内容正文:
课时2 伴性遗传与人类遗传病
[自我校对] ①基因位于染色体上 ②测交实验 ③多于 ④多于 ⑤染色体异常 ⑥产前诊断
1.判断下列有关伴性遗传叙述的正误
(1)(2025·北京卷)抗维生素D佝偻病是一种伴X染色体显性遗传病。正常女子与男患者所生子女患该病的概率是男孩100%。(×)
(2)(2024·浙江1月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型,张翅(A)对正常翅(a)是显性,位于常染色体;红眼(B)对白眼(b)是显性,位于X染色体。从白眼正常翅群体中筛选到一只雌性的白眼张翅突变体,假设个体生殖力及存活率相同,将此突变体与红眼正常翅杂交,子一代群体中有张翅和正常翅且比例相等,若子一代随机交配获得子二代,子二代中出现红眼正常翅的概率为9/32。(√)
2.判断下列有关人类遗传病叙述的正误
(1)(2023·河北卷)某单基因遗传病的系谱图如下,其中Ⅱ-3不携带该致病基因。不考虑基因突变和染色体变异。
①若该致病基因位于性染色体,Ⅲ-1患病的原因是性染色体间发生了交换。(√)
②该致病基因位于性染色体,Ⅲ-1与正常女性婚配,女儿的患病概率高于儿子。(×)
(2)(2023·辽宁卷)下面是某家族遗传病的系谱图,甲病由等位基因A、a控制,乙病由等位基因B、b控制,其中Ⅱ2不携带遗传病致病基因,所有个体均未发生突变。若Ⅲ5与一个表型正常的男子结婚,儿子中表型正常的概率大于1/2。(√)
保分点 伴性遗传和人类遗传病
1.(2025·湖北卷)研究表明,人类女性体细胞中仅有一条X染色体保持活性,从而使女性与男性体细胞中X染色体基因表达水平相当。基因G编码G蛋白,其等位基因g编码活性低的g蛋白。缺失G基因的个体会患某种遗传病。图示为该疾病的一个家族系谱图,已知Ⅱ-1不含g基因。随机选取Ⅲ-5体内200个体细胞,分析发现其中100个细胞只表达G蛋白,另外100个细胞只表达g蛋白。下列叙述正确的是( )
A.Ⅲ-3个体的致病基因可追溯源自Ⅰ-2
B.Ⅲ-5细胞中失活的X染色体源自母方
C.Ⅲ-2所有细胞中可能检测不出g蛋白
D.若Ⅲ-6与某男性婚配,预期生出一个不患该遗传病男孩的概率是1/2
答案:C
解析:Ⅱ-1与Ⅱ-2正常,两者所生的儿子Ⅲ-3患病,说明该病为隐性遗传病,结合题干信息分析,Ⅱ-1不含致病基因g,说明该病为伴X染色体隐性遗传病。所以Ⅲ-3的致病基因来自Ⅱ-2,Ⅱ-2的致病基因来自Ⅰ-1,而不是Ⅰ-2,A错误;据图分析知,Ⅱ-3患病,Ⅲ-5正常,所以Ⅲ-5的基因型为XGXg,其中Xg来自母方,而随机选取的Ⅲ-5体内200个体细胞中,一半细胞只表达G蛋白,一半细胞只表达g蛋白,说明其细胞中失活的X染色体既有可能源自父方(含基因G的X染色体失活),也有可能源自母方(含基因g的X染色体失活),B错误;根据上述分析,可以推测Ⅱ-1的基因型为XGY,Ⅱ-2的基因型为XGXg,Ⅲ-2的基因型可能是XGXG或者XGXg,若Ⅲ-2的基因型为XGXG,则其所有细胞中都检测不出g蛋白,若Ⅲ-2的基因型为XGXg,因人类女性体细胞中仅有一条X染色体保持活性,可能刚好是含基因g的X染色体失活,所以其所有细胞中也可能检测不出g蛋白,C正确;根据B项分析可知,Ⅲ-6的基因型与Ⅲ-5相同,为XGXg,其与某男性(基因型为XGY或者XgY)婚配,生出不患该遗传病男孩(XGY)的概率是1/4,D错误。
2.(2025·安徽卷)一对体色均为灰色的昆虫亲本杂交,子代存活的个体中,灰色雄性∶灰色雌性∶黑色雄性∶黑色雌性=6∶3∶2∶1。假定此杂交结果涉及两对等位基因的遗传,在不考虑相关基因位于性染色体同源区段的情况下,同学们提出了4种解释,其中合理的是( )
