遺傳學(xué)中基因定位實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題探析.doc

周應(yīng)章工作室教學(xué)指導(dǎo)遺傳學(xué)中基因定位實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題辨析舉隅岱山中學(xué)柴君波摘 要：遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題能夠較好地檢測(cè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析、思維方式、創(chuàng)新能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，故成為基于“能力立意”新課標(biāo)高考生物命題的重要題型。本文結(jié)合典型遺傳例題，對(duì)確定基因位置這一類型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題如何解答進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：基因定位遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)辨析基因定位（即確定基因位置）是指對(duì)控制生物性狀的基因所在的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。依據(jù)此知識(shí)點(diǎn)而命題的遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，既是對(duì)細(xì)胞質(zhì)、常染色體及性染色體不同區(qū)段上基因的傳遞規(guī)律的考查，又是對(duì)基因分離定律和伴性遺傳知識(shí)的提煉與升華。本文結(jié)合具體的遺傳題實(shí)例，就此類題型的解答進(jìn)行歸類辨析。1判斷基因位于細(xì)胞質(zhì)中還是細(xì)胞核中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：正反交法。隱性的雌性顯性的純合雄性；顯性的純合雌性隱性的雄性。2）結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：A若兩組雜交結(jié)果相同，則該基因位于細(xì)胞核內(nèi)的常染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：正交：aa AAAa反交：AA aaAa。B若兩組雜交結(jié)果不同，且子代性狀的表現(xiàn)與性別相關(guān)，則該基因位于細(xì)胞核內(nèi)的性染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：正交：XaXa XAYXAXa 、XaY反交：XAXA XaYXAXa 、XAYC若兩組雜交結(jié)果不同，且子代性狀表現(xiàn)都與相應(yīng)母本性狀相同，則該基因位于細(xì)胞質(zhì)中。遺傳圖解說(shuō)明如下：正交：H LH反交：L HL例1己知果蠅對(duì)高濃度CO2耐受性與敏感性分別由一對(duì)等位基因控制。若實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有純合的耐受性與敏感性雌雄果蠅（所有雌雄果蠅均能夠正常繁殖存活），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)確定這對(duì)等位基因控制的性狀屬于何種遺傳方式？解答正交：P 敏感性耐受性 F1；反交：P 敏感性耐受性 F1。若正反交結(jié)果不同，且產(chǎn)生的F1性狀表現(xiàn)都與相應(yīng)母本相同，則為細(xì)胞質(zhì)遺傳；若正反交產(chǎn)生的F1性狀表現(xiàn)都與母本無(wú)關(guān)，表現(xiàn)為耐受性或敏感性一種，則為細(xì)胞核遺傳。2判斷兩對(duì)基因是否位于同一對(duì)同源染色體上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：選具有兩對(duì)相對(duì)性狀且純合的雌雄個(gè)體雜交得F1 ，再將F1中的雌雄個(gè)體相互交配產(chǎn)生F2，統(tǒng)計(jì)F2中性狀的分離比（注：F1測(cè)交后統(tǒng)計(jì)F2中性狀的分離比也可）2）結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：A若子代中出現(xiàn)9:3:3:1的性狀分離比，則控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的兩對(duì)基因不在同一對(duì)同源染色體上。