生物遗传题是高考中的重要题型之一,它不仅考查学生对遗传学基本概念、原理和规律的理解与掌握,还要求学生具备运用这些知识解决实际问题的能力,以下是一套详细的高中生物遗传题解题思路:
明确遗传题类型
高中生物遗传题主要分为以下几种类型:
- 遗传规律类:包括基因的分离定律、自由组合定律以及连锁与交换定律等,这类题目通常会给出一些亲本的性状或基因型,让学生推断子代的性状表现、基因型及其比例等。
- 遗传图谱类:给出一个家族或某种生物的遗传系谱图,要求学生根据系谱图判断遗传病的类型(常染色体显性、隐性或伴性遗传等),并写出相关个体的基因型。
- 基因定位类:通过一些特殊的实验现象或数据,确定某个性状的基因在染色体上的位置,可能是位于常染色体还是性染色体,以及具体的区段等。
- 概率计算类:计算在特定遗传情况下,某个性状出现的概率,如子代中显性性状个体的概率、患某种遗传病的概率等。
解题的一般步骤
(一)仔细审题
- 提取关键信息
- 认真阅读题目,找出题目中涉及的性状、亲本的表现型、基因型(如果有给出)以及所问的问题等关键内容,题目中可能会提到“豌豆的紫花和白花”“人类的双眼皮和单眼皮”等性状,以及“双亲均为杂合体”等基因型信息。
- 注意题目中的特殊条件或限定词,如“不考虑突变”“假设该性状由一对等位基因控制”等,这些条件会对解题的思路和范围产生重要影响。
- 确定解题方向
根据题目类型和所给信息,初步判断应该运用哪种遗传规律或方法来解题,如果是关于两对相对性状的遗传问题,且符合孟德尔自由组合定律的条件,就可以考虑运用自由组合定律来解决;如果是遗传系谱图题,就需要根据系谱图的特点来判断遗传病的类型和相关个体的基因型。
(二)构建遗传模型
- 确定性状与基因的对应关系
- 对于未知基因型的性状遗传问题,首先要根据性状表现确定相关的基因,并明确显性和隐性关系,在完全显性的情况下,显性性状由显性基因控制,隐性性状由隐性基因控制,在豌豆的紫花和白花这对相对性状中,假设紫花为显性性状,由基因A控制,白花为隐性性状,由基因a控制。
- 如果题目中没有明确说明显隐性关系,需要根据子代的表现型及比例进行判断,两个相对性状的亲本杂交,子代只表现出一种性状,则该性状为显性性状,亲本中表现出此性状的为显性纯合体,另一亲本为隐性纯合体;如果子代表现出两种性状,且比例接近3:1,则可根据“无中生有为隐性”的原则判断出隐性性状,进而确定显隐性关系。
- 写出亲本的基因型
- 根据确定的性状与基因的对应关系以及亲本的表现型,写出亲本的基因型,如果亲本是纯合体,直接写出相应的显性或隐性纯合基因型,如AA或aa;如果亲本是杂合体,则根据显隐性关系写出杂合基因型,如Aa。
- 对于复杂的遗传题,可能需要运用假设法来确定亲本的基因型,在不确定某性状的显隐性关系时,可以假设该性状由一对等位基因控制,然后根据子代的表现型及比例来验证假设是否成立,从而确定亲本的基因型。
(三)运用遗传规律进行分析
- 基因的分离定律
- 适用于一对相对性状的遗传问题,在形成配子时,成对的等位基因会彼此分离,分别进入到不同的配子中,基因型为Aa的个体在减数分裂形成配子时,会形成含有基因A和基因a的两种配子,且比例为1:1。
- 根据分离定律,可以推断出子代的基因型和表现型,两个杂合体(Aa)亲本杂交,子代的基因型有AA、Aa、aa三种,比例为1:2:1,表现型则为显性性状和隐性性状,比例为3:1。
- 基因的自由组合定律
- 适用于两对或两对以上相对性状的遗传问题,且这些性状是由不同对的等位基因控制的,同时符合孟德尔自由组合定律的条件(即不同对等位基因位于不同对同源染色体上)。
