人教版教学论文生物遗传实验设计

高中生物必修二生物必修1生物学高考遗传实验设计题探析“遗传定律”是高中生物学的主干知识，也是历年高考的重点。随着高考对实验能力要求的提升，对遗传知识的考查方向也发生了变化，遗传定律与实验设计相结合的遗传实验设计题已成为高考试题中的重要题型。实验设计本来是学生的弱项，更何况是遗传实验设计题，它更让学生感到无从下手。笔者在此将有关运用遗传定律区别性状的显、隐性，推断基因位于常染色体还是X染色体上的实验设计题的设计方法和原理总结如下：一．一对相对性状（完全显性）的显、隐性的判断1．利用杂交法判断纯合体的显、隐性若已知亲本皆为纯合体，可利用显、隐性性状的概念，用杂交的方法，即选取具有相对性状的两亲本杂交，后代表现出的那一种亲本的性状即为显性性状，另一亲本的性状为隐性性状。例1果蝇的翅有残翅和长翅，且此性状是细胞核遗传，现若有实验过程中所需要的纯种果蝇，请设计实验确定长翅和残翅的显、隐性。解答选取纯种长翅果蝇与异性的纯种残翅果蝇交配，若后代全为长翅，则长翅为显性，残翅为隐性；若后代全为残翅，则残翅为显性，长翅为隐性。2．利用自交判断野生型个体的显、隐性若已知亲本是野生型（显性中既有纯合体也有杂合体），可利用显性杂合体自交会出现性状分离的原理，选取具有相同性状的两亲本杂交，看后代有无性状分离，若有则亲本的性状为显性性状。例1马的毛色有栗色和白色两种。正常情况下，一匹母马一次只能生一匹小马，假定毛色由基因B和b控制，此基因位于常染色体上。现提供一个自由放养多年的农场马群为实验动物，在一个配种季节从该马群中随机抽取1头栗色公马和多头白色母马交配，⑴如果后代毛色均为栗色；⑵如果后代小马毛色有栗色的，也有白色的。能否分别对⑴⑵结果判断控制马毛色基因的显隐性关系。若能，说明理由；若不能，设计出合理的杂交实验。解析这道题比较开放。（1）能。理由：如果栗色为隐性，则这匹公马的基因型为bb，白色母马的基因型为BB、Bb，那么后代小马的基因型为Bb和bb，即既有白色的也有栗色的。如果栗色为显性，则这匹栗色公马的基因型为BB或Bb，多匹白色母马的基因型均为bb，那么后代小马的基因型为Bb，全为栗色或Bb和bb，栗色和白色均有。综上所述，只有在栗色公马为显性纯合体的情况下才会出现后代小马毛色全为栗色的杂交结果。（2）不能。杂交方案：从马群中随机选择多对栗色母马与这匹栗色公马杂交（栗色×栗色）。如果后代出现白马。则栗色为显性，白色为隐性；如果后代全部为栗色马，则白色为显性，栗色为隐性。例2已知牛的有角与无角为一对相对性状，由常染色体上的等位基因A与a控制。在自由放养多年的一群牛中（无角的基因频率与有角的基因频率相等），为了确定有角与无角这对相对性状的显、隐性关系，用上述自由放养的牛群（假设无突变发生）作为实验材料，再进行新的杂交实验，应该怎样进行？解答从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交（有角牛×有角牛）。如果后代出现无角小牛，则有角为显性，无角为隐性；如是后代全部为有角小牛，则无角为显性，有角为隐性。3利用杂交法，对于自然的种群，随机选择多对相对性状的亲本杂交：若一种性状的比例明显多于另一种性状，则可认为占的比例多的为显性性状。例：2006全国理综1，31题，（下例4）。4．基因在X染色体上的显隐性的判断：任选一对相对性状的亲本杂交，可能有三种杂交组合：PXAXA×XaYPXAXa×XaYPXaXa×XAY↓↓↓F1XAXaXAYF1XAXaXaXaF1XaYXAXaXaYXAY如果杂交后代雌雄个体都均表现与母本相同的性状，那么双亲中母本的性状是显性的，父本的性状是隐性的；如果杂交后代的雌雄个体中均有双亲的性状，那么双亲的性状中母本的性状是显性性状，父本的性状是隐性；如果杂交后代中雄性均与母本相同，雌性抱歉与父本相同，那么双亲的性状中，父本的高中生物必修二生物必修2为显性，母本的为隐性。二．控制一对相对性状的基因位置的判断㈠基因位于X染色体上还是常染色体上的判断⑴若该相对性状的显、隐性是未知的，但亲本皆为纯合子，则用正交和反交的方法。1若正交和反交的后代表现型相同，都表现同一亲本的性状，则基因位于常染色体上。