B若子代中沒(méi)有出現(xiàn)9:3:3:1的性狀分離比，則控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的兩對(duì)基因位于同一對(duì)同源染色體上。例2摩爾根等人用純種灰身殘翅果蠅和純種黑身長(zhǎng)翅果蠅交配，所獲得子代全部為灰身長(zhǎng)翅，由此可以推出，果蠅的灰身和長(zhǎng)翅為顯性性狀。已知果蠅控制灰身黑身、長(zhǎng)翅殘翅的基因位于常染色體上，你如何確定灰身黑身,長(zhǎng)翅殘翅的遺傳是否符合基因的自由組合定律。解答對(duì)雜交得到的子代灰身長(zhǎng)翅果蠅雌雄交配，若后代灰身長(zhǎng)翅：灰身殘翅：黑身長(zhǎng)翅：黑身殘翅9:3:3:1，則符合基因的自由組合規(guī)律。3判斷基因位于常染色體上還是位于X染色體上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3.1方法一：正反交法（使用條件：不知道顯隱性關(guān)系）1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：隱性的雌性顯性的純合雄性；顯性的純合雌性隱性的雄性。2）結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：A若兩組雜交結(jié)果相同，則該基因位于細(xì)胞核內(nèi)的常染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：正交：aa AAAa反交：AA aaAaB若兩組雜交結(jié)果不同，且子代性狀的表現(xiàn)與性別有關(guān)，則該基因位于細(xì)胞核內(nèi)的X染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：正交：XaXa XAYXAXa 、XaY反交：XAXA XaYXAXa 、XAY3.2方法二：隱雌顯雄（使用條件：知道顯隱性關(guān)系，具顯性性狀個(gè)體為雜合子）1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：隱性的雌性顯性的雄性。2）結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：A若子代中的雄性個(gè)體全為隱性性狀，雌性個(gè)體全為顯性性狀，則基因位于X染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。B若子代中的雌雄個(gè)體中既有顯性性狀又有隱性性狀且各占1/2，則基因位于常染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：aa AaAa、aa。3.3方法三：多組隱雌顯雄（使用條件：知道顯隱性關(guān)系且顯隱性基因的基因頻率相等，具顯性性狀個(gè)體既有純合子又有雜合子）1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：選多組隱性的雌性顯性的雄性（注：多組顯性的雌性顯性的雄性也可）2）結(jié)果預(yù)測(cè)及給論：A若子代中的隱性性狀只出現(xiàn)在雄性中，則基因位于X染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。B若子代中的隱性性狀同時(shí)出現(xiàn)在雌性與雄性中，則基因位于常染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：aa AAAA；aa AaAA、Aa。例3己知果蠅的灰身與黑身由一對(duì)等位基因控制。若實(shí)驗(yàn)室有未交配過(guò)的純合的灰身與黑身雌雄果蠅（所有雌雄果蠅均能夠正常繁殖存活）。（1）你能否通過(guò)一代(PF1)簡(jiǎn)單雜交實(shí)驗(yàn)確定這對(duì)等位基因是位于常染色體上還是位于X染色體上？請(qǐng)簡(jiǎn)要加以說(shuō)明推導(dǎo)過(guò)程。（2）若上述果蠅灰身為顯性性狀且全部純合，則推導(dǎo)過(guò)程該怎樣處理？（3）若上述果蠅灰身為顯性性狀且純合雜合各半，那么推導(dǎo)過(guò)程又該怎樣處理？解答此題三問(wèn)分別體現(xiàn)了上述三種情況，可按照上述方法依次解答。（1）能。取多對(duì)灰身雌、雄果蠅與黑身雌、雄果蠅進(jìn)行兩種雜交組合：灰身雌果蠅黑身雄果蠅、黑身雌果蠅灰身雄果蠅。若兩種雜交組合的后代該相對(duì)性狀都表現(xiàn)一致，則該對(duì)等位基因是位于常染色體上；若兩種雜交組合的后代該相對(duì)性狀都表現(xiàn)不一致，則該對(duì)等位基因是位于X染色體上。（2）取黑身雌果蠅灰身雜合雄果蠅。若后代中雌果蠅全為灰身，雄果蠅全為黑身，則該對(duì)等位基因是位于X染色體上；若后代中雌、雄果蠅都有灰身和黑身，則該對(duì)等位基因是位于常染色體上。（3）取多組黑身雌果蠅灰身雄果蠅。