专题四 遗传类实验设计大题过关

1专题四遗传类实验设计大题过关本专题考情分析：遗传推理试题是近年来高考考查的重点，此类题目综合性强，要求学生有较强的推理能力和判断能力，还可以结合实验知识，考查学生设计实验的能力，在近几年的高考中的成为考查的重点。一、遗传类实验设计大题相关知识必备：1．相对性状中显、隐性关系确定的实验设计（1）确定显隐性性状时首选自交，看其后代有无性状分离，若有则亲本的性状为显性性状。动物应将具有相同性状的亲本杂交，若后代出现新类型则新类型为隐性性状，用于杂交的亲本性状为显性性状。（2）此外，还可先用不同类型的亲本杂交，若后代只表现一种表现型，则该性状为显性性状。若子代表现两种类型，再把两种类型的后代分别自交，无性状分离的后代表现型为隐性性状，有性状分离的后代的表现型为显性性状。（3）考虑各种情况，设定基因来探究后代的表现型是否符合题意来确定性状的显隐性。2．细胞核遗传和细胞质遗传的判定实验判定某种性状的遗传方式是细胞核遗传还是细胞质遗传，最常用的方法是正交与反交：即将一种表现型作母本，另一种表现型作父本杂交（正交）。然后再将父、母本的表现型对换进行杂交（反交）。比较正、反交所产生的后代，看后代表现型是否一致。若正、反交表现型不同且后代与母本相同（或无一定的性状分离比），则该性状的遗传方式为细胞质遗传；若正、反交后代表现型相同，则该性状的遗传方式为细胞核遗传。3．伴X遗传和常染色体遗传的判定实验（1）若性状的显隐性未知，则应进行正交与反交，如果正交与反交结果相同则为常染色体遗传，若正交与反交后代的雌雄个体表现型不同则为伴X遗传。（2）在自由杂交的群体中某种表现型出现的概率在雌雄个体间无差别则为常染色体遗传，若雌雄个体出现该性状的概率不同则为伴X遗传（3）若性状的显隐性已知，则用显性的雄性和隐性的雌性进行杂交。若后代无论雌雄全为显性或雌雄中都有显隐性状则为常染色体遗传；若后代雄性全为隐性性状雌性全为显性性状则为伴X遗传。4．基因在X与Y的同源区段还是非同源区段上的判定（1）用显性的雄性和隐性的雌性杂交，若后代雌性全为显性雄性全为隐性则基因在XY的非同源区段；若有显性的雄性出现则在同源区段上。（2）用显性的雄性和显性的雌性杂交，若后代雌性全为显性则基因在XY的非同源区段；若有隐性的雌性出现则在同源区段上。5．基因突变是显性突变还是隐性突变的判定试验用突变产生的新类型（突变型）与原来的类型（野生型）进行杂交，若后代无性状分离全表现野生型，则突变为隐性突变，若后代有性状分离，则突变为显性突变。（原因：隐性突变型一经出现定为显性杂合子而原有的野生型为显性纯合子，所以杂交后无性状分离；而显性突变一经出现是杂合子的概率很高，原有的野生型为隐性纯合子，所以杂交后有性状分离。）6．遗传因素（基因型）和环境因素对生物性状的影响实验设计若将环境作为实验变量应保证实验生物的基因型相同，用无性生殖、克隆或组织培养等方法培养生物个体放在不同环境中培养，观察反应变量，得到实验结论；若将遗传因素（基因型）作为实验变量则应将具有不同遗传组成的生物放在相同且适宜的环2境下培养，观察反应变量，得到实验结论。7．判定基因是否符合相关的遗传学定律分离定律：（1）对杂合子的花粉进行鉴定，两种花粉是否为1：1；（2）对杂合子进行测交，观察测交后代是否为1：1；（3）对杂合子进行自交，观察自交后代是否为3：1。自由组合定律：（1）对两对基因都杂合的个体进行测交，观察测交后代是否符合1：1：1：1的分离比；（2）对两对基因都杂合的个体进行自交，观察测交后代是否符合9：3：3：1（或9：1、12：3：1等变式）的分离比。二、考查中经常出现的关键解题知识点概括这类题目，主要涉及以下几种类型的题型：1．根据表现型推导基因型。此类题目的判断要注意从子代开始，并首先关注隐性个体，因为隐性个体一定是纯合体，对显性个体要根据亲代和子代的表现型去推断是纯合体还是杂合体。当涉及多对相对性状时，要分开来一对一对地分析，最后再整合。2．判断基因存在的位置（哪一类染色体上？细胞核内还是细胞质内？）和基因的显隐性关系。