非同源染色体上的非等位基因自由组合

综合分析近几年各地高考理综试题生物部分，本章有以下高考命题规律 1.命题内容:减数分裂考查量不高但比较稳定，受精作用 2.命题形式:本章内容多以选择题形式呈现，而且多以小 3.命题思路:从命题思路上看，受精作用一般与减数分裂结合考查，而伴性遗传与遗传规律结合考查，常常以压轴题方式出现，所占份额相当高，对成绩的高低能够起到决定性 4.命题趋势:纵观本章内容在高考中的出现规律，以伴性遗传为背景点，结合遗传规律实验设计，把高中遗传部分的思想作为考查主要对象是当前各地高考命题的大趋势。因为伴性遗传病是当前社会的热点问题，也是体现高中生物理性 根据近几年高考命题特点和规律，本章的复习备考策略如下。 1.知识方面：减数分裂与有丝分裂的区别作为重点来学 2.能力方面：训练遗传现象分析技巧时，要特别注意表格、系谱图、染色体示意图等信息形式的快速获取。实验设计的理论、原则等要有机结合遗传规律，把遗传现象与性别的关系分析透彻。判断是否是伴性遗传的实验设计要熟练掌握设计要素。 一、减数分裂与配子的形成一、减数分裂与配子的形成 1.减数分裂概念 进行 有性生殖有性生殖的生物，在产生 成熟生殖成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半数目减半 2. （1）对象：进行有性生殖有性生殖 （2）时期：性成熟时，从原始生殖原始生殖细胞发展成为成熟生殖成熟生殖 （3）特点：细胞染色体复制一次复制一次，细胞连续分裂两次。 （4）结果：产生子细胞的染色体数是原来染色体数的一半一半。 3.精子和卵细胞的形成 （1 同源染色体：一条来自父父方，一条来自母母方，大小、大小、形态形态一般相同的两条配对的染色体。 联会：同源染色体同源染色体 四分体：指减数第一次分裂时同源染色体联会联会后，含有四条染色单体四条染色单体 交叉互换：四分体时期同一对同源染色体的非姐妹染非姐妹染色单体色单体 （2 4.精卵形成过程比较 1.概念概念：精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵受精卵的过程。 2.意义意义：减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异遗传和变异，都是十分重要的。 几个核心概念的内在关系 1. （1）同源染色体需具备的三个条件：形态、大小一般相同；一条来自父方，一条来自母方；且在减数第一次分裂过程中能 （2）联会是同源染色体的两两配对，也是产生四分体的前提。 （3）四分体实际上是联会后的每对同源染色体，且含四条染 2.三者数量关系 1个四分体=1对同源染色体=4条染色单体=4个DNA （双选）下图是某高等动物体内细胞分裂过程中染色体变化曲线以及细胞分裂过程图，所作出的判断不正确的是 （ A.乙、丙细胞形成的场所是卵巢，曲线图中8表示受精作用 B.同源染色体分离、非同源染色体自由组合发生在曲线图中的45段，甲细胞发生的时期相当于曲线图中的1112 C.甲细胞有4个染色体组，甲细胞前一时期细胞中有2个四分体 D.乙细胞中染色体、染色单体、核DNA之比为122 同源染色体分离、非同源染色体自由组合发生在曲线图中的34段；甲细胞前一时期表示有丝分裂中期，没有发生联会，没有四分体。 BC 生殖细胞成熟过程中的几种数量关系 1.1个精原细胞1个初级精母细胞 2个次级精母细胞 4个精细胞 2种精子（无交换两两相同、相互对应）或4种（有交换，4 2.1个次级精母细胞产生1种精子，一个卵原细胞（次级卵母细胞）产生1 3.1种生物最多可产生2n种精子或卵细胞，n代表同源染色体对数或能独立遗传的等位基因对数。 4.减数分裂过程中DNA、染色体和染色单体数目变化规律 （1）列表（以二倍体为例） （2 （3 a.解答有关细胞各分裂相中DNA、染色体和染色单体数目的问题，通常先根据已知条件，结合细胞分裂的过程求出体细胞染色体 b.回答细胞分裂后期、末期染色体或DNA数目变化时一定要注意题干中要求回答的是一个“细胞”，还是一个“（细胞）核”，后期、末期虽然两个核已形成，但仍属一个细胞。