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文檔簡介

2011學(xué)年高三生物復(fù)習(xí)資料,遺傳實驗的設(shè)計與分析專題,遺傳實驗的設(shè)計與分析 實驗法是研究遺傳學(xué)問題的基本思想和方法。遺傳實驗設(shè)計與分析題在近年來高考題中出現(xiàn)幾率越來越高,常以大型非選擇題的形式出現(xiàn),所占分值比重很大。實驗涉及角度可以是性狀顯隱性確認(rèn)、孟德爾遺傳定律驗證、育種方案設(shè)計、基因位置確認(rèn)、基因型與表現(xiàn)型關(guān)系及其影響因素探究等。,遺傳實驗的主要方法有雜交、測交、自交、正交、反交、花粉(或配子)分析法等。,測交:就是讓檢測個體與隱性性狀個體雜交。如果能產(chǎn)生隱性的子代,則一定是雜合子,如果全部子代都是要檢測的個體性狀,則很可能是純合子。,自交:主要是指基因型相同的個體相交,如果子代出現(xiàn)性狀分離,則為雜合子;如果子代可以穩(wěn)定遺傳,則為純合子植物則指自花傳粉。,對植物而言,自交方法更加簡單方便,因為可以省去繁瑣的去雄、受粉等雜交工作。,一、解決遺傳問題的一些基本方法,判斷純合子還是雜合子(即基因型的確定),花粉鑒定法:檢驗具有顯性性狀的部分植物的基因型的最簡單方法。,隱性純合突破法:根據(jù)具有隱性性狀的子代,可推出兩個親本都至少含一個隱性基因,如果親本不是隱性性狀,則它(他)們一定是雜合子。(注意,伴X隱性遺傳的特殊性),例1、某農(nóng)場養(yǎng)了一群馬,有栗色馬和白色馬。已知栗色基因(B)對白色基因(b)呈完全顯性。育種工作者從中選出一匹健壯的栗色公馬,請你根據(jù)毛色這一性狀鑒定它是雜種還是純種。,答案:讓該栗色公馬與多匹健康的白色母馬測交,然后統(tǒng)計子代馬的毛色。,如果測交后代既有栗色馬又有白色馬(或出現(xiàn)了白馬),則說明該栗色馬是雜合子。如果測交后代都是栗色馬,則說明該栗色馬很可能是純合子。,遺傳實驗要注意的問題: 用于交配的同類親本數(shù)量要足夠多;產(chǎn) 生的子代個體數(shù)量要足夠多,這樣的結(jié)果才 有說服力。,判斷顯、隱性性狀。方法有二種:,具有相對性狀的純合體親本雜交,子一代雜 合體表現(xiàn)的親本性狀為顯性性狀。,據(jù)“雜合體自交后代出現(xiàn)性狀分離”,新出現(xiàn) 性狀為隱性,親本性狀為顯性。,在未知顯/隱性關(guān)系的情況下,任何親子代表現(xiàn)型相同的雜交都無法判斷顯/隱性。,例:紅花白花 紅花和白花,例2、馬的毛色有栗色和白色兩種,由常染色體上的等位 基因B和b控制,正常情況下一匹母馬只能生一母馬。 在一個自由放養(yǎng)多年的牧馬場中于一個配種季節(jié)隨機(jī)選 取一頭栗色公馬和多頭白色母馬交配。 如果后代毛色均為栗色,能否根據(jù)雜交結(jié)果判斷其顯 隱關(guān)系。若能,說明理由;若不能,設(shè)計合理的雜交實驗。 如果后代小馬毛色有栗色,也有白色,能否由此判斷 其顯隱關(guān)系,若能,說明理由;若不能,設(shè)計合理的雜交實驗。,答:能,因為親代是多數(shù),子代也是多數(shù),而栗色和白色雜交結(jié)果只有栗色一種表現(xiàn)型,所以栗色是顯性、白色是隱性的可能性極大。,不能。讓F1中的栗色雌雄馬或白色的雌雄馬相互交配,若子代出現(xiàn)性狀分離,則該性狀為顯性性狀,另一性狀為隱性性狀。