基因的分离定律
孟德尔分离定律的拓展
基因的分离定律是研究一对等位基因的遗传规律。孟德尔的实验中,显性基因对于隐性基因表现为完全显性,即隐性基因属于无效基因,所以等位基因在一起时表现为显性性状。但是,当隐性基因不表现为无效基因的时候,F2的表现型比例3∶1将被修饰而发生改变。
一、不完全显性基因的遗传
对于显性基因而言,隐性基因为反效基因,因此等位基因在一起时,隐性基因一定程度上抑制显性基因的表达,所以个体既不表现显性,也不表现隐性,而是表现出介于两者中间的性状。比如,纯种开红花(CC)和开白花(cc)的紫茉莉(或金鱼草)杂交,F1(Cc)表现为粉红色花,F2表现为红花(CC)、粉红花(Cc)、白花(cc),比例为1∶2∶1。人类的卷发(C)和直发(c)的遗传、对PTC(苯硫脲)有尝味能力(T)和无尝味能力(t)的遗传也属于不完全显性遗传。
例1在不完全显性的条件下,以下哪种杂交会产生两种不同表现型的后代()
A.TT×TTB.Tt×TtC.Tt×ttD.TT×ttE.tt×tt
解析本题考查不完全显性遗传的应用。TT×TT的后代只有一种基因型(TT),只表现为显性性状;Tt×Tt的后代有三种基因型,三种表现型,比例为1∶2∶1;Tt×tt的后代有两种基因型,两种表现型比例为1∶1;TT×tt的后代只有一种基因型,一种表现型;tt×tt的后代只有一种基因型,一种表现型。
答案C
二、并显性基因的遗传
一对等位基因在杂合子中都得到表达的遗传现象称为并显性遗传。如人类的MN血型的遗传。人类的红细胞表面有决定血型的抗原,该抗原由基因决定,LM基因决定M抗原、LN基因决定N抗原,LM、LN基因为并显性,M血型的红细胞表面含有M抗原,N血型的红细胞表面含有N抗原,MN血型则由LM、LN基因同时控制,表现为红细胞表面既有M抗原,也有N抗原。所以两个血型为MN型的男女婚配后,子女可能出现三种血型,即M型、MN型、N型,比例为1∶2∶1。人类的ABO血型系统中,控制A抗原与B抗原的基因的遗传也属于并显性。
例2人类的MN血型是由一对等位基因LM、LN控制的,该对基因为并显性遗传,一对夫妻的血型分别是M型和N型,问这对夫妇所生子女可能的基因型为()
A.M型B.N型C.MN型D.以上均可能
解析本题考查对并显性遗传的理解。根据题意基因LM、LN为并显性遗传,所以双亲中M型血型的基因型为LMLM,N型血型的基因型为LNLN,那么这对夫妇所生孩子的基因型一定是LMLN,表现为MN血型。
答案C
三、镶嵌显性基因的遗传
对于一对等位基因而言,一个基因影响身体某一部分的性状,另一个基因影响身体另一部分的性状,而在杂合子身体的两个部分都受到影响的遗传现象,称为镶嵌显性。这是我国的遗传学家谈家桢教授发现的,如异色瓢虫鞘翅色斑的遗传。黑缘型只在鞘翅前缘呈黑色,由SAu基因决定,均色型则只在鞘翅后缘呈黑色,由SE基因决定。纯种黑缘型(SAuSAu)与纯种均色型(SESE)杂交,F1(SAuSE)的前翅缘和后翅缘均表现为黑色,这就是镶嵌显性。F1自交后代出现三种表现型:表现为1/4黑缘型、1/2镶嵌型、1/4均色型,即F2的表现型比例为1∶2∶1。镶嵌显性可以看做是并显性的一种特殊形式。
四、复等位基因的遗传
控制某一相对性状的基因可能不只是两个等位基因,多个等位基因控制的相对性状的遗传现象,叫做复等位基因遗传。复等位基因存在于群体中,但是就某一个体的细胞而言,只能存在其中的两个基因。比如人类的ABO血型遗传,由IA、IB、i三个复等位基因共同控制,其可能的基因型种类如下表所示:
基因
IA
IB
i
IA
IAIA(A型)
IAIB(AB型)
IAi(A型)
IB
IAIB(AB型)
IBIB(B型)
IBi(B型)
i
IAi(A型)
IBi(B型)
ii(O型)
例3双亲之一的血型为O型,而另一个的血型为AB型,则子女的血型可能是()
A.O,AB,A,BB.A,BC.O,ABD.AB
解析O型血人的基因型为ii,AB型血人的基因型为IAIB,所以这对夫妇后代的基因型(血型)只有IAi(A型)和IBi(B型)两种。
答案B
基因的自由组合定律
各类“致死”遗传题的解法
一、某基因使配子致死
某些致死基因可使雄配子死亡,所以若后代出现单一性别的问题,考虑“雄配子致死”。
例1剪秋萝是一种雌雄异体的高等植物,有宽叶(B)和窄叶(b)两种类型,控制这两种性状的基因只位于X染色体上。经研究发现,窄叶基因(b)可使花粉致死。现将杂合子宽叶雌株与窄叶雄株杂交,其后代的表现型及比例正确的是()
A.宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶1∶0∶0
B.宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶0∶0∶1
C.宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶0∶1∶0
