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      例析遺傳題解題的一般步驟與方法

      2020-10-20 05:42:40潘冬
      中學生物學 2020年7期
      關(guān)鍵詞:解題方法

      潘冬

      摘要 以歷年全國新課標卷高考生物試題為例,闡述遺傳題解題的一般步驟與方法,以期更好地幫助師生舉一反三,備戰(zhàn)2020年生物高考。

      關(guān)鍵詞 全國新課標卷 遺傳題 解題方法

      中圖分類號C633. 91

      文獻標志碼B

      1 概述

      科學思維是生物學學科核心素養(yǎng)之一,是指尊重事實和證據(jù),崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度,運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。簡而言之,科學思維可以概括為利用“邏輯推理”來解決問題的思維方法。高考生物試題中對科學思維的考查非常普遍,屬于高考生物試題能力考查要求中的“綜合運用能力”,是高考考查的重點,而試題中的遺傳題則是這項能力考查的集中體現(xiàn)。其解題的一般步驟如圖1所示。

      2 例析

      2.1 判斷性狀的顯隱性

      【例1】(2018.全國新課標.I卷)果蠅體細胞有4對染色體,其中2、3、4號為常染色體。己知控制長翅/殘翅性狀的基因位于2號染色體上,控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上。某小組用一只無眼灰體長翅雌蠅與一只有眼灰體長翅雄蠅雜交,雜交子代的表現(xiàn)型及其比例見表1。

      (1)根據(jù)雜交結(jié)果,_____ (填“能”或“不能”)判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上。若控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上,根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結(jié)果判斷,顯性性狀是_____ ,判斷依據(jù)是____。

      (2)若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上,請用上表中雜交子代果蠅為材料設(shè)計一個雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性(要求:寫出雜交組合和預(yù)期結(jié)果)。________。

      (3)若控制有眼/無眼性狀的基因位于4號染色體上,用灰體長翅有眼純合體和黑檀體殘翅無眼純合體果蠅雜交,F(xiàn)1相互交配后,F(xiàn)2中雌雄均有 _____ 種表現(xiàn)型,其中黑檀體長翅無眼所占比例為3/64時,則說明無眼性狀為 ____-(填“顯性”或“隱性”)。

      參考答案:(1)不能無眼只有當無眼為顯性時,子代雌雄個體中才都會出現(xiàn)有眼與無眼性狀的分離;(2)雜交組合:無眼×無眼;預(yù)期結(jié)果:若子代中無眼:有眼=3:1,則無眼為顯性性狀;若子代全部為無眼,則無眼為隱性性狀;(3)8隱性

      解析:(1)第二空、三空,已知控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上(設(shè)該性狀由A/a 一對等位基因控制),若無眼為隱性性狀,則親代無眼雌蠅基因型為(XaXa),有眼雄蠅基因型為(XAy),子代雌性個體全為有眼,雄性個體全為無眼,與題不符,所以無眼為顯性性狀。(2)己知控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上,可讓表中雜交子代中無眼雌果蠅和無眼雄果蠅交配,觀察子代的性狀表現(xiàn)。若子代中無眼:有眼=3:1,則無眼為顯性性狀,若子代全為無眼,則無眼為隱性性狀。(3)第二空,己知控制有眼/無眼性狀的基因位于4號染色體上,則控制三對性狀的基因獨立遺傳。由題表所示雜交結(jié)果可知,灰體、長翅性狀為顯性。用灰體長翅有眼純合體和黑檀體殘翅無眼純合體果蠅雜交,F(xiàn)1中三對等位基因都雜合,故Fi相互交配后,如果黑檀體長翅無眼所占比例為3/64= 1/4x3/4x1/4,說明無眼性狀為隱性。

      規(guī)律:判斷性狀顯隱性的方法一般有:①假設(shè)推理法,即先假設(shè)某一性狀為顯性(或隱性),再確定親代基因型,推導(dǎo)子代基因型及表現(xiàn)型,進而得出相符(或不符)的結(jié)論,如“(1)題”。②數(shù)據(jù)分析法,即根據(jù)親子代的表現(xiàn)型及比例進行正推或逆推,若子代出現(xiàn)性狀分離,且比例為3:1,則“3”或“3/4”的性狀為顯性,“1”或“1/4”的性狀為隱性,如“(3)題”。③實驗設(shè)計法,即選擇適合的材料進行自交或雜交,觀察并分析后代的表現(xiàn)型及比例。

