高考生物中遗传学之基因的自由组合定律,超详细!

 01

考点一、自由组合遗传图解 

  

  

考点二、自由组合定律的实质、时间、范围 

1.实质:非同源染色体上的非等位基因自由组合。 
2.时间:减数第一次分裂后期。 
3.范围:有性生殖的生物,真核细胞的核内染色体上的基因。无性生殖和细胞质基因遗传时不遵循。

考点三、孟德尔获得成功的原因

1.正确选材(豌豆); 
2.对相对性状遗传的研究,从一对到多对; 
3.对实验结果进行统计学的分析; 
4.运用假说—演绎法(包括“提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论”五个基本环节)这一科学方法。

02

技能方法

1.基因分离定律和自由组合定律关系及相关比例图解 

 

2.根据子代表现型及比例推测亲本基因型 

规律:根据子代表现型比例拆分为分离定律的分离比,确定每一相对性状的亲本基因型,再组合。如: 
 ①9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb); 
 ②1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb); 
 ③3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb); 
 ④3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)×(BB×BB)或(Aa×Aa)×(BB×Bb)或(Aa×Aa)×(BB×bb)或(Aa×Aa)(bb×bb)。

3.自由组合规律的计算方法

(1)某一基因型的个体所产生配子种类数等于2n种(n为等位基因对数)。 
(2)两基因型不同的个体杂交,配子间结合方式种类数等于各亲本产生配子种类数的乘积。 
(3)两基因型已知的双亲杂交,子代基因型(或表现型)种类数等于将各性状分别拆开后,各自按分离定律求出子代基因型(或表现型)种类数的乘积。 
(4)某一具体子代基因型或表现型所占比例应等于按分离定律拆分,将各种性状及基因型所占比例分别求出后,再组合并乘积。

4.自由组合9:3:3:1相关变形 

5.自由组合定律的验证

(1)常用方法:植物体常采用测交法或自交法;动物体常采用测交法。自交后的比例为9∶3∶3∶1;测交后的比例为1∶1∶1∶1。 
(2)结果分析:若出现相应性状的分离比,则符合自由组合定律;否则,不符合自由组合定律。

6.基因的自由组合定律的实质及细胞学基础 

(1)实质:在进行减数分裂的过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。 
(2)适用条件 
①有性生殖的真核生物。 
②细胞核内染色体上的基因。 
③两对或两对以上位于非同源染色体上的非等位基因。 
(3)细胞学基础:基因的自由组合定律发生在减数分裂的第一次分裂后期。

03

基础达标

1.纯合的黄色皱粒豌豆与绿色圆粒豌豆杂交,得F1代,F1代自交得F2代,F2代中性状不同于亲本的个体所占的比例为:(  )

 A.9/16    B.5/8 
 C.3/8    D.1/4

【答案】B 
【解析】 
依题意可知,纯合的黄色皱粒豌豆与绿色圆粒豌豆的基因型分别为YYrr、yyRR,F1的基因型为YyRr,F2的表现型及其比例为黄色圆粒豌豆(Y_R_):黄色皱粒豌豆(Y_rr):绿色圆粒豌豆(yyR_):绿色皱粒豌豆(yyrr)=9:3:3:1,其中不同于亲本的表现型为黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆,所占比例为9/16+1/16=5/8,B项正确,A、C、D三项均错误。

2.在家鼠遗传实验中,一黑色家鼠与白色家鼠杂交(白色与黑色由两对遗传因子控制且独立遗传),F1均为黑色。F1个体间雌雄交配得F2,F2中出现黑色:浅黄色:白色=9:6:1,则F2浅黄色个体中纯合子比例为(  ) 
A.1/2    B.1/3 
C.1/4    D.1/8

【答案】B 
【解析】

依题意可知,该两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律,若用Y和y、S和s表示相关的两对遗传因子,则F1的基因型为YySs,F2的表现型及其比例为黑色(Y_S_)∶浅黄色(yyS_+Y_ss)∶白色(yyss)=9∶6∶1,在中浅黄色个体中,纯合子的基因型为yySS和YYss,其数量各占1份,其余均为杂合子,所以F2浅黄色个体中纯合子比例为2/6=1/3,B项正确,A、C、D三项均错误。