,解析:根據(jù)雜交結(jié)果判斷遺傳方式通常用 假設(shè)演繹法,即假設(shè)某結(jié)論正確,根據(jù)原理和 條件推出結(jié)果,若結(jié)果與事實不符合則該假設(shè) 錯誤;若結(jié)果與事實相符,則假設(shè)不一定正確。,環(huán)境或遺傳因素引起的變異的判斷,原理 因環(huán)境變化引起的變異,如果這種變異是 由遺傳物質(zhì)改變引起的,則是可遺傳變異;如 果這種變異單純是由環(huán)境改變引起的,則為不 可遺傳變異,在正常環(huán)境中還是會表現(xiàn)出原有 的正常基因決定的性狀。,常用設(shè)計方案 讓變異的個體交配并產(chǎn)生子代,讓子代個 體在正常的環(huán)境中培養(yǎng),觀察子代的性狀表現(xiàn)。,例3:果蠅是做遺傳實驗極好的材料,在正常的培養(yǎng) 溫度25時,經(jīng)過12天就可以完成一個世代,每只雌果蠅 能產(chǎn)生幾百個后代。某一生物興趣小組,在暑假飼養(yǎng)了一 批純合長翅紅眼果蠅幼蟲,準(zhǔn)備做遺傳學(xué)實驗,因當(dāng)時天 氣炎熱,氣溫高達(dá)3537,他們將果蠅幼蟲放在有空 調(diào)的實驗室中,調(diào)節(jié)室溫到25培養(yǎng),不料培養(yǎng)到第7天 停電,空調(diào)停用一天,也未采取別的降溫措施。結(jié)果培養(yǎng) 出的成蟲中出現(xiàn)了一定數(shù)目的殘翅果蠅(有雌有雄)。 (1)殘翅形成的可能原因: (2)請設(shè)計一個實驗驗證你關(guān)于殘翅形成原因的推測。,溫度過高所致、基因突變引起遺傳物質(zhì)改變所致等,用這些殘翅果蠅相互交配繁殖的幼蟲在25下培養(yǎng); 如果子代全為長翅,說明變異由溫度改變引起,遺傳 物質(zhì)未改變;如果子代仍為殘翅或部分為殘翅,則說明變異由 遺傳物質(zhì)改變引起。,伴常染色體或伴X染色體的判斷,1、原理:根據(jù)伴X遺傳的特點。,類似于摩爾根的果蠅的眼色遺傳雜交實驗。,如顯隱未知:通過一對相對性狀的親本(純合 子)雜交,讓F1雌雄個體相互交配,判斷子代性 狀表現(xiàn)的性別表現(xiàn)差異。,如顯隱未知:可以直接通過這對相對性狀的親 本的正反交的方法,再根據(jù)子代的性狀表現(xiàn)做出 區(qū)分和判斷。,2、方法:如顯隱已知: 隱性雌性個體與顯性雄性個體雜交。,例4、從一個自然果蠅種群中選出一部分未交配過的 灰色和黃色果蠅,數(shù)量相等,雌雄各半,且這對相對性狀 受一對等位基因控制,性狀的分離符合遺傳的基本定律。 現(xiàn)用灰色雌蠅黃色雄蠅、黃色雌蠅灰色雄蠅兩個 雜交組合只做一代雜交試驗,每個組合選用多對果蠅。推 測兩個組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀,并以此為依據(jù),對 哪一種體色為顯性性狀,以及控制體色的基因位于X染色 體上還是常染色體上這兩個問題,做出相應(yīng)的推斷。(要 求:只寫出一代的性狀表現(xiàn)和相應(yīng)推斷的結(jié)論),參考答案:如果兩個雜交組合的子一代中都是黃色個體 多于灰色個體,并且體色的遺傳與性別無關(guān),則黃色為 顯性,基因位于常染色體上。 如果兩個雜交組合的子一代中都是灰色個體多于黃色個體,并且體色的遺傳與性別無關(guān),則灰色為顯性,基因 位于常染色體上。,如果在雜交組合灰色雌蠅黃色雄蠅中,子一代 的雄性全部表現(xiàn)為灰色,雌性全部表現(xiàn)為黃色;在雜 交組合黃色雌蠅灰色雄蠅中,子一代中的黃色個體 多于灰色個體,則黃色為顯性,基因位于X染色體上。 