2014高考生物幾道典型遺傳學大題分類剖析

陳志遠

摘 要 敘述了2014年高考生物試卷中的幾道典型遺傳學大題，難度較大，考查角度各異，對學生的能力要求較高，現對其分類解析，為下年高考復習和迎考作一參考。

關鍵詞 高考生物 遺傳學 分類解析

中圖分類號 G633.91

2014年理綜生物高考試卷中有幾道遺傳學大題，難度較大，從不同角度對學生的審題能力、獲取信息能力、推理判斷能力等有很好的考查，這幾道遺傳題往往都成為了當年本套試卷中的壓軸題，具有很大的區分度，能很好的起到選拔的作用，現對其進行分類剖析，為下年學生復習備考和教師教學作一參考。

1 染色體結構變異型

【例題】 （2014·山東卷28題）果蠅的灰體（E）對黑檀體（e）為顯性；短剛毛和長剛毛是一對相對性狀，由一對等位基因（B，b）控制。這兩對基因位于常染色體上且獨立遺傳。用甲、乙、丙三只果蠅進行雜交實驗，雜交組合、F1表現型及比例如圖1所示。

（1） 根據實驗一和實驗二的雜交結果，推斷乙果蠅的基因型可能為 或 。若實驗一的雜交結果能驗證兩對基因E，e和B，b的遺傳遵循自由組合定律，則丙果蠅的基因型應為 。

（2） 實驗二的F1中與親本果蠅基因型不同的個體所占的比例為 。

（3） 在沒有遷入遷出、突變和選擇等條件下，一個由純合果蠅組成的大種群個體間自由交配得到F1，F1中灰體果蠅8 400只，黑檀體果蠅1 600只。F1中e的基因頻率為 ，Ee的基因型頻率為 。親代群體中灰體果蠅的百分比為 。

（4） 灰體純合果蠅與黑檀體果蠅雜交，在后代群體中出現了一只黑檀體果蠅。出現該黑檀體果蠅的原因可能是親本果蠅在產生配子過程中發生了基因突變或染色體片段缺失。現有基因型為EE，Ee和ee的果蠅可供選擇，請完成下列實驗步驟及結果預測，以探究其原因。（注：一對同源染色體都缺失相同片段時胚胎致死；各型配子活力相同）

實驗步驟：

① 用該黑檀體果蠅與基因型為 的果蠅雜交，獲得F1；

② F1自由交配，觀察、統計F2表現型及比例。

結果預測：I.如果F2表現型及比例為 ，則為基因突變；

II. 如果F2表現型及比例為 ，則為染色體片段缺失。

【解析】本題考查了基因自由組合定律、種群基因頻率計算、相關雜交方案設計，難度較大。

（1） 根據實驗一中灰體∶黑檀體=1∶1、短剛毛∶長剛毛=1∶1，得知甲乙的基因型可能為EeBb×eebb或者eeBb×Eebb。同理由實驗二的雜交結果，推斷乙和丙的基因型應為eeBb×EeBb，所以乙果蠅的基因型可能為EeBb或eeBb。若實驗一的雜交結果能驗證兩對基因E，e和B，b的遺傳遵循自由組合定律，則甲乙的基因型可能為EeBb×eebb，乙的基因型為EeBb，則丙果蠅的基因型應為eeBb。

（2） 實驗二親本基因型為eeBb×EeBb，F1中與親本果蠅基因型相同的個體所占的比例為1/2×1/2+1/2×1/2=1/2，所以基因型不同的個體所占的比例為1/2。

（3）一個由純合果蠅組成的大種群中，如果aa基因型頻率為n，則AA的基因型頻率為1-n，則其產生雌雄配子中A和a的比例為n：（1-n），自由交配得到F1中黑檀體果蠅基因型比例=n2=1 600/（1 600+8 400），故n=40%。在沒有遷入遷出、突變和選擇等條件下，每一代中e的基因頻率是不變的，所以為40%，F1中Ee的基因型頻率為2n（1-n）=48%，親代群體中灰體果蠅的百分比為60%。

