高中生物第4章遗传信息的传递规律章末整合教学案北师大版必修2

高中生物第4章遗传信息的传递规律章末整合教学案北师大版必修2

第 4 章 遗传信息的传递规律 章末整合 本章网络构建 ①__________________ ； ②__________________ ； ③__________________ ； ④__________________；⑤__________________；⑥________________；⑦________________。 答案 ①测交 ②分离 ③自由组合 ④眼色 ⑤红绿色盲 ⑥性状 ⑦性别分化 规律方法整合 方法一 基因、性状等概念间的相互联系 典例 1 下列有关纯合体和杂合体的叙述，不正确的是( ) A．纯合体之间杂交，后代不一定是纯合体 B．杂合体之间杂交，后代全是杂合体 C．前者基因组成相同；后者基因组成不同 D．前者自交后代性状不分离，后者自交后代性状分离 答案 B 解析 假设显性基因为 A，隐性基因为 a，则纯合体的基因组成为 AA 或 aa，杂合体为 Aa，纯 合体基因组成相同，自交后代无性状分离，杂合体基因组成不同，自交后代会出现性状分离， 所以 C、D 项正确。根据分离规律，杂合体之间杂交(即 Aa×Aa)，后代会出现三种基因组成： AA、Aa 和 aa，且分离比为 1∶2∶1，所以 B 项不正确。 方法链接 基因、性状等概念间的相互联系 1．常用符号要记清 符号 含义 P 亲本 F1 子一代 F2 子二代 × 杂交 ⊗ 自交 ♀ 母本或雌配子 ♂ 父本或雄配子 2.基本概念对对碰 (1)花的结构 生殖器官 雄蕊 包括花药和花丝两部分，花药中有花粉。花药成熟后，花粉 散发出来 雌蕊 由柱头、花柱、子房三部分组成。子房发育成果实，子房中 的胚珠发育成种子；胚珠中受精卵发育成胚，受精极核发育 成胚乳 花的分类 两性花 同一朵花中既有雄蕊又有雌蕊 单性花 一朵花中只有雄蕊或只有雌蕊 (2)传粉类 ①自花传粉：两性花的花粉，落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程。 ②异花传粉：两朵花之间的传粉过程。 ③闭花受粉：花在未开放时，雄蕊花药中的花粉传到雌蕊的柱头上，传粉后花瓣才展开，即 开花。 (3)交配类 ①杂交：基因型不同的个体间相互交配的过程。 ②自交：植物体中自花授粉和雌雄异花的同株受粉。自交是获得纯合体的有效方法。 ③测交：就是让杂种(F1)与隐性纯合体相交，来测 F1 的基因型。 ④正交与反交：对于雌雄异株的生物杂交，若甲(♀)×乙(♂)为正交，则乙(♀)×甲(♂)为 反交。 (4)性状类 相对性状 同种生物同一性状的不同表现类型 显性性状 具有相对性状的两纯种亲本杂交，F1 表现出来的那个亲本的性状 隐性性状 具有相对性状的两纯种亲本杂交，F1 未表现出来的那个亲本的性状 性状分离 杂种的后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象 用下列杂交实验的图解来说明上述性状类概念 (5)与性状相关的基因 显性基 因 控制显性性状的基因(用大写字母表示) 隐性基 因 控制隐性性状的基因(用小写字母表示) 等位基 因 在一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因，图示为： 相同基 因 在一对同源染色体的相同位置上，控制着相同性状的基因，图示为： 迁移训练 1．玉米的高甜对非甜为一对相对性状，现有两袋高甜玉米种子(编号为甲、乙)，已知其中有 一袋是纯种，请用最简便的方法，鉴别并保留高甜玉米种子( ) A．