3.在小鼠的一个自然种群中,体色有黄色(Y)和灰色(y),尾巴有短尾(D)和长尾(d),两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律.任取一对黄色短尾个体经多次交配,F1的表现型为:黄色短尾:黄色长尾:灰色短尾:灰色长尾=4:2:2:1.实验中发现有些基因型有致死现象(胚胎致死).以下说法错误的是(  ) 
 A. 黄色短尾亲本能产生4种正常配子 
 B. F1中致死个体的基因型共有4种 
 C. 表现型为黄色短尾的小鼠的基因型只有1种 
 D. 若让F1中的灰色短尾雌雄鼠自由交配,则F2中灰色短尾鼠占2/3

【答案】B

【解析】 
根据F1的表现型为:黄色短尾:黄色长尾:灰色短尾:灰色长尾=4:2:2:1可知,亲本黄色短尾是双杂合个体,减数分裂能产生4种配子,故A正确;根据F1中黄色:灰色=2:1,说明纯合的黄色(YY)死亡,同理短尾:长尾=2:1,说明纯合短尾DD死亡,因此死亡个体有5种基因型,故B错误;根据题干可知,黄色短尾小鼠的基因型都是YyDd,故C正确;F1的灰色短尾鼠的基因型是yyDd,其自由交配由于DD死亡,因此F2中yyDd的概率为2/3,故D正确。

4.下图表示基因在染色体上的分布情况,其中不遵循基因自由组合规律的相关基因是(  )

【答案】A 
【解析】

基因的自由组合定律的实质是:在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合,即非同源染色体上的非等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。据图可知,等位基因Aa和Dd、Bb和Cc属于位于同源染色体上的非等位基因,不遵循基因的自由组合定律,其余各等位基因间的遗传均遵循基因的自由组合定律,故A项符合题意,B、C、D项不符合题意。

5.基因为AaBbDdEeGgHhKk的个体自交,假定这7对等位基因自由组合,则下列有关其子代的叙述,不正确的是(  ) 
A.1对等位基因杂合、6对等位基因纯合的个体出现的概率为7/128 
B.3对等位基因杂合、4对等位基因纯合的个体出现的概率为35/128 
C.5对等位基因杂合、2对等位基因纯合的个体出现的概率为67/256 
D.7对等位基因纯合个体出现的概率与7对等位基因杂合的个体出现的概率相同

【答案】C 
【解析】 
分析亲本基因型可知,每一对基因纯合和杂合的几率都是1/2。所以子代1对等位基因杂合、6对等位基因纯合的概率为C71x1/2×(1/2)6=7/128,A正确;3对等位基因杂合、4对等位基因纯合的概率为C73x(1/2)3×(1/2)4=35/128,B正确;5对等位基因杂合、2对等位基因纯合的概率为C75×(1/2)5×(1/2)2=21/128,C错误;7对等位基因纯合子出现的概率与7对等位基因杂合子出现的概率相同,都为1/2×1/2×1/2×1/2×1/2×1/2×1/2=1/128,D正确。

【能力提升】 
1.在孟德尔两对相对性状杂交实验中,F1黄色圆粒豌豆(YyRr)自交产生F2。下列表述正确的是(  ) 
A.F1产生4个配子,比例为1∶1∶1∶1 
B.F1产生基因型为YR的卵细胞和基因型为YR的精子数量之比为1∶1 
C.基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合 
D.F1产生的精子中,基因型为YR和基因型为yr的比例为1∶1

【答案】D 
【解析】 
在孟德尔两对相对性状的遗传实验中,F1(YyRr)在进行减数分裂时可产生4种比例相等的配子,而不是4个;且卵细胞的数量要远远少于精子的数量;基因的自由组合定律是在F1产生配子时起作用,其实质是减数分裂形成配子时,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。综上判断D项正确。

