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伴性遺傳基本原理和方法
內(nèi)容導讀
在分離定律和自由組合定律之后，伴性遺傳是遺傳題常出現(xiàn)的第三個基礎概念，這種特殊的遺傳方式在遺傳過程中往往也符合分離定律和自由組合定律，但是其性狀遺傳和性別相關，并有一定的規(guī)律，這個規(guī)律就成為題目常考的考點。分離定律、自由組合定律，再綜合伴性遺傳就是一道較為常規(guī)的遺傳大題，在之前我們已經(jīng)分析了分離定律和自由組合定律的相關解題方法，本節(jié)內(nèi)容詳細分析伴性遺傳的原理和基本特點。
必備知識
伴性遺傳的提出和相關實驗
1.薩頓的假說
（1）假說內(nèi)容：基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的。也就是說，基因在染色體上。
（2）原因（依據(jù)）：基因和染色體行為存在著明顯的平行關系。
2.摩爾根的果蠅眼色實驗
（1）實驗過程（提出問題）
（2）實驗假說：控制白眼的基因在X染色體上。（提出假說）
（3）摩爾根的測交實驗設計（演繹推理）
測交實驗的結(jié)果驗證了摩爾根的推測，證明了基因位于染色體上。
二、染色體和遺傳規(guī)律的關系及其知識補充
摩爾根的果蠅眼色實驗證明了基因和染色體的關系：基因在染色體上，且呈線性排列。同時說明分離定律和自由組合定律的實質(zhì)是基因隨染色體分離和自由組合。分離和自由組合的過程均發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，以下總結(jié)分離定律和自由組合定律在減數(shù)分裂中的實質(zhì)。
1.分離定律細胞學基礎
減數(shù)分裂過程同源染色體分離示意圖
分離定律的實質(zhì)：同源染色體上的等位基因，隨著減數(shù)第一次分裂的后期同源染色體的分離而分離，進入不同的配子中。
2.自由組合定律細胞學基礎
自由組合定律的實質(zhì)：減數(shù)第一次分裂的后期，同源染色體分離、非同源染色體自由組合。非同源染色體上的非等位基因隨著非同源染色體的自由組合而組合。在有兩對等位基因位于非同源染色體上的情況下，有兩種組合方式。一個精原細胞可以形成基因型互補的兩種精子（不考慮交叉互換）；一個個體可以形成四種精子。
3.染色體基礎知識補充
（1）染色體的分類及果蠅/人類的染色體組型
①根據(jù)來源分為：同源染色體和非同源染色體
②根據(jù)與性別關系分為：常染色體和性染色體，其中性染色體決定性別。常染色體兩兩相同，性染色體一般不同。
③掌握果蠅和人類的染色體組型，基因測序時，人需要測24條染色體（22+XY），果蠅需測5條。
（2）一條染色體上有許多基因，但基因不都位于染色體上。如真核生物的細胞質(zhì)中的基因位于線粒體和葉綠體的DNA上，原核生物細胞中的基因位于擬核DNA或質(zhì)粒DNA上.
（3）并非所有的生物都有性染色體，由性染色體決定性別的生物才有性染色體，雌雄同株的植物一般無性染色體，較原始的原生生物等一般無性染色體，原核生物和病毒無染色體.