甲×乙 B．甲×乙，得到的 F1 反复自交，筛选出高甜玉米 C．甲、乙分别与隐性个体测交 D．甲×甲；乙×乙 答案 D 解析 鉴别生物某性状基因型是否杂合，可选用合适的个体作亲本，观察后代是否发生性状 分离。选项中 A 不能达到鉴别的目的；C 不能达到留种的目的；B 不能鉴别但可以保留高甜玉 米种子；D 为自交，对于植物来说，是最简便的鉴别并保留纯种的方法。 方法二 判定性状(或基因)显隐性的方法 典例 2 豚鼠的毛色中，白色与黑色是一对相对性状。有编号为①～⑨的 9 只豚鼠，其中编 号是奇数的为雄性，编号是偶数的为雌性。已知①×②→③和④，⑤×⑥→⑦和⑧， ④×⑦→⑨，③和⑧是白色，其余的均为黑色。用 B、b 分别表示其显、隐性基因。请作答： (1)豚鼠的毛色中，__________是显性性状。 (2)控制豚鼠的毛色基因位于__________染色体上。个体④的基因型是________。 (3)个体⑦为杂合体的概率为__________。 (4) 若 利 用 以 上 豚 鼠 检 测 ⑨ 的 基 因 型 ， 可 采 取 的 方 法 和 得 出 的 结 论 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)黑色 (2)常 BB 或 Bb (3)2/3 (4)将其与⑧交配。若后代中出现白毛个体，说明其是杂合体；若后代全为黑毛个体，说明其 为纯合体 解析 ①×②→③和④中，①、②均为黑色，而子代中③为白色，可判定黑色为显性性状； 豚鼠的毛色与性别无关，该基因位于常染色体上，①、②的基因型为 Bb，④的表现型为黑色， 其基因型为 BB 或 Bb；同理⑤×⑥→⑦和⑧中，⑤、⑥均为黑色，⑧是白色，则⑦的基因型 为 1/3BB 或 2/3Bb，⑦为杂合体的概率为 2/3；检测动物的基因型应用测交的方法，即将该个 体与隐性个体交配，根据后代是否发生性状分离来判断待测个体是纯合体还是杂合体。 方法链接 1．若已知某个体为杂合体，则该个体表现出的性状为显性性状。 2．对于已经给出亲子代性状，或子代性状分离比的试题，可采用“定义判定法”和“性状分 离法”进行判定。 (1)定义判定法：具有相对性状的纯合体亲本杂交，子一代杂合体显现的性状为显性性状，未 表现出来的性状为隐性性状。可表示为：甲性状×乙性状→甲性状，则甲性状为显性性状， 乙性状为隐性性状。 (2)性状分离法：若杂合体自交后代出现性状分离，新出现的性状为隐性性状。可表示为：甲 性状×甲性状→甲性状和乙性状，则甲性状为显性性状，乙性状为隐性性状。另外，根据后 代性状分离比也可以作出判断，若甲性状∶乙性状＝3∶1，则甲性状为显性性状，乙性状为 隐性性状。 3．如果试题中仅给出两种具有相对性状的亲本，要求设计实验方案判定显隐性时，可采取“先 杂交，再自交”或“先自交，再杂交”的设计方案。 迁移训练 2．已知豌豆的某种性状的两种表现类型 M 和 N，下列组合中能判断 M 和 N 显隐性的是( ) A．N×N→N B．N×N→M＋N C．M×N→N＋M D．M×M→M 答案 B 解析 判断显隐性常用杂交法和自交法：如果某种类型的性状自交后代中出现了性状分离， 则该亲本的性状就为显性性状，后代中新出现的性状为隐性性状，如本题中的 B 选项。如果 某种性状的不同表现类型进行杂交，后代只出现亲本的一种性状，则该性状为显性性状。 方法三 遗传基本规律中的异常情况 典例 3 某农科所做了两个小麦品系的杂交实验，70 cm 株高和 50 cm 株高(以下表现型省略 “株高”)的小麦杂交，F1 全为 60 cm。