2.某生物的三对等位基因(Aa、Bb、Ee)分别位于三对同源染色体上,且基因A、b、e分别控制①②③三种酶的合成,在三种酶的催化下可使一种无色物质经一系列转化变为黑色素。假设该生物体内黑色素的合成必须由无色物质转化而来,如图所示:

现有基因型为AaBbEe的两个亲本杂交,出现黑色子代的概率为(  ) 
 A.1/64    B.8/64 
 C.3/64    D.27/64

【答案】C 
【解析】 
假设该生物体内的黑色素的合成只能由无色物质转化而来,则黑色个体的基因型是A__bbee,则AaBbEe×AaBbEe产生A__bbee的比例为3/4×1/4×1/4=3/64。

3.在家蚕遗传中,蚁蚕(刚孵化的蚕)体色的黑色与淡赤色是一对相对性状,黄茧和白茧是一对相对性状(控制这两对相对性状的基因自由组合),两个杂交组合得到的子代(足够多)数量比见下表,则以下叙述中错误的是(  ) 
  

 A.黑色对淡赤色为显性,黄茧对白茧为显性 
 B.组合一中两个亲本的基因型和表现型不相同 
 C.组合二中亲本的基因型和子代的基因型相同 
 D.组合一和组合二的子代中白茧淡赤蚁的基因型完全相同

【答案】B 
【解析】 
由于组合一后代黄茧∶白茧=3∶1,黑色∶淡赤色=3∶1,则黄茧对白茧为显性(相关基因用A、a表示),黑色对淡赤色为显性(相关基因用B、b表示)。由组合一后代比例为9∶3∶3∶1,可知两亲本均为黄茧黑蚁,基因型为AaBb。组合二后代全部为白茧,黑色∶淡赤色=1∶1,可知亲本基因型为aaBb×aabb,根据遗传图解可知后代基因型为aaBb、aabb,所以A、C项正确,B项错误。白茧淡赤色个体的基因型为aabb,所以D项正确。

4.假如水稻的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗病(R)对易染病(r)为显性。现有一高秆抗病的亲本水稻和矮秆易染病的亲本水稻杂交,产生的F1再和隐性类型进行测交,结果如图所示(两对基因位于两对同源染色体上)。请问F1的基因型为(  ) 
  

 A.DdRR和ddRr 
 B.DdRr和ddRr 
 C.DdRr和Ddrr 
 D.ddRr

【答案】C 
【解析】 
因测交后代比例不是1∶1∶1∶1,可见F1并非全是DdRr,测交后代中易染病的较多,故F1中还有基因型为Ddrr的个体。

5.科研人员为探究某种鲤鱼体色的遗传,做了如下实验:用黑色鲤鱼与红色鲤鱼杂交,F1全为黑鲤,F1自交结果如下表所示。根据实验结果,判断下列推测错误的是(  ) 
  
 A.鲤鱼体色中的黑色是显性性状 
 B.鲤鱼的体色由细胞核中的基因控制 
 C.鲤鱼体色的遗传遵循自由组合定律 
 D.F1与隐性亲本杂交,后代中黑鲤与红鲤的比例为1∶1

【答案】D 
【解析】 
  根据F1自交结果黑色∶红色为15∶1,可推知鲤鱼体色的遗传受两对等位基因控制,遵循孟德尔的自由组合定律。由黑色∶红色为15∶1,可推知红色性状由双隐性基因决定,其他为黑色。根据F1测交遗传图解可知测交会产生两种表现型,比例为3∶1。

【终极闯关】 
1.(2013·天津卷,5) 
大鼠的毛色由独立遗传的两对等位基因控制。用黄色大鼠与黑色大鼠进行杂交实验,结果如图。据图判断,下列叙述正确的是(  ) 
  
 A.黄色为显性性状,黑色为隐性性状 
 B.F1与黄色亲本杂交,后代有两种表现型 
 C.F1和F2中灰色大鼠均为杂合子 
 D.F2黑色大鼠与米色大鼠杂交,其后代中出现米色大鼠的概率为1/4