      “假設(shè)推理法”適用于“顯隱性的判斷及判斷依據(jù)”的考查;“數(shù)據(jù)分析法”要求考生靈活處理并運用性狀分離比“3:1”及變式“1/4”或“3/4”;“實驗設(shè)計”要求選擇合適的實驗材料、實驗方法,正確表述實驗結(jié)果與結(jié)論。

      2.2 判斷基因的位置

      [例2](2018.全國新課標.III卷)某小組利用某二倍體自花傳粉植物進行兩組雜交實驗,雜交涉及的四對相對性狀分別是:紅果(紅)與黃果(黃)、子房二室(二)與多室(多)、圓形果(圓)與長形果(長)、單一花序(單)與復(fù)狀花序(復(fù))。實驗數(shù)據(jù)見表2。

      回答下列問題:

      (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是:控制甲組兩對相對性狀的基因位于上________- ,依據(jù)是____________ ;控制乙組兩對相對性狀的基因位于 ___________ (填“一對”或“兩對”)同源染色體上,依據(jù)是________。

      (2)某同學若用“長復(fù)”分別與乙組的兩個F1進行雜交,結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析,其子代的統(tǒng)計結(jié)果不符合的比例 ________________ 。

      參考答案:(1)非同源染色體F2中兩對相對性狀表現(xiàn)型的分離比符合9:3:3:1 一對F:中每對相對性狀表現(xiàn)型的分離比都符合3:1,而兩對相對性狀表現(xiàn)型的分離比不符合9:3:3:1

      (2)1:1:1:1

      解析:①假設(shè)四對相對性狀可分別由A/a、B/b、C/c、D/d四對等位基因控制,根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知,甲組中紅果(紅)對黃果(黃)為顯性、子房二室(二)對多室(多)為顯性。僅考慮果實顏色和子房室數(shù)兩對相對性狀,則甲組F.基因型為AaBb,F(xiàn)i自交得F2表現(xiàn)型及其比例約為紅二(A B):紅多(A_bb):黃二(aaB):黃多(aabb)=9:3:3:1,符合基因自由組合定律的性狀分離比,即控制甲組果實顏色和子房室數(shù)兩對相對性狀的基因位于非同源染色體上。乙組中圓形果(圓)對長形果(長)為顯性、單一花序(單)對復(fù)狀花序(復(fù))為顯性,則乙組F1基因型為CcDd,F(xiàn)1自交得F2:果形中圓(C-):長(cc)=3:1,花序中單(D_):復(fù)(dd)=3:1,說明果形和花序遵循分離定律。但是,這兩對相對性狀表現(xiàn)型的分離比不符合9:3:3:1,說明控制果形和花序兩對等位基因不符合自由組合定律,即控制乙組果形和花序的兩對等位基因位于一對同源染色體上。②乙組中的兩個F1自交得F2的表現(xiàn)型及其比例的原因可能是F.在減數(shù)分裂形成配子時,同源染色體中的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換,產(chǎn)生四種配子及其比例為CD:Cd:cD:cd=4:1:1:4, CD: Cd:cD: cd=1:4:4:1。根據(jù)題意,C/c、D/d兩對等位基因位于一對同源染色體上,若用“長復(fù)(ccdd)”分別與乙組的FI(CcDd)進行測交,其子代的表現(xiàn)型及其比例為不出現(xiàn)1:1:1:1,可能出現(xiàn)的結(jié)果是4:1:1:4或1:4:4:1。