（4） 由題意知，出現該黑檀體果蠅的原因如果是親本果蠅在產生配子過程中發生了基因突變則此黑檀體果蠅的基因型為ee，如果是染色體片段缺失，黑檀體果蠅的基因型為e。選用EE基因型果蠅雜交關系如圖2所示。

選用Ee基因型果蠅雜交關系如圖3所示。

答案：（1） EeBb eeBb（注：兩空可顛倒） eeBb （2） 1/2 （3） 40% 48% 60%

（4） 答案一：①EE I.灰體∶黑檀體=3∶1 II.灰體∶黑檀體=4∶1

答案二：①Ee I.灰體∶黑檀體=7∶9 II.灰體∶黑檀體=7∶8

2 同源染色體交叉互換型

【例2】 （2014·北京卷30題）擬南芥的A基因位于1號染色體上，影響減數分裂時染色體交換頻率，a基因無此功能；B基因位于5號染色體上，使來自同一個花粉母細胞的四個花粉粒分離，b基因無此功能。用植株甲（AaBB）與植株乙（AAbb）作為親本進行雜交實驗，在F2中獲得了所需植株丙（aabb）。

（1） 花粉母細胞減數分裂時，聯會形成的

經 染色體分離、姐妹染色單體分開，最終復制后的遺傳物質被平均分配到四個花粉粒中。

（2） a基因是通過將T-DNA插入到A基因中獲得的，用PCR法確定T-DNA插入位置時，應從圖4中選擇的引物組合是 。

（3） 就上述兩對等位基因而言，F1中有 種基因型的植株。F2中表現型為花粉粒不分離的植株所占比例應為 。

（4） 雜交前，乙的1號染色體上整合了熒光蛋白基因C、R。兩代后，丙獲得C、R基因（圖5）。帶有C、R基因的花粉粒能分別呈現出藍色、紅色熒光。

① 丙獲得了C、R基因是由于它的親代中的

在減數分裂形成配子時發生了染色體交換。

② 丙的花粉母細胞進行減數分裂時，若染色體在C和R基因位點間只發生一次交換，則產生的四個花粉粒呈現出的顏色分別是 。

③ 本實驗選用b基因純合突變體是因為：利用花粉粒不分離的性狀，便于判斷染色體在C和R基因位點間 ，進而計算出交換頻率。通過比較丙和 的交換頻率，可確定A基因的功能。

解析：本題考查關于減數分裂過程中，同源染色體聯會時交叉互換的概念及過程的理解。對考生關于減數分裂的概念和有關知識要求較高，試題考查方式較為靈活，極具特色，屬于中高難度試題。

（1） 減數分裂中，同源染色體會聯會形成四分體，接著同源染色體彼此分離。

（2） 確定T-DNA插入位置時，需擴增A中T-DNA兩側片段，在DNA聚合酶的作用下從引物的3′開始合成，即DNA復制時子鏈的延伸方向為5′→3′，故選擇Ⅱ、Ⅲ兩個片段做引物。

（3） 由親代甲（AaBB）、乙（AAbb）雜交，可知F1中有AABb、AaBb兩種基因型。F1自交到F2（從圖2可知），得到花粉粒不分離的植株（bb）所占的比例為25%。

（4） ①本題目的之一是通過實驗，檢測A基因對于基因交換頻率的影響。故需將AA個體與aa個體進行比較，同時，為了鑒別是否發生交換，選擇熒光蛋白基因C、R整合到相應染色體上。本題中親代乙中C、R基因與A基因位于1號染色體上。故減數第一次分裂前期，同源染色體的非姐妹染色單體部分片段互換，致使C、R在F2中與a基因位于1號染色體上。所以丙獲得C、R基因是由于F1在減數分裂形成配子時發生了染色體交換；