（4）基因在染色體上呈線性排列。見圖
（5）性別決定方式
①性染色體決定
a.XY型
雄性：常染色體+XY（異型），雌性：常染色體+XX（同型）
生物類型：某些魚類、兩棲類、所有哺乳動物、人類、果蠅和雌雄異體的植物如菠菜、大麻）等。
b.ZW型
雄性：常染色體+ZZ（同型），雌性：常染色體+ZW（異型）。
生物類型：鳥類、蛾蝶類等
②其他類型
如玉米的性別由基因型決定，蜜蜂的性別由染色體組數(shù)決定，甚至個別類型的生物會發(fā)生性反轉(zhuǎn)，且在改變性別后可能具有一定的生育能力，這些性別決定需要根據(jù)題目信息進行判斷和應用。
典例剖析
【例1】下列各項中，不能說明基因和染色體行為存在平行關系的是（
）
A.基因、染色體在生殖過程中的完整性和獨立性
B.體細胞中基因、染色體成對存在，配子中二者都是單獨存在
C.體細胞中成對的基因、同源染色體都是一個來自母方，一個來自父方
D.等位基因、非同源染色體的自由組合
【例2】下列有關性染色體及伴性遺傳的敘述，正確的是（
）
A.XY型性別決定的生物，Y染色體都比X染色體短小
B.在不發(fā)生突變的情況下，雙親表現(xiàn)正常，也可能生出患紅綠色盲的兒子
C.含X染色體的配子是雌配子，含Y染色體的配子是雄配子
D.各種生物細胞中的染色體都可分為性染色體和常染色體
【例3】下列與性別決定有關的敘述，正確的是（
）
A.蜜蜂中的個體差異是由性染色體決定的
B.玉米的雌花和雄花中的染色體組成相同
C.鳥類、兩棲類的雌性個體都是由兩條同型的性染色體組成
D.環(huán)境不會影響生物性別的表現(xiàn)
【例4】火雞的性別決定方式是ZW型（♀zW，♂ZZ）。曾有人發(fā)現(xiàn)少數(shù)雌火雞（ZW）的卵細胞未與精子結(jié)合，也可以發(fā)育成二倍體后代。遺傳學家推測，該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是：卵細胞與其同時產(chǎn)生的三個極體之一結(jié)合，形成二倍體后代（WW的胚胎不能存活）。若該推測成立，理論上這種方式產(chǎn)生后代的雌雄比例是（
）
A.雌：雄=1：1
B.雌：雄=1：2
C.雌：雄=3：1
D.雌：雄=4：1
三、伴性遺傳的類型和特點
1.概念
伴性遺傳：是指在遺傳過程中的子代部分性狀由性染色體上的基因控制，這種由性染色體上的基因所控制性狀的遺傳方式就稱為伴性遺傳。
2類型
（1）伴X染色體隱性遺傳（以紅綠色盲為例）
①基因位置：位于X染色體上，Y染色體上無等位基因，對應下圖的Ⅰ非同源區(qū)。
②人類紅綠色盲的基因型和表現(xiàn)型：
③人類紅綠色盲遺傳的主要婚配方式及遺傳特點
盡管伴性遺傳對應基因型比常染色體更多，但由于僅在男女之間存在交配繁殖過程，因此交配方式也只有六種，我們舉兩個例子說明伴X染色體隱性遺傳的特點：
I·交又遺傳：子代中男性患者XbY的致病基因Xb來自母親，又將其傳遞給女兒；故其遺傳特點為：交叉遺傳。注意交叉遺傳是伴X染色體基因的特點，伴X染色體的顯隱性基因均有交又遺傳的特點。
Ⅱ.隔代遺傳：一個不患病的女性攜帶者XBXb，其父親和兒子可能都患病；說明其遺傳特點為：隔代遺傳。注意隔代遺傳是所有隱性基因的特點，常染色體隱性基因和伴X染色體隱性基因均有隔代遺傳的特點。
Ⅲ.男性患者多于女性患者
Ⅳ女患者（XbXb）的父親和兒子基因型為XbY，一定患病。
④其他伴X染色體隱性遺傳性狀：血友病、果蠅紅白眼色的遺傳。
（2）伴X染色體顯性遺傳（以抗維生素D佝僂病為例）
①基因位置：位于X染色體上，Y染色體上無等位基因，同樣對應下圖的I非同源區(qū)。
②抗維生素D佝僂病的基因型和表現(xiàn)型
③抗維生素D佝僂病遺傳特點
I.連續(xù)遺傳：患者XDX-或XDY親代至少有一個XD基因，具有此基因的個體是患者，說明伴X染色體顯性遺傳具有世代連續(xù)性。注意連續(xù)遺傳是所有顯性基因的特點，常染色體顯性基因和伴X染色體顯性基因?qū)男誀罹羞B續(xù)遺傳的特點。
Ⅱ·女性患者多于男性
Ⅲ.男患者（XDY）的母親和女兒基因型為XDX-，一定患病。
（3）伴Y染色體遺傳
①基因位置：位于Y染色體上，X染色體上無等位基因，對應下圖的Ⅲ非同源區(qū)