①体色受常染色体上一对等位基因控制,位于X染色体上的基因有隐性纯合致死效应
②体色受常染色体上一对等位基因控制,位于Z染色体上的基因有隐性纯合致死效应
③体色受两对等位基因共同控制,其中位于X染色体上的基因还有隐性纯合致死效应
④体色受两对等位基因共同控制,其中位于Z染色体上的基因还有隐性纯合致死效应
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案:D
解析:若体色受常染色体上一对等位基因控制,设相关基因为A、a,则灰色由A控制,黑色由a控制。若位于X染色体上的基因有隐性纯合致死效应,设相关基因为B、b(隐性致死基因),则基因型为XbXb、XbY时致死。亲本均为灰色,结合致死效应的基因型推断亲本的基因型为AaXBXb、AaXBY。子代关于体色的基因型及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,关于致死效应的基因型及比例为XBXB∶XBXb∶XBY∶XbY(致死)=1∶1∶1∶1,因此子代的表型及比例为灰色雄性∶灰色雌性∶黑色雄性∶黑色雌性=3∶6∶1∶2,与题干不符,情况①不合理。若体色受常染色体上一对等位基因控制,设相关基因为A、a,则灰色由A控制,黑色由a控制。若位于Z染色体上的基因有隐性纯合致死效应,设相关基因为B、b(隐性致死基因),则基因型为ZbZb、ZbW时致死。亲本均为灰色,结合致死效应的基因型推断亲本的基因型为AaZBZb、AaZBW。子代关于体色的基因型及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,关于致死效应的基因型及比例为ZBZB∶ZBZb∶ZBW∶ZbW(致死)=1∶1∶1∶1,因此子代表型及比例为灰色雄性∶灰色雌性∶黑色雄性∶黑色雌性=6∶3∶2∶1,与题干相符,情况②合理。设常染色体上的基因为A、a,性染色体上的基因为B、b。若位于X染色体上的基因还有隐性纯合致死效应,则基因型为XbXb、XbY时致死。亲本均为灰色,结合致死效应的基因型推断亲本的基因型为AaXBXb、AaXBY。子代中雌∶雄=2∶1,而题干中雌∶雄=(3+1)∶(6+2)=1∶2,因此情况③不合理。设常染色体上的基因为A、a,性染色体上的基因为B、b。若位于Z染色体上的基因还有隐性纯合致死效应,则基因型为ZbZb、ZbW时致死。亲本均为灰色,结合致死效应的基因型推断亲本的基因型为AaZBZb、AaZBW。若两对等位基因双显时个体表现为灰色,其他情况表现为黑色,则子代的表型及比例为灰色雄性∶灰色雌性∶黑色雄性∶黑色雌性=6∶3∶2∶1,与题干相符,情况④合理。综合上述分析,假定此杂交结果涉及两对等位基因的遗传,在不考虑相关基因位于性染色体同源区段的情况下,同学们提出的解释②④合理,故选D。
◎(2025·河南洛阳三模)一对雌雄果蝇交配,产生的后代中雌性表型为:无翅0只、长翅203只、正常翅400只、小翅198只;雄性表型为:无翅397只、长翅99只、正常翅200只、小翅101只(控制翅膀大小的基因用A、a表示,控制翅膀有无的基因用B、b表示,翅膀的大小包括长翅、正常翅和小翅)。下列分析错误的是( )
A.该研究中涉及两对相对性状,遵循孟德尔的分离定律和自由组合定律
B.控制果蝇翅膀大小的基因在X染色体上,小翅为显性性状
C.亲本雌雄果蝇的基因型分别为AaXBXb、AaXBY
D.让子代正常翅的雌雄果蝇交配,后代中长翅果蝇占7/32
答案:B
