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遗传实验设计与推理题教学内容

遗传实验设计与推理题《遗传实验设计与推理题》通过典型试题的变式训练,提高实验设计的灵活变通能力在训练的过程中,要注意到一些变式的训练,要重视通过实验探究的条件与要求的改变,提高灵活变通的能力。

例如下例:例:现有自然界中获得的灰身与黑身果蝇,已知灰身与黑身基因位于常染色体上,要求通过一代杂交实验判断灰身与黑身基因的显隐性。

基因显隐性可通过杂交与自交的方法来判断。

根据本题给出的条件无法让果蝇进行自交,只能采用杂交的方法。

是相同体色的雌雄果蝇杂交还是不同体色果蝇间进行杂交呢?我们可以先看一下两种方法下杂交的结果:方法一:相同体色雌雄果蝇杂交,即:灰×灰(或黑×黑)。

我们可以根据杂交后代是否出现性状分离来判断基因的显隐性。

如果选择到的亲本类型是隐性的,杂交后代不会出现性状的分离;如果后代出现性状分离,那么肯定亲代是显性的。

但如果我们只选择一对亲本杂交,当亲代是显性的情况下,双亲均为杂合子的概率并不大,只要有一方为纯合体,后代就将不会出现性状分离,这样就无法根据性状分离来判断显隐性了。

要确保选择的亲本是显性的情况下一定会出现性状分离,那么双亲必定都要有杂合子,这就必须是双亲的数量达到一定程度才能实现。

所以杂交时应该选择多对亲本。

AA(Aa)×AA(Aa)aa×aa↓↓A_(多) aa(少)aa结论:选择多对灰身果蝇与灰色果蝇杂交(或黑身与黑身杂交),如果后代性状表现与亲代相同,那么亲本的性状为隐性性状;如果后代出现性状的分离,那么亲本的性状是显性性状。

方法二:不同体色的雌雄果蝇杂交,即:灰×黑。

如果选择一对果蝇杂交,那么当后代只表现一种性状时,表现出的那种性状是显性的,未表现出的那个亲本性状是隐性的。

但同样的问题是选择一对的情况下,如果显性亲本类型是杂合的,那么后代将会出现1:1的分离比,那就无法确定显隐性。

只有当数量多对的情况下,才能够作出判断。

AA(Aa)×aa↓A_(多) aa(少)结论:选择多对灰身与黑色果蝇杂交,后代性状表现多的为显性,较少的为隐性。

在上例的基础上,如果我们作如下的变换:变换一:现有自然界中获得的雌雄红眼果蝇各一只与雌雄白眼果蝇各一只(基因位于X染色体上),要求通过一次杂交实验判断红眼与白眼基因的显隐性。

仍然是判断显隐性,但基因是位于X染色体上,给予的杂交材料中各种果蝇的数量只有各1只,且只能进行一次杂交实验。

由于基因的显隐性是未知的,题目要求进行的一次性杂交实验实际上对杂交亲本没有选择的余地,只能是任选一只红眼与白眼的雌雄果蝇进行交配。

这样,就可能出现以下情形:(一)(二)(三)X A X A×X a Y X A X a×X a Y X a X a×X A Y↓↓↓X A X a X A Y X A X a X a X a X a YX A Y X a YX A X a显然,我们需要通过对可能结果的讨论来分析判断基因的显隐性。

据图解,如果杂交后代雌雄果蝇均表现与母方相同的性状,那么双亲中母方的性状是显性的,父方的性状是隐性的;如果杂交后代的雌雄蝇中均有双亲的两种性状,那么双亲的性状中母方是显性的,父方是隐性的;如果杂交后代中雄果蝇均与母方性状相同,雌果蝇均与父方性状相同,那么双亲的性状中,父方为显性的,母方为隐性的。