② 丙的花粉母細胞減數分裂時，若染色體在C和R基因位點見只發生一次交換，則產生的四個花粉粒，且四種花粉粒如圖6所示，呈現出的顏色分別僅含C藍色、僅含R紅色、C、R整合在一條染色體上紅藍疊加呈紫色，不含熒光標記基因的無色；故產生的四個花粉粒的顏色是：紅色、藍色、紫色、無色。

③ 本實驗選用b基因純合個體是為了利用花粉粒不分離的性狀，便于統計判斷染色體在C、R基因間是否發生互換，通過丙（aa）與乙（AA）比較，可確定A基因對于基因交換次數的影響。

答案：（1） 四分體 同源 （2） Ⅱ和Ⅲ （3） 2 25% （4） ①父本和母本 ②藍色、紅色、藍和紅疊加色、無色 ③交換與否和交換次數 乙

3 純合基因致死型

【例3】 （2014·江蘇卷33題）有一果蠅品系，其一種突變體的X染色體上存在ClB區段用（XClB表示）。B基因表現顯性棒眼性狀；l基因的純合子在胚胎期死亡（XClBXClB與XClBY不能存活）；ClB存在時，X染色體間非姐妹染色單體不發生交換；正常果蠅X染色體無ClB區段用（X+表示）。果蠅的長翅（Vg）對殘翅（vg）為顯性，基因位于常染色體上。請回答下列問題：

（1）圖7是果蠅雜交實驗示意圖。圖中F1長翅與殘翅個體的比例為 ，棒眼與正常眼的比例為

。如果F1用正常眼長翅的雌果蠅與F1正常眼殘翅的雄果蠅雜交，預期產生正常眼殘翅果蠅的概率是 ；用F1棒眼長翅的雌果蠅與正常眼長翅的雄果蠅雜交，預期產生棒眼殘翅果蠅的概率是。

（2） 圖8是研究X射線對正常眼果蠅X染色體誘變示意圖。為了鑒定X染色體上正常眼基因是否發生隱性突變，需用正常眼雄果蠅與F1中 果蠅雜交，X染色體的誘變類型能在其雜交后代 果蠅中直接顯現出來，且能計算出隱性突變頻率，合理的解釋是 ；如果用正常眼雄果蠅與F1中 果蠅雜交，不能準確計算出隱性突變頻率，合理的解釋是 。

解析：（1） 長翅與殘翅基因位于常染色體上，與性別無關聯，因此P：Vg×Vg→長翅∶殘翅=3∶1；XCIBX+×X+Y→X+X+、X+Y、XCIBX+和XCIBY（死亡），故棒狀眼和正常眼的比例為1∶2；

F1長翅為1/3Vg、Vg和2/3Vgvg，殘翅為vgvg，2/3Vgvg×vgvg→殘翅vgvg為2/3×1/2=1/3，F1正常眼雌果蠅為X+X+×正常眼雄果蠅X+Y所得后代均為正常眼，故產生正常眼殘翅果蠅的概率是1/3×1=1/3；F1長翅×長翅→殘翅，2/3Vg、vg×2/3Vg、vg→2/3×2/3×1/4=1/9殘翅vgvg，F1棒眼雌果蠅XCIBX+×正常眼雄果蠅X+Y→XCIBX+，X+X+，XCIBX+和XCIBY（死亡），故棒眼所占比例為1/3，二者合并產生棒眼殘翅果蠅的概率是1/9×1/3=1/27。

（2）P：XCIBX+×X？Y→F1：雌性XCIBX？，X？X+雄性X+Y，XCIBY（死亡），F1中雌果蠅為正常眼X？X+和棒眼XCIBX？，正常眼雄果蠅的基因型為X+Y，由于ClB存在時，X染色體間非姐妹染色單體不發生交換，故XCIB X？不會交叉互換，X？X+可能會發生交叉互換。又由于雜交后代中雄果蠅X染色體來源于親代雌果蠅，Y 色體無對應的等位基因，故隱性突變可以在子代雄性中顯性出來，所以選擇F1棒眼雌性XCIBX？與正常眼雄性X+Y交配，后代雄性將會出現三種表現型即棒眼，正常眼和隱性突變體。可以根據子代隱性突變個體在正常眼和突變體中所占的比例計算出該隱性突變的突變率；如果選擇F1雌性正常眼X？X+與正常眼雄性X+Y交配，則雌性X染色體有可能存在交叉互換，故不能準確計算出隱性突變頻率。