同样道理，从曲 5. （1）判断各期细胞的依据是减数分裂过程中各个时期染色 （2）可通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。原因是： 同一生物的细胞所含遗传物质相同，增殖过程相同。 同一时刻不同细胞可能处于不同细胞周期的不同阶段。 先用低倍镜观察找到各期细胞，再用高倍镜仔细观察 (2013 华附、省实、广雅、深中四校联考)下图表示某二倍体生物细胞分裂和受精作用过程中，核DNA含量和染色体数目的变化，正确的是( ) Ab、c两段分别表示染色体和DNA数量变化 B孟德尔遗传规律的实质在LM段得以体现 CCD、GH及OP段染色体数目相同 DEF、KL段不存在染色单体 b、c两段分别表示DNA和染色体数量变化；LM段表示受精作用，孟德尔遗传规律的实质在减数第一次分裂后期得以体现；CD、GH及OP段染色体数目不完全相同。 D 有丝分裂与减数分裂的比较 1.有丝分裂与减数分裂的区别与联系 2.有丝分裂与减数分裂图像辨析 a.识别减数分裂、有丝分裂的细胞分裂相关键是看有 b.识别减数分裂图像时注意下面特殊图形，即细胞质是均等还是不均等分裂,有助于快速答题。（图中表示二倍体生物细胞） 下图是某种动物细胞进行有丝分裂和减数分裂的细 (1)按先后顺序把有关有丝分裂细胞图的号码排列起来 ；按顺序把有关减数分裂细胞图的号码排列起来 (2)此动物的正常体细胞中有 对同源染色体，细胞核中有 个DNA (3)在上述分裂图中，细胞中的染色体数比此动物正常体细胞中染色体数增加一倍的是图 (4)在上述分裂图中，属于初级精母细胞的是图 。 (5)上述分裂图中，每条染色体上只含一个DNA分子的是图 (6)上述分裂图中，同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生交叉互换是在 本题主要考查对减数分裂、有丝分裂过程中染色体行为变化特征等知识的掌握程度和相关图形的识别与判断的能力。解题的关键是识别各个图形属于何种细胞分裂。 图中含4条染色体且两两配对，属于减数第一次分裂前期（四分体）；此时可能会发生交叉互换。中有同源染色体，含4条染色体，着丝点都排列在赤道板上，为有丝分裂中期。中4条含有染色单体的染色体，排列在赤道板两侧，同源染色体两两配对，为减数第一次分裂中期。中没有同源染色体，含2条染色体，着丝点排列在赤道板上，为减数第二次分裂中期。都含8条染色体，有同源染色体，染色体移向两极，为有丝分裂后期。中细胞的每一极都含4条染色体，且含有同源染色体。细胞膜正把细胞缢裂为两个，为有丝分裂末期。 表示同源染色体分开移向两极，着丝点没有分裂，为减数第一次分裂后期。 中没有同源染色体，姐妹染色单体分开移向两极，变成4条染色体，为减数第二次分裂后期。 中无同源染色体，含2条已复制的染色体，为减数第一次分裂后得到的细胞次级性母细胞。 中没有同源染色体、没有单体，为减数第二次分裂后得到的细胞生殖细胞。 中染色体散乱分布，中心粒正移向两极，为有丝分裂前期细胞。当有单体时DNA与染色体的比值为21，否则就为11。 （1） 2）2 4（3） （4） （5（6 基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体染色体上，因为基因和染色体行为存在着明显的平行平行关系。 1.基因在杂交过程中保持完整性和独立性独立性。染色体在配子形成配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。 2 .在体细胞体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。在配配子子中只有成对的基因中的一个，同样，也只有成对的染色体中的一条一条 3.体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。同源染色体同源染色体 4.非等位基因在形成配子时自由组合自由组合， 非同源染色体非同源染色体在 二、基因位于染色体上的实验证据二、基因位于染色体上的实验证据 1.