解析:一对雌雄果蝇交配,子代雌性个体全为有翅,雄性个体中有无翅、有翅,说明控制翅膀有无的基因在X染色体上,有翅为显性性状,子代雌雄有翅个体中均是长翅∶正常翅∶小翅约为1∶2∶1,说明控制翅膀大小的基因在常染色体上,且为不完全显性,可推知亲本雌雄果蝇的基因型分别为AaXBXb、AaXBY,A、C正确,B错误;让子代正常翅的雌性和雄性果蝇相互交配,即AaXBX-、AaXBY相互交配,后代中长翅果蝇占1/2×1/4×1+1/2×1/4×3/4=7/32,D正确。
1.性染色体不同区段分析(以XY型为例)
(1)X、Y染色体的来源及传递规律
(2)基因在X、Y染色体同源区段上的遗传特点(相关基因用A、a表示)
2.遗传系谱图题目一般解题思路
争分点一 遗传图谱结合基因检测与电泳图谱的分析
◎(2025·浙江1月选考)某遗传病家系的系谱图如图甲所示,已知该遗传病由正常基因A突变成A1或A2引起,且A1对A和A2为显性,A对A2为显性。为确定家系中某些个体的基因型,分别根据A1和A2两种基因的序列,设计鉴定该遗传病基因的引物进行PCR扩增,电泳结果如图乙所示。
下列叙述正确的是( )
A.电泳结果相同的个体表型相同,表型相同的个体电泳结果不一定相同
B.若Ⅱ3的电泳结果有2条条带,则Ⅱ2和Ⅲ3基因型相同的概率为1/3
C.若Ⅲ1与正常女子结婚,生了1个患病的后代,则可能是A2导致的
D.若Ⅲ5的电泳结果仅有1条条带,则Ⅱ6的基因型只有1种可能
答案:B
解析:根据题干信息可知,PCR扩增的引物是根据A1和A2基因设计的,如果电泳结果只有A2对应的1条条带,基因型可能是AA2(正常)或A2A2(患病),因此电泳结果相同的个体表型不一定相同,A错误。若Ⅱ3的电泳结果有2条条带,结合题图分析可知,Ⅰ1和Ⅱ3基因型均为A1A2,Ⅰ2和Ⅱ4基因型均为AA2,因此Ⅱ2和Ⅲ3亲本基因型相同,都为A1A2×AA2;Ⅱ2和Ⅲ3均为患者,Ⅱ1正常且无条带,基因型为AA,Ⅲ1是患者,则Ⅲ1的基因型为A1A,因此Ⅱ2的基因型可能是1/2A1A或1/2A1A2,而Ⅲ3的基因型可能是1/3A1A、1/3A1A2或1/3A2A2,因此Ⅱ2和Ⅲ3基因型相同的概率为1/2×1/3+1/2×1/3=1/3,B正确。由B项分析可知,Ⅲ1基因型是A1A,若Ⅲ1(A1A)与正常女子(AA或AA2)结婚,生了一个患病后代,则只能是A1导致的,C错误。Ⅱ5基因型为A1A或A1A2或A2A2,Ⅱ6没有患病,其基因型可能为AA或AA2,又知子代Ⅲ5只有1条条带且患病,推测其基因型为A1A或A2A2,则Ⅱ6的基因型有2种可能,D错误。
1.基因检测
2.电泳图谱的信息获取
(1)电泳图中每一横行代表的基因相同。
(2)电泳图中每一竖列代表同一个体的基因。
(3)利用遗传系谱图推断相关遗传信息,结合电泳图中条带情况准确推断基因型、显隐性和遗传方式。
实例:
分析:
①图1可利用口诀“无中生有为隐性,隐性遗传看女病,父子无病非伴性”得出该病是常染色体隐性遗传病。
②根据图2可知Ⅰ1、Ⅰ2含有两个条带,推断该病为常染色体隐性遗传病。
③若相关基因为A、a,则由图1推断Ⅱ1为AA或Aa;由图2可直接判断Ⅱ1基因型为Aa。
◎(2025·河南南阳预测)人类皮肤病有多种类型,图一中甲家系为单基因皮肤病家系,相关基因为A/a;乙家系皮肤病由位于常染色体上独立遗传的两对等位基因(B/b、D/d)控制,且只有当B、D同时存在时该个体才患病。图二为甲家系的部分成员相关基因检测结果,探针1、2能区分A/a基因。下列叙述错误的是( )
A.甲家系皮肤病为常染色体隐性遗传病
B.甲家系中Ⅱ1和Ⅱ3基因型相同的概率为5/9
C.乙家系中Ⅰ1和Ⅰ2的基因型不可能相同
