打開(kāi)生物“果蠅試題”的五重門(mén)

張婷婷　吳海峰

第? 重門(mén)：

回歸教材，夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，直面減數(shù)分裂

“減數(shù)分裂”是“有絲分裂”內(nèi)容的延伸和擴(kuò)展，產(chǎn)生的配子是聯(lián)系親代和子代之間的橋梁，分裂過(guò)程中染色體的數(shù)量變化和規(guī)律性運(yùn)動(dòng)在生物的“遺傳和變異”中起了重要的作用，這些都體現(xiàn)了本節(jié)內(nèi)容與“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”“基因和染色體的關(guān)系”“生物變異”等知識(shí)的密切聯(lián)系，同時(shí)也是學(xué)習(xí)后面遺傳的基本規(guī)律等知識(shí)的前提和基礎(chǔ)。

【例1】（原創(chuàng)題）果蠅的性別決定是XY型，圖1所示為果蠅染色體圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）甲是性，乙是性，甲乙兩果蠅最多（不考慮交叉互換）能產(chǎn)生不同基因組成的配子是種。

（2）果蠅的體細(xì)胞在進(jìn)行正常的分裂過(guò)程中，細(xì)胞中的染色體的形態(tài)最多有種。

（3）H和h為控制果蠅體色的一對(duì)等位基因，只存在于X染色體上。在細(xì)胞分裂過(guò)程中，發(fā)生該等位基因分離的細(xì)胞是。

（4）雄果蠅的X染色體來(lái)自親本中的蠅，并將其傳給下一代中的蠅。

（5）現(xiàn)有一果蠅的某個(gè)精原細(xì)胞在形成精子的過(guò)程中，出現(xiàn)了一對(duì)姐妹染色單體分離卻移向了細(xì)胞的同一極，則該精原細(xì)胞產(chǎn)生正常精子與異常精子的比例為。

【參考答案】（1）雌 雄 4 （2）5 （3）初級(jí)卵母細(xì)胞 （4）雌 雌 （5）1∶1

第? 重門(mén)：

知識(shí)辨析，把握遺傳規(guī)律，

解答遺傳過(guò)程中的特殊情況

1.基因互作

兩對(duì)獨(dú)立遺傳的非等位基因在表達(dá)時(shí)，有時(shí)會(huì)因基因之間的相互作用，而使雜交后代的性狀分離比偏離9∶3∶3∶1的孟德?tīng)柋壤Q(chēng)為基因互作。在基因互作的各種類(lèi)型中，雜種后代表現(xiàn)型及比例雖然偏離正常的孟德?tīng)栠z傳，但基因的傳遞規(guī)律仍遵循自由組合定律。

【例2】果蠅的2號(hào)染色體上存在朱砂眼（a）和褐色眼（b）基因，減數(shù)分裂時(shí)不發(fā)生交叉互換。aa個(gè)體的褐色素合成受到抑制，bb個(gè)體的朱砂色素合成受到抑制。正常果蠅復(fù)眼的暗紅色是這兩種色素疊加的結(jié)果。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）a和b是性基因，就這兩對(duì)基因而言，朱砂眼果蠅的基因型包括。

（2）用雙雜合體雄蠅（K）與雙隱性純合體雌蠅進(jìn)行測(cè)交實(shí)驗(yàn)，母體果蠅復(fù)眼為色。子代表現(xiàn)型及比例為暗紅眼∶白眼=1∶1，說(shuō)明父本的A、B基因與染色體的對(duì)應(yīng)關(guān)系是。

（3）在近千次的重復(fù)實(shí)驗(yàn)中，有6次實(shí)驗(yàn)的子代全部為暗紅眼，但反交卻無(wú)此現(xiàn)象。從減數(shù)分裂的過(guò)程分析，出現(xiàn)上述例外的原因可能是： 的一部分 細(xì)胞未能正常完成分裂，無(wú)法產(chǎn)生? ? ? ? ? ? 。

（4）為檢驗(yàn)上述推測(cè)，可用觀(guān)察切片，統(tǒng)計(jì) 的比例，并比較與 之間該比值的差異。

【參考答案】（1） 隱 aaBb、aaBB （2） 白 A、B在同一條2號(hào)染色體上 （3）父本 次級(jí)精母 攜帶a、b基因的精子 （4）顯微鏡 次級(jí)精母細(xì)胞與精細(xì)胞 K 只產(chǎn)生一種眼色后代的雄蠅

