优化探究（新课标）高考生物一轮复习 专题培优课件1 新人教版必修2

遗传题目的解题技巧与遗传方式探究的实验设计 一、借数学思想之力解遗传计算题 遗传学中的计算题有下列几种类型：1.DNA分子中碱基比例的计算；2.DNA分子复制过程中的有关计算；3.基因表达过程中的有关计算；4.遗传概率的计算；5.基因频率和基因型频率的计算。当你进行以上类型的计算有困难时，可借数学思想之力，突破遗传计算中的难点。 1数形结合思想 “数”与“形”反映了事物两个方面的属性。数形结合，主要指的是数与形之间的一一对应关系，数形结合把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位置关系结合起来，即通过抽象思维与形象思维的结合，使复杂问题简单化，抽象问题具体化，从而达到优化解题途径的目的。 在进行DNA分子中碱基比例、基因表达和DNA分子半保留复制过程中的有关计算时，可巧用数形结合思想。如：在计算DNA分子中的碱基比例时，先画出DNA分子平面结构简图(如图1所示)，其次将题目中的数量关系和图形结合，明确已知的碱基比例是占一条链的情况，还是占整个DNA分子的情况，最后在理清两条链碱基关系的基础上作答。在解答有关基因表达过程中的计算时，可结合图2，明确DNA分子中的碱基、RNA分子中的碱基、多肽中氨基酸的数量关系，并关注变化的情况，如RNA某一位置出现了终止密码子，多肽中的氨基酸必发生变化，如何变化可结合该图思考得出结论。有关DNA分子半保留复制过程中的计算可参看图3。 2分解组合思想 基因的自由组合定律研究的是控制两对或多对相对性状、位于不同对同源染色体上的基因的传递规律。由于控制生物不同性状的基因互不干扰，独立地遵循基因的分离定律，因此，我们可以用分解组合思想来解答这类试题。 分解组合思想就是把组成生物的两对或多对相对性状分离开来，用单因子分析法一一加以研究，最后把研究的结果用一定的方法组合起来，运用数学中的乘法原理或加法原理进行计算。在遗传概率的计算中，分解组合思想大放光芒。 (1)基因分离定律的三把钥匙 若后代性状分离比为显 隐3 1，则双亲一定都是杂合子(用D、d表示)。即DdDd3D_ 1dd。 若后代性状分离比为显 隐1 1，则双亲一定是测交类型。即Dddd1Dd 1dd。 若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。即DDDD或DDDd或DDdd。 (2)解题思路 先确定此题是否遵循基因的自由组合定律。如不遵循，则不用此法。 分解：将所涉及的两对(或多对)基因或性状分离开来，单独考虑，用基因分离定律的三把钥匙进行研究。 组合：将分离定律研究的结果按一定方式进行组合。 (3)应用 求配子种类数，如：AaBbCc产生的配子种类有多少种？ 先分解为3个分离定律：Aa产生的配子种类为2种，Bb产生的配子种类为2种，Cc产生的配子种类为2种，则AaBbCc产生的配子种类为8(222)种。 求基因型种类数，如：AaBbCcAaBBCc的后代基因型有多少种？ 先分解为3个分离定律：AaAa的后代有3种基因型(1AA 2Aa 1aa)；BbBB的后代有2种基因型(1BB 1Bb)；CcCc的后代有3种基因型(1CC 2Cc 1cc)，所以其杂交后代有18(323)种基因型。 求表现型种类数，如：AaBbCcAabbCc的后代表现型有多少种？ 先分解为3个分离定律：AaAa的后代有2种表现型；Bbbb的后代有2种表现型；CcCc的后代有2种表现型，所以其杂交后代有8(222)种表现型。 