遗传图解如下：PBB（♀）×bb（♂）Pbb（♀）×BB（♂）↓↓F1BbF1Bb2若正交组合后代全表现为甲性状，而反交组合后代中雌性全表现为甲性状，雄性全表现为乙性状，则甲为显性性状，且基因位于X染色体上。其遗传图解如下：正交PXBXB×XbY反交PXbXb×XBY↓↓F1XBXbXBYF1XBXbXbY例3果蝇的眼色有红眼和白眼，且眼色的遗传是细胞核遗传，现若有实验过程中所需要的纯种果蝇，你如何确定红眼对白眼是显性，控制红眼和白眼的基因位于X染色体上？解答①纯种白眼♀×纯种红眼♂；②纯种白眼♂×纯种红眼♀结果及结论：杂交组合①中后代雌性全为红眼，雄性全为白眼；在杂交组合②中后代全为红眼，则红眼对白眼是显性，控制红眼和白眼的基因位于X染色位上。⑵若该相对性状的显、隐性是未知的，但亲本皆为野生型（既有杂合子又有纯合子），也用正交和反交的方法，实验结果的表达方式不同。1若后代的性状表现与性别无关，则基因位于常染色体上，表现型多的为显性性状，少的为隐性性状。（相对性状的多对亲本杂交）遗传图解如下：正交PBB或Bb(♀)×bb(♂)↓F1B_＞bb反交PBB或Bb(♂)×bb(♀)↓F1B_＞bb2若某组合中雌性全为甲性状，雄性全为乙性状，其反交组合中甲性状多于乙性状，则甲性状为显性，且为伴X染色体遗传。（相对性状的多对亲体杂交）遗传图解如下：正交PXbXb×XBY↓XBXbXbY反交PXBXb或XBXB×XbY↓F1XB_＞XbXbXbY例4从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇，这两种体色的果蝇数量相等，每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制，所有果蝇均能正常生活，性状的分离符合遗传的基本定律。现用两个杂交组合：灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇，只做一代杂交试验，每个杂交组合选用多对果蝇，推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状。请以此为依据，对哪一种体色为显性性状，以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题，做出相应的推断。（要求：只写出子一代的性状表现和相应推断的结论）解答如是两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体，并且体色的遗传与性别无关，则黄色为显性，基因位于常染色体上。如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，并且体色的遗传与性别无关，则灰色为显性，基因位于常染色体上。高中生物必修二生物必修3如果在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中，子一代中的雄性全部表现灰色，雌性全部表现黄色；在杂交组合黄色雌蝇×灰色雌蝇中，子一代中的黄色个体多于灰色个体，则黄色为显性，基因位于X染色体上。如果在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中，子一代中的雄性全部表现为黄色，雌性全部表现为灰色；在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中，子一代中的灰色个体多于黄色个体，则灰色为显性基因位于X染色体上。㈡若已知性状的显、隐性，则只需一个杂交组合即雌性隐性与雄性显性杂交1亲本为纯合子，则有：①若后代雌性全为显性，雄性全为隐性，则为伴X染色体遗传。遗传图解如下：PXbXb×XBY↓F1XBXbXbY②若后代全为显性与性别无关，则为常染色体遗传，遗传图解如下；Pbb(♀)×BB(♂)↓F1Bb例5果蝇的翅有残翅和长翅，且长翅对残翅是显性，现若有能够满足实验过程中所需要的纯种果蝇，请选择合适的材料，设计实验判定控制残翅和长翅的基因位于常染色体上还是位于X染色体上？解答长翅（♂）×残翅（♀），若后代全为长翅，与性别无关，则基因位于常染色体上；若后代雌性全为长翅，雄性全为残翅，则基因位于X染色体上。2若亲本为野生型的，相对性状的多对亲本杂交，则有：①若后代雌性全为显性，雄性全为隐性，则为伴X染色体遗传。