遺傳學中基因定位實驗設計題探析.doc

周應章工作室教學指導遺傳學中基因定位實驗設計題辨析舉隅岱山中學柴君波摘 要：遺傳實驗設計題能夠較好地檢測學生的實驗分析、思維方式、創(chuàng)新能力和語言表達能力，故成為基于“能力立意”新課標高考生物命題的重要題型。本文結合典型遺傳例題，對確定基因位置這一類型的實驗設計題如何解答進行探討。關鍵詞：基因定位遺傳實驗設計辨析基因定位（即確定基因位置）是指對控制生物性狀的基因所在的位置進行準確的判斷。依據(jù)此知識點而命題的遺傳實驗設計題，既是對細胞質(zhì)、常染色體及性染色體不同區(qū)段上基因的傳遞規(guī)律的考查，又是對基因分離定律和伴性遺傳知識的提煉與升華。本文結合具體的遺傳題實例，就此類題型的解答進行歸類辨析。1判斷基因位于細胞質(zhì)中還是細胞核中的實驗設計1）實驗設計：正反交法。隱性的雌性顯性的純合雄性；顯性的純合雌性隱性的雄性。2）結果預測及結論：A若兩組雜交結果相同，則該基因位于細胞核內(nèi)的常染色體上。遺傳圖解說明如下：正交：aa AAAa反交：AA aaAa。B若兩組雜交結果不同，且子代性狀的表現(xiàn)與性別相關，則該基因位于細胞核內(nèi)的性染色體上。遺傳圖解說明如下：正交：XaXa XAYXAXa 、XaY反交：XAXA XaYXAXa 、XAYC若兩組雜交結果不同，且子代性狀表現(xiàn)都與相應母本性狀相同，則該基因位于細胞質(zhì)中。遺傳圖解說明如下：正交：H LH反交：L HL例1己知果蠅對高濃度CO2耐受性與敏感性分別由一對等位基因控制。若實驗室現(xiàn)有純合的耐受性與敏感性雌雄果蠅（所有雌雄果蠅均能夠正常繁殖存活），請設計雜交實驗確定這對等位基因控制的性狀屬于何種遺傳方式？解答正交：P 敏感性耐受性 F1；反交：P 敏感性耐受性 F1。若正反交結果不同，且產(chǎn)生的F1性狀表現(xiàn)都與相應母本相同，則為細胞質(zhì)遺傳；若正反交產(chǎn)生的F1性狀表現(xiàn)都與母本無關，表現(xiàn)為耐受性或敏感性一種，則為細胞核遺傳。2判斷兩對基因是否位于同一對同源染色體上的實驗設計1）實驗設計：選具有兩對相對性狀且純合的雌雄個體雜交得F1 ，再將F1中的雌雄個體相互交配產(chǎn)生F2，統(tǒng)計F2中性狀的分離比（注：F1測交后統(tǒng)計F2中性狀的分離比也可）2）結果預測及結論：A若子代中出現(xiàn)9:3:3:1的性狀分離比，則控制這兩對相對性狀的兩對基因不在同一對同源染色體上。B若子代中沒有出現(xiàn)9:3:3:1的性狀分離比，則控制這兩對相對性狀的兩對基因位于同一對同源染色體上。例2摩爾根等人用純種灰身殘翅果蠅和純種黑身長翅果蠅交配，所獲得子代全部為灰身長翅，由此可以推出，果蠅的灰身和長翅為顯性性狀。已知果蠅控制灰身黑身、長翅殘翅的基因位于常染色體上，你如何確定灰身黑身,長翅殘翅的遺傳是否符合基因的自由組合定律。解答對雜交得到的子代灰身長翅果蠅雌雄交配，若后代灰身長翅：灰身殘翅：黑身長翅：黑身殘翅9:3:3:1，則符合基因的自由組合規(guī)律。3判斷基因位于常染色體上還是位于X染色體上的實驗設計3.1方法一：正反交法（使用條件：不知道顯隱性關系）1）實驗設計：隱性的雌性顯性的純合雄性；顯性的純合雌性隱性的雄性。2）結果預測及結論：A若兩組雜交結果相同，則該基因位于細胞核內(nèi)的常染色體上。