求患病概率 当甲、乙两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，利用基因分离定律计算得知：患甲病的概率为m，患乙病的概率为n，可利用乘法原理或加法原理计算其他概率，如两病兼患的概率为mn，只患一种病的概率为m(1n)n(1m)mn2mn。 在遇到男孩患病与患病男孩概率的计算时，先定位患病基因在常染色体上，还是在性染色体上。若属于常染色体遗传病，看病名和性别的先后顺序，若病名在前、性别在后，则性别未知，患病情况和性别情况是两个独立事件，利用分解组合思想，患病男孩的概率患病孩子的概率(1/2)；若性别在前、病名在后，则性别已知，男孩患病的概率患病孩子的概率。若属于伴X染色体遗传病，则先绘出遗传图解，病名在前、性别在后，从全部后代中找出患病男孩，即可求得患病男孩的概率；若性别在前、病名在后，只考虑相应性别中的发病情况，根据遗传图解中的部分情况直接求得。 3集合思想 集合思想已成为现代数学的理论基础，用集合语言可以简明扼要地表述数学概念，准确、简捷地进行数学推理。在生物学的一些计算中，如能主动运用数学的集合思想去解题，对于培养我们严谨的逻辑思维能力大有裨益。 (1)在人类的遗传病中，若只考虑甲病的情况，患甲病的概率为a，只考虑乙病的情况，患乙病的概率为b，两个事件互相独立，则不患甲病和不患乙病的概率分别是集合a和集合b的补集，分别用1a、1b表示，如图1所示。图2中，同时患两病的概率可看成集合a、集合b的交集。只患甲病的概率为集合a中集合ab的补集，数值aab。(集合ab是集合a的子集) (2)在基因频率和基因型频率的计算中，也可运用集合思想。以一对等位基因A、a为例，若A的基因频率为p，a的基因频率为q，则集合p、q互为补集，即pq1，如图3所示。体会基因频率的动态变化，如p增加，则q减少。在图4中AA、Aa、aa三者基因型频率互为补集，即AA的基因型频率Aa的基因型频率aa的基因型频率1，留意三者的动态变化，如AA和Aa的基因型频率增加，则aa的基因型频率减少。 当达到遗传平衡时，基因频率和基因型频率保持不变，为恒定值。结合图3和图4理解，图3中的p、q恒定时，图4中的AA的基因型频率p2，Aa的基因型频率2pq，aa的基因型频率q2，三者的数值恒定不变。 二、探究遗传方式的实验设计 实验设计和探究能力是高考生物能力要求的最高层次。在遗传类简答题中，命题者往往设置一些情境，要求考生设计实验方案，探究遗传现象。部分考生遇到该类试题时，由于找不到解题的切入点，而临阵脱逃。下面就常见类型的实验设计进行总结，以明确解题的基本套路。 1一对相对性状基因位置的判断 (1)基因位于X染色体上还是位于常染色体上的判断 若相对性状的显隐性是未知的，且亲本皆为纯合子，则用正交和反交的方法。 a若正交和反交的后代表现型相同，都表现同一亲本的性状，则这对基因位于常染色体上。遗传图解如下： b若正交后代全表现为甲性状，而反交后代中雌性全表现为甲性状，雄性全表现为乙性状，则甲性状为显性性状，且基因位于X染色体上。遗传图解如下： 若相对性状的显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交的方法。 a若基因位于X染色体上，则后代中雌雄个体的表现型完全不同，雌性个体表现显性性状，雄性个体表现隐性性状。遗传图解如下： b若基因位于常染色体上，则雌雄后代的表现型与性别无关。遗传图解如下： (2)基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传的判断 适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。 