2.致死作用

致死作用指某些致死基因的存在使配子或個(gè)體死亡。常見(jiàn)致死基因的類(lèi)型如下：（1）隱性致死，指隱性基因存在于一對(duì)同源染色體上時(shí)，對(duì)個(gè)體有致死作用;（2）顯性致死，指顯性基因具有致死作用，通常為顯性純合致死;（3）配子致死，指致死基因在配子時(shí)期發(fā)生作用，從而不能形成有活力的配子的現(xiàn)象;（4）合子致死，指致死基因在胚胎時(shí)期或成體階段發(fā)生作用，從而不能形成活的幼體或出現(xiàn)個(gè)體早夭的現(xiàn)象。

【例3】有一果蠅品系，其一種突變體的X染色體上存在ClB區(qū)段（用XClB表示）。B基因表現(xiàn)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(shí)，X染色體間非姐妹染色單體不發(fā)生交換;正常果蠅X染色體無(wú)ClB區(qū)段（用X+表示）。果蠅的長(zhǎng)翅（Vg）對(duì)殘翅（vg）為顯性，基因位于常染色體上。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）圖2是果蠅雜交實(shí)驗(yàn)示意圖。圖中F1長(zhǎng)翅與殘翅個(gè)體的比例為 ，棒眼與正常眼的比例為 。

（2）如果用正常眼長(zhǎng)翅的雌果蠅與F1正常眼殘翅的雄果蠅雜交，預(yù)期產(chǎn)生正常眼殘翅果蠅的概率是 ;用F1棒眼長(zhǎng)翅的雌果蠅與正常眼長(zhǎng)翅的雄果蠅雜交，預(yù)期產(chǎn)生棒眼殘翅果蠅的概率是 。

【參考答案】（1）3∶1 1∶2 （2）

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再次探究，破析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，突破難點(diǎn)

在人類(lèi)遺傳學(xué)史上，摩爾根所做的果蠅實(shí)驗(yàn)非常經(jīng)典，具有非常重要的意義。在充分分析X和Y染色體上的三個(gè)區(qū)段（X染色體上的非同源區(qū)段I、Y染色體上的非同源區(qū)段III和同源區(qū)段II，如圖3）后，摩爾根提出了假設(shè)：控制白眼性狀的隱性基因由X染色體攜帶，Y染色體上不帶有白眼基因的等位基因，即控制果蠅眼色的基因在Ⅰ區(qū)段上。

【例4】現(xiàn)有翅型為裂翅的果蠅新品系，裂翅（A）對(duì)非裂翅（a）為顯性。雜交實(shí)驗(yàn)如圖4。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）上述親本中，裂翅果蠅為 （純合子/雜合子）。

（2）某同學(xué)依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為該等位基因位于常染色體上。請(qǐng)你就上述實(shí)驗(yàn)，以遺傳圖解的方式說(shuō)明該等位基因可能位于X染色體上。

（3）現(xiàn)欲利用上述果蠅進(jìn)行一次雜交實(shí)驗(yàn)，以確定該等位基因是位于常染色體還是X染色體。請(qǐng)寫(xiě)出一組雜交組合的表現(xiàn)型： 。

【參考答案】（1）雜合子 （2）如圖5 （3）非裂翅（♀）×裂翅（♂）或裂翅（♀）×裂翅（♂）

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深化知識(shí)，拓展教材內(nèi)容，分析染色體異常

性染色體異常遺傳涉及異常減數(shù)分裂過(guò)程。教材《生物2·必修》中關(guān)于性染色體數(shù)量異常敘述有3種類(lèi)型：性腺發(fā)育不全綜合征（XO）、先天性睪丸發(fā)育不全綜合征（XXY）、XYY綜合征（XYY）。這就要求同學(xué)們必須要能夠?qū)滩纳系膬?nèi)容進(jìn)行深入挖掘，找出正常減數(shù)分裂過(guò)程與異常減數(shù)分裂過(guò)程的內(nèi)在聯(lián)系，從而找到問(wèn)題的解決辦法。

