,黄色为显性性状 B.实验组 1 的亲本基因型:红果为 AA,黄果为 aa C.实验组 2 的后代红果番茄均为杂合子 D.实验组 3 的后代中黄果番茄的基因型可能是 Aa 或 AA 解析:从实验组 2 中可以看出,红果与黄果杂交,后代只出现红果没有黄果,说明黄果为隐性性 状,红果为显性性状;实验组 1 的子代红果∶黄果≈1∶1,则实验组 1 的亲本基因型:红果为 Aa, 黄果为aa;实验组2 的亲本基因型:红果为AA,黄果为aa,实验组2 的F1中红果番茄均为杂合子; 因为实验组 3 的 F1 中黄果为隐性性状,所以其基因型为 aa。 6.(2019·河南六校联考)已知某种植物的高产与低产这对相对性状受一对等位基因控制,生 物兴趣小组的同学用 300 对亲本均分为 2 组进行了如表的实验。下列分析错误的是( C ) 组别 杂交方案 杂交结果 甲组 高产×低产 高产∶低产=7∶1 乙组 低产×低产 全为低产 A.高产为显性性状,低产为隐性性状 B.控制高产和低产的基因的碱基排列顺序不同 C.甲组高产亲本中杂合子的比例是 1/3 D.甲组中高产亲本自交产生的低产子代个体的比例为 1/16 解析:由甲组和乙组的杂交结果判断高产为显性性状,低产为隐性性状;控制高产和低产的基 因为等位基因,等位基因的碱基序列不同;假设高产基因为 A,低产基因为 a,甲组杂交子代高 产∶低产=7∶1,即低产占 1/8,说明甲组中高产亲本中 AA 占 3/4,Aa 占 1/4,因此甲组中高产亲 本自交产生的低产子代个体的比例为 1/4×1/4=1/16。 题型四 遗传概率的计算 - 13 - [解题指导] 1.用经典公式或分离比计算 (1)概率: ×100%。 (2)根据分离比计算: 如 Aa ∶1aa 3 显性性状∶1 隐性性状 AA、aa 出现的概率各是 1/4,Aa 出现的概率是 1/2,显性性状出现的概率是 3/4,隐性性状出现 的概率是 1/4,显性性状中杂合子的概率是 2/3。 2.根据配子概率计算 (1)先计算亲本产生每种配子的概率。 (2)根据题目要求用相关的两种(♀、♂)配子的概率相乘,即可得出某一基因型的个体的概率。 (3)计算表现型概率时,再将相同表现型的个体的概率相加即可。 [方法应用] 7.(2019·湖南株洲月考)玉米是雌雄同株植物,顶端开雄花,叶腋开雌花,既能同株传粉,又能 异株传粉,是遗传学理想材料。子粒颜色受到一对等位基因的控制,黄色(A)对白色(a)为显性。 现将杂合的黄色玉米植株与白色玉米植株间行种植,则黄色玉米植株所结种子中白色子粒所 占的比例为( B ) A.1/4 B.3/8 C.3/16 D.1/2 解析:杂合的黄色玉米植株(Aa)与白色玉米植株(aa)间行种植,玉米既可以自交,也可以杂交, 求黄色玉米植株所结种子,因此包含 1/2Aa 自交,1/2Aa 与 aa 杂交。1/2Aa 自交,子代白色 aa 为 1/8,1/2Aa 与 aa 杂交,子代白色 aa 为 1/4,则黄色玉米植株所结种子中白色所占的比例为 1/8+1/4=3/8。 8.α 地中海贫血(简称α 地贫)是血红蛋白异常引起的一种常染色体隐性遗传病。重型α 地 贫病人(aa)的父母一般是轻型地贫病人,临床表现有轻度贫血或正常,但外观无异常,无须治 疗。而重型地贫病人,出生不久就会表现出贫血,肝脾肿大进行性加重,黄疸,并伴有特殊面容, 一般成年前死亡。在中国,成人中α 地贫基因携带者概率约为 2.64%。回答下列相关问题: - 14 - (1)某女子怀孕后,在孕 30 周做产前诊断确诊胎儿患重型地贫,在医生建议下终止妊娠。若该 对夫妇再怀孕,胎儿患重型地贫的几率是 。后二人协议离婚,请推断他们和人群中的 外观表现正常的某异性结婚后,孩子患重型地贫的几率是 。 (2)某人为轻型地贫患者,经检测其配偶不携带致病基因;另一对夫妇生过一重型患者。如果两 个家庭的子代中外观表现正常的孩子结婚,生重症孩子的概率为 。 (3)对孕妇进行产前诊断时,可在 10～22 周进行羊水穿刺术获取胎儿细胞,通过 确定胎儿是否存在α 地贫基因。 解析:(1)该女子被诊断出所孕胎儿为重型地贫,说明这对夫妇均为轻症患者,基因型均为 Aa, 若该对夫妇再怀孕,胎儿患重型地贫(aa)的几率是 1/4。