F1 自交得到 F2，F2 中 70 cm∶65 cm∶60 cm∶55 cm∶50 cm 约为 1∶4∶6∶4∶1。育种专家认为，小麦株高由多对等位基因控制，且遵循自由组合规 律，相关基因可用 A、a，B、b，……表示。请回答下列问题。 (1)F2 中 60 cm 的基因型是________________________________________。请利用上述实验材 料，设计一个杂交实验对专家的观点加以验证，实验方案用遗传图解表示(要求写出配子)。 (2)上述实验材料中，一株 65 cm 和一株 60 cm 的小麦杂交，杂交后代中 70 cm∶65 cm∶60 cm∶55 cm 约为 1∶3∶3∶1，则亲本中 65 cm 的基因型为______________________，60 cm 的基因型为______________，杂交后代中基因型有________种。 (3)上述实验材料中，一株 65 cm 和一株 60 cm 的小麦杂交，F1________(填“可能”或“不 可能”)出现“1∶1”的性状分离比。 答案 (1)AaBb、AAbb、aaBB AaBb 和 aabb 测交，遗传图解如图 (2)AaBB 或 AABb AaBb 6 (3)可能 解析 根据题干信息可知，小麦株高由两对等位基因控制，株高随显性基因个数的增加而增 加。由最高和最低株高计算可知，每增加一个显性基因，植株增加的高度为(70－50)÷4＝ 5(cm)。F2 中株高为 60 cm 的植株有 2 个显性基因，基因型应有 AAbb、aaBB、AaBb。验证自 由组合规律一般采用测交法。(2)根据后代 1∶3∶3∶1 的分离比，可判断出雌雄配子有 8 种 结合方式，亲代产生的配子种类数分别是 2、4，65 cm 株高应含 3 个显性基因型是 AABb 或 AaBB,60 cm 株高应含有 2 个显性基因，基因型是 AaBb，杂交后代的基因型有 6 种。(3)基因 型分别为 AABb(65 cm)和 AAbb(60 cm)的小麦杂交可以得到 65 cm 和 60 cm 株高的后代，其分 离比为 1∶1。 方法链接 1．分离规律异常情况 (1)不完全显性：如红花 AA、白花 aa 杂交，杂合体 Aa 开粉红花，则 AA×aa 杂交再自交，F2 的表现型及比例为红花∶粉红花∶白花＝1∶2∶1。 (2)显性纯合致死：Aa 自交后代比例为显∶隐＝2∶1。 (3)隐性纯合致死：Aa 自交后代全部为显性。 2．两对相对性状遗传中出现异常分离比的分析方法 双杂合的 F1 自交和测交后代的表现型比例分别为 9∶3∶3∶1 和 1∶1∶1∶1，但如果基因之 间相互作用或出现致死等原因，会导致自交和测交后代的比例发生改变。根据下表中不同条 件，总结自交和测交后代的比例。 (1)表一 序号 特值原因 自交后代比例 测交后代比例 ① 存在一种显性基因(A 或 B)时表现为同一 种性状，其余正常表现 9∶6∶1 1∶2∶1 ② A、B 同时存在时表现为一种性状，否则表 现为另一种性状 9∶7 1∶3 ③ aa(或 bb)成对存在时，表现双隐性性状， 其余正常表现 9∶3∶4 1∶1∶2 ④ 只要存在显性基因(A 或 B)就表现为同一 种性状，其余正常表现 15∶1 3∶1 (2)表二 序号 特值原因 自交后代比例 测交后代比例 ① 显性基因在基因型 中的个数影响性状 表现(数量遗传) AABB∶(AaBB、AABb)∶(AaBb、aaBB、 AAbb)∶(Aabb、aaBb)∶aabb＝ 1∶4∶6∶4∶1 AaBb∶(Aabb、 aaBb)∶aabb＝ 1∶2∶1 ② 显性纯合致死(如 AA、BB 致死) AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝ 4∶2∶2∶1，其余基因型个体致死 AaBb∶Aabb∶aaBb ∶aabb＝ 1∶1∶1∶1 迁移训练 3．