【答案】B 
【解析】 
根据遗传图谱F2出现9∶3∶3∶1的分离比可知,大鼠的毛色遗传符合基因的自由组合定律。设亲代黄色、黑色大鼠基因型分别为AAbb、aaBB,则F1为AaBb(灰色),F2中A_B_(灰色)、A_bb(黄色)、aaB_(黑色)、aabb(米色)。由此判断大鼠的毛色遗传为基因互作,A选项错误;F1 AaBb×AAbb(黄色亲本)→A_Bb(灰色)、A_bb(黄色),B选项正确;F2中的灰色大鼠有AABB的纯合子,C选项错误;F2黑色大鼠与米色大鼠杂交,其后代中出现米色大鼠的概率为,D选项错误。

2.(2015.海南卷.12)下列叙述正确的是(  ) 
 A.孟德尔定律支持融合遗传的观点 
 B.孟德尔定律描述的过程发生在有丝分裂中 
 C.按照孟德尔定律,AaBbCcDd个体自交,子代基因型有16种 
 D.按照孟德尔定律,对AaBbCc个体进行测交,测交子代基因型有8种

【答案】D 
【解析】 
  孟德尔定律的前提是遗传因子独立存在,不相互融合,A错误;孟德尔定律描述的过程发生在减数分裂中,B错误;按照孟德尔定律,AaBbCcDd个体自交,子代基因型有3x3x3=27种,C错误;按照孟德尔定律,对AaBbCc个体进行测交,测交子代基因型有2x2x2=8种,D正确。

3. (2015.上海卷.26) 
早金莲由三对等位基因控制花的长度,这三对基因分别位于三对同源染色体上,作用相等且具叠加性。已知每个显性基因控制花长为5mm,每个隐性基因控制花长为2mm。花长为24mm的同种基因型个体相互授粉,后代出现性状分离,其中与亲本具有同等花长的个体所占比例是(  ) 
 A.1/16    B.2/16 
 C.5/16    D.6/16

【答案】D 
【解析】 
由“花长为24mm的同种基因型个体相互授粉,后代出现性状分离”说明花长为24mm的个体为杂合子,再结合“每个显性基因控制花长为5mm,每个隐性基因控制花长为2mm且早金莲由三对等位基因控制花的长度,这三对基因分别位于三对同源染色体上,作用相等且具叠加性”可推知花长为24mm的个体为杂合子,且个体中含4个显性基因和2个隐性基因。假设该个体基因型为AaBbCC,则基因型相同的这样的个体互交后代含4个显性基因和两个隐性基因的基因型有:AAbbCC、aaBBCC、AaBbCC,这三种基因型在后代中所占的比例为:1/4×1/4×1+1/4×1/4×1+1/2×1/2×1=6/16;答案选D。

4.(2014.全国大纲卷34) 
现有4个小麦纯合品种,即抗锈病无芒、抗锈病有芒、感锈病无芒、感锈病有芒,已知抗锈病对感锈病为显性,无芒对有芒为显性,且这两对相对性状各由一对等位基因控制。若用上述四个品种组成两个杂交组合,使其F1均为抗锈病无芒,且这两个杂交组合的F2表现型及其数量比完全一致。回答问题: 
(1)为实现上述目的,理论上必需满足的条件有:在亲本中控制这两对相对性状生物两对等位基因必须位于 ______,在形成配子时非等位基因要______,在受精时雌雄配子要______,而且每种合子(受精卵)的存活率也要______。那么,这两个杂交组合分别是______和______ 。 
(2)上述两个杂交组合的全部F2植株自交得到F3种子,1个F2植株上所结的全部F3种子种在一起,长成的植株称为1个株系。理论上,在所有F3株系中,只表现出一对性状分离的株系有4种,那么,在这4种株系中,每种株系的表现型及其数量比分别是______,______,和______。