也可以根据假设作如下的分析:如果杂交后代的性状表现一致,均与母方相同,或后代性状中雌雄果蝇双亲的性状均有表现,那么杂交亲本中母方的性状是显性的,父方的性状是隐性的;如果杂交后代中雄果蝇表现与母方相同的性状,雌果蝇表现与父方相同的性状,那么双亲中母方的性状是隐性的,父方的性状是显性的。

变换二:假设果蝇的刚毛直毛与非直毛是一对相对性状。

实验室中有纯种直毛与非直毛果蝇若干。

要求通过一代杂交实验判断,直毛与非直毛基因是位于常染色体上还是X染色体上。

判断基因位置最常用的方法是正交与反交。

假设基因位于常染色体上,正交与反交的结果应为:正交:反交假设1: AA♀×aa ♂ aa♀×AA♂↓↓AaAa假设基因位于X染色体上,那么正交与反交的结果应为:假设2: X A X A♀×X a Y♂X a X a♀×X A Y♂↓↓X A X a X A YX a Y X A X a由此不难看出,如果正交与反交的结果是相同的,没有差异,那么基因位于常染色体上;如果正交与反交的结果是不相同的,那么基因位于X染色体上。

如果我们同时还要对基因的显隐性作出判断,应该也是不困难了。

变换三:已知果蝇的刚毛直与非直毛是一对相对性状,且直毛为显性。

实验室中有纯种直毛与非直毛的果蝇。

要求通过一次杂交实验判断基因位于常染色体上还是X染色体上。

本题与变换二的区别在于,已知直毛是显性,同时要求是只能通过一次杂交实验来判断。

若选择雌性直毛与雄性非直杂交:假设基因位于常染色体上直(AA)♀×非直(aa)♂↓Aa (直)假设基因位于X染色体上:直(X A X A)♀×非直(X a Y)♂↓X A X a(直) X A Y (直)由此可见,在这种杂交选择下,无论基因位于常染色体上还是位于X染色体上,后代果蝇均为直毛的,无法对基因的位置作出判断。

若选择雌性非直与雄性直毛杂交:假设基因位于常染色体上:非直( aa)♀× 直毛(AA)♂↓A a(直)假设基因位于X染色体上:非直(X a X a)♀×(X A Y)♂↓X A X a(直) X a Y(非)在这种杂交选择下,基因位于常染色体上与X染色体上的结果会出现不同,因此可以作出判断。

如果杂交后的性状均为直毛的,那么基因位于常染色体上;如果杂交后代的性状为雌果蝇为直毛,雄果蝇为非直毛,则基因位于X染色体。

从上面的分析我们可以看出,当实验的条件作出变化或者要求作出变换的情况下,实验的方案也就不相同了,在复习过程中,只有通过这种变换的训练,才能提高灵活运用的能力,解决实验与探究性试题的能力才能得到有效的提高。

30、(共22分,每空2分)在一个纯合黑身果蝇种群中,一只雌果蝇由于核基因突变,出现了灰身性状,科学家用它做了如下实验:实验一:将该雌果蝇与该种群黑身雄果蝇杂交,F1中雌雄个体均即有灰身,也有黑身。

实验二:将实验一得到的F1中的黑身雄果蝇与最初的那只灰身雌果蝇作亲本杂交得到子一代,结果如下图:P灰身雌果蝇×黑身雄果蝇↓F1灰身雌灰身雄黑身雌黑身雄1:1:1: 1 请分析实验回答以下问题:(1)基因突变能使种群的基因频率发生变化,原因是。

(2)从实验一的结果得出突变的灰身对黑身呈(填“显性”或“隐性”),理由是。

(3)根据实验二的结果能否确定该果蝇体色遗传是位于Χ染色体上还是常染色体上?请用简要的文字说明理由。

(4)若每对果蝇产生的后代数量足够多,请以F1为实验材料,设计一个杂交方案,要求通过一次杂交试验,即能确定突变基因在X染色体上还是常染色体上。

(请用遗传图解并配以简要的文字加以说明,相关基因有A、a表示)实验三:科学家研究黑腹果蝇时发现,刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。