基本思路一：用“纯合隐性雌纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。 基本推论一：若子代中雌雄个体全表现显性性状，说明此等位基因位于X、Y染色体的同源区段上；若子代中雌性个体全表现显性性状，雄性个体全表现隐性性状，说明此等位基因仅位于X染色体上。 基本思路二：用“杂合显性雌纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。 基本推论二：若子代中雌雄个体全表现显性性状，说明此等位基因位于X、Y染色体的同源区段上；若子代中雌性个体全表现显性性状，雄性个体中既有显性性状又有隐性性状，说明此等位基因仅位于X染色体上。 2两对相对性状的基因位置的判断 适用条件：已知控制相对性状的基因在常染色体上，判断等位基因在同一对同源染色体上，还是在不同对的同源染色体上。 基本思路：一般采用先杂交后自交或测交的方法，对植物常采用测交法或自交法，自交法一般较方便；对动物一般采用测交法。若自交的结果为9 3 3 1或测交的结果为1 1 1 1，则两对等位基因在不同对的同源染色体上，遵循基因的自由组合定律；若自交或测交不出现以上比例(不存在基因互作的情况)，则两对等位基因很可能在同一对同源染色体上。 3环境因素(外因)和遗传因素(内因)对生物性状影响的实验设计 生物性状既受基因的控制，又受环境的影响。当性状改变时，可能是由基因决定的，也可能是由环境影响的。探究生物性状的改变是由基因还是由环境引起的(表型模拟)，需要改变环境条件进行实验探究。 实验假设切入点：是否发生遗传物质的改变，可用自交或测交的方法进行。变异产生的性状能否遗传，可通过观察性状的改变与环境的关系来判断。 以上是几种类型的实验探究方案。在解这类试题时，先从以下几个方面进行思考：1.实验目的是什么；2.显隐性性状已知吗，哪些条件是未知的；3.从已知条件到实验目的之间可能的实验方案是什么；4.逻辑推理是否严谨。在明确了这些问题后，再按题目要求进行规范化作答。 1人们在野兔中发现了一种使毛色为褐色的基因(T)位于X染色体上。已知没有X染色体的胚胎是致死的。如果褐色的雌兔(染色体组成为XO)与正常灰色(t)雄兔交配，预期子代中褐色兔所占比例和雌、雄之比分别为() A3/4与1 1B2/3与2 1 C1/2与1 2 D1/3与1 1 解析：雌兔为(XTO)，雄兔为(XtY)，两兔交配，其子代基因型分别为XTXt、XtO、XTY、OY，因没有X染色体的胚胎是致死的，因此子代只有XTXt、XtO、XTY三种基因型兔，且数量之比为1 1 1，子代中XTXt为褐色雌兔，XtO为正常灰色雌兔，XTY为褐色雄兔，故子代中褐色兔占2/3，雌雄之比为2 1。 答案：B 2(2015年浙江五校联考)某育种专家在农田中发现一株大穗不抗病的小麦，自花受粉后获得160粒种子，这些种子发育成的小麦中有30株大穗抗病和若干株小穗抗病，其余的都不抗病。若将这30株大穗抗病的小麦作为亲本自交，在F1中选择大穗抗病小麦再进行自交，理论上F2中能稳定遗传的大穗抗病小麦占F2中所有大穗抗病小麦的比例为() A2/10 B7/10 C2/9 D7/9 解析：由题意可知，大穗、不抗病是显性性状，小穗、抗病是隐性性状，设相关基因用A、a和B、b表示。30株大穗抗病植株的基因型为1/3AAbb、2/3Aabb，在F1中选择的再次进行自交的大穗抗病植株中，有3/5AAbb、2/5Aabb，F1大穗抗病小麦自交产生的F2中，大穗抗病植株的基因型为7/10AAbb、2/10Aabb，所以F2中能稳定遗传的大穗抗病小麦占所有大穗抗病小麦的比例为7/9。 