一种鹰的羽毛有条纹和非条纹、黄色和绿色的差异，已知决定颜色的显性基因纯合体不能 存活。如图显示了鹰羽毛的杂交遗传，对此合理的解释是( ) ①绿色对黄色完全显性 ②绿色对黄色不完全显性 ③控制羽毛性状的两对基因完全连锁 ④控制羽毛性状的两对基因自由组合 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 答案 B 解析 F1 中绿色自交，后代有绿色和黄色比 2∶1，可知绿色对黄色完全显性，且绿色纯合致 死，故①正确、②错误；F1 后代非条纹与条纹为 3∶1，且四种性状比为 6∶3∶2∶1，符合自 由组合规律，故控制羽毛性状的两对基因自由组合，故③错误、④正确。 方法四 关于表现型、基因型概率的计算方法 典例 4 有一种软骨发育不全的遗传病，两个有这种病的人(其他性状正常)结婚，所生第一 个孩子得白化病且软骨发育不全，第二个孩子性状全部正常。假设控制这两种病的基因符合 基因的自由组合规律，请预测，他们再生一个孩子同时患两病的概率是( ) A．1/16 B．1/8 C．3/16 D．3/8 答案 C 解析 假设软骨发育不全是由 B、b 基因控制的，因为两个有这种病的人(其他性状正常)结婚， 所生第一个孩子得白化病，第二个孩子性状全部正常。可以推断出此夫妇的基因型均为 AaBb， 他们再生一个孩子同时患两病的概率是 1/4×3/4＝3/16。 方法链接 首先应确定亲代的基因型，然后依据亲代的基因型推出子代的可能基因型，进而推出子代的 可能表现型，并以此求出符合题目要求的表现型概率或基因型概率。应充分运用排列组合、 概率、集合理论等数学工具解决遗传概率计算问题。例如：父亲是多指症(由显性基因 P 控制) 患者，母亲外观正常，他们婚后生了一个手指正常但患先天聋哑(由两个纯合隐性基因 dd 控 制)的孩子，问他们生一个只患一种病的孩子的概率是多少？首先根据自由组合规律分析父母 的基因型，知道父亲的基因型应该为 PpDd，母亲的基因型应该为 ppDd。 (1)基本解法：依次写出父亲、母亲产生的配子，用棋盘格法写出后代的基因型和表现型，得 出答案。 (2)分类棋盘格法：第一步分别按一对相对性状考虑：Pp×pp后代1/2正常，1/2患多指；Dd×Dd 后代 3/4 正常，1/4 聋哑。第二步把这两对相对性状组合在一起，用棋盘格法得出答案。 1/2 正常 1/2 多指 3/4 正常 3/8 正常 3/8 多指 1/4 聋哑 1/8 聋哑 1/8 多指聋哑 通过上述表格能预测后代的发病情况，又能得出各种情况的概率，该种方法比基本解法简单， 比下面的方法繁琐，但该种方法的优点是解题较快，又万无一失。 (3)分类讨论法：第一步同上，第二步分类，子代患一种病的情况是：只患多指，只患聋哑， 其概率之和为 3/4×1/2＋1/4×1/2＝1/2。 (4)逆向思维法：首先求出不符合条件情形的概率，再用总概率 1 减去不符合条件情形的概率。 子代正常概率为 3/4×1/2＝3/8，两病兼发的概率为 1/4×1/2＝1/8，所以子代患一种病的概 率是 1－3/8－1/8＝1/2。 (5)运用集合论求解：下图中两个圆分别代表患多指、聋哑的概率，圈内白色部分为只患一种 病的概率，阴影为两病兼发的概率。 