2017年高考全国卷理综生物学第32题的解析

2017-08-08陈从兵

生物学教学 2017年11期

关键词：表现型配子血友病

陈从兵

(重庆市潼南第一中学校 402660)

2017年高考全国卷理综生物学遗传试题所占分值升高，再度引起学生和教师对遗传题的重视，下面就全国卷Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的第32题遗传类题进行全方面分析思考，从而总结出应对遗传类题的一些解决方法。

1 全国Ⅰ卷的第32题

某种羊的性别决定为XY型，已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛对白毛为显性，回答下列问题：

(1)公羊中基因型为NN或者Nn的表现为有角，nn无角；母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角。若多对杂合体公羊与杂合体母羊杂交，则理论上，子一代群体中母羊的表现型及其比例为__________；公羊的表现型及其比例为__________。

(2)某同学为了确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛=3∶1，我们认为根据这一实验数据，不能确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，还需要补充数据，如统计子二代中白毛个体的性别比例，若__________，则说明M/m是位于X染色体上；若__________，则说明M/m是位于常染色体上。

(3)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，基因型有______种；当其位于X染色体上时，基因型有______种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，如图所示，基因型有______种。

2 全国Ⅱ卷的第32题

人血友病是伴X隐性遗传病，现有一对非血友病的夫妇生出了两个非双胞胎女儿。大女儿与一个非血友病的男子结婚并生出了一个患血友病的男孩。小女儿与一个非血友病的男子结婚，并已怀孕。回答下列问题：

(1)用“◇”表示尚未出生的孩子，请画出该家系的系谱图，以表示该家系成员血友病的患病情况。

(2)小女儿生出患血友病男孩的概率为__________；假如这两个女儿基因型相同，小女儿生出血友病基因携带者女孩的概率为__________。

(3)已知一个群体中，血友病的基因频率和基因型频率保持不变，且男性群体和女性群体的该致病基因频率相等。假设男性群体中血友病患者的比例为1%，则该男性群体中血友病致病基因频率为________；在女性群体中携带者的比例为________。

分析：由题意可写出系谱中部分成员的基因型如图，由大女儿的儿子的基因型XhY可逆推知大女儿的基因型为XHXh，再由大女儿的基因型可逆推知其母亲的基因型为XHXh。由此可知这对表现正常的夫妇基因型为XhY和XHXh，其生出的小女儿的基因型为XHXH或XHXh，占的比例分别为1/2XHXH和1/2XHXh，小女儿与正常男子XHY结婚生出的子女中患血友病男孩的概率为1/2XHXh× XHY→(1/2)(1/4)XhY，即为1/8。如问男孩患血友病的概率则为(1/2)(1/4)/(1/2)=1/4。患病男孩是指在整个子女中找患病的男孩，男孩患病是在所有的男孩中找患病的男孩。假如这两个女儿基因型相同，则小女儿的基因型就为XHXh，小女儿与正常男子XHY结婚生出的血友病基因携带者女孩的概率为XHXh×XHY→(1/2)(1/2)XHXh，即为1/4。如问女孩为血友病基因携带者的概率为(1/4)/(1/2)=1/2。已知男性群体中血友病患者XhY的比例为1%，则该男性群体正常XHY的比例为1-1%=99%，所以男性群体中血友病致病基因(Xh)频率为1%m /m=1%(m为男性群体中总的人数)，而XH基因频率为1-1%=99%。又因男性群体和女性群体的该致病基因频率相等，所以女性群体中血友病致病基因Xh频率为1%，XH基因频率为99%。由基因分离定律可知女性群体中的基因频率就等于女性群体产生相应配子的概率，即女性群体产生配子XH的概率为99%，产生配子Xh的概率为1%。由基因分离定律可知男性产生含X和Y的配子比例各占1/2，也可知男性群体中的基因频率与男性群体产生相应配子的关系是X染色体上的基因频率的1/2就等于相应配子的概率，另含1/2Y的配子，即男性群体产生配子XH的概率为(1/2)99%，产生配子Xh的概率为(1/2)1%和1/2Y的配子。群体中男女的婚配相当于是随机交配，随机交配也就是雌雄配子的随机结合，所以群体中下一代的基因型情况为：(99%XH+1%Xh)[(1/2)99%XH+(1/2)1%Xh+1/2Y]，即(1/2)(99%)2XHXH、(99%)(1%)XHXh、(1/2)(1%)2XhXh、99%XHY、1%XhY。题意告知“已知一个群体中，血友病的基因频率和基因型频率保持不变”，所以此时群体的基因频率与下一代相同，这样女性群体中携带者的比例为：[(99%)(1%)]/[(1/2)(99%)2+(99%)(1%)+(1/2)(1%)2]=2(99%)(1%)=1.98%。

教材中未涉及遗传平衡定律，即使补充了遗传平衡定律，利用分离定律得出雌雄配子的概率，然后利用雌雄配子随机结合来计算其基因型的比例。当然如果一个群体中X染色体上某基因频率和其各基因型频率保持不变，且男性群体和女性群体的该基因频率相等，那么这样的群体也达到了遗传平衡。X染色体上基因的遗传平衡种群中各基因频率和各基因型频率存在如下等式关系：如果XB=p、Xb=q，p+q=1；那么XBXB=1/2p2，XBXb=pq，XbXb=1/2q2，XBY=1/2p，XbY=1/2q，且种群中各基因频率和各基因型频率代代将保持不变，这就称作X染色体遗传平衡定律。当然X染色体上基因的遗传平衡种群中各基因频率与雌雄群体中相应基因频率是相等的。用一个公式表示就是(p+q)(p/2+q/2+1/2)=p2/2+pq+q2/2+p/2+q/2=1，这就是X染色体上一对等位基因的X染色体基因遗传平衡公式。

3 全国Ⅲ卷的第32题

已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题：

(1)若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。(要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论。)

(2)假设A/a、B/b这两对等位基因都位X染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。(要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论。)

分析：要确定A/a、B/b、E/e这三对位于常染色体上的等位基因分别位于三对染色体上，则必须要满足任何两对等位基因都遵循基因的自由组合定律(体现出数学的分析能力)，而基因自由组合体现出的方法，一个是双杂合的自交，另一个就是双杂合的测交。而从提供的现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee中不可能杂交或自交得到双隐性个体，所以只能考虑双杂合的自交，而三个纯合品系两两杂交就可以得到三对等位基因两两组合的三种双杂合个体AaBbEE、AABbEe和AaBBEe。若位于两对非同源染色体的两对等位基因的双杂合个体自交后代可得到四种表现型且比例为9∶3∶3∶1，或每种双杂合自交得到4种表现型或者三种双杂合自交共有8种表现型；若有两对等位基因位于同源染色体上，假定不发生染色体变异和染色体交换(即交叉互换)，三种双杂合个体自交后代要么是三种表现型且比例为2∶1∶1，要么是四种表型且比例为9∶3∶3∶1。而此处是探究实验，所以预期结果和结论有多种可能(这里有两种)。

实验思路：三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee两两杂交得到F1，各自的F1自交(或者随机交配)得到F2。观察F2后代的表现型及比例。预期实验结果和结论：若每种杂交后代的F2都出现四种表现型且比例为9∶3∶3∶1(或者若每种杂交后代的F2都出现四种表现型或者所有杂交后代的F2中共出现8种表现型)，则A/a、B/b、E/e这三对等位基因分别位于三对常染色体上；反之，这三对等位基因就不是分别位于三对常染色体上。