若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段,则刚毛雄果蝇可表示为X B Y B或X B Y b或X b Y B;若仅位于X染色体上,则刚毛雄果蝇只能表示为X B Y。

现有各种纯种果蝇若干,可利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。

请完成推断过程:(5)①实验方法:首先选用纯种果蝇作亲本进行杂交,雌雄两亲本的表现型分别为。

②预测结果:若子代雄果蝇表现为,则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段。

若子代雄果蝇表现为,则此对基因仅位于X 染色体上。

30、(22分,每空2分)(1)基因突变可以产生新的等位基因(2分)(2)显性(2分)该雌果蝇与纯种黑身雄果蝇杂交,子代中雌雄个体均既有灰身,又有黑身。

(2分)(3)不能,因为无论控制体色的基因位于常染色体还是X染色体上其后代均有两种表现型,每种表现型的性别比例均为1:1,故不能确定。

(4分)(4)方案1:选取F1中的黑身雌果蝇和灰身雄果蝇杂交,(2分)若子代中雄性个体全为黑身,雌性个体全为灰身,则突变基因位于X染色体上;若子代中雌雄个体都既有灰身又有黑身,则空变基因位于常染色体上。

(4分)(方案2:选取F1中的灰身雌果蝇和灰身雄果蝇杂交,(2分)若子代中雄性个体既有黑身又有灰身,雌性个体全为灰身,则突变基因位于X染色体上;若子代雌雄个体既有灰身又有黑身,则突变基因位于常染色体上。

)(4分)(5)①截毛刚毛(2分)②刚毛截毛(4分)4 某基因是位于常染色体上还是X染色体上判断的杂交方案设计研究某个基因位于常染色体还是X染色体上,要深刻理解常染色体和X染色体遗传方式上的区别,基本的研究方法有:方法①,隐性雌性个体与(纯合)显性雄性个体交配,若后代雌性个体全部是显性性状,雄性个体全部是隐性性状,则该基因位于X染色体上;若后代中雌雄个体都为显性性状,则该基因位于常染色体上。

方法②,隐性雌性个体与(杂合)显性雄性个体交配,若后代雌性个体全部是显性性状,雄性个体全部是隐性性状,则该基因位于X染色体上;若后代中雌雄个体都既有显性性状也有隐性性状,则该基因位于常染色体上。

方法③,杂合显性雌性个体与(纯合)显性雄性个体交配,若后代出现隐性雄性个体,则该基因位于X染色体上;若后代雌雄个体全部为显性,,则该基因位于常染色体上。

方法④,杂合显性雌性个体与(杂合)显性雄性个体杂交,若后代出现隐性雌性个体,则该基因位于常染色体上;若后代不出现隐性雌性个体,则该基因位于X染色体上。

例4 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还是X染色体上,请写出有关实验步骤、可能的结果及结论。

解析运用假设演绎法,假设①弯曲尾基因位于常染色体上,则亲代纯合直尾雌鼠(BB)×弯曲尾雄鼠(bb)→F1雌雄鼠都为直尾鼠(Bb)→F1雌雄鼠交配→F2雌雄鼠都既有直尾也有弯曲尾。

假设②弯曲尾基因位于X染色体上,则亲代纯合直尾雌鼠(X B X B)×弯曲尾雄鼠(X b Y)→F1雌鼠(X B X b )、雄鼠(X B Y)都为直尾鼠→F1雌雄鼠交配→F2雌鼠都为直尾(X B X B、 X B X b),雄鼠既有直尾也有弯曲尾(X B Y、X b Y)。

答案第一步,用纯种直尾雌鼠与变异弯曲尾雄性小鼠交配,得F1,F1全是直尾的。

第二步,将F1的直尾雌鼠与直尾雄鼠杂交,若后代出现雌性弯曲尾,则弯曲尾基因位于常染色体上,若后代不出现雌性弯曲尾,则弯曲尾基因位于X染色体上。

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