群体成人中 α 地贫基因携带者概率 约为 2.64%,原为夫妇的两个人都为携带者,所以他们离婚后分别跟人群中的某异性结婚,孩子 患重型地贫的几率是 2.64%×1/4=0.66%。 (2)一个轻型地贫患者与一个不携带该致病基因的人结婚,生出杂合子孩子(这样的人外观正 常)的几率为 1/2。而生过重型患者的夫妇,生出一个外观正常但为杂合子(这样的人外观正常) 孩子的几率为 2/3。如果两个家庭的子代中外观表现正常的孩子结婚,生重症孩子的概率为 1/2×2/3×1/4=1/12。 (3)该病是一种常染色体隐性遗传病,只通过 B 超等检查不能明确胎儿是否存在地贫基因,必须 进行基因诊断才能确定。 答案:(1)1/4 0.66% (2)1/12 (3)基因诊断(或“基因检测”“遗传学检测”) 题型五 不同条件下,自交和自由交配的概率计算 [解题指导] 1.自交与自由交配的区别 (1)自交强调的是相同基因型个体的交配,如基因型为 AA、Aa 群体中自交是指:AA×AA、Aa×Aa。 (2)自由交配强调的是群体中所有个体进行随机交配,如基因型为 AA、Aa 群体中自由交配是 指:AA×AA、Aa×Aa、AA♀×Aa♂、Aa♀×AA♂。 2.杂合子连续自交的相关概率计算 (1)根据杂合子连续自交图解分析 - 15 - 由图可知:DD 的概率等于 dd 的概率,所以只需求出 Dd 的概率,且只有 Dd 的亲本自交才能产生 Dd 的子代。 (2)根据图解推导相关公式 Fn 杂合子 纯合子 显性纯合子 所占比例 1- - Fn 隐性纯合子 显性性状个体 隐性性状个体 所占比例 - + - (3)根据上表比例绘制坐标曲线图 曲线含义:图中曲线①表示纯合子(DD 和 dd)所占比例,曲线②表示显性(隐性)纯合子所占比例, 曲线③表示杂合子所占比例。 (4)杂合子 Dd 连续自交并逐代淘汰隐性个体的概率计算: 杂合子连续自交,其中隐性个体的存在对其他两种基因型的个体数之比没有影响,可以按照杂 合子连续自交的方法进行计算,最后除去隐性个体,因此连续自交 n 次后,显性个体中,显性纯 合子 DD 所占比例为 ,杂合子 Dd 所占比例为 。 3.自由交配问题的两种分析方法 实例:某种群中生物基因型 AA∶Aa=1∶2,雌雄个体间可以自由交配,求后代中 AA 的比例。 - 16 - (1)个体棋盘法:首先列举出雌雄个体间所有的交配类型,然后分别分析每种杂交类型后代的 基因型,最后进行累加,得出后代中所有基因型和表现型的比例。 ♀ ♂ 1/3AA 2/3Aa 1/3AA 1/9AA 1/9AA、1/9Aa 2/3Aa 1/9AA、1/9Aa 1/9AA、2/9Aa、1/9aa 由表可知,杂交类型有 AA×AA、Aa×Aa、AA♀×Aa♂、Aa♀×AA♂,共 4 种,后代中 AA 的比例 为 1/3×1/3+2/3×2/3×1/4+2×1/3×2/3×1/2=4/9。 (2)配子棋盘法:首先计算 A、a 的配子比例,然后再计算自由交配情况下的某种基因型的比例。 1/3AA 个体产生一种配子 A,2/3Aa 个体产生含 A 或 a 的两种数量相等的配子,均为 1/3,则 A 配 子所占比例为 2/3,a 配子所占比例为 1/3。 ♀(配子) ♂(配子) 2/3A 1/3a 2/3A 4/9AA 2/9Aa 1/3a 2/9Aa 1/9aa 由表可知,后代中 AA=2/3×2/3=4/9。 [方法应用] 9.番茄的红果(R)对黄果(r)是显性,让杂合的红果番茄自交得 F1,淘汰 F1 中的黄果番茄,利用 F1 中的红果番茄自交,其后代 RR、Rr、rr 三种基因型的比例是( C ) A.1∶2∶1 B.4∶4∶1 C.3∶2∶1 D.9∶3∶1 解析:F1 中的红果番茄自交,1/3RR 自交不发生性状分离,而 2/3Rr 自交发生性状分离,后代的基 因型及比例为 1/4RR、1/2Rr、1/4rr,则 RR、Rr、rr 三种基因型所占比例分别是 1/3+2/3×1/4=1/2,2/3×1/2=1/3,2/3×1/4=1/6,所以 RR、Rr、rr 三种基因型之比为 3∶2∶1。 10.(2019·山东潍坊期末)兔的相对性状白毛和黑毛分别由基因 A、a 控制,白毛为显性。将杂 合白毛个体杂交得 F1,F1 中白毛个体随机交配得 F2。