遺傳圖解說明如下：正交：aa AAAa反交：AA aaAaB若兩組雜交結果不同，且子代性狀的表現(xiàn)與性別有關，則該基因位于細胞核內(nèi)的X染色體上。遺傳圖解說明如下：正交：XaXa XAYXAXa 、XaY反交：XAXA XaYXAXa 、XAY3.2方法二：隱雌顯雄（使用條件：知道顯隱性關系，具顯性性狀個體為雜合子）1）實驗設計：隱性的雌性顯性的雄性。2）結果預測及結論：A若子代中的雄性個體全為隱性性狀，雌性個體全為顯性性狀，則基因位于X染色體上。遺傳圖解說明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。B若子代中的雌雄個體中既有顯性性狀又有隱性性狀且各占1/2，則基因位于常染色體上。遺傳圖解說明如下：aa AaAa、aa。3.3方法三：多組隱雌顯雄（使用條件：知道顯隱性關系且顯隱性基因的基因頻率相等，具顯性性狀個體既有純合子又有雜合子）1）實驗設計：選多組隱性的雌性顯性的雄性（注：多組顯性的雌性顯性的雄性也可）2）結果預測及給論：A若子代中的隱性性狀只出現(xiàn)在雄性中，則基因位于X染色體上。遺傳圖解說明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。B若子代中的隱性性狀同時出現(xiàn)在雌性與雄性中，則基因位于常染色體上。遺傳圖解說明如下：aa AAAA；aa AaAA、Aa。例3己知果蠅的灰身與黑身由一對等位基因控制。若實驗室有未交配過的純合的灰身與黑身雌雄果蠅（所有雌雄果蠅均能夠正常繁殖存活）。（1）你能否通過一代(PF1)簡單雜交實驗確定這對等位基因是位于常染色體上還是位于X染色體上？請簡要加以說明推導過程。（2）若上述果蠅灰身為顯性性狀且全部純合，則推導過程該怎樣處理？（3）若上述果蠅灰身為顯性性狀且純合雜合各半，那么推導過程又該怎樣處理？解答此題三問分別體現(xiàn)了上述三種情況，可按照上述方法依次解答。（1）能。取多對灰身雌、雄果蠅與黑身雌、雄果蠅進行兩種雜交組合：灰身雌果蠅黑身雄果蠅、黑身雌果蠅灰身雄果蠅。若兩種雜交組合的后代該相對性狀都表現(xiàn)一致，則該對等位基因是位于常染色體上；若兩種雜交組合的后代該相對性狀都表現(xiàn)不一致，則該對等位基因是位于X染色體上。（2）取黑身雌果蠅灰身雜合雄果蠅。若后代中雌果蠅全為灰身，雄果蠅全為黑身，則該對等位基因是位于X染色體上；若后代中雌、雄果蠅都有灰身和黑身，則該對等位基因是位于常染色體上。（3）取多組黑身雌果蠅灰身雄果蠅。若后代中黑身性狀僅存在于雄果蠅，則該對等位基因是位于X染色體上；若后代中黑身性狀同時存在于雌、雄果蠅，則該對等位基因是位于常染色體上。4判斷基因位于XY的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上的實驗設計1）實驗設計：隱性的純合雌性顯性的純合雄性。2）結果預測及結論：A若子代中的個體全表現(xiàn)為顯性性狀，則基因位于XY的同源區(qū)段。遺傳圖解說明如下：XaXa XAYAXAXa 、XaYA。B若子代中雌性全表現(xiàn)為顯性性狀，雄性全表現(xiàn)為隱性性狀，則基因位于X染色體上。遺傳圖解說明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。