②遺傳特點
I.由于Y染色體在男性親子代之間連續(xù)遺傳，因此伴Y染色體遺傳的性狀在男性中連續(xù)遺傳。
Ⅱ.患者全部是男性，男性全部是患者，女性都正常
Ⅲ.男性外耳道多毛癥
（4）拓展：線粒體遺傳（母系遺傳）
①基因位置：線粒體的環(huán)狀裸露DNA上。
②遺傳特點：由于線粒體的基因全部由母本的卵細胞提供，因此線粒體遺傳是母系遺傳，患病母親的后代都患病，正常母親的后代都正常，和父親無關（母傳父不傳）。
例如肌萎縮癥。
（5）X、Y染色體同源區(qū)段與非同源區(qū)段的基因遺傳總結(jié)
①X、Y染色體非同源區(qū)段的基因遺傳（常見的伴性遺傳只考慮這種情況）
如圖Ⅱ-1區(qū)段為Y染色體上的非同源區(qū)段，其上的遺傳為伴Y染色體遺傳；Ⅱ-2區(qū)段為X染色體上的非同源區(qū)段，其上的遺傳為伴X染色體遺傳。
②X、Y染色體同源區(qū)段的基因遺傳
假設控制某相對性狀的基因A（a）位于I區(qū)段，則有
因此I區(qū)段上的基因的遺傳與性別仍有關，是伴性遺傳
【例5】人的X染色體和Y染色體形態(tài)不完全相同，存在著同源區(qū)（Ⅱ）和非同源區(qū)（Ⅰ、Ⅲ），如圖所示。下列有關敘述中，錯誤的是（
）
A.I片段上隱性基因控制的遺傳病，男性患病率高于女性
B.Ⅱ片段上基因控制的遺傳病，男性患病率不一定等于女性
C.Ⅲ片段上基因控制的遺傳病，患病者全為男性
D.X、Y染色體為非同源染色體，減數(shù)分裂過程中不能聯(lián)會
【例6】2015年2月3日，英國國會表決同意允許醫(yī)學界利用3個人的基因共同育子，成為全世界第一個準許“三親育子”的國家。“三親育子”技術是將父母細胞核基因與一位婦女捐贈者的健康線粒體結(jié)合在一起，引人的基因只占嬰兒總基因的0.1%。這項技術旨在防止因線粒體基因缺陷引起的嚴重遺傳疾病。下列相關描述正確的是（
）
A.線粒體基因缺陷引起的遺傳病是母系遺傳病，傳女不傳男
B.“三親育子”可能會用到人工授精技術、胚胎移植技術等
C.通過“三親育子”技術得到的“三親嬰兒”的健康線粒體基因不一定能傳給其后代
D.若父親患有線粒體基因缺陷病，需要通過“三親育子”技術避免將有缺陷的基因傳給下一代
【例7】雌性火雞的兩條性染色體是異型的（ZW）。將3只表現(xiàn)正常但產(chǎn)生過患白化病火雞的雄火雞與多只正常雌火雞（無親緣關系）交配，共得到229只幼禽，其中有55只白化幼禽且均為雌性。下列敘述錯誤的是（
）
A.火雞白化性狀屬于隱性性狀
B.控制白化性狀的基因位于Z染色體上
C.表現(xiàn)正常的幼禽基因型可能不同
D.表現(xiàn)白化的幼禽不一定都是純合子
章節(jié)練習
【練習1】薩頓依據(jù)“基因和染色體的行為存在明顯的平行關系”，而提出“基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代”的假說，下列不屬于他所依據(jù)的“平行”關系的是（
）
A.基因和染色體在體細胞中都是成對存在的，在配子中都只含有成對中的一個
B.非等位基因在形成配子時自由組合；非同源染色體在減數(shù)分裂過程中也自由組合
C.作為遺傳物質(zhì)的DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤繞形成的
D.基因在雜交過程中保持完整性和獨立性；染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構
【練習2】科學的研究方法是取得成功的關鍵，假說一演繹法和類比推理是科學研究中常用的方法，人類在探索基因神秘蹤跡的歷程中，進行了如下研究
①1866年孟德爾的豌豆雜交實驗：提出了生物的性狀由遺傳因子（基因）控制
②1903年薩頓研究蝗蟲的精子和卵細胞的形成過程，提出假說：基因在染色體上
③1910年摩爾根進行果蠅雜交實驗：找到基因在染色體上的實驗證據(jù)他們在研究的過程中所使用的科學研究方法依次為（
）
A.①假說一演繹法②假說一演繹法③類比推理
B.①假說一演繹法②類比推理③類比推理
C.①假說一演繹法②類比推理③假說一演繹法
D.①類比推理②假說一演繹法③類比推理
