生物人教版高中必修2 遗传与进化遗传学探究实验的设计和推理.docx

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生物人教版高中必修2遗传与进化遗传学探究实验的设计和推理

遗传学探究实验的设计和推理

探究点一：

控制某性状的基因的位置

例1:

有人发现果蝇的体色有灰色和黑色两种表现型。

现有纯合的灰身和黑身雌、雄果蝇，请你设计—个实验，探究体色的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传。

用图解和简洁语言回答

正交:

P灰身果蝇♀×黑身果蝇♂反交:

P黑身果蝇♀×灰身果蝇♂

F1F1

如果正交与反交产生的Fl的性状都与母本相同，则该体色的遗传为细胞质遗传

如果正交与反交产生的Fl的性状与母本无关，表现为灰身或黑身的一种，则该体色的遗传为细胞核遗传。

1.判断基因位于细胞质中还是细胞核中的实验设计

（1）当该基因控制的性状可通过配子传递给子代时，则通过杂交实验来判断。

①实验设计：

隐性的雌性×显性的纯合雄性，

显性的纯合雌性×隐性的雄性。

②结果预测及结论：

A.若两组杂交结果相同，则该基因位于细胞核内的常染色体上。

正交：

♀aa×♂AA→Aa

反交：

♀AA×♂aa→Aa

B.若两组杂交结果不同，且子代性状表现都与相应母本性状相同，则该基因位于细胞质中。

正交：

♀H×♂L→H

反交：

♀L×♂H→L

C.若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别相关，则该基因位于细胞核内的性染色体上。

正交：

♀XaXa×♂XAY→XAXa、XaY

反交：

♀XAXA×♂XaY→XAXa、XAY

（2）当体细胞内某基因突变后，表达的性状不遗传给子代时，则通过细胞工程的方法来判断。

①实验设计：

取两种细胞（正常细胞和突变细胞）分别进行细胞培养，再分别将正常细胞和突变细胞的细胞核与细胞质分离，然后将突变细胞的细胞核与正常细胞的细胞质融合形成重组细胞A并置入甲瓶中培养，将突变细胞的细胞质与正常细胞的细胞核融合形成重组细胞B并置入乙瓶中培养，观察甲、乙两瓶中细胞的形态是否发生变化。

②结果预测及结论：

A.若只有甲瓶中细胞（重组细胞A）形态发生明显变化，则突变基因位于细胞核中

B.若只有乙瓶中细胞（重组细胞B）形态发生明显变化，则突变基因位于细胞质中。

C.若甲、乙两瓶中细胞形态均发生明显变化，则突变基因可能同时存在于细胞核和细胞质中。

D.若甲、乙两瓶中细胞形态均未发生明显变化，则突变基因的表达需突变细胞自身的核质互作。

问题1:

基因位于细胞核中还是细胞质中?

规律方法:

①用正交、反交方法，看子代表现型；

②依据控制性状的遗传物质来源；

③观察杂交后代性状分离的比例。

例2：

①已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（红眼A、白眼a），且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。

请用一次交配实验证明这对基因是位于X染色体上，还是常染色体上。

写出亲本组合，讨论实验预期并得出相应结论。

P白眼雌果蝇×红眼雄果蝇

假设这对基因位于X染色体上：

假设这对基因位于常染色体上：

PXaXaxXAYPaaxAAPaaxAa

F1XAXaXaYF1AaF1Aaaa

如果子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上；

如果子代中雌、雄果蝇全部为红眼，或者子代中雌、雄果蝇都有红眼和白眼，且比例接近1:

1,则这对基因位于常染色体上。

②果蝇的灰身（A）对黑身（a）显性，正常硬毛（B）对短硬毛（b）显性，两对基因中有一对位于常染色体上，另一对位于X和Y染色体同源的区段，现有杂交组合：

杂合灰身短硬毛雌蝇×杂合的黑身正常硬毛雄蝇，只做一代杂交试验，判断A和a，B和b中哪一对基因位于常染色体？

哪一对基因位于性染色体同源的区段？

P杂合灰身短硬毛雌蝇×杂合的黑身正常硬毛雄蝇

假设控制灰身（A）、黑身（a）基因在常染色体上，而控制正常硬毛（B）、短硬毛（b）基因在X和Y染色体同源的区段。

PAaXbXbxaaXBYbPAaXbXbxaaXbYB

AaxaaXbXbxXBYbAaxaaXbXbxXbYB

AaaaXBXbXbYbAaaaXbXbXbYB

灰身黑身正常硬毛短硬毛灰身黑身短硬毛正常硬毛

如果子代中雌雄都有灰身与黑身，且比例接近1:

1，而雌性都是正常硬毛，雄性都是短硬毛，或者雄性都是正常硬毛，雌性都是短硬毛，则控制灰身（A）、黑身（a）基因在常染色体上，而控制正常硬毛（B）、短硬毛（b）基因在X和Y染色体同源的区段。

假设控制正常硬毛（B）、短硬毛（b）基因在常染色体上，而控制灰身（A）、黑身（a）基因在X和Y染色体同源的区段：

……判断方法与以上相同

2.判断基因位于常染色体上还是位于X染色体上的实验设计

（1）方法一

①实验设计：

隐性的雌性×显性的纯合雄性，

显性的纯合雌性×隐性的雄性。

②结果预测及结论：

A.若两组杂交结果相同，则该基因位于细胞核内的常染色体上。

正交：

♀aa×♂AA→Aa

反交：

♀AA×♂aa→Aa

B.若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别有关，则该基因位于细胞核内的X染色体上。

正交：

♀XaXa×♂XAY→XAXa、XaY

反交：

♀XAXA×♂XaY→XAXa、XAY

（2）方法二

①实验设计：

隐性的雌性×显性的雄性。

（使用条件：

知道显隐性关系时）

②结果预测及结论：

A.若子代中的雄性个体全为隐性性状，雌性个体全为显性性状，则基因位于X染色体上。

♀XaXa×♂XAY→XAXa、XaY

B.若子代中的雌雄个体中既有显性性状又有隐性性状且各占1/2，则基因位于常染色体上。

♀aa×♂Aa→Aa、aa

（3）方法三

①实验设计：

选多组显性的雌性×显性的雄性。

（使用条件:

知道显隐性关系且显隐性基因的基因频率相等）

②结果预测及给论：

A.若子代中的隐性性状只出现在雄性中，则基因位于X染色体上。

♀XAXA×♂XAY→XAXA、XAY

♀XAXa×♂XAY→XAXA、XAXa、XAY、XaY

B.若子代中的隐性性状同时出现在雌性与雄性中，则基因位于常染色体上

♀AA×♂AA→AA

♀AA×♂Aa→AA、Aa

♀Aa×♂Aa→AA、Aa、aa

♀Aa×♂AA→AA、Aa

问题2：

基因位于常染色体上还是性染色体上?

是X染色体上还是Y染色体上?

规律方法：

①根据题意确定杂交亲本组合；

②作出假设，草稿上书写简要图解，找到区别；

③如果只在雄性中出现，则在Y染色体上；

如果性状的遗传与性别无关，则在常染色体上；

如果性状的遗传与性别有关，则在X染色体上

3.判断两对基因是否位于同一对同源染色体上的实验设计

（1）实验设计：

选具有两对相对性状且纯合的雌、雄个体杂交得F1，再将F1中的雌、雄个体相互交配产生F2,统计F2中性状的分离比。

（2）结果预测及结论：

①若子代中出现9:

3:

3:

1的性状分离比，则控制这两对相对性状的两对基因不在同一对同源染色体上。

②若子代中没有出现9:

3:

3:

1的性状分离比，则控制这两对相对性状的两对基因位于同一对同源染色体上。

4.判断基因位于XY的同源区段还是仅位于X染色体上的实验设计

（1）实验设计：

隐性的纯合雌性×显性的纯合雄性。

（2）结果预测及结论：

A.若子代中的个体全表现为显性性状，则基因位于XY的同源区段。

♀XaXa×♂XAYA→XAXa、XaYA

B.若子代中雌性全表现为显性性状，雄性全表现为隐性性状，则基因位于X染色体上。

♀XaXa×♂XAY→XAXa、XaY

5.判断基因位于常染色体上还是位于XY的同源区段的实验设计

（1）实验设计：

隐性的纯合雌性与显性的纯合雄性杂交获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌、雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。

（2）结果预测及结论：

A.若F2雌、雄个体中都有显性性状和隐性性状出现，则该基因位于常染色体。

P:

♀aa×♂AA→F1:

Aa

F1:

♀Aa×♂Aa→F2:

AA、Aa、aa

B.若F2仅在雌性个体中出现隐性，而雄性个体全为显性，则该基因位于XY的同源区段。

P:

♀XaXa×♂XAYA→F1:

XAXa、XaYA

F1:

XAXaxXaYA→F2:

XAXa.XaXaXAYAXaYA

探究点二：

控制某性状的基因的显隐性

例3:

若已知果蝇的直毛和非直毛是位于X染色体上的一对等位基因。

但实验室只有从自然界捕获的、有繁殖能力的直毛雌、雄果蝇各一只和非直毛雌、雄果蝇各一只，你能否通过一次杂交试验确定直毛和非直毛这对相对性状的显隐性关系，请用图解表示并加以说明和推导。

任取两只不同性状的雌、雄果蝇杂交

假设直毛是显性，非直毛是隐性（或非直毛是显性，直毛是隐性）：

雌果蝇:

XAXA、XAXa、XaXa雄果蝇:

XAY、XaY

PXAXAxXaYXAXaxXaYXaXaxXAY

XAXaXAYXAXaXaXaXAYXaYXAXaXaY

图一图二图三

若子代只出现一种性状，则该杂交组合中的雌果蝇代表的性状为显性（如图一）；

若子代中雌、雄果蝇均含有两种不同的性状且各占1/2，则该杂交组合中雌果蝇代表的性状为显性（如图二）；

若子代果蝇雌、雄各为一种性状，则该杂交组合中的雄果蝇代表的性状为显性（如图三）。

探究点三：

变异性状的来源和类型

例4：

①将长翅果蝇幼虫培养在正常温度为25℃的环境中，经过12d时间发育为长翅成虫果蝇，如果将孵化后4～7d的纯合长翅果蝇幼虫放在35～37℃环境下处理6～24h，结果培养出的成虫中出现了一定数量的残翅果蝇（雌雄都有）。

请你设计一个实验探究本实验过程中残翅果蝇的形成是基因突变还是环境影响的结果，并对可能出现的结果进行分析。

②若已证实残翅为基因突变所致，有两种可能：

一是显性突变，即正常隐性基因突变为显性基因；二是隐性突变，即正常显性基因突变为隐性基因。

现请你设计一个简单实验方案判断是显性突变还是隐性突变。

（要求写出杂交组合，杂交结果，并得出结论）

①让这些残翅果蝇相互交配产卵，在25℃下培养一段时间后，观察子代果蝇翅的类型。

如果子代中全为长翅果蝇，则是环境影响的结果；

如果子代中有残翅果蝇出现，则是基因突变的结果。

②选用多对雌、雄残翅果蝇杂交。

若杂交后代出现了长翅果蝇，则为显性突变所致；

若杂交后代仅出现残翅果蝇，则为隐性突变所致。

问题3：

变异性状是基因突变还是环境的影响?

是显性突变还是隐性突变？

规律方法：

①改变其生存的环境，看变异的性状能否遗传；

②突变性状的个体间杂交，如果后代出现性状分离，则为显性突变；如果后代只有突变性状出现，则为隐性突变。