遗传图解如下：PXbXb×XBY↓F1XBXbXbY②若后代显性多于隐性且与性别无关，则为常染色体遗传。遗传图解如下：Pbb(♀)×BB或Bb(♂)↓F1B_＞bb若相对性状的一对亲本杂交则有：①若后代雌性全为显性，雄性全为隐性，则为伴X染色体遗传。遗传图解如下：PXbXb×XBY↓F1XBXbXbY②若后代全为显性，则为常染色体遗传。PBB×bb↓F1Bb③若后代显性：隐性＝比为1：1，则为常染色体遗传。PBb×bb↓F11Bb:1bb例6果蝇的翅有残翅和长翅，且长翅对残翅是显性，现只有从自然界捕获的有繁殖能力的雌雄果蝇，请设计实验判定控制残翅和长翅的基因位于常染色体上还是X染色体上？解答长翅（♂）×残翅（♀），若后代长翅多于残翅个体，且与性别无关，则基因位于常染色体上。若后代雌性全为长翅，雄性全为残翅，则基因位于X染色体。3．若给出了子代的比例，可看性状的表现在雌雄个体中有没有明显的性别差异。(也可以说性状的表现是否与性别有关)若有明显的性别差异则在X染色体：若无明显性别差异则在常染色体。高中生物必修二生物必修4例7果蝇（2N=8）是生物学研究中很好的实验动物，它在遗传学研究史上作出了重大贡献。请根据下面有关果蝇的遗传实验研究，回答相关问题。Ⅰ．在一个自然果蝇种群中，灰身与黑身为一对相对性状（显性基因用B表示，隐性基因用b表示）；直毛与分叉毛为一对相对性状（显性基因用F表示，隐性基因用f表示）。现有两组亲代果蝇（每组果蝇基因型完全相同）杂交得到以下子代表现型和数目（只）。请回答：（1）亲代果蝇体细胞染色体组成可表示为_____________________________（2）该种群中控制灰身与黑身的基因位于_________________；控制直毛与分叉毛的基因位于________________（3）两组亲代果蝇的表现型分别__________________；基因型分别为________________。（4）子代雄蝇中，黑身直毛的基因型为__________________；子代表现型为黑身直毛的雌蝇中纯合体的数目约为______________只。答案Ⅰ．（每空2分，共14分）（1）6+XX或6+XY（2）常染色体；性染色体（或X染色体）（3）灰身直毛、灰身直毛；BbXFXf和BbXFY（4）bbXFY；约13只注：若已知基因在X染色体上，知道性状的显隐性，可以设计实验根据子代的性状确定子代个体的性别。PXbXb×XBY↓F1XBXbXbY显性（雌）隐性（雄）例8：果蝇的红眼（B）对白眼（b）是一对相对性状，基因B、b位于X染色体上。请设计一个实验，单就颜色便能鉴别雏蝇的雌雄。答案让白眼雌果蝇（XbXb）与红眼雄果蝇（XBY）杂交，后代中凡是红眼的都是雌果蝇，白眼的都是雄果蝇。4．X染色体的基因和X染色体与Y染色体同源区段基因的判断：⑴若已知性状的显隐性给出的亲本为纯合子，则可选取隐性性状做母本，显性性状做父本杂交：①若子代中雄性全为隐性，雌性全为显性则基因在X染色体上。遗传图解：PXaXa×XAY↓F1XAXaXaY②若子代中雌性个本、雄性个体全部为显性则基因位于X染色体与Y染色体的同源区段：遗传图解：PXaXa×XAYA↓F1XAXaXaYA例9．科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截毛基因（b）为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干只，请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，请写出遗传图解，并用文字简要说明你的推断过程。1．亲本截毛雌刚毛雄P截毛雌刚毛雄XbXb×XBYBXbXb×XBY子代XBXbXbYBF1XBXbXbY刚毛雌刚毛雄刚毛雌截毛雄灰身直毛灰身分叉毛黑身直毛黑身分叉毛雌蝇780260雄蝇36401311高中生物必修二生物必修5说明：用纯种截毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若子一代雄果蝇为刚毛，则这对等位基因位于X、Y染色体的同源区段上；若子一代雄果蝇为截毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。三．细胞质