如果在雜交組合黃色雌蠅灰色雄蠅中,子一代 中的雄性全部表現(xiàn)為黃色,雌性全部表現(xiàn)為灰色;在 雜交組合灰色雌蠅黃色雄蠅中,子一代中的灰色個 體多于黃色個體,則灰色為顯性,基因位于X染色體 上。,細(xì)胞質(zhì)遺傳或細(xì)胞核遺傳的判斷,原理: 細(xì)胞質(zhì)遺傳特點是子代性狀與母本性狀一 致,子代性狀無明顯的分離比。若為細(xì)胞核遺 傳,依據(jù)孟德爾規(guī)律,正反交子代結(jié)果一致。,常用設(shè)計方案:應(yīng)用正反交實驗。 若為細(xì)胞核遺傳,結(jié)果遵循孟德爾規(guī)律, 正反交子代結(jié)果一致; 若為細(xì)胞質(zhì)遺傳,子代性狀與母本性狀一 致。,例5:有人發(fā)現(xiàn)某種花卉雌雄同株,有紅色 和白色兩種表現(xiàn)型。請設(shè)計一個實驗,探究花 色的遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳還是細(xì)胞核遺傳,用圖 解和簡潔語言回答。,采用正反交,根據(jù)子代的表現(xiàn)做判斷。,是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律的判斷,1、原理:孟德爾遺傳規(guī)律的分離比。 一對相對性狀的純合子雜交得F1,F(xiàn)1自交得 F2分離比為3:1;F1測交,分離比為1:1。 兩對相對性狀的純合子雜交得F1,F(xiàn)1自交得 F2,分離比為9:3:3:1;F1測交,分離比為1: 1:1:1 。,2、方法: 純合子雜交得F1 ,F(xiàn)1自交或測交。,例6、為豐富植物育種的種質(zhì)資源材料,利用60Co 的 射線輻射植物種子篩選出不 同性狀的突變植株, 從突變材料中選出高產(chǎn)植株,為培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗 鹽新品種,利用該植株進(jìn)行的部分雜交實驗如下: 控制高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)性狀的基因位于 對染色體 上,在減數(shù)分裂聯(lián)會期 (能、不能)配對。 抗鹽性狀屬于 遺傳。,細(xì)胞質(zhì),不能,兩對,例7、用純種有色飽滿籽粒的玉米與無色皺縮籽 粒的玉米雜交,F(xiàn)1全部表現(xiàn)為有色飽滿,F(xiàn)1自交后, F2代的性狀表現(xiàn)及比例為:有色飽滿73%,有色皺縮 2%,無色飽滿2%,無色皺縮23%。回答下列問題: 上述一對性狀的遺傳符合 定律。 上述兩對性狀的遺傳是否符合自由組合定律? 為什么? 請設(shè)計一個實驗方案,進(jìn)一步驗證這兩對性狀 的遺傳的規(guī)律。,該遺傳不遵循自由組合定律,因為F1自交得到的F2比例不符合。,分離,對F1進(jìn)行測交,測交結(jié)果不是1:1:1;1,而是I:I或兩多兩少,則這兩對性狀的決定基因應(yīng)該位于一對同源染色體上。遵循分離定律,不遵循自由組合定律。,二、學(xué)會作規(guī)范的遺傳圖解,因為許多遺傳實驗設(shè)計題是要求繪制遺傳圖解的,所以要學(xué)會規(guī)范的遺傳圖解繪圖方法,并力爭在實際應(yīng)用中能熟練運用。,1.某實驗小組對果蠅的灰體(V)與黑體(v)這對相對性狀做遺傳研究。如果用含有某種添加劑的食物喂養(yǎng)果蠅,所有的果蠅都是黑體,現(xiàn)有一只用含有這種添加劑的食物喂養(yǎng)的黑體雄果蠅,請設(shè)計一個實驗探究其基因型,寫出簡要的實驗設(shè)計思路。