D.若乙家系中Ⅰ1和Ⅰ2均为杂合子,则Ⅱ1基因型可能有4种
答案:D
解析:图一中甲家系性状分离出现患者,可判定该病为隐性遗传病,图二中Ⅰ1带有等位基因,所以该病为常染色体隐性遗传病,A正确;甲家系中Ⅰ1和Ⅰ2的基因型都为Aa,故Ⅱ1和Ⅱ3基因型相同的概率=1/3AA×1/3AA+2/3Aa×2/3Aa=5/9,B正确;乙家系中只有当B、D同时存在时该个体才患病,乙家系中Ⅱ2的基因型为B_D_,Ⅰ1和Ⅰ2均不患病,基因型分别为B_dd、bbD_,所以基因型不可能相同,C正确;若乙家系中Ⅰ1和Ⅰ2均为杂合子,则基因型分别为Bbdd、bbDd(或bbDd、Bbdd),正常Ⅱ1基因型可能为Bbdd、bbDd、bbdd,共有3种可能,D错误。
争分点二 基因的定位
◎(2025·黑吉辽内卷)科学家系统解析了豌豆7对性状的遗传基础。以下为部分实验,回答下列问题:
(1)将控制花腋生和顶生性状的基因定位于4号染色体上,用F/f表示。在大多数腋生纯系与顶生纯系的杂交中,F2腋生∶顶生约为3∶1,符合孟德尔的__________定律。
(2)然而,某顶生个体自交,子代个体中20%以上表现为腋生。此现象________(填“能”或“不能”)用基因突变来解释,原因是___________________________
__________________________________________________________________。
(3)定位于6号染色体上的基因D/d可能与(2)中的现象有关。为了验证这个假设,用两种纯种豌豆杂交得到F1,F1自交产生的F2表型和基因型的对应关系如下表,表格内“+”“-”分别表示有、无相应基因型的个体。
腋生表型
顶生表型
基因型
FF
Ff
ff
基因型
FF
Ff
ff
DD
+
+
-
DD
-
-
+
Dd
+
+
-
Dd
-
-
+
dd
+
+
+
dd
-
-
-
结果证实了上述假设,则F2中腋生∶顶生的理论比例为________,并可推出(2)中顶生亲本的基因型是________________。
(4)研究发现群体中控制黄色子叶的Y基因有两种突变形式y-1和y-2,基因结构示意图如下图。Y突变为y-1导致其表达的蛋白功能丧失,Y突变为y-2导致_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
y-1和y-2纯合突变体都表现为绿色子叶。
在一次y-1纯合体与y-2纯合体杂交中,F1全部为绿色子叶,F2出现黄色子叶个体,这种现象可由减数分裂过程中发生染色体互换引起。图中哪一个位点发生断裂并交换能解释上述现象?________(填“①”“②”或“③”)。若此F1个体的20个花粉母细胞(精母细胞)在减数分裂中各发生一次此类交换,在减数分裂完成时会产生________个具有正常功能Y基因的子细胞。
答案:(1)分离 (2)不能 基因突变具有低频性 (3)13∶3 Ddff (4)无法合成相应的蛋白质 ② 20
解析:(1)根据两纯合个体杂交,得到的F1自交产生的F2的性状分离比为3∶1可以得知,相关基因的遗传符合孟德尔的分离定律。(2)在自然状态下,基因突变的频率是很低的,故题中所述现象不能用基因突变来解释。(3)依据基因D/d(位于6号染色体上)和F/f(位于4号染色体上)的位置可知,D/d和F/f的遗传符合自由组合定律,F1自交后代出现了表格中的9种基因型,说明F1的基因型是DdFf,其自交产生的腋生个体有7种基因型(D_F_、dd_ _),顶生个体有2种基因型(DDff、Ddff),故F2中腋生∶顶生=13∶3;(2)中顶生亲本自交的后代出现腋生,说明顶生个体的基因型为Ddff。