摩尔根的果蝇实验 （2）作出假设： 控制果蝇白眼的基因位于X X染色体染色体 上，而 Y Y染色体染色体 （3 （4）实验验证方法：测交测交。 （5）实验结论：基因在染色体染色体上。 2.摩尔根测定基因在染色体上相对位置的实验结论：基因在染色体上呈现线性线性 1. 在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的 等位基等位基因因，具有一定的独立性独立性；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。 2.基因的自由组合定律的实质 位于非同源染色体非同源染色体上的非等位基因非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂减数分裂的过程中，同源染色体同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体非同源染色体 四、性别决定 1.概念： 雌雄异体的生物决定 性别性别 的方式。 2.染色体类型 性染色体：与性别决定性别决定有关的染色体，如X、Y染色体。 常染色体：与性别决定无关无关的染色体。 3.性别决定的方式 五、伴性遗传 1.概念：此类性状的遗传控制基因位于性染色体性染色体上，因而 2.类型： （1）伴X 患者基因型：XbXb（患病的女性）、XbY（患病的男性） 遗传特点：a.隐性致病基因及其等位基因位于X染色体上；b.男性患者多于多于女性患者；c.往往有隔代遗传隔代遗传的现象；d.女 （2）伴X 患者基因型：XAXA、XAXa（患病的女性），XAY（患 遗传特点：a.显性的致病基因及其等位基因只位于X染色体上；b.女性患者多于多于男性患者；c.具有世代世代连续性；d. 实例：抗VD （3）伴Y 患者基因型：XYM（Y染色体上的基因无等位基因， 遗传特点：患者全为男性，且“父子 基因位于染色体上的实验证据 1.基因与染色体的平行关系（萨顿的假说类比推理） 萨顿根据基因与染色体的遗传行为特性、在细胞中的存在形式、来源、在形成配子时的行为变化有平行关系，运用 2.摩尔根果蝇实验证据（假说 （1）果蝇作为实验材料的优点：相对性状多且明显；培养周期短；成本低；容易饲养，繁殖率高；染色体数目少，便于观察。 （2 F1 F2中红眼白眼=31符合基因分离定律，表明红眼和白眼 （3 雌果蝇是由XX这对同型的性染色体决定的，雄果蝇是由XY 控制红眼的基因“W”和控制白眼的基因 “w”，只位于X （4 （5）实验结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染 1909年，摩尔根从他们自己培养的红眼果蝇中发现了第一个他称为“例外”的白眼的雄蝇。用它做了下列实验（注：不同类型的配子及不同基因型的个体生活力均相同）。 将这只白眼雄蝇和红眼正常雌蝇杂交，结果如图所示： （1）从实验的结果中可以看出，显性性状是 （2）根据实验的结果判断，果蝇的眼色遗传是否遵循基因的分离定律？ （选填“遵循”或“不遵循”）。请写出判断的最主要依据 （3）在F2中，白眼果蝇均为雄性，这是孟德尔的理论不能解释的，请你提出合理的假设： （4）如果控制体色的基因位于常染色体上，则该自然果蝇种群中控制体色的基因型有 种；如果控制体色的基因位于X染色体上，则种群中控制体色的基因型有 种。 （5）假设你是某研究小组的成员，实验室提供各种基因型的果蝇。请你设计最佳杂交实验，证明白眼基因位于X （6）已知白眼基因由位于X染色体上隐性基因控制，且亲代果蝇在下一代性成熟前就自然死亡。实验室只有历代杂交都是红眼的雌雄果蝇，现从某科研所引进一白眼雄果蝇。假设你是某研究小组的成员，想利用该白眼雄果蝇通过杂交的方式获得白眼雌果蝇，应如何设计杂交方案？请用简要遗传图解式加文字说明的方式表示。（图解式写出三代即可，控制眼色的基因用A、a （1）F1红眼果蝇之间交配，后代中出现白眼，说明红眼是显性性状。（2）F1红眼果蝇之间交配，后代有红眼有白眼，比例为31，说明遵循孟德尔分离定律。（3）雌雄个体的性状表现不同，说明了该基因与性别相关。