- 在形成配子时,不同对等位基因之间是自由的,即一对等位基因的分离与另一对等位基因的分离互不干扰,各种配子的形成机会是均等的,基因型为AaBb的个体在减数分裂形成配子时,会形成AB、Ab、aB、ab四种配子,且比例为1:1:1:1。
- 根据自由组合定律,可以计算出子代的基因型和表现型的种类及比例,两个双杂合体(AaBb)亲本杂交,子代的基因型有9种,表现型有4种,比例为9:3:3:1。
- 连锁与交换定律
- 当两对或两对以上的等位基因位于同一对同源染色体上时,它们之间的遗传就不符合自由组合定律,而遵循连锁与交换定律。
- 在这种情况下,位于同一染色体上的基因会倾向于一起遗传,但在减数分裂过程中,由于同源染色体之间的交叉互换,也可能会导致部分等位基因的重新组合,基因型为AaBb(其中A和B位于一条染色体上,a和b位于另一条染色体上)的个体在减数分裂时,如果没有发生交叉互换,会形成AB和ab两种配子;如果发生了交叉互换,就会形成Ab和aB两种配子。
- 解决连锁与交换定律的题目时,需要根据具体的遗传情况和实验数据,分析基因之间的连锁关系以及交换值的大小,从而推断出子代的基因型和表现型。
(四)处理特殊情况
- 显性的相对性
- 在某些情况下,显性性状可能并不完全显性,而表现为不完全显性或共显性,不完全显性是指杂合体的性状表现介于两个纯合体之间,紫茉莉的花色遗传中,红色花和白色花的杂合体表现为粉红色花,共显性则是指杂合体的两种等位基因都能表现出来,如人类的ABO血型系统中,IA和IB为共显性关系,IAIB表现为AB型血。
- 遇到显性的相对性情况时,要根据题目所给的具体信息和性状表现,准确判断显性的类型,并据此进行基因型的推断和遗传分析。
- 致死情况
- 有些遗传题中会涉及到致死情况,如显性致死、隐性致死或配子致死等,显性致死是指显性纯合体或显性杂合体在胚胎时期或出生后死亡;隐性致死是指隐性纯合体死亡;配子致死则是指某些配子不能完成受精或受精后不能发育成正常的个体。
- 在处理有致死情况的遗传题时,要特别注意分析致死的原因和发生的阶段,以及它对子代基因型和表现型的影响,如果一个隐性纯合体在胚胎时期死亡,那么在计算子代的概率时,就不能将该基因型纳入考虑范围。
- 从性遗传和限性遗传
- 从性遗传是指某些性状的表现与性别有关,但并非由性染色体上的基因控制,而是由于性别的差异导致基因表达的不同,人类的秃顶性状,男性表现为显性,女性表现为隐性。
- 限性遗传则是指某些性状只在某一性别中表现,而在另一性别中不表现,这是由于该性状相关的基因位于性染色体上,且只在某一性别中表达,人类的红绿色盲性状,男性只要X染色体上携带色盲基因就会表现色盲,而女性必须两条X染色体上都携带色盲基因才会表现色盲。
- 对于从性遗传和限性遗传的题目,要正确区分两者的区别,并根据性状的表现特点和遗传规律进行基因型的推断和遗传分析。
(五)计算概率
- 确定事件的性质
首先明确所求概率的事件是什么,是子代中某种表现型的概率,还是某种基因型的概率等,问题是“子代中患白化病的概率是多少”,这里的事件就是子代中出现白化病这一表现型的概率。
- 找出相关的遗传规律和比例
根据前面构建的遗传模型和运用的遗传规律,找出与所求事件相关的遗传比例,在白化病的遗传中,如果双亲均为杂合体(Aa),则子代中正常(AA、Aa)和患病(aa)的比例为3:1。
- 运用概率计算方法
- 如果事件是互斥事件(即一个事件发生,另一个事件就不能发生),则可以直接将各个事件的概率相加,子代中表现型为显性性状的概率等于显性纯合体的概率加上显性杂合体的概率。
- 如果事件是相互独立事件(即一个事件的发生与否不影响另一个事件的发生),则可以将各个事件的概率相乘,在计算两对相对性状的子代中某种表现型的概率时,可以先分别计算出每一对相对性状的概率,然后将这两个概率相乘。