【答案】 
(1)非同源染色体;自由组合;随即结合;相等; 
抗锈病无芒 × 感锈病有芒;抗锈病有芒× 感锈病无芒 
(2)抗锈病无芒 :抗锈病有芒 = 3 :1;抗锈病无芒:感锈病无芒 = 3:1;感锈病无芒 :感锈病有芒 = 3:1;抗锈病有芒 = 3:1感锈病有芒 = 3:1
【解析】

(1)根据遗传的基因自由组合定律可以知道:能够自由组合的是非同源染色体上的非等位基因, 在减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合,其不同类型的雌雄配子彼此结合的概率也相同。又根据题目要求F1均为抗锈病无芒个体,且在其后代F2中的表现性和数量比完全相同,则其杂交后所得的F1的基因型也相同,则根据这两个条件可以得出其杂交组合只能为:抗锈病无芒 × 感锈病有芒和抗锈病有芒 × 感锈病无芒。 
(2)设抗锈病性状由T基因控制,无芒性状由D基因控制,则在F2自交后代F3中只出现一对性状分离的个体必然只含有一对等位基因,另一个性状必为纯合体。所以,F2中符合要求的个体的基因型为: 
TTDd(抗锈病无芒)、TtDD(抗锈病无芒)、ttDd(感抗锈病无芒)、Ttdd(抗锈病有芒)。 
TTDd(抗锈病无芒)自交,后代为抗锈病无芒:抗锈病有芒=3:1; 
TtDD(抗锈病无芒)自交,后代为抗锈病无芒:感锈病无芒=3:1; 
ttDd(感锈病无芒)自交,后代为感锈病无芒:感锈病有芒=3:1; 
Ttdd(抗锈病有芒)自交,后代为抗锈病有芒:感锈病有芒=3:1。

5.(2015.福建卷.28) 
  鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本,进行杂交实验,正交和反交结果相同。实验结果如图所示。请回答: 
(1)在鳟鱼体表颜色性状中,显性性状是______。亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是______。 
(2)已知这两对等位基因的遗传符合自由自合定律,理论上F2还应该出现______性状的个体,但实际并未出现,推测其原因可能是基因型为______的个体本应该表现出该性状,却表现出黑眼黑体的性状。 
(3)为验证(2)中的推测,用亲本中的红眼黄体个体分别与F2中黑眼黑体个体杂交,统计每一个杂交组合的后代性状及比例。只要其中有一个杂交组合的后代______,则该推测成立。 
(4)三倍体黑眼黄体鳟鱼具有优良的品质。科研人员以亲本中的黑眼黑体鳟鱼为父本,以亲本中的红眼黄体鳟鱼为母本,进行人工授精。用热休克法抑制受精后的次级卵母细胞排出极体,受精卵最终发育成三倍体黑眼黄体鳟鱼,其基因型是______。由于三倍体鳟鱼______,导致其高度不育,因此每批次鱼苗均需重新育种。

【答案】

(1)黄体(或黄色) aaBB 
(2)红眼黑体 aabb 
(3)全部为红眼黄体 
(4)AaaBBb不能进行正常的减数分裂,难以产生正常配子(或在减数分裂过程中,染色体联会紊乱,难以产生正常配子)

【解析】

(1)孟德尔把F1中显现出来的性状,叫做显性性状,所以在体表颜色性状中,黄体为显性性状。亲本均为纯合子,颜色中黑眼位显性性状,所以亲本红眼黄体鳟鱼基因型为aaBB。 
(2)符合自由组合定律会出现性状重组,则还应该出现红眼黑体个体,但实际情况是这种双隐性aabb个体表现为黑眼黑体。 
(3)亲本红眼黄体基因型为aaBB,黑眼黑体推测基因型为aabb或A-bb,若子代全部表现为红眼黄体即说明有aabb。 
(4)父本为黑眼黑体鳟鱼,配子应为ab或Ab,母本为红眼黄体,热休克法法抑制次级卵母细胞分裂,即配子为aaBB,形成黑眼黄体,两对均是显性性状,所以三倍体鱼的基因型为AaaBBb。三倍体在减数分裂时联会紊乱,难以形成正常配子,所以高度不育。

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