（4）设控制体色的基因为B、b，如果控制体色的基因位于常染色体上，则基因型有BB、Bb、bb 3种；如果控制体色的基因位于X染色体上，则基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY共5种。（5）XbXb（白眼雌果蝇）XBY（红眼雄果蝇），所生后代XBXb红眼全部是雌果蝇，XbY白眼全部是雄果蝇。 （6）XbXb白眼雌果蝇的Xb只能一个来自父方（XbY），一个来自母方（XBXb）。所以首先应培育出XBXb和XbY。从XBXB与XbY杂交开始，获得XBXb和XBY，继续杂交直到在同代中出现XBXb和XbY。 （1）红眼 （2）遵循 杂种子一代自交的后代发生性状分离，且分离比为31 （3）控制眼色性状的基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因 （4）3 5 （5）让白眼雌蝇与红眼雄蝇杂交，如果子代中雌蝇呈红眼，雄蝇都是白眼，则说明白眼基因位于X染色体上。（或写成遗传图 伴性遗传的应用 1. 例如：芦花鸡性状（羽毛上有黑白相间的横斑条纹）是由Z染色体上的显性基因控制的，隐性纯合子为非芦花（羽毛上没有横斑条纹），W染色体上没有它的等位基因。 如果用芦花雌鸡和非芦花雄鸡交配，在幼鸡时即可根据是否有芦花的存在来判断鸡的性别，以达到多养母鸡、 2.若利用伴性遗传通过一次杂交从子代的性状中快速推知性别，在性染色体组成为同型的亲本选隐性，性染色体组成为异型的亲本选显性，则后代同型性染色体的个体为显性，异型性染色 一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型性状变为突变型性状。该雌鼠与野生型雄鼠杂交，Fl的雌、雄中均既有野生型，又有突变型。若要通过一次杂交实验鉴别突变基因在X染色体还是在常染色体上，选择杂交的Fl个体最好是 （ A.突变型（） B.突变型（）野生型 ( C.野生型（） D.野生型（） 此题关键是用逆推法首先确定显隐性关系：由于该突变型是一条染色体上某基因突变导致的，F1中两种性状均存在，所以野生型为隐性，突变型为显性。假设突变基因位于X染色体上，则突变型雄性个体的后代中，雌性全为突变型，雄性全为野生型；如果突变基因在常染色体上，则后代无论雌雄都会出现11的性状分离比。所以应找一个突变型雄性和野生型雌性杂交看其后代的表 D 孟德尔遗传规律的现代解释 1.孟德尔的遗传因子与染色体上基因的对应关系 （1）分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上 （2）自由组合定律中的不同对的遗传因子指的是位于 2.两个遗传定律的细胞学基础 （1）分离定律的细胞学基础是等位基因在减数第一次分裂后期（不考虑交叉互换）随同源染色体的分开而分离，如图1 （2）自由组合定律的细胞学基础是在减数第一次分裂后期等位基因随同源染色体分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合，如图2 3.注意理解三个方面 （1）同时性：同源染色体上等位基因分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合是同时进行的。 （2）独立性：同源染色体上等位基因间的相互分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合互不干扰，各自独立分配 （3）普遍性：自由组合定律广泛存在于生物界，发生在有性生殖过程中。基因重组产生了更多的变异类型，这也是生 右图为某高等雄性动物的精原细胞染色体 和基因组成图，下列说法错误的是（ A.该生物测交后代中与该生物不同的表现型有3 B.该生物与基因型相同的雌性动物交配，后代不同于双亲的表现型中，杂合体占新类型的比例为4/7 C.减数分裂中，与的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换 D.