内容正文:
第18讲 基因在染色体上、伴性遗传
一.萨顿假说
蝗虫
细胞
独立性
形态结构
父方
母方
非等位基因
基因在染色体上
考点1
“类比推理法”
我更相信的是实验证据我要通过确凿的实验找到遗传和染色体的关系!
类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性,其正确与否,还需要观察和实验的检验。萨顿的假说和孟德尔的遗传理论遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。
基因在染色体上
考点1
二、实验证据—摩尔根的果蝇眼色实验
3
二、实验证据—摩尔根的果蝇眼色实验
果蝇作为遗传实验材料的优点:
①易于培养,繁殖快;
②产生的后代多;
③相对性状易于区分;
④染色体数目少且大,便于研究。
3对常染色体+
3对常染色体+
XX
XY
基因在染色体上
考点1
“材料选对了就等于实验成功了一半”
XBXB、XBXb、XbXb
XBY、XbY
XBXB、XBXb、XbXb
XYB、XYb
基因的表示方法
基因在常染色体上:
基因在性染色体上:
DD、Dd、dd
将基因符号写在性染色体符号的右上角,如XBXB
基因在染色体上
考点1
摩尔根那个时代已有的理论基础:
XBYB、XBYb、XbYB、XbYb
为了判断白眼是显性还是隐性,红眼和白眼这对相对性状的遗传是否遵循孟德尔遗传规律,摩尔根让这只白眼雄性果蝇与野生红眼雌性果蝇杂交,观察子代表型及比例。
资料1:摩尔根实验室养殖了一批红眼果蝇,繁殖多代都是红眼。有一天,摩尔根发现了一只白眼雄果蝇,而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。显然它是一个变异体,敏锐的摩尔根抓住这条线索,从而敲开了基因研究世界的大门!
基因在染色体上
考点1
二、实验证据—摩尔根的果蝇眼色实验
基因突变
二.实验证据—摩尔根果蝇杂交实验(假说—演绎法)
(1)观察现象,提出问题
红眼
白眼
红眼
分离
性别
基因在染色体上
考点1
【假说二】控制白眼的基因((用w表示))在X染色体上,而Y染色体不含有它的等位基因。即位于非同源区段(II2)
【假说三】控制白眼的基因((用w表示))在 X、Y同源区段(I)。
【假说一】控制白眼的基因(用w表示)在Y染色体上,即非同源区段(II1)。
若控制白眼基因只在Y染色体上,X染色体上无显性红眼基因,白眼雄蝇和红眼雌蝇杂交,后代雄果蝇全为白眼,不符合实验现象,排除。
基因在染色体上
考点1
二.实验证据—摩尔根果蝇杂交实验
(2)提出假说,进行解释
基因在染色体上
考点1
二.实验证据—摩尔根果蝇杂交实验
(2)提出假说,进行解释
假设二∶基因(w)在X染色体上
假设三∶基因(w)在同源区段
符合实验现象
假设二∶基因(w)在X染色体上
假设三∶基因(w)在同源区段
基因在染色体上
考点1
二.实验证据—摩尔根果蝇杂交实验
(3)演绎推理,测交验证
测交1∶白眼雄蝇与F1红眼雌蝇测交
假说二、三测交的现象相同,且都能解释摩尔根的眼色杂交实验,因此需要另外设计实验验证假说的正确。
测交2∶白眼雌蝇与红眼雄蝇测交
假设二∶基因(w)在X染色体上
假设三∶基因(w)在同源区段
(4)实验结论:控制白眼的基因(w)在X染色体上,Y 染色体上不含它的等位基因。
测交结果: 红眼(♀):白眼(♂)=246:247
实验验证:
基因在染色体上
考点1
二.实验证据—摩尔根果蝇杂交实验
(3)演绎推理,测交验证
摩尔根及其学生的贡献:
①通过果蝇实验证明了基因在染色体上,一条染色体上有多个基因。
②发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法---荧光标记法,说明了基因在染色体上呈线性排列。
判断:①果蝇的基因全部位于8条染色体上( )
②图中白眼基因与朱红眼基因是等位基因( )