若后代中黑身性狀僅存在于雄果蠅，則該對(duì)等位基因是位于X染色體上；若后代中黑身性狀同時(shí)存在于雌、雄果蠅，則該對(duì)等位基因是位于常染色體上。4判斷基因位于XY的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：隱性的純合雌性顯性的純合雄性。2）結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：A若子代中的個(gè)體全表現(xiàn)為顯性性狀，則基因位于XY的同源區(qū)段。遺傳圖解說(shuō)明如下：XaXa XAYAXAXa 、XaYA。B若子代中雌性全表現(xiàn)為顯性性狀，雄性全表現(xiàn)為隱性性狀，則基因位于X染色體上。遺傳圖解說(shuō)明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。例4科學(xué)家研究黑腹果蠅時(shí)發(fā)現(xiàn)，剛毛基因(B)對(duì)截剛毛基因(b)為完全顯性。若這對(duì)等位基因存在于X、Y染色體上的同源區(qū)段，則剛毛雄果蠅表示為XBYB、XBYb、XbYB，若僅位于X染色體上，則只能表示為XBY?，F(xiàn)有各種純種果蠅若干，請(qǐng)利用一次雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)推斷這對(duì)等位基因是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上，請(qǐng)寫出遺傳圖解，并簡(jiǎn)要說(shuō)明推斷過(guò)程。解答 P 截剛毛雌 剛毛雄P截剛毛雌 剛毛雄XbXb XBXB XbXb XBY配子 XbXB YB 配子 Xb XB YF1 XBXb XbYB F1 XBXb XbY 剛毛雌剛毛雄剛毛雄截剛毛雄用純種截剛毛雌果蠅與純種剛毛雄果蠅雜交，若子一代雄果蠅為剛毛，則這對(duì)等位基因存在于X、Y染色體上的同源區(qū)段，若子一代雄果蠅為截剛毛，則這對(duì)等位基因僅位于X染色體上。5判斷基因位于常染色體上還是位于XY的同源區(qū)段的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：隱性的純合雌性與顯性的純合雄性雜交獲得的F1全表現(xiàn)為顯性性狀，再選子代中的雌雄個(gè)體雜交獲得F2，觀察F2表現(xiàn)型情況。（注：將F1中隱，觀察F2表現(xiàn)型情況也可）2）結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：A若F2雌雄個(gè)體中都有顯性性狀和隱性性狀出現(xiàn)，則該基因位于常染色體。遺傳圖解說(shuō)明如下：P: aa AA F1: AaF1: Aa Aa F2: AA、Aa、aaB若F2中雄性個(gè)體全表現(xiàn)為顯性性狀，雌性個(gè)體中既有顯性性狀又有隱性性狀，且各占1/2，則該基因位于XY的同源區(qū)段上。遺傳圖解說(shuō)明如下：P: XaXa XAYA F1: XAXa、XaYAF1: XAXa XaYA F2: XAXa 、XaXa 、XAYA 、XaYA例5果蠅的性染色體X和Y有非同源區(qū)和同源區(qū)。非同源區(qū)上的X和Y片段上無(wú)等位基因或相同基因；同源區(qū)上的X和Y片段上有等位基因或相同基因?？刂乒壯坌蔚幕虿辉诜峭磪^(qū)，棒眼（E）對(duì)圓眼（e）為顯性，現(xiàn)有足夠的純合雌、雄棒眼果蠅和純合雌、雄圓眼果蠅個(gè)體，請(qǐng)用雜交實(shí)驗(yàn)的方法推斷這對(duì)基因是位于X和Y的同源區(qū)，還是位于常染色體上，寫出你的實(shí)驗(yàn)方法、推斷過(guò)程和相應(yīng)遺傳圖解。解答將純合的圓眼雌蠅與純合的棒眼雄蠅雜交，得到足夠的F1個(gè)體再選擇F1中的雄性棒眼個(gè)體與雌性棒眼個(gè)體相互交配得F2。若F2表現(xiàn)型為雄性全為棒眼，雌性均有棒眼和圓眼,則E、e位于X和Y的同源區(qū)。其遺傳圖解如下：P XeXe(圓眼)XEYE（棒眼） F1XEXe(棒眼) XeYE(棒眼) F1XEXe(棒眼)XeYE（棒眼） F2XEXe (棒眼) XeXe (圓眼)XEYE （棒眼） XeYE（棒眼）若F2得表現(xiàn)型為雌雄性均有棒眼和圓眼，則E、e位于常染色體上。其遺傳圖解如下：Pee（圓眼） EE（棒眼） F1 Ee (棒眼) Ee(棒眼) F1Ee(棒眼) F2EE(棒眼) Ee(棒眼)ee（圓眼）可見(jiàn)，基因定位的遺傳實(shí)驗(yàn)題又可細(xì)分為多種類型，而上述的各種設(shè)計(jì)方法運(yùn)用需對(duì)號(hào)入座，切不可張冠李戴。一般來(lái)說(shuō)，在解答這類題型時(shí)，采用正交和反交的方法或一/多組雜交組合隱性（）顯性（）方法，再依據(jù)F1表現(xiàn)型作出判斷的解題思路是行之有效的?？傊?，要靈活運(yùn)