该细胞在一次减数分裂中进行自由组合，可产生4种配子，比例为1111 图中有两对同源染色体，两对等位基因，测交后代共有四1111同基因型雄性交配后代有四种表现型（9331），每一种类型均有一个纯合子，不同于亲本类型的占7/16，纯合子中不同于亲本的占3/16，故后代不同于双亲的表现型中，杂合体占新类型的比例为4/7；一个细胞一次减数分裂只产生相同的两种配子，故D错。 D 性别决定与伴性遗传的理解 1. 2.性别决定方式有多种，但最主要的是由性染色体决定的。 3.生物体中染色体的分类问题： 4.伴性遗传是由于异型性染色体之间存在“非同源区段” （1）在同源区段中，X和Y染色体都有等位基因，在遗传上遵循基因的分离定律，X与Y分离的同时，等位基因 （2）在非同源区段中，基因可能只存在于X或Y上，若只在Y染色体上，则为伴Y遗传限雄遗传。若只在X染色体上，则为伴X （3）有性别的生物才有性别决定方式；性别决定的方式有多种，XY 若干具有相对性状的雌雄果蝇，其中雌性个体为隐性，雄性个体为显性，均为纯合子（注：XAY、XaY均视为纯合子），已知控制该性状的基因可能位于常染色体上或X染色体的特有区段（如图-2区段）或X、Y染色体的同源区段（如图区段），请补充下列实验方案以确定该基因的位置： （1）取若干对雌雄果蝇分别交配，观察其后代表现型。若后代中 ，则该基因位于X （2）若后代中无论雌雄均为显性，则再选取后代中雌、雄个体分别交配，若子二代 ，则该基因位于常染色体上，若子二代 ，则该基因位于X、Y染色体的同源区 （1）若干对雌雄果蝇分别交配，若后代雌性个体为显性，雄性个体为隐性，该基因位于X染色体的特有区段。（2）若后代中无论雌雄均为显性，则再选取后代中雌、雄个体分别交配，若无论雌雄均有两种性状，则该基因位于常染色体上；若雄性个体为显性，雌性个体表现为两种性状，则该基因位于X、Y染色体的同源区段。（P： XaXaXAYAF1： XAXaXa YAF2：XA XaXa Xa XAYAXaYA） （1）雌性个体均为显性，雄性个体均为隐性 （2）无论雌雄均有两种性状 雄性个体为显性，雌性个体表现为两种性状 伴性遗传的规律及遗传病系谱图分析 1.伴性遗传（也分正推、逆推两大类型）特点 （1 （2）雌雄的性状表现有别、传递有别 2.X染色体隐性遗传：如人类红绿色盲症 （1）致病基因Xb 正常基因XB （2）患者：男性XbY 女性XbXb 正常：男性XBY 女性XBXB XBXb（携带者） （3 男性患者多于女性,女性患者的父亲及其儿子也一定是患者。 交叉遗传现象：男性女性男性。 3.X染色体显性遗传：如抗维生素D佝偻病 （1）致病基因XD 正常基因Xd （2）患者：男性XDY 女性XDXD XDXd 正常：男性XdY 女性XdXd （3）遗传特点： 交叉遗传现象：男性女性 4.Y 遗传特点：基因位于Y染色体上，仅在男性个体中遗传。 遗传病类型的鉴别口诀：无中生有为隐性，有中生无为显性；隐性看女病，女病男正（其父亲或儿子正常）非伴性；显性看男 5.伴性遗传与基因分离定律及基因自由组合定律的关系 伴性遗传是基因分离定律的特例。伴性遗传也是由一对等位基因控制的一对相对性状的遗传，因此它们也符合基因的分离定律。 但是性染色体有同型和异型两种组合方式，因而伴性遗传也有它的特殊性：在XY型性别决定的雄性个体中，有些基因只存在于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因；控制性状的基因位于性染色体上，因此该性状的遗传常与性别联系在一起，在写表现型和 在分析既有性染色体又有常染色体上基因控制的两对及以上相对性状的遗传现象时，由性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理，由常染色体上的基因控制的遗传性状按分离定律处理，整体上则按基因的自由组合定律来处理。 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，其中一个正常，2个为携带者，一个色盲，他们的性别是( ) A.三女一男或全是男孩 B. C.三女一男或两男两女 D. 由题意可知母亲的基因型为XBXb，父亲的基因型为XbY，由此可以推断出后代儿女的性状及基因型，正常的一定是儿子，携带者一定是女儿，但色盲既可能是儿子也可能是女儿，所以选C。 C