如何判断基因在常染色体上还是X染色体上
2011-08-23管明星
管明星
(阜宁中学,江苏 阜宁 224400)
判断基因在常染色体上还是X染色体上是学生普遍感到难的题目之一,笔者从下列三个方面介绍判断方法:
1 从遗传系谱中判断
例题:下列图1和图2分别表示两个家庭分别患甲遗传病和乙遗传病的遗传系谱图。请据图判断,甲、乙两种遗传病的致病基因位于常染色体还是X染色体上?
图1
图2
解析:由于男女均有患病,首先排除基因在Y染色体上。其次,判断显、隐性。图1中Ⅰ1和Ⅰ2均正常,Ⅱ4患病,说明隐性遗传(无中生有是隐性)。图2中Ⅰ5和Ⅰ6均为患者,子女中Ⅱ1正常,说明2病是显性遗传(有中生无是显性)。再次,判断基因在常染色体上还是X染色体上。图1中由于Ⅱ4为女性患者,假设致病基因在X染色体上,那么其父Ⅰ2必然患病。所以,甲病致病基因不可能在X染色体上,应在常染色体上。图2中,由于Ⅱ7女性正常,如果致病基因在X染色体上,Ⅰ6患病,那么其女儿Ⅱ7必然患病。所以,乙病致病基因不可能在X染色体上,应在常染色体上。由图1和图2可以总结出人类遗传病的判断口诀。即:“无中生有为隐性,生女患病为常隐。有中生无为显性,生女正常为常显”。另外,如果母亲患病其儿子必定患病的,一般可判断为基因在X染色体上,属隐性遗传病。如图 3,父亲患病其女儿必定患病的,则可判断基因在 X染色体上,属显性遗传病。
图3
图4
人类遗传系谱图属性共有5种,即常显、常隐、X显、X隐、伴Y。其中伴Y是最为简单的一种,其直观性较强,具有唯一性,可以先排除,余下有4种可能。
2 从调查统计数据判断
例题:某生物研究性小组的同学对某地区人类遗传病进行调查,在调查中发现甲种遗传病(简称甲病),在家族中发病率较高,往往是代代相传。乙种遗传病(简称乙病)的发病率较低,以下是甲病和乙病在该地区万人中表现情况统计表(甲、乙病均由核基因控制)。
表1
请据表回答:控制甲病的基因最可能位于_________染色体上,主要理由是_______________,控制乙病的基因最可能位于________染色体上,主要理由是 。
解析:①由于男、女均患病,可排除基因在Y染色体上的可能。②从题干中可知,“甲病在家族中发病率高且代代相传”,说明甲病是显性遗传病,乙病发病率低,说明乙病是隐性遗传病。从表格中统计的数据看,甲病发病人数多,发病率为5.68%,乙病发病人数少,发病率为 2.74%,也可推知甲病是显性遗传病,乙病是隐性遗传病。③从男女患病人数和发病率看,甲病男、女患病人数分别为285和283,发病率分别为5.7%和5.6%,男女患病人数和发病率几乎相等,说明甲病与性别不相关联,可推知,甲病的致病基因在常染色体上,属常染色体控制的显性遗传;乙病的男、女患病人数分别为256和18,发病率分别为 5.12%和 0.36%。很明显,男性患病人数与发病率均多于女性,说明乙病与性别相关联,可推知,乙病致病基因位于X染色体上,属X染色体控制的隐性遗传病。
答案:常染色体;X染色体;甲病男女患病人数基本相同;乙病男患者多于女患者
3 基因在常染色体还是X染色体上的实验探究
例题:果蝇是研究遗传学的典型材料。果蝇的眼色有红眼和白眼,是一对相对性状,且红眼对白眼是显性(基因A-a),请设计实验探究控制果蝇红眼和白眼的基因位于常染色体还是X染色体上。
实验方法一:分别选取纯种白眼雌果蝇与纯种红眼雄果蝇,纯种红眼雌果蝇与纯种白眼雄果蝇进行正交和反交实验,对两种不同杂交方式得到的后代性状进行统计分析。
(1)如果正交和反交结果一样,即后代均为红眼果蝇,说明控制果蝇红眼和白眼的基因位于常染色体上。遗传图解为:
♀白眼(aa)×♂红眼(AA)→♀(♂)红眼(Aa)
♀红眼(AA)×♂白眼(aa)→♀(♂)红眼(Aa)
(2)如果正交和反交结果不一样,即纯种白眼雌果蝇与纯种红眼雄果蝇杂交的后代,雄性全为白眼,雌性全为红眼,纯种红眼雌果蝇与纯种白眼雄果蝇杂交所得的后代,雌、雄果蝇均为红眼,则说明果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上。遗传图解为:
♀白眼(XaXa)×♂红眼(XAY)→♀红眼(XAXa)、♂白眼(XaY)
♀红眼(AA)×♂白眼(aa)→♀(♂)红眼(Aa)、♂红眼(XAY)
实验方法二:选取红眼雌果蝇和红眼雄果蝇交配,统计后代性状分析:
(1)如果后代中仅雄果蝇中有白眼出现,其余均为红眼,说明红眼和白眼基因在X染色体上。遗传图解为:
♀红眼(XAXa)×♂红眼(XAY)→♀红眼(XAXa)、♀红眼(XAXA)、♂红眼(XAY)、♂白眼(XaY)
(2)如果后代中,雌、雄果蝇均有红眼、白眼,则说明红眼和白眼的基因在常染色体上。遗传图解为:
♀红眼(Aa)×♂红眼(Aa)→AA、Aa、aa
(3)如果后代全为红眼果蝇,没有白眼果蝇出现,则不能确定基因在X染色体上还是常染色体上。遗传图解为:
XAXA×XAY→XAXA、XAY
AA×AA→AA或AA×Aa→AA、Aa
如果题目中不知道果蝇红眼和白眼的显隐性,可通过实验先确定红眼和白眼的显隐性,再确定基因在染色体上的位置。