子代只患一种病的概率为：所有患多指概率＋所有患聋哑概率－2(患多指概率×患聋哑概率) ＝1/4＋1/2－2×1/2×1/4＝1/2。 迁移训练 4．大鼠的毛色由独立遗传的两对等位基因控制。用黄色大鼠与黑色大鼠进行杂交实验，结果 如右图。据图判断，下列叙述正确的是( ) A．黄色为显性性状，黑色为隐性性状 B．F1 与黄色亲本杂交，后代有两种表现型 C．F1 和 F2 中灰色大鼠均为杂合体 D．F2 黑色大鼠与米色大鼠杂交，其后代中出现米色大鼠的概率为 1/4 答案 B 解析 两对等位基因杂交，F2 中灰色比例最高，所以灰色为双显性状，米色最少为双隐性状， 黄色、黑色为单显性，A 错误；F1 为双杂合体(基因型设为 AaBb)，与黄色亲本(假设为 aaBB) 杂交，后代为两种表现型，B 正确；F2 出现性状分离，体色由两对等位基因控制，则灰色大 鼠中有 1/9 为纯合体(AABB)，其余为杂合体，C 错误；F2 黑色大鼠中纯合体(设为 AAbb)所占 比例为 1/3，与米色大鼠(aabb)交配不会产生米色大鼠，杂合体(Aabb)所占比例为 2/3，与米 色大鼠(aabb)交配，产生米色大鼠的概率为 2/3×1/2＝1/3，D 错误。 方法五 巧辨“男孩患病”与“患病男孩” 典例 5 假设图中的父亲不携带致病基因，回答下列问题： (1)该对夫妇再生一个患病孩子的概率：________。 (2)该对夫妇所生男孩的患病概率：________。 (3)该对夫妇再生一个患病男孩的概率：________。 答案 (1)1/4 (2)1/2 (3)1/4 解析 父亲不携带致病基因，因此该病为伴 X 染色体隐性遗传病，可推知父亲的基因型为 XBY， 母亲基因型为 XBXb。(1)不考虑性别的情况下，该夫妇再生一个患病孩子的概率为 1/4；(2) 性别已知，基因型为 X－Y，其中 XbY 所占比例为 1/2；(3)性别不确定，生男孩的概率为 1/2， 因此该夫妇再生一患病男孩的概率为：1/2(生男孩概率)×1/2(男孩患病率)＝1/4。 方法链接 1．常染色体遗传 (1)男孩患病：常染色体遗传与性别无关，男女性别及整个人群中的发生概率相等，故计算时 不考虑性别，所得群体发病概率即为男孩患病的概率。即男孩患病概率＝女孩患病概率＝患 病孩子概率。例如： 则 F1 为 aaXY 的可能性为 1/4×1＝1/4。 (2)患病男孩：这种情况下得首先计算群体发病概率，再计算患者中男孩占患病者的比例。因 为患者中也是男女各半，所以只要将群体发病概率乘以 1/2，就是患病男孩的概率。即患病 男孩概率＝患病女孩概率＝1/2×患病孩子概率。例如： 则 F1 为 aaXY 的可能性为 1/4×1/2＝1/8。 2．伴性遗传 (1)男孩患病 X－Y 已确定为男孩，则其为 XBY 和 XbY 的可能性各为 1/2，因此出现“男孩患病”的概率是 1/2。 (2)患病男孩 在 F1 性别不确定时，其为 XbY(患病男孩)的可能性为 1/4，因此出现“患病男孩”的概率是 1/4。 由上述情况可见，在伴性遗传中“色盲男孩”与“男孩色盲”的概率，虽然只是“男孩”与 “色盲”反了一下，但结果完全不同。病名在前、性别在后，则根据双亲基因型推测后代基 因型，从全部后代中找出患病男女，即可求得患病男(女)的概率；若性别在前、病名在后， 根据双亲基因型推测后代基因型，求概率问题时只需要考虑相应性别中的发病情况。 迁移训练 5．已知人的红绿色盲属于 X 染色体隐性遗传，先天性耳聋是常染色体隐性遗传(D 对 d 完全 显性)。