(4)据图分析,y-2启动子区部分缺失,将导致相关基因无法正常转录,因而不能合成相应的蛋白质。y-1纯合突变体和y-2纯合突变体杂交,得到的F1全部为绿色子叶,F1自交得到的F2出现黄色子叶个体,这种现象可能由减数分裂过程中染色体互换引起,结合题图分析,①位点断裂后彼此互换,产生的子细胞中不会含有正常功能的Y基因。②位点断裂后彼此互换,产生的子细胞中可含有正常功能的Y基因。③位点断裂后彼此互换,产生的子细胞中不会含有正常功能的Y基因。F1的1个花粉母细胞在减数分裂前的间期要经过复制,细胞中会出现2个y-1基因和2个y-2基因,减数分裂Ⅰ前期染色体互换后,会得到1个正常功能的Y基因,经过两次分裂后,会产生一个含有正常功能Y基因的子细胞,故若此F1个体的20个花粉母细胞在减数分裂中各发生一次此类交换,减数分裂完成时会得到20个具有正常功能Y基因的子细胞。
1.确定基因位于常染色体还是性染色体上(以XY型性别决定为例)
(1)性状显隐性未知时,利用具有一对相对性状的纯合子进行正反交
(2)性状显隐性已知时,进行以下杂交实验:构建“同型”隐ד异型”显(黄金组合)或者“杂合雌”ד显雄”的交配组合,观察子一代雌雄表型。
2.利用已知位置的基因定位未知位置的基因
举例:已知基因A与a位于2号染色体上
3.利用染色体变异进行基因定位
(1)利用三体定位
(2)利用单体定位
(3)利用染色体片段缺失定位
4.利用细胞融合定位
5.利用DNA分子标记进行定位
(1)利用短串联重复序列多态性(SSR)进行基因定位
短串联重复序列(SSR),又称微卫星序列,是基因组中由1~6核苷酸组成的串联重复序列,两侧序列高度保守(可据此设计引物)。不同基因带有不同的SSR标记,PCR扩增后,电泳的结果也不相同,如下图所示。根据不同的基因和不同的SSR标记对基因进行定位。
(2)利用限制酶切片段长度多态性(RFLP)进行基因定位
限制酶切片段长度多态性(RFLP),如下图所示,RE限制酶可将DNA切出不同长度的片段,DNA碱基改变导致其酶切位点改变,限制酶切片段结合特定探针可作为分子标记。待测基因与该分子标记紧密连锁,进行基因定位。
◎(2025·安徽合肥二模)果蝇的某野生型和突变型为一对相对性状,由一对等位基因控制,但相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体未知。某同学用一只野生型雌果蝇与一只突变型雄果蝇进行杂交,子代的雌、雄果蝇中野生型与突变型的比例都是1∶1。下列叙述错误的是( )
A.无论基因位于常染色体上还是性染色体上,亲本野生型雌果蝇均为杂种
B.若基因位于性染色体上,则不能排除基因位于X、Y染色体的同源区段上
C.若突变型为显性性状,则能排除基因只位于X染色体上的情况
D.让子代野生型或突变型雌雄果蝇杂交,可判定性状的显隐性
答案:A
解析:若位于常染色体上,则亲本野生型雌果蝇为杂合子或纯合子,若位于X染色体,则雌果蝇一定为杂合子,A错误;若基因位于性染色体上,则基因可能位于X、Y染色体的同源区段上(XAXa×XaYa),也可能位于X的非同源区段(XAXa×XaY),B正确;若基因只位于X染色体上,则相关基因型为XAXa×XaY,雄果蝇突变型为隐性性状,不可能为显性性状,C正确;让子代野生型或突变型雌雄果蝇杂交,若野生型雌雄果蝇交配后代出现突变型,可判定野生型为显性性状,若突变型雌雄果蝇交配后代出现野生型,则突变型为显性性状,D正确。
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