答案：D 3下表表示果蝇三个纯合品种的性状和控制相应性状的基因，其中“野生型”的翅型、眼色均为显性。回答下列问题： (1)翅型和眼色这两对性状的遗传遵循_定律。研究伴性遗传时，可选用的亲本组合是与_。 (2)让中的雌性与中的雄性杂交，在25 条件下培养，F1均为长翅红眼，则F1的基因型为_。 (3)将上述F1的雌、雄个体相互交配，理论上F2中残翅白眼果蝇占_。若在37 条件下培养，发现F2中残翅个体比例高于理论值。出现这一结果的原因是温度改变直接导致性状改变，而遗传物质没有发生变化。为验证该结论，请选用F2中的果蝇为实验材料设计实验(写出实验思路，并预期结果)_ _。 解析：(1)从表格可以看出，残翅、白眼均是由隐性基因控制的，所以，野生型的长翅、红眼均由显性基因控制。控制翅型的基因位于常染色体上，而控制眼色的基因位于X染色体上，所以，两对基因的遗传遵循基因自由组合定律。在研究伴性遗传时，应选用位于性染色体上的基因控制的性状，即所选亲本应为与。(2)由于、均为纯合品种，F1均为长翅红眼，据此判断中雌蝇的基因型为aaXBXB，中雄蝇的基因型为AAXbY，F1的基因型为AaXBXb(长翅红眼雌蝇)、AaXBY(长翅红眼雄蝇)。(3)让F1的雌雄个体交配，F2中残翅白眼果蝇的基因型为aaXbY，理论上所占的比例为(1/4)(1/4)1/16。由于37 的培养温度高于25 ，所以，残翅比例上升可能与温度的变化有关，而遗传物质没有发生变化。所以，用F2中的残翅雌、雄果蝇相互交配，在25 条件下培养，子代中会出现长翅果蝇。 答案：(1)基因自由组合(2)AaXBY、AaXBXb (3)1/16实验思路：用F2中的残翅雌、雄果蝇相互交配，并在25 条件下培养；实验结果：子代中会出现长翅果蝇 4南瓜皮色分为白色、黄色和绿色，皮色性状的遗传涉及两对等位基因，分别用H、h和Y、y表示。现用白甲、白乙、黄色和绿色4个纯合品种进行杂交实验，结果如下： 实验1：黄绿，F1表现为黄，F1自交，F2表现为3黄 1绿； 实验2：白甲黄，F1表现为白，F1自交，F2表现为12白 3黄 1绿； 实验3：白乙绿，F1表现为白，F1绿(回交)，F2表现为2白 1黄 1绿。 分析上述实验结果，请回答： (1)南瓜皮色遗传_(填“遵循”或“不遵循”)基因自由组合定律。 (2)南瓜皮的色素、酶和基因的关系如下图所示：若H基因使酶1失去活性，则控制酶2合成的基因是_，白甲、白乙的基因型分别为_、_。 (3)若将实验3得到的F2白皮植株自交，F3的皮色的表现型及比例是_。 (4)研究发现，与正常酶1比较，失去活性的酶1氨基酸序列有两个突变位点，如下图： 据图推测，h基因突变为H基因时，导致处突变的原因是发生了碱基对的_，导致处突变的原因是发生了碱基对的_。进一步研究发现，失活的酶1相对分子质量明显小于正常酶1，出现此现象的原因可能是蛋白质合成_。 解析：(1)根据实验2中F2的性状分离比(自由组合定律的变式)可知，南瓜皮色遗传遵循基因自由组合定律。(2)因为H基因使酶1失去活性，根据实验2的F2中黄色所占比例可知，控制黄色的基因组成中有显性基因，所以控制酶2合成的基因是Y；因为实验2：白甲黄，F1表现为白，F1自交，F2表现为12白3黄1绿，所以F1的基因型一定是HhYy，亲本中黄色的基因型为hhYY，白甲的基因型是HHyy；实验3：白乙绿，F1表现为白，所以白乙的基因型是HHYY或HHyy，F1绿(回交)，F2表现为2白1黄1绿，所以F1的基因型是HhYy，白乙的基因型是HHYY。