这类题目要根据亲子代的表现型及比例，首先确认性状是否和性别相关，如果有实验还要看是否表现母系遗传，以及正反交的结果是否一致。3．设计实验或根据某实验结果判断某种现象及事实。三、分析典型例题，明确考题类型1．已知家鸡的突变类型无尾(M)对普通类型有尾(m)是显性。现用普通有尾鸡自交产的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射一点点胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状。(1)普通有尾鸡自交产的受精卵的基因型是，如果不在孵化早期向卵内注射胰岛素，正常情况下表现型应是。(2)孵化早期一般是指胚胎发育的期。(3)你认为上述实验中胰岛素的作用是。(4)请设计实验探究你在(3)中的假设，写出实验步骤、实验结果和结论。。【解析】本题以著名实验为背景，考查了学生对基因型、表现型、突变与环境的认识与理解，以及对已知实验现象的假设能力、验证能力和实验结果的分析能力。普通有尾鸡自交产的受精卵的基因型是mm，正常情况下表现型应是有尾。在孵化早期向卵内注射胰岛素，引起了无尾性状，是否发生了遗传物质的改变，这是本题实验假设的切入点。胰岛素引起的无尾性状能否真实遗传，这是实验设计的出发点。【答案】(1)mm有尾(2)卵裂和囊胚(3)诱导基因m突变为M(或影响胚胎的正常发育)(4)让上述注射胰岛素后产生的无尾鸡，成熟后雌雄交配，所产受精卵正常孵化(不注射胰岛素)，观察后代相关性状表现。如果后代出现无尾鸡，则证明胰岛素的作用是诱导基因发生突变；如果后代全部表现出有尾性状，则证明胰岛素的作用并非诱导基因突变，只是影响了鸡的胚胎发育的正常进行。【点评】若是推断植物的某性状变化的原因，也可采用营养繁殖的方法。因为营养繁殖是一种无性生殖，不改变其遗传组成。思路l：遗传物质相同，环境不同：将同一植物的某部分器官(或组织、细胞)培养成的幼苗，置于不同环境下生长一段时间观察其性状变化。思路2：遗传物质待测，环境相同：将不同性状表现的植物的某部分器官(或组织、细胞)培养成的幼苗，置于相同环境下生长一段时间观察其性状变化。32．在一个纯合直尾的小鼠种群中，出现一只弯曲尾的雄性小鼠。假如已弄清弯曲尾是隐性性状，请设计实验，判断弯曲尾基因是位于常染色体上还是X染色体上。请写出有关实验步骤、可能的实验结果及相关结论。。【解析】基本的思维方式是假设演绎法，例：假设弯曲尾基因位于X染色体上，XBXb×XBY→XBXB、XBXb、XBY、XbY，即出现直尾雌鼠、直尾雄鼠、弯曲尾雄鼠。假设弯曲尾基因位于常染色体上，Bb(♀)×Bb()→BB(♀、)、Bb(♀、)、bb(♀、)，即出现直尾雌鼠、直尾雄鼠，弯曲尾雌鼠、弯曲尾雄鼠。可见，用杂合直尾雌鼠与(杂合)直尾雄鼠进行杂交，若后代不出现弯曲尾雌鼠，则弯曲尾基因位于X染色体上；若后代出现弯曲尾雌鼠，则弯曲尾基因位于常染色体上。题设条件中没有杂合直尾雌鼠，可用题设中弯曲尾的雄性小鼠与纯合直尾的雌性小鼠杂交获得。本题可有多种不同的方案，其他方案可类推。见答案。【答案】可以有不同的设计方案。方案一：第一步，用纯种直尾雌性小鼠与变异的弯曲尾雄性小鼠交配，得F1，F1全是直尾的。第二步，将F1的直尾雌鼠与F1的直尾雄鼠杂交。如果后代出现雌性弯曲尾，则弯曲尾基因位于常染色体上；如果后代不出现雌性弯曲尾，则弯曲尾基因位于X染色体上。方案二：第一步，用纯种直尾雌性小鼠与变异的弯曲尾雄性小鼠交配，得F1，F1全是直尾的。第二步，将F1的直尾雌鼠与原种群的纯合直尾雄鼠杂交。如果后代全为直尾，则弯曲尾基因位于常染色体上；如果后代出现雄性弯曲尾，则弯曲尾基因位于X染色体上。【点评】X染色体遗传的一个重要特点——显雄隐雌杂交，后代“雌像父雄像母”。这可以看作一条规律来看待，在很多类似的研究和习题中都须用到。3．（2012·四川成都二诊）玉米是一种重要的粮食作物。自然情况下，正常的玉米植株是雌雄同株异花的植物。请分析回答下列有关的问题：(1)玉米植株的性别由两对基因(B、b和T、t)控制，这两对基因分别位于两对同源染色体上。