下图中Ⅱ2 为色觉正常的耳聋患者，Ⅱ5 为听觉正常的色盲患者。Ⅱ4(不携带 d 基因) 和Ⅱ3 婚后生下一个男孩，这个男孩患耳聋、色盲、既耳聋又色盲的可能性分别是( ) A．0、1/4、0 B．0、1/4、1/4 C．0、1/8、0 D．1/2、1/4、1/8 答案 A 解析 依系谱图可知，Ⅱ3 的基因型为 DdXBY，Ⅱ4 的基因型为 1/2DDXBXB、1/2DDXBXb，因此，后 代男孩中患耳聋的概率为 0，色盲的概率为 1/4，既耳聋又色盲的概率为 0。 方法六 遗传方式的判断及概率的计算 典例 6 人类遗传病发病率逐年增高，相关遗传学研究备受关注。根据以下信息回答问题： 如图为两种遗传病系谱图，甲病基因用 A、a 表示，乙病基因用 B、b 表示，Ⅱ－4 无致病基 因。甲病的遗传方式为________________，乙病的遗传方式为______________。Ⅱ－2 的基 因型为________________，Ⅲ－1 的基因型为____________，如果Ⅲ－2 与Ⅲ－3 婚配，生出 正常孩子的概率为________。 答案 常染色体上的显性遗传病 伴 X 染色体隐性遗传病 AaXbY aaXBXb 7/32 解析 由Ⅱ－4 无致病基因，可推出甲病为显性遗传病；Ⅱ－2 患病而Ⅰ－1 未病(男病女未 病)，排除是伴 X 染色体显性遗传病，所以甲病是位于常染色体上的显性遗传病。乙病由Ⅰ－ 1、Ⅰ－2 无乙病生出Ⅱ－2 患乙病(无中生有)，判断出乙病属于隐性遗传病，同样如果是常 染色体上的隐性遗传病则Ⅱ－4 为携带者，有致病基因，所以判断乙病是伴 X 隐性遗传病。 进一步较易推断出Ⅱ－2 的基因型是 AaXbY，Ⅲ－1 的基因型是 aaXBXb，Ⅲ－2 的基因型是 AaXBY， Ⅲ－3 的基因型是 1/2AaXBXb 或 1/2AaXBXB，这样分以下两种情况：①Ⅲ－2(AaXBY)与Ⅲ－ 3(1/2AaXBXb)生出正常孩子的不完整的基因型为 aaXB_，概率是 1/2×1/4×3/4＝3/32；②Ⅲ － 2(AaXBY) 与 Ⅲ － 3(1/2AaXBXB) 生 出 正 常 的 孩 子 的 不 完 整 的 基 因 型 为 aaXB_ ， 概 率 是 1/2×1/4×1＝1/8，所以二者生出正常孩子的概率是 3/32＋1/8＝7/32。 方法链接 关于遗传题的解题一般步骤： 1．显隐性判断 (1)不需要判断，教材上已出现过的遗传方式以及题干中明确告知遗传方式的。 (2)需要判断：未知的遗传方式 2．致病基因位置判断 (1)步骤 确定致病基因的位置，即是在常染色体上还是在性染色体上。基本方法是根据性染色体上的 致病基因的遗传规律确定，若不符合则位于常染色体上。判断顺序为： (2)分析 ①确认或排除伴 Y 遗传。观察遗传系谱图，如发现父病、子全病、女全不病，则可判定此病 为伴 Y 遗传。 ②利用反证法排除 X 染色体遗传，确定常染色体遗传。 迁移训练 6．如图是具有甲、乙两种遗传病的家族系谱图，其中一种遗传病的致病基因位于 X 染色体上， 若Ⅱ7 不携带致病基因，下列相关分析错误的是( ) A．甲病是伴 X 染色体显性遗传病 B．乙病是常染色体隐性遗传病 C．如果Ⅲ8 是女孩，则其可能有两种基因型 D．Ⅲ10 不携带甲、乙两病致病基因的概率是 2/3 答案 C 解析 结合题意可判断甲病为伴 X 染色体显性遗传病，乙病为常染色体隐性遗传病。就甲病 来说，因Ⅱ6 不患甲病，Ⅰ1 就是杂合体，所以Ⅱ4 的基因型有两种(纯合或杂合)，又因Ⅲ9 不患 甲病，所以Ⅱ4 为杂合体。如果Ⅲ8 是女孩，Ⅲ8 有四种基因型。