③精细胞中不可能同时存在白眼基因与朱红眼基因( )
④红宝石眼基因在体细胞中可能存在4个( )
×
√
×
×
基因在染色体上
考点1
三.基因与染色体的关系
[拓展]人类基因组计划
人类基因组计划(human genome project,HGP)是一项规模宏大,跨国跨学科的科学探索工程,于1990年正式启动。
1对常染色体上相同位置上的基因是相同的或等位基因,所以只需要测定其中1条,X和Y有同源区和非同源区,非同源区上的基因不同,所以全部测定。总共测定24条染色体。
基因在染色体上
考点1
22对常染色体、1对性染色体
13
考向探究•素养提升
1.(2024·云南昆明模拟)下列关于基因和染色体的叙述,错误的是( )
A.体细胞中成对的等位基因或同源染色体在杂交过程中保持独立性
B.受精卵中成对的等位基因或同源染色体一半来自母方,另一半来自父方
C.减数分裂时,成对的等位基因或同源染色体彼此分离分别进入不同配子中
D.雌雄配子结合形成合子时,非同源染色体上的非等位基因自由组合
D
2.(2023·广东广州模拟)摩尔根在果蝇野生型个体与白眼突变体杂交实验中发现了伴性遗传,下列相关说法正确的是( )
A.白眼突变体与野生型个体杂交,F1全部表现为野生型,无法确定白眼基因是否位于X染色体上
B.F1自由交配,后代出现性状分离,白眼全部是雄性,故可推断“控制眼色的基因位于X染色体非同源区段,Y染色体上没有其等位基因”
C.摩尔根的实验证实了基因在染色体上呈线性排列
D.白眼果蝇与F1个体进行测交实验,是摩尔根演绎推理的过程
A
考向探究•素养提升
1.XY型:绝大多数哺乳动物和少数雌雄异株的高等动物,XX雌性;XY雄性。
2.ZW型:鸟类和昆虫多为这种方式。ZW雌性;ZZ雄性。
3.基因决定性别:如玉米植株的性别是由两对等位基因控制的。A_B_雌雄同株;A_bb雄株;aaB_和aabb雌株
4.染色体数目决定:如蚂蚁和蜜蜂,雄性染色体数目为体细胞(2N)的一半;雌性染色体数目与体细胞(2N)的相同。
5.环境决定性别:如所有的鳄鱼,一些龟类的性别是由受精后的温度决定的。
一.性别决定方式
伴性遗传
考点2
①所有生物都有性染色体吗?
②性染色体只存在于生殖细胞中吗?
③性染色体上的基因都与性别决定有关系吗?
所有无性别之分的生物均无性染色体,如酵母菌、豌豆、玉米等。
伴性遗传
考点2
【思考与讨论2】
未必都与性别决定有关,比如红绿色盲基因。
也存在于体细胞中
1.概念:决定性状的基因位于性染色体上,在遗传上总是与性别相关联,这种现象叫做伴性遗传。
性染色体
性别
基因
性状
决定
决定
伴性遗传
考点2
二.伴性遗传
2.类型:
根据基因在染色体上的位置分为伴X遗传、伴Y遗传、伴X和Y遗传。
伴X遗传
伴Y遗传
伴X显性遗传
伴X隐性遗传
伴X和Y遗传
18
性 别 女 男
基因型
表现型
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
B
B
B
b
b
B
b
b
患者
正常
正常
(携带者)
正常
患者
活动一:写出人类正常色觉和红绿色盲所有的基因型
①XBXB × XBY
⑥ XbXb × XBY
④ XBXb × XBY
⑤ XBXb × XbY
③ XBXB × XbY
② XbXb × XbY
婚配组合:
(1)伴X染色体隐性遗传病--以人类红绿色盲为例
红绿色盲的基因型共有 种,
男女婚配共有 种婚配方式。
5
6
伴性遗传
考点2
伴X隐性遗传病的特点:
伴性遗传
考点2
实例:红绿色盲、血友病
2.类型:(1)伴X染色体隐性遗传病--以人类红绿色盲为例
①男患者多于女患者
②女病父子必病
③隔代、交叉遗传
交叉遗传
(男性患者的基因只能从母亲那里传来,以后只能传给女儿,不能传给儿子。)
(1)伴X染色体显性遗传特点:
伴性遗传
考点2
2.类型:(2)伴X染色体显性遗传病--以抗维生素D佝偻病为例