玉米植株的基因型与性别的对应关系如下表：①基因T的表达包括转录和两个阶段，在后一阶段中，能特异性地识别并转运氨基酸。②选择多株基因型相同的雄株作父本，多株基因型相同的雌株作母本，杂交后代植株的性别仅有雄株和雌株两种，且比例各占50％，则亲本植株的基因型为。③将基因型为BbTt的玉米植株去雄后，授以bbTt玉米植株的花粉，杂交得到的后代植株的性别及比例为。④让基因型为BbTt的玉米植株作亲本，自交得到F1代，让F1代植株中的雄株和雌株玉米杂交，则产生的F2代中雌性玉米植株占的比例为。(2)某同学用纯合有色饱满籽粒的玉米与无色皱缩籽粒的玉米杂交，F1全部表现为有色饱满。F1自交后，F2代的性状表现及比例为：有色饱满73％，有色皱缩2％，无色饱满2％，无色皱缩23％。(实验条件与操作均符合要求，后代数量足够多)①该同学据此判断，上述两对性状的遗传不符合基因的自由组合定律，其依据是。若欲进一步验证这一判断，最好选择表现型4为的玉米与F1植株杂交。预测结果是。②F1自交后，F2代产生了少量的有色皱缩和无色饱满玉米，从减数分裂的角度分析出现这一现象的细胞学原因。【解析】（1）①基因的表达包括转录和翻译两个阶段，转运氨基酸的是tRNA。②选择多株相同的雄株，其基因型为bbT_，由于后代没有雌雄同株的情况，所以雌株不能含有B的基因，所以雌株的基因型只能是bbtt，杂交后代植株雄株和雌株两种，且比例各占50％，则亲本植株的基因型，即类似于测交，其亲本是bbTt、bbtt。③将基因型为BbTt的玉米植株去雄后，授以bbTt玉米植株的花粉，杂交得到的后代植株的基因型为BbTt×bbTt→配子类型BTBtbTbtbTBbTT（雌雄同株）BbTt（雌雄同株）bbTT（雄株）bbTt（雄株）btBbTt（雌雄同株）Bbtt（雌株）bbTt（雄株）bbtt（雌株）所以后代的比例为：正常植株（BT）：雄株（bbT）：雌株(两种情况)=3:3:2。④让基因型为BbTt的玉米植株作亲本，自交得到F1代，亲代中，雄株的基因型及所占的比例为是2/3bbTt、1/3bbTT，雌株的基因型及所占的比例为1/4BBtt、1/2Bbtt、1/4bbtt，让F1代植株中的雄株和雌株玉米杂交，单看第一对基因1/4BB×bb、1/2Bb×bb、1/4bb×bb→1/2Bb：1/2bb，再看第二对基因，2/3Tt×tt、1/3TT×tt→2/3Tt：1/3tt。雌株的基因型为B_tt或bbtt，上述符合这种基因型的是1/6Bbtt、1/6bbtt，所以两者的之和为1/3。则产生的F2代中雌性玉米植株占的比例为1/3。（2）①因F2代的性状表现及比例为：有色饱满73％，有色皱缩2％，无色饱满2％，无色皱缩23％，有色饱满：有色皱缩：无色饱满：无色皱缩=73：2：2：23，F2的子代不满足9：3：3：1的性状比例。所以上述两对性状的遗传不符合基因的自由组合定律。②有色、饱满基因位于一条染色体上，无色、皱粒基因位于与之对应的另一条染色体上，减数分裂第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色体单体之间发生部分交叉互换所导致。【答案】（1）①翻译tRNA②bbTt×bbtt③正常植株：雄株：雌株=3：3：2④1/3(2)①F2代的性状分离比不符合9：3：3：1无色皱缩有色饱满、有色皱缩、无色饱满和无色皱缩不会出现1：1：1：1的比例②有色、饱满基因位于一条染色体上，无色、皱缩基因位于与之同源的另一条染色体上，减Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生部分交叉互换所导致。（其他合理答案也给分）【点评】判断某性状的遗传是否遵循孟德尔定律，基本的思维方法是：采用自交法或杂交法，按孟德尔定律推测后代结果(比例)。若实验结果符合推测，则遵循孟德尔定律；若不符合，则不遵循孟德尔定律。4．果蝇的长翅(B)对残翅(b)为显性，现有两管果蝇：甲管全部为长翅型，乙管果蝇中既有长翅型又有残翅型；甲管果蝇可