【例5】幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如圖6所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）正常果蠅在減數(shù)第一次分裂中期的細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)為 ，在減數(shù)第二次分裂后期的細(xì)胞中染色體數(shù)是? ? 條。

（2）白眼雌果蠅（XrXrY）最多能產(chǎn)生Xr、XrXr、? ?和? ?（注：兩空順序可以顛倒）四種類(lèi)型的配子。該果蠅與紅眼雄果蠅（XR Y）雜交，子代中紅眼雌果蠅的基因型為? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（3）用紅眼雌果蠅（XRXR）與白眼雄果蠅（Xr Y）為親本雜交，在F1群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅（記為“M”），M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能：第一種是環(huán)境改變引起表現(xiàn)型變化，但基因型未變;第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變;第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時(shí)X染色體不分離。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的雜交試驗(yàn)，確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。

實(shí)驗(yàn)步驟：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

結(jié)果預(yù)測(cè)：I.若，則是環(huán)境改變;II.若，則是基因突變;III.若，則是減數(shù)分裂時(shí)X染色體不分離。

【參考答案】（1）2 8 （2）XrY Y XRXr、XRXrY? ?（3）M果蠅與正常白眼雌果蠅雜交，分析子代的表現(xiàn)型 子代出現(xiàn)紅眼（雌）果蠅 子代表現(xiàn)型全是白眼 沒(méi)有子代

第? 重門(mén)：

創(chuàng)設(shè)情境，形成知識(shí)體系，

強(qiáng)化知識(shí)與能力遷移

同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)從系統(tǒng)化角度，熟記課本中的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)核心知識(shí)來(lái)明確知識(shí)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，進(jìn)行自我構(gòu)建，做到心中有數(shù)，有意識(shí)地把書(shū)中零散的知識(shí)點(diǎn)梳理成線(xiàn)，將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，再整理編織成知識(shí)網(wǎng)，形成知識(shí)體系，達(dá)到知識(shí)系統(tǒng)化、網(wǎng)格化。

【例6】請(qǐng)回答下列果蠅眼色的遺傳問(wèn)題。

（l）有人從野生型紅眼果蠅中偶然發(fā)現(xiàn)一只朱砂眼雄蠅，用該果蠅與一只紅眼雌蠅雜交得F1，F(xiàn)1隨機(jī)交配得F2，子代表現(xiàn)型及比例如下（基因用B、b表示）：

實(shí)驗(yàn)一 親本 F1 F2

雌 雄 雌 雄

紅眼（♀）×朱砂眼（♂） 全紅眼 全紅眼 紅眼︰朱砂眼= 1︰1

①B、b基因位于染色體上，朱砂眼對(duì)紅眼為性。②讓F2代紅眼雌蠅與朱砂眼雄蠅隨機(jī)交配，所得F3代中，雌蠅有種基因型，雄蠅中朱砂眼果蠅所占比例為? ? ?。

（2）在實(shí)驗(yàn)一F3的后代中，偶然發(fā)現(xiàn)一只白眼雌蠅。研究發(fā)現(xiàn)，白眼的出現(xiàn)與常染色體上的基因E、e有關(guān)。將該白眼雌蠅與一只野生型紅眼雄蠅雜交得F1′，F(xiàn)1′隨機(jī)交配得F2 ′，子代表現(xiàn)型及比例如下：

實(shí)驗(yàn)二 親本 F1′ F2′

雌 雄 雌、雄均表現(xiàn)為

紅眼︰朱砂眼︰白眼= 4︰3︰1

白眼（♀）×紅眼（♂） 全紅眼 全朱砂眼

實(shí)驗(yàn)二中親本白眼雌繩的基因型為;F2′代雜合雌蠅共有種基因型，這些雜合雌蠅中紅眼果蠅所占的比例為。

（3）果蠅出現(xiàn)白眼是基因突變導(dǎo)致的，該基因突變前的部分序列（含起始密碼信息）如圖7所示。（注：起始密碼子為AUG，終止密碼子為UAA，UAG或UGA）

圖7所示的基因片段在轉(zhuǎn)錄時(shí)，以鏈為模板合成mRNA;若“↑”所指堿基對(duì)缺失，該基因控制合成的肽鏈含個(gè)氨基酸。

【參考答案】（1）①X 隱 ②2（2）eeXbXb 4（3）乙 5