①女性患者多于男性患者
②男患,母女必患
③世代连续性(代代有患者)
世代连续性
2.类型:(3)伴Y染色体遗传病——外耳道多毛症
伴性遗传
考点2
(1)推测后代患病概率,指导优生
婚配实例 生育建议及原因分析
男性正常×女性色盲 生 ;
原因:
抗维生素D佝偻病男性×女性正常 生 ;
原因:
女孩
该夫妇所生男孩均患色盲,女孩正常
男孩
该夫妇所生女孩全患病,男孩正常
伴性遗传
考点2
3.伴性遗传的应用
(2)根据性状推断性别,指导生产实践
已知控制鸡的羽毛有横斑条纹的基因只位于Z染色体上,且芦花(B)对非芦花(b)为显性,想根据后代表型选育雌鸡。
①选择亲本:
②遗传图解。
③选择子代:从F1中选择表型为“非芦花”的个体保留。
ZBZb
ZbW
伴性遗传
考点2
选择非芦花雄鸡和芦花雌鸡杂交。
3.伴性遗传的应用
考法练透•素养提升
考法一 伴性遗传概念、类型和遗传特点
1.(2024·山东德州期末)红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病。若人群中男性红绿色盲发病率为P,男性抗维生素D佝偻病发病率为Q。下列叙述正确的是( )
A.抗维生素D佝偻病女患者的父亲和儿子一定患该病
B.人群中女性红绿色盲发病率大于P,抗维生素D佝偻病发病率小于Q
C.红绿色盲和抗维生素D佝偻病都属于人类遗传病中的单基因遗传病
D.男性红绿色盲基因只能从母亲那里传来,以后只能传给自己的儿子
C
考法二 伴性遗传的应用
3.(2024·重庆卷)白鸡(tt)生长较快,麻鸡(TT)体型大更受市场欢迎,但生长较慢。因此育种场引入白鸡,通过杂交改良麻鸡。麻鸡感染ALV(逆转录病毒)后,来源于病毒的核酸插入常染色体使显性基因T突变为t,生产中常用快慢羽性状(由性染色体的R、r控制,快羽为隐性)鉴定雏鸡性别。现以雌性慢羽白鸡、雄性快羽麻鸡为亲本,下列叙述正确的是( )
A.一次杂交即可获得T基因纯合麻鸡
B.快羽麻鸡在F1中所占的比例可为1/4
C.可通过快慢羽区分F2雏鸡性别
D.t基因上所插入核酸与ALV核酸结构相同
B
考法练透•素养提升
考法三 伴性遗传中的特殊情况分析
4.(2021·山东卷)果蝇星眼、圆眼由常染色体上的一对等位基因控制,星眼果蝇与圆眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=1∶1;星眼果蝇与星眼果蝇杂交,子一代中星眼果蝇∶圆眼果蝇=2∶1。缺刻翅、正常翅由X染色体上的一对等位基因控制,且Y染色体上不含其等位基因,缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交所得子一代中,缺刻翅雌果蝇∶正常翅雌果蝇=1∶1,雄果蝇均为正常翅。若星眼缺刻翅雌果蝇与星眼正常翅雄果蝇杂交得F1,下列关于F1的说法错误的是( )
A.星眼缺刻翅果蝇与圆眼正常翅果蝇数量相等
B.雌果蝇中纯合子所占比例为1/6
C.雌果蝇数量是雄果蝇的2倍
D.缺刻翅基因的基因频率为1/6
D
考法练透•素养提升
5.某种植物雄株(只开雄花)的性染色体组成为XY,雌株(只开雌花)的性染色体组成为XX。位于X染色体上的等位基因A和a分别控制阔叶和细叶,且带有Xa的精子与卵细胞结合后使受精卵致死。用阔叶雄株和杂合阔叶雌株进行杂交得到F1,再让F1相互杂交得到F2。下列说法错误的是( )
A.F2雄株数∶雌株数为2∶1
B.F2雌株的叶型表现为阔叶
C.F2雄株中,阔叶∶细叶为3∶1
D.F2雌株中,A的基因频率为5/8
D
聚焦表达:3.(计算推理类)在摩尔根提出问题的杂交实验中,若让F2的果蝇自由交配,理论上F3果蝇中红眼与白眼的比例是 。
13∶3
考法练透•素养提升
真题演练•领悟考情
1.(2023·北京卷)纯合亲本白眼长翅和红眼残翅果蝇进行杂交,结果如图。F2中每种表型都有雌、雄个体。根据杂交结果,下列推测错误的是( )