答案：（1） 3∶1 1∶2 1/3 1/27 （2） 棒眼雌性 雄性 雜交后代中雄果蠅X染色體來源于親代雌果蠅，且X染色體間未發生交換，T染色體無對應的等位基因 正常眼雌性 X染色體間可能發生了交換。

4 基因累加型

【例4】 （2014·重慶卷8題）肥胖與遺傳密切相關，是影響人類健康的重要因素之一。

（1） 某肥胖基因發現于一突變系肥胖小鼠，人們對該基因進行了相關研究。

① 為確定其遺傳方式，進行了雜交實驗，根據實驗結果與結論完成以下內容。

實驗材料： 小鼠；雜交方法： 。

實驗結果：子一代表現型均正常；結論：遺傳方式為常染色體隱性遺傳。

② 正常小鼠能合成一種蛋白類激素，檢測該激素的方法是 。小鼠肥胖是由于正常基因的編碼鏈（模板鏈的互補鏈）部分序列“CTC CGA”中的一個C被T替換，突變為決定終止密碼（UAA或UGA或UAG）的序列，導致該激素不能正常合成，突變后的序列是 ，這種突變 （填“能”或“不能”）使基因的轉錄終止。

③ 在人類肥胖癥研究中發現，許多人能正常分泌該類激素卻仍患肥胖癥，其原因是靶細胞缺乏相應的 。

（2） 目前認為，人的體重主要受多基因遺傳的控制。假如一對夫婦的基因型均為AaBb（A、B基因使體重增加的作用相同且具累加效應，兩對基因獨立遺傳），從遺傳角度分析，其子女體重超過父母的概率是

，體重低于父母的基因型為 。

（3） 有學者認為，利于脂肪積累的基因由于適應早期人類食物缺乏而得以保留并遺傳到現代，表明 決定生物進化的方向。在這些基因的頻率未明顯改變的情況下，隨著營養條件改善，肥胖發生率明顯增高，說明肥胖是 共同作用的結果。

解析：（1） ①題中要確定基因位置（在X染色體上還是常染色體上）和顯、隱性關系。根據子一代性狀可直接確定顯隱性關系。若要根據子一代性狀來判斷基因位置，可采用正、反交的方法。若是伴性遺傳，以純合肥胖小鼠為父本，純合正常為母本，子一代都為正常，以純合肥胖小鼠為母本，純合正常為父本，子一代雌鼠正常，雄鼠都肥胖；若是常染色體遺傳，正、反交結果相同。②該激素為蛋白類激素，檢測蛋白質用抗原-抗體雜交技術。題中“模板鏈的互補鏈”上“一個C被T替換”，產生終止密碼，因而突變后的序列為CTCTGA（TGA），這種突變只能是基因的轉錄提前終止，形成大多肽鏈變短，不能使基因轉錄終止；③激素作用需要受體，當受體缺乏時，也能引起肥胖癥。

（2） 由于A、B基因具有累加效應，且獨立遺傳，雙親基因型為AaBb，子代中有3或4個顯性基因則體重超過父母，概率為5/16，低于父母的基因型有1個或0個顯性基因，為aaBb、Aabb、aabb。

（3） 根據題干信息可知，自然選擇決定生物進化的方向，表現型是環境和基因共同作用的結果。

答案：（1）①純合肥胖小鼠和純合正常 正反交 ②抗原抗體雜交（分子檢測） CTCTGA（TGA） 不能 ③受體 （2） 5/16 aaBb、Aabb、aabb （3） 自然選擇 環境因素與遺傳因素 文獻標識碼 B