D.宽叶雄株∶宽叶雌株∶窄叶雄株∶窄叶雌株=1∶1∶1∶1
解析由题意可知,杂合子宽叶雌株的基因型为XBXb,窄叶雄株的基因型为XbY,又知窄叶基因(b)可使花粉致死,则窄叶雄株只能产生一种花粉,即含有Y的花粉,雌株能产生含XB、Xb的两种卵细胞,则后代的表现型为宽叶雄株和窄叶雄株,无雌株。选C。
答案C
二、基因使合子致死
1.致死基因位于X染色体上:这种情况一般后代雌雄比例是2∶1,不是1∶1,但不会出现只有一种性别的情况。
例2若果蝇中B、b基因位于X染色体上,b是隐性可致死基因(导致隐性的受精卵不能发育,但Xb的配子有活性)。能否选择出雌雄果蝇杂交,使后代只有雌性?请作出判断,并根据亲代和子代基因型情况说明理由。
答案不能。果蝇中,雄性中只有XBY个体,雌性中有XBXB和XBXb个体,雌雄果蝇的两种亲本组合中均会出现XBY的雄性个体。
2.致死基因在常染色体上:这种致死情况与性别无关,后代雌雄个体数为1∶1,一般常见的是显性纯合致死。具一对等位基因的杂合子自交,后代的表现型及比例为2∶1;具有两对等位基因的杂合子自交,后代的表现型及比例为6∶3∶2∶1。
例3鹦鹉中控制绿色和黄色、有条纹和无纹的两对基因分别位于两对染色体上。已知绿色条纹鹦鹉与黄色无纹鹦鹉交配,F1为绿色无纹和黄色条纹,其比例为1∶1。当F1的绿色无纹鹦鹉彼此交配时,其后代表现型及比例为绿色无纹∶黄色无纹∶绿色条纹∶黄色条纹=6∶3∶2∶1。产生这一结果的原因可能是()
A.这两对基因不遵循基因的自由组合定律
B.控制绿色和黄色的基因位于X染色体上
C.控制条纹和无纹的基因位于X染色体上
D.绿色的基因纯合的受精卵不能正常发育
解析后代的性状表现与性别无关,所以这两对相对性状均是由常染色体上的基因控制的,B、C错误。后代的性状表现与9∶3∶3∶1相似,说明符合自由组合定律,只是发生了个体致死;通过题意知,绿色对黄色为显性,无纹对条纹为显性,与9∶3∶3∶1相比较,出现题干中6∶3∶2∶1应是绿色基因纯合的受精卵不能正常发育。
答案D
伴性遗传与人类遗传病
一、伴性遗传中的致死问题
1.配子致死:某些致死基因可使雄配子死亡,从而使后代只出现某一性别的子代,所以若后代出现单一性别的问题,考虑“雄配子致死”的问题。
举例:剪秋罗植物叶形遗传
现象
宽叶♀XBXB×窄叶♂XbY→只有雄性宽叶XBY
宽叶♀XBXb×窄叶♂XbY→只有雄性宽、窄叶
原因
X染色体上隐性基因只使雄配子(花粉)致死
2.个体致死:指致死基因在胚胎时期或幼体阶段发生作用,从而不能形成活的幼体或出现个体早夭的现象。通常会导致后代异常分离比。
(1)基因在常染色体上
这种致死情况与性别无关,后代雌雄个体数为1∶1,一般常见的是显性纯合致死。一对等位基因的杂合子自交,后代的表现型及比例为2∶1;两对等位基因的杂合子自交,后代的表现型及比例为6∶3∶2∶1。
(2)致死基因位于X染色体上
这种情况一般后代雌雄比例是2∶1,而不是1∶1,但不会出现只有一种性别的情况。
例雌雄异体的高等植物剪秋罗有宽叶和狭叶两种类型。宽叶(B)对狭叶(b)是显性,这对等位基因位于X染色体上,其狭叶基因(b)会使花粉致死。如果杂合宽叶雌株同狭叶雄株杂交,其子代的性别及表现型是()
A.全是雄株,其中1/2宽叶、1/2狭叶
B.全是雌株,其中1/2宽叶、1/2狭叶
C.雌雄各半,全为宽叶
D.宽叶雌株∶宽叶雄株∶狭叶雌株∶狭叶雄株=1∶1∶1∶1
解析由题意知,杂合宽叶雌株(XBXb)可产生等量的XB和Xb两种配子,而狭叶雄株(XbY)只能产生Y一种配子,因此,子代的性别全为雄株,表现为宽叶和狭叶各占一半。
答案A
二、遗传系谱图与电泳图谱问题
1.原理
电泳是利用带电分子或离子所带电荷或相对分子质量不同,在电场中移动距离(或速度)不同的原理分离分子或离子的方法,如等位基因A与a,经限制酶切开后,由于相关片段相对分子质量等差异,在电场中移动距离不同,从而使两种基因得以分离。
2.实例
对下图1中1~4号个体进行基因检测,将含有该遗传病基因或正常基因的相关DNA片段各自用电泳法分离。正常基因显示一个条带,致病基因显示为另一个不同的条带,结果如图2。请据图1、图2分析图1中5号及7号个体基因型及电泳条带应为何类?
分析如下:
(1)先据图1求得1~4号个体基因型,4号为aa,则1、2号均为Aa,3号为AA或Aa。
(2)将1~4基因型与图2的电泳图谱作对照发现只有c编号的个体基因电泳带只有条带2,无条带1,则c所代表的个体中基因型为“纯合子”,即只含一种基因,由此推测c为图1中1~4号中的4号个体。进一步结合图1与图2可推知a、b、d所代表的个体既含A又含a(由此确定3号不可能为AA)。
(3)由5、6均正常,所生女儿7号为患者可推知:5号基因型为Aa,基因检测时其电泳条带应含条带1、条带2,7号个体基因型为aa,基因检测时其电泳条带应与c吻合。
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