- 对于一些复杂的概率计算问题,可以采用棋盘法、分支法或数学公式法等方法来进行计算,在计算三个或三个以上亲本杂交的子代概率时,棋盘法可以更直观地列出所有可能的配子组合及其对应的子代基因型和表现型,从而方便计算概率。
(六)验证答案
- 检查基因型的推断是否正确
根据所推断的亲本和子代的基因型,按照遗传规律进行逆向推导,看是否能够得到题目中所给的性状表现和遗传情况,如果推断出亲本的基因型为Aa和Aa,子代的基因型有AA、Aa、aa三种,那么根据基因的分离定律,子代的表现型应该为显性性状和隐性性状,且比例为3:1,如果与题目中所给的信息相符,则基因型的推断可能是正确的。
- 检查概率计算是否准确
重新审视概率计算的过程和结果,看是否符合遗传规律和数学逻辑,计算子代中某种表现型的概率时,所依据的遗传比例是否正确,计算过程中是否有遗漏或重复的情况等,如果发现概率计算结果不合理或与实际情况不符,要及时检查并纠正错误。
- 考虑特殊情况的影响
回顾解题过程中是否考虑到了题目中可能存在的特殊情况,如显性的相对性、致死情况、从性遗传或限性遗传等,如果存在这些特殊情况,要再次检查答案是否能够准确地反映这些情况对遗传结果的影响,在计算子代的概率时,如果存在隐性致死的情况,要确保在计算过程中已经排除了致死基因型的影响。
举例说明
例题:已知豌豆的高茎(D)对矮茎(d)为显性,黄花(Y)对白花(y)为显性,两对等位基因位于不同对同源染色体上,现有高茎黄花和矮茎白花的两个纯合亲本杂交,回答下列问题: (1)F₁的基因型为__,表现型为__。 (2)F₁自交,F₂的表现型及比例为__。 (3)若F₁与矮茎白花亲本杂交,后代的表现型及比例为__。
解题思路:
- 明确题意和遗传规律:题目中给出了豌豆的两对相对性状,高茎和矮茎、黄花和白花,且明确说明了两对等位基因位于不同对同源染色体上,符合孟德尔自由组合定律的条件,同时给出了两个纯合亲本的表现型,要求我们根据这些信息进行遗传分析。
- 构建遗传模型:
- 根据显性关系,高茎由显性基因D控制,矮茎由隐性基因d控制;黄花由显性基因Y控制,白花由隐性基因y控制。
- 两个纯合亲本分别为高茎黄花(DDYY)和矮茎白花(ddyy)。
- 运用遗传规律进行分析:
- (1)F₁是由两个纯合亲本杂交得到的,根据自由组合定律,F₁的基因型为DdYy,表现型为高茎黄花。
- (2)F₁自交,即DdYy自交,在形成配子时,根据自由组合定律,会形成四种配子:DY、Dy、dY、dy,且比例为1:1:1:1,雌雄配子随机结合,子代的基因型有9种,表现型有4种,分别为高茎黄花(DY)、高茎白花(Dyy)、矮茎黄花(ddY)、矮茎白花(ddyy),比例为9:3:3:1。
- (3)F₁(DdYy)与矮茎白花亲本(ddyy)杂交,相当于测交,F₁产生的配子类型及比例为DY:Dy:dY:dy = 1:1:1:1,矮茎白花亲本产生的配子为dy,所以后代的基因型为DdYy(高茎黄花)、Ddyy(高茎白花)、ddYy(矮茎黄花)、ddyy(矮茎白花),比例为1:1:1:1,因此表现型及比例为高茎黄花:高茎白花:矮茎黄花:矮茎白花 = 1:1:1:1。
- 验证答案:
- (1)F₁的基因型DdYy符合自由组合定律,表现型高茎黄花与亲本的表现型一致,推断正确。
- (2)F₂的表现型及比例9:3:3:1是自由组合定律的典型结果,通过逆向推导,F₁自交产生的配子类型及比例符合自由组合定律,答案合理。
- (3)F₁与矮茎白花亲本杂交的结果符合测交的原理,后代的表现型及比例与预期相符,答案正确。
通过以上详细的解题思路和例子分析,可以看出高中生物遗传题的解题需要综合运用遗传学的基本概念、原理和规律,同时要注意审题、构建模型、分析特殊情况以及验证答案等环节,只有这样才能准确地解答遗传