【練習3】摩爾根在果蠅雜交實驗中發(fā)現(xiàn)了伴性遺傳，在果蠅野生型個體與白眼突變體雜交實驗中，最早能夠判斷白眼基因位于X染色體上的最關鍵實驗結(jié)果是（
）
A.白眼突變體與野生型個體雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)為野生型，雌、雄比例為1：1
B.F1自由交配，后代出現(xiàn)性狀分離，白眼全部是雄性
C.F1雌性與白眼雄性雜交，后代出現(xiàn)白眼，且雌雄中比例均為1：1
D.白眼雌性與野生型雄性雜交，后代白眼全部為雄性，野生型全部為雌性
滿分之路遺傳
【練習4】果蠅具有易飼養(yǎng)、性狀明顯等優(yōu)點，是經(jīng)典的遺傳學實驗材料。已知果蠅紅眼為伴X顯性遺傳，其隱性性狀為白眼。下列雜交組合中，通過眼色即可直接判斷子代性別的一組是（
）
A.雜合紅眼雌果蛆ⅹ紅眼雄果蠅
B.白眼雌果蠅ⅹ紅眼雄果蠅
C.雜合紅眼雌果蠅ⅹ白眼雄果蠅
D.白眼雌果蠅ⅹ白眼雄果蠅
【練習5】一個性染色體組成為XXY的男孩，下列情況中，其染色體變異一定與他的父親有關的是（
）
A.男孩色盲，其父正常，其母色盲
B.男孩色盲，其父正常，其母正常
C.男孩正常，其父色盲，其母正常
D.男孩正常，其父正常，其母色盲
【練習6】抗維生素D佝僂病為x染色體顯性遺傳病，短指為常染色體顯性遺傳病，紅綠色盲為X染色體隱性遺傳病，白化病為常染色體隱性遺傳病。下列關于這四種遺傳病遺傳特征的敘述，正確的是（
）
A.短指的發(fā)病率男性高于女性
B.紅綠色盲女性患者的父親是該病的患者
C.抗維生素D佝僂病的發(fā)病率男性高于女性
D.白化病通常會在一個家系的幾代人中連續(xù)出現(xiàn)
【練習7】人們在野兔中發(fā)現(xiàn)了一種使毛色為褐色的基因（T）位于X染色體上。已知沒有X染色體的胚胎是致死的。如果褐色的雌兔（染色體組成為X0）與正常灰色（t）雄兔交配，預期子代中褐色免所占比例和雌、雄之比分別為（
）
A.3/4與1：1
B.2/3與2：1
C.1/2A與1:2
D.1/3與1：1
【練習8】已知果蠅紅眼（A）和白眼（a）由位于X染色體I區(qū)段（與Y染色體非同源區(qū)段）上的一對等位基因控制，而果蠅剛毛（B）和截毛（b）由X和Y染色體的Ⅱ區(qū)段（同源區(qū)段）上一對等位基因控制，且突變型都表現(xiàn)隱性性狀。下列分析正確的是（
）
A.若純種野生型雌果蠅與突變型雄果蠅雜交，則F1中會出現(xiàn)截毛個體
B.若純種野生型雌果蠅與突變型雄果蠅雜交，則F1中會出現(xiàn)白眼個體
C.若純種野生型雄果蠅與突變型雌果蠅雜交，則F1中不會出現(xiàn)截毛個體
D.若純種野生型雄果蠅與突變型雌果蠅雜交，則F1中不會出現(xiàn)白眼個體
【例9】如圖甲中I表示X和Y染色體的同源區(qū)段，在該區(qū)域上基因成對存在，Ⅱ和Ⅲ是
非同源區(qū)段，在Ⅱ和Ⅲ上分別含有X和Y染色體所特有的基因．在果蠅的x和Y染色體上分別含有圖乙所示的基因，其中B和b分別控制果蠅的剛毛和截毛性狀，R和r分別控制果蠅的紅眼和白眼性狀．請據(jù)圖回答問題．
（1）果蠅的B和b基因位于圖甲中的___（填序號）區(qū)段，R和r基因位于圈甲中的___（填序號）區(qū)段．
（2）紅眼雄果蠅和紅眼雌果蠅的基因型分別為
和
．
（3）己知某一剛毛雄果蠅的體細胞中有B和b兩種基因，請寫出該果蠅可能的基因型，并設計實驗探究B和b在性染色體上的位置情況．
①可能的基因型：XBYb或
．
②設計實驗：讓該果蠅與
雌果蠅雜交，分析后代的表現(xiàn)型．
③預測結(jié)果：如果后代中雌性個體全為剛毛，雄性個體全為截毛，說明
；如果后代中雌性個體全為截毛，雄性個體全為剛毛，說明
．
答案
例題
1D
2
B
3B
4D
5D
6?C
7D
練習
1C
2
C
3B
4B
5D
6B
7B
8C
9（1）I
Ⅱ
（2）XRY??
XRXR或XRXr
（3）①XbYB?②截毛
③B和b分別位于X和Y染色體上??
B和b分別位于Y和X染色體上

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