例4科學家研究黑腹果蠅時發(fā)現(xiàn)，剛毛基因(B)對截剛毛基因(b)為完全顯性。若這對等位基因存在于X、Y染色體上的同源區(qū)段，則剛毛雄果蠅表示為XBYB、XBYb、XbYB，若僅位于X染色體上，則只能表示為XBY?，F(xiàn)有各種純種果蠅若干，請利用一次雜交實驗來推斷這對等位基因是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上，請寫出遺傳圖解，并簡要說明推斷過程。解答 P 截剛毛雌 剛毛雄P截剛毛雌 剛毛雄XbXb XBXB XbXb XBY配子 XbXB YB 配子 Xb XB YF1 XBXb XbYB F1 XBXb XbY 剛毛雌剛毛雄剛毛雄截剛毛雄用純種截剛毛雌果蠅與純種剛毛雄果蠅雜交，若子一代雄果蠅為剛毛，則這對等位基因存在于X、Y染色體上的同源區(qū)段，若子一代雄果蠅為截剛毛，則這對等位基因僅位于X染色體上。5判斷基因位于常染色體上還是位于XY的同源區(qū)段的實驗設計1）實驗設計：隱性的純合雌性與顯性的純合雄性雜交獲得的F1全表現(xiàn)為顯性性狀，再選子代中的雌雄個體雜交獲得F2，觀察F2表現(xiàn)型情況。（注：將F1中隱，觀察F2表現(xiàn)型情況也可）2）結果預測及結論：A若F2雌雄個體中都有顯性性狀和隱性性狀出現(xiàn)，則該基因位于常染色體。遺傳圖解說明如下：P: aa AA F1: AaF1: Aa Aa F2: AA、Aa、aaB若F2中雄性個體全表現(xiàn)為顯性性狀，雌性個體中既有顯性性狀又有隱性性狀，且各占1/2，則該基因位于XY的同源區(qū)段上。遺傳圖解說明如下：P: XaXa XAYA F1: XAXa、XaYAF1: XAXa XaYA F2: XAXa 、XaXa 、XAYA 、XaYA例5果蠅的性染色體X和Y有非同源區(qū)和同源區(qū)。非同源區(qū)上的X和Y片段上無等位基因或相同基因；同源區(qū)上的X和Y片段上有等位基因或相同基因?？刂乒壯坌蔚幕虿辉诜峭磪^(qū)，棒眼（E）對圓眼（e）為顯性，現(xiàn)有足夠的純合雌、雄棒眼果蠅和純合雌、雄圓眼果蠅個體，請用雜交實驗的方法推斷這對基因是位于X和Y的同源區(qū)，還是位于常染色體上，寫出你的實驗方法、推斷過程和相應遺傳圖解。解答將純合的圓眼雌蠅與純合的棒眼雄蠅雜交，得到足夠的F1個體再選擇F1中的雄性棒眼個體與雌性棒眼個體相互交配得F2。若F2表現(xiàn)型為雄性全為棒眼，雌性均有棒眼和圓眼,則E、e位于X和Y的同源區(qū)。其遺傳圖解如下：P XeXe(圓眼)XEYE（棒眼） F1XEXe(棒眼) XeYE(棒眼) F1XEXe(棒眼)XeYE（棒眼） F2XEXe (棒眼) XeXe (圓眼)XEYE （棒眼） XeYE（棒眼）若F2得表現(xiàn)型為雌雄性均有棒眼和圓眼，則E、e位于常染色體上。其遺傳圖解如下：Pee（圓眼） EE（棒眼） F1 Ee (棒眼) Ee(棒眼) F1Ee(棒眼) F2EE(棒眼) Ee(棒眼)ee（圓眼）可見，基因定位的遺傳實驗題又可細分為多種類型，而上述的各種設計方法運用需對號入座，切不可張冠李戴。一般來說，在解答這類題型時，采用正交和反交的方法或一/多組雜交組合隱性（）顯性（）方法，再依據(jù)F1表現(xiàn)型作出判斷的解題思路是行之有效的?？傊?，要靈活運