,讓這只黑體雄果蠅與正常黑體雌果蠅(未用添加劑飼料喂過)交配,將孵化出的幼蟲用正常飼料(不含該添加劑)喂養(yǎng),其他條件適宜,觀察果蠅體色狀況。,如果子代果蠅都是黑體,表明原來的V基因突變成了v,黑體雄果蠅的基因型都是vv。,如果子代果蠅均為灰體,或灰體與黑體是1:1,表明原遺傳基因沒有變化,黑體雄果蠅的基因型是VV或Vv。,參考練習(xí):,解釋:本問只要求寫出實驗設(shè)計思路,所以沒必要寫出詳細(xì)的步驟和結(jié)果預(yù)測。用含有該添加劑的食物喂養(yǎng)的果蠅都是黑體,說明這種添加劑影響果蠅的體色,即黑體果蠅基因型可能是VV或Vv或vv,要探究用含有該添加劑的食物喂養(yǎng)的黑體雄果蠅的基因型,只需讓其與基因型為vv的正常情況(不用含該添加劑的食物喂養(yǎng))下喂養(yǎng)的雌果蠅雜交,后代也正常喂養(yǎng)(不用含該添加劑的食物喂養(yǎng)),觀察后代的體色,若后代全部為灰體,說明該果蠅基因型是VV,若后代出現(xiàn)兩種體色,說明是雜合子其基因型為Vv,若后代全為黑體,說明其基因型是vv。,2、豬蹄的形狀有正常蹄和騾狀蹄之分。該性狀 由一對等位基因控制?,F(xiàn)有多頭豬,其中有純合、 有雜合,有雌性、有雄性,且雌、雄豬中都有正常 蹄和騾狀蹄(從表現(xiàn)型上不能區(qū)別純合體和雜合體)。 如何確定這對性狀的顯性和隱性? 如果正常蹄是顯性性狀,那么如何確定這對 基因是在X染色體上,還是在常染色體上?,答案:隨機(jī)選取多對正常蹄雌雄豬交配,看子代是否有性狀分離。若有,則正常蹄為顯性;若無,則正常蹄為隱性。(或選騾狀蹄做上述實驗),選多個騾狀蹄雌豬與正常蹄雄豬交配。若子代中雌豬均為正常蹄,雄豬均為騾狀蹄,則基因在X染色體上;若子代中雄豬有正常蹄,則基因在常染色體上。,(在顯性未確定時,最好采用正反交),3、3支試管分別裝有紅眼雄果蠅和兩種不同基因型的紅眼雌果蠅,還有1支試管內(nèi)裝有白眼雄果蠅。請利用實驗室條件設(shè)計最佳方案,鑒別并寫出上述3支試管內(nèi)果蠅的基因型(已知紅眼對白眼為顯性,顯性基因用B表示)。,答案:先根據(jù)第二性征鑒別3支試管內(nèi)果蠅的性別,若某試管內(nèi)為紅眼雄性果蠅,則該試管內(nèi)果蠅基因型為XBY。再用白眼雄性果蠅分別與另兩支試管內(nèi)的紅眼雌性果蠅交配。若后代中出現(xiàn)性狀分離,則該試管中果蠅的基因型為XBXb;若后代中不出現(xiàn)性狀分離,則該試管中果蠅的基因型為XBXB。,解析 純合子、雜合子鑒定的方法通常有兩種,即自交法與測交法。采用自交法,如果后代出現(xiàn)性狀分離,則此個體為雜合子;若后代中沒有性狀分離,則此個體為純合子。采用測交法,如果后代中只有顯性性狀,則被鑒定的個體為純合子;如果后代中既有顯性性狀又有隱性性狀出現(xiàn),則被鑒定的個體為雜合子。一般來說,動物常用測交法,而植物最簡便的方法是采用自交法。果蠅的紅眼與白眼為一對相對性狀,紅眼為顯性性狀,白眼為隱性性狀,控制這對性狀的基因位于X染色體上。雄果蠅的基因型有兩種,XBY(紅眼)、XbY(白眼);雌果蠅的基因型有3種:XBXB(紅眼)、 XBXb (紅眼)、 XBXb(白眼);雌雄果蠅可以通過觀察成體的第二性征的差別來直接鑒定。通過以上的分析可知,唯有紅眼雌果蠅的基因型(有XBXB和XBXb兩種基因型)需要鑒別。