      規(guī)律:判斷基因位置的方法一般有:(1)直接描述法。①若F1自交,后代出現(xiàn)性狀分離比為“9:3:3:1”及某性狀所占比例為“1/16”等變式,測交后代表現(xiàn)型及比例為“1:1:1:1”及某性狀所占比例為“1/4”等變式,則兩對等位基因位于兩對同源染色體(或非同源染色體)上,反之,則位于一對同源染色體上,如“(1)題、(2)題”。②據(jù)雜交(或正反交)后代雌雄個體表現(xiàn)型及比例不同,可初步確定基因位于X染色體上。③若假設(shè)基因位于常染色體上,分析后代雌雄個體表現(xiàn)型及比例是否與題意一致,不一致,則基因位于X染色體上。(2)實驗設(shè)計法,即利用染色體上的基因的遺傳規(guī)律不盡相同進行實驗設(shè)計。①若雜交后代性狀的遺傳遵循自由組合定律,即可確定基因位于非同源染色體上;②若隱性雌個體與顯性雄個體雜交,后代雌個體全為雄性,雄性個體全為隱性,即可確定基因位于X染色體上;③若雜合雌個體與相同性狀的雄個體雜交,后代雌個體全為一種性狀,雄個體有兩種表現(xiàn)型,則可確定基因位于X染色體上。

      “直接描述法”適用于“實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果分析”的考查;而“實驗設(shè)計法”要求考生能夠選擇合適的材料、方法,正確表述實驗預(yù)期結(jié)果與結(jié)論。

      2.3 確定基因型與計算

      [例3](2017.全國新課標.I卷)果蠅的紅眼基因(R)對白眼基因(r)為顯性,位于X染色體上;長翅基因(B)對殘翅基因(b)為顯性,位于常染色體上?,F(xiàn)有一只紅眼長翅果蠅與一只白眼長翅果蠅交配,F(xiàn)1雄蠅中有1/8為白眼殘翅。下列敘述錯誤的是

      ()

      A.親本雌蠅的基因型是BbXRXr

      B.F1中出現(xiàn)長翅雄蠅的概率為3/16

      C.雌、雄親本產(chǎn)生含Xr配子的比例相同

      D.白眼殘翅雌蠅可形成基因型為bXr的極體

      參考答案:B。

      解析:根據(jù)兩對相對性狀的顯隱性、基因的位置及親代的表現(xiàn)型,可直接推出親本己知的基因型為B—X-X、B__X-Y,同時又己知F1雄蠅中有1/8為白眼殘翅(bbXry),則親本常染色體上的基因型均為Bb,雌性個體性染色體的基因型為X-X;若親本雌性個體性染色體的基因型為XrX',則雄性個體性染色體的基因型為XRy,F(xiàn)1中出現(xiàn)長翅雄蠅的概率為3/4(長翅)×1(雄性)=3/4,與題不符,則可推導(dǎo)親本雌性個體性染色體上的的基因型為XRXr,雄性個體性染色體上的基因型為X'Y,即親本雌蠅的基因型是BbXRX,雄蠅的基因型是BbXry。F1中出現(xiàn)長翅雄蠅(BX_Y)的概率為3/4(長翅)×1/2(雄性)=3/8。親本雌蠅產(chǎn)生XR和Xr兩種配子,雄蠅產(chǎn)生Xr和Y兩種配子,在雌、雄親本產(chǎn)生的配子中Xr均占1/2。白眼殘翅雌蠅的基因型為bbXrXr,減數(shù)分裂形成的極體的基因型可為bX'。

      規(guī)律:確定基因型的前提是“已知性狀的顯隱性”和“基因的位置”,可以利用“正向與逆向組合推導(dǎo)”,即根據(jù)親子代表現(xiàn)型及比例寫出已知親子代的基因型,接著利用“拆分法”或“假設(shè)法”單獨分析確定每一對相對性狀的分離比(有時候需要對數(shù)據(jù)進行整理加工),再組合。而計算概率的最常用的方法是“拆分法”——單獨分析每一對相對性的分離比(有時候需要對數(shù)據(jù)進行整理加工),并結(jié)合題目要求,然后利用乘法原理,最后直接相乘即可。

      3 小結(jié)

      遺傳題的考查核心是假說一演繹法,要求學生能夠基于生物學事實和證據(jù)運用演繹與推理的方法,闡述生命現(xiàn)象及規(guī)律。因此,遺傳題的解題方法應(yīng)著重訓(xùn)練學生“演繹與推理”的思維方法和思維習慣。

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