下列叙述正确的是( D ) A.F1 中无性状分离 B.F2 中黑毛个体占 1/4 - 17 - C.F2 中纯合子与杂合子之比是 4∶5 D.将 F2 中黑毛个体与白毛个体杂交,可推断白毛个体的基因组成 解析:杂合的白毛个体的基因型是 Aa,杂合白毛个体 Aa 杂交得 F1,F1 中白毛∶黑毛=3∶1,F1 中 白毛个体的基因型为 1/3AA、2/3Aa,F1 产生 A 基因配子的概率是 2/3,a 基因配子的概率是 1/3, 所以 F1 中白毛个体随机交配得 F2 中 AA 占 4/9,Aa 占 4/9,aa 占 1/9。F2 中黑毛个体占 1/9,F2 中 纯合子与杂合子之比是 5∶4。F2 中黑毛个体的基因型是 aa,F2 中白毛个体的基因型是 AA 或 Aa, 因此 F2 中黑毛个体与白毛个体杂交,可推断白毛个体的基因组成。 11.(2019·河南郑州模拟)某植物可自交或自由交配,在不考虑生物变异和致死情况下,下列 哪种情况可使基因型为 Aa 的该植物连续交配 3 次后所得子三代中 Aa 所占比例为 2/5( D ) A.基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次,且每代子代中不去除 aa 个体 B.基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次,且每代子代中均去除 aa 个体 C.基因型为 Aa 的该植物连续自由交配 3 次,且每代子代中不去除 aa 个体 D.基因型为 Aa 的该植物连续自由交配 3 次,且每代子代中均去除 aa 个体 解析:基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次,且每代子代中不去除 aa 个体,则子三代中 Aa 所占 比例为 1/23=1/8;基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次,且每代子代中均去除 aa 个体,则子三代 中 Aa 所占比例为 2/(23+1)=2/9;基因型为 Aa 的该植物连续自由交配 3 次,且每代子代中不去 除 aa 个体,符合遗传平衡定律。A 的基因频率=a 的基因频率=1/2,而且每一代的基因型频率均 不变,则子三代中 Aa 的基因型频率(所占比例)=2×1/2×1/2=1/2;基因型为 Aa 的该植物连续 自由交配 3 次,且每代子代中均去除 aa 个体,由于存在选择作用,所以每一代的基因频率均会 发生改变,需要逐代进行计算。基因型为 Aa 的该植物自由交配一次,子一代中 AA∶Aa∶aa=1∶ 2∶1,去除 aa 个体,则子一代中有 1/3AA 和 2/3Aa。子一代中 A 的基因频率=1/3+1/2×2/3=2/3,a 的基因频率=1/3,子一代再自由交配,子二代中 AA 的基因型频率=(2/3)2=4/9、Aa 的基因型频 率=2×2/3×1/3=4/9,去除 aa 个体,子二代中有 1/2AA 和 1/2Aa。子二代中 A 的基因频率 =1/2+1/2×1/2=3/4,a 的基因频率=1/4,子二代再自由交配,在子三代中 AA 的基因型频率 =(3/4)2=9/16、Aa 的基因型频率=2×3/4×1/4=6/16,去除 aa 个体,则子三代中 Aa 所占比例为 6/16÷(9/16+6/16)=2/5,故 D 项符合题意。 [构建知识网络] [强化思维表达] - 18 - 1.相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型。 2.性状分离是指杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象。 3.纯合子体内基因组成相同,杂合子体内基因组成不同。 4.纯合子自交后代一定是纯合子,杂合子自交后代既有纯合子也有杂合子。 5.基因的分离定律的实质:在杂合子的细胞中,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的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入 两个配子中,独立地随配子遗传给后代。