采用測交法,可選白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅直接交配,若后代有白眼果蠅,說明該紅眼雌果蠅為雜合子,基因型為XBXb;若后代全為紅眼果蠅,說明該紅眼果蠅是純合子,基因型為XBXB。,4、已知牛的有角和無角為一對相對性狀,由常染色體上的等位基因A和a控制。在自由放養(yǎng)多年的牛群中,無角的基因頻率與有角的基因頻率相等,隨機(jī)選1頭無角公牛和6頭有角母牛,分別交配,每頭母牛只產(chǎn)了1頭小牛,在6頭小牛中,3頭有角,3頭無角。 根據(jù)上述結(jié)果能否確定這對相對性狀中的顯性性狀?請簡要說明推理過程。 為了確定有角無角這對相對性狀的顯隱性關(guān)系,用上述自由放養(yǎng)的牛群(假設(shè)無突變發(fā)生)為實驗材料,再進(jìn)行新的雜交實驗,應(yīng)該怎樣進(jìn)行?(簡要寫出雜交組合,預(yù)期結(jié)果并得出結(jié)論),解析 判斷顯、隱性狀的方法:兩個相對性狀的親本雜交,若子代只表現(xiàn)一個親本的性狀,則這個性狀為顯性;若子代表現(xiàn)出兩個親本的性狀,可用假設(shè)法判斷-假設(shè)某一個親本的性狀為顯性(隱性),按照假設(shè)的條件去推算,若與假設(shè)不相符,則假設(shè)不成立,可判斷出親本的顯隱性;若與事實相符,應(yīng)再假設(shè)另一親本的性狀推算是否與事實相符,如果也與事實相符,則無法判斷顯、隱性,可再設(shè)計實驗予以確認(rèn),設(shè)計的原則一般是選用相同性狀的個體雜交,若后代一旦出現(xiàn)不同性狀(除了基因突變),則這一不同性狀一定是隱性。,本題以一對等位基因控制的一對相對性狀的遺傳作為知識載體,一方面考查基因的分離定律,另一方面考查根據(jù)表現(xiàn)型來分析相對性狀顯隱性的關(guān)系的分析與推理能力。牛的有角和無角是由一對等位基因(且位于常染色體上)控制的相對性狀,但不知哪個性狀為顯性,哪個性狀為隱性;要鑒定牛的有角與無角之間的顯隱性關(guān)系,可通過具有相對性狀的公牛與母牛交配,如果只出現(xiàn)其中的一個性狀,則出現(xiàn)的這個性狀為顯性性狀;或通過兩個具有相同性狀的公牛與母牛交配,如果產(chǎn)生的多個后代出現(xiàn)兩種性狀(即性狀分離),與兩親本不同的性狀為隱性性狀,相同的性狀為顯性性狀。,要確定牛的有角和無角的顯隱性關(guān)系,若選兩種不同性狀的育齡異性牛交配繁殖,因為顯性性狀有兩種基因型,會出現(xiàn)其后代中兩種性狀的牛的個體數(shù)目差不多,那就不太好判斷其顯隱性了;如果當(dāng)兩個具有相同性狀的育齡公牛、母牛(或具有很多對相同性狀的育齡異性牛)交配,產(chǎn)生的多個后代出現(xiàn)了兩種不同的性狀(即發(fā)生了性狀分離),這樣就能分辨出顯隱性了,即與兩親本性狀不同的性狀為隱性(也就是相當(dāng)于“無中生有”),與兩親本相同的性狀為顯性。,答案:(1)不能確定。無角和有角都可能是顯性。 假設(shè)無角為顯性,則公牛的基因型為Aa,6頭母牛的基因型都為aa,每個交配組合的后代或為有角或無角,概率各為1/2。6個組合后代合計出現(xiàn)3頭無角小牛、3頭有角小牛。假設(shè)有角為顯性,則公牛的基因型為aa,6頭母??赡苡袃煞N基因型,即AA和Aa。AA的后代均為有角;Aa的后代或無角或為有角,概率各為1/2。由于配子的隨機(jī)結(jié)合及后代數(shù)量少,實際分離比例可能偏離1/2。所以,根據(jù)6

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