(3)根据以上分析可知，实验3中F2的白色的基因型是1/2HhYy和1/2Hhyy,1/2HhYy自交后代F3表现为12白3黄1绿，1/2Hhyy自交后代F3表现为3白色1绿色，所以将实验3得到的F2白皮植株自交，F3的皮色的表现型及比例是白色(1/212/161/23/4)黄色(1/23/16)绿色(1/21/161/21/4)2435。 (4)据图分析可知，处发生了氨基酸种类的替换，此部位后面的氨基酸种类不变，所以导致处突变的原因是发生了碱基对的替换，处氨基酸的种类和后面的排列顺序都发生了较大改变，所以导致处突变的原因是发生了碱基对的增添或缺失。因为失活的酶1相对分子质量明显小于正常酶1，说明失活的酶1的氨基酸数目减少，出现此现象的原因可能是蛋白质合成提前终止。 答案：(1)遵循(2)YHHyyHHYY(3)白 黄 绿24 3 5(4)替换增添或缺失提前终止 5(2015年成都模拟)果蝇的灰身和黑身、刚毛和截毛各为一对相对性状，分别由等位基因A、a，D、d控制。某科研小组用一对灰身刚毛果蝇进行了多次杂交实验，F1代表表现型及比例如下表： (1)果蝇控制刚毛和截毛的等位基因位于_染色体上。 (2)上表实验结果存在与理论分析不吻合的情况，原因可能是基因型为_的受精卵不能正常发育成活。 (3)若上述(2)题中的假设成立，则F1代成活的果蝇共有_种基因型，在这个种群中，黑身基因的基因频率为_。让F1代灰身截毛雄果蝇与黑身刚毛雌果蝇自由交配，则F2代雌果蝇共有_种表现型。 (4)控制果蝇眼色的基因仅位于X染色体上，红眼(R)对白眼(r)为显性。研究发现，眼色基因可能会因染色体片段缺失而丢失(记为XC)；若果蝇两条性染色体上都无眼 色基因，则其无法存活。在一次用纯合红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)杂交的实验中，子代中出现了一只白眼雌果蝇。欲用一次杂交实验判断这只白眼雌果蝇出现的原因，请简要写出实验方案的主要思路_ _。 实验现象与结论： 若子代果蝇出现红眼雄果蝇，则是环境条件改变导致的。 若子代果蝇_，则是基因突变导致的。 若子代果蝇_，则是染色体片段缺失导致的。 解析：根据后代基因型和表现型比例，可推知亲代基因型为AaXDXd、AaXDY，其中灰色和刚毛为显性。(1)从表中可以看出，后代中同一性状出现在雌雄个体中的比例不同，可判断控制刚毛和截毛的基因位于X染色体上。(2)按照正常遗传，雌性果蝇中灰身刚毛和黑身刚毛比例应为31，而现在为52，说明AAXDXD或AAXDXd不能成活。(3)根据亲代基因可知子代应共有3412种基因型，有一种不能成活，则有11种基因型；两亲本杂交，AA个体占4/16，其中1/16的雌果蝇不能成活，因此存活的AA个体为3/15AA，Aa个体占8/15，aa的个体占4/15，可计算出黑身基因的基因频率为8/15；F1中灰身截毛雄果蝇基因型为AAXdY或AaXdY，黑身刚毛雌果蝇基因型为aaXDXD或aaXDXd，杂交后，在F2中雌果蝇基因型有4种，表现型有4种。 (4)按正常遗传，后代中雄果蝇和雌果蝇皆为红眼。让这只白眼雌果蝇与任意的一只红眼雄果蝇杂交，观察后代果蝇的表现型情况。若子代出现红眼雄果蝇，则是环境条件改变导致出现的变异；若是基因突变导致的，子代中雌雄个体数量的比为1 1，且雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼；若是染色体片段缺失导致的，则雌果蝇基因型为XCXr，与雄果蝇杂交，后代中XCY不能生存，则雌雄个体的数量比为2 1。 答案：(1)X(2)AAXDXD或AAXDXd(3)118/154(4)实验方案：让这只白眼雌果蝇与任意的一只红眼雄果蝇杂交，观察后代果蝇的表现型情况实验现象与结论：雌雄个体数量之比为1 1 雌雄个体数量之比为2 1