A.控制两对相对性状的基因都位于X染色体上
B.F1雌果蝇只有一种基因型
C.F2白眼残翅果蝇间交配,子代表型不变
D.上述杂交结果符合自由组合定律
A
2.(2022·全国乙卷)依据鸡的某些遗传性状可以在早期区分雌雄,提高养鸡场的经济效益。已知鸡的羽毛性状芦花和非芦花受1对等位基因控制,芦花鸡和非芦花鸡进行杂交,正交子代中芦花鸡和非芦花鸡数目相同,反交子代均为芦花鸡。下列分析及推断错误的是( )
A.正交亲本中雌鸡为芦花鸡,雄鸡为非芦花鸡
B.正交子代和反交子代中的芦花雄鸡均为杂合子
C.反交子代芦花鸡相互交配,所产雌鸡均为芦花鸡
D.仅根据羽毛性状芦花和非芦花即可区分正交子代性别
C
真题演练•领悟考情
3.(2021·重庆卷)家蚕性别决定方式为ZW型。Z染色体上的等位基因D、d分别控制正常蚕、油蚕性状,常染色体上的等位基因E、e分别控制黄茧、白茧性状。现有EeZDW×EeZdZd的杂交组合,其F1中白茧、油蚕雌性个体所占比例为( )
A.1/2 B.1/4
C.1/8 D.1/16
C
真题演练•领悟考情
4.(2023·广东卷)鸡的卷羽(F)对片羽(f)为不完全显性,位于常染色体,Ff表现为半卷羽;体型正常(D)对矮小(d)为显性,位于Z染色体。卷羽鸡适应高温环境,矮小鸡饲料利用率高。为培育耐热节粮型种鸡以实现规模化生产,研究人员拟通过杂交将d基因引入广东特色肉鸡“粤西卷羽鸡”,育种过程见下图。下列分析错误的是( )
A.正交和反交获得F1个体表型和
亲本不一样
B.分别从F1群体Ⅰ和Ⅱ中选择亲
本可以避免近交衰退
C.为缩短育种时间,应从F1群体Ⅰ中选择父本进行杂交
D.F2中可获得目的性状能够稳定遗传的种鸡
C
真题演练•领悟考情
2.(不定项)(2023·湖南永州一模)在研究等位基因A/a、B/b、D/d、E/e在染色体上的相对位置关系时,以某志愿者的精子为材料,利用DNA提取、PCR等技术随机检测了12个精子的相关基因,其基因组成如下表所示。若这12个精子的基因组成种类及比例与该志愿者理论上产生的配子的基因组成种类和比例相同,且不考虑致死和突变,各种配子活力相同。
精子编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
基因组成 aBd aBde aBd aBde aBD aBDe
精子编号 ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑪ ⑫
基因组成 Abd Abde AbD AbDe AbD AbDe
下列有关叙述正确的是( )
A.编号为①③⑤⑦⑨⑩的精子中不含Y染色体
B.该志愿者的部分精原细胞在减数分裂过程发生了染色体互换
C.等位基因A、a和B、b在遗传时遵循自由组合定律
D.根据表中数据可以排除等位基因D、d位于性染色体上
BD
解析 通过表中精子基因型可以看出,e基因时有时无,所以其位于性染色体上,可能是位于X染色体上或位于Y染色体上,A项错误;
题表显示该志愿者关于A、a和B、b及D、d的配子比例为aBd∶AbD∶aBD∶Abd= 2∶2∶1∶1,说明该志愿者产生Abd、aBD的精子比例为1/3,该比例小于1/2,因而属于重组配子,说明其体内的相关基因处于连锁关系,即应该为a、B、d连锁,A、b、D连锁,故可知该志愿者的部分精原细胞在减数分裂过程发生了染色体互换,B项正确;
题中显示,表中该志愿者12个精子的基因组成种类和比例与该志愿者理论上产生的配子的基因组成种类和比例相同,结合表中信息可以看出,aB∶Ab=1∶1,因而可推测,等位基因A、a和B、b位于一对同源染色体上,因而其遗传不遵循自由组合定律,C项错误;
由表中数据可知D和d基因一直存在,所以不会存在于X染色体或Y染色体上,D项正确。
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