核心素养串讲课2-科学思维之基因

核心素养串讲课2科学思维之基因思维导图·以点带面建体系【素养体现】与基因相关的科学思维主要体现角度:1.建立模型:利用模型分析基因、DNA与染色体三者之间的关系。2.比较分析与归纳概括:比较基因复制、转录和翻译,归纳概括遗传信息的传递途径及基因与性状的关系。3.演绎与推理:基因控制生物的性状。在减数分裂过程中等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合及基因突变等形成多种多样的配子,进而产生多样化后代。命题解读·素养提升串关联【命题视角】1.基于基因与染色体的关系和基因的遗传规律实验探究考查基因所在染色体的位置;2.以“新型冠状病毒”“新冠疫苗”为背景,考查基因表达及基因与性状的关系;3.以基因为中心,进行细胞分裂、遗传和变异、生物进化和生物多样性等知识的串联。热点一基因、DNA、染色体和性状的关系1.(2021·绵阳二模)基因是控制生物性状的基本单位。下列有关基因的说法,正确的是 (

)A.都能控制酶的合成 B.都位于染色体上C.都只在细胞内表达 D.都含有遗传密码【解析】选C。基因不都能控制酶的合成,有些基因控制结构蛋白的合成,A错误;基因不都位于染色体上,细胞质中也含有基因,如线粒体基因和叶绿体基因,B错误;基因控制蛋白质合成的过程需要在细胞中完成,因此基因都只在细胞内表达,C正确;遗传密码位于信使RNA上,D错误。热点预测·精练题组提能力2.(2021·红河州二模)下列关于基因的位置及其遗传规律的叙述,正确的是 (

)A.位于一对同源染色体的同一位置的基因,控制的是同一性状B.非等位基因都位于非同源染色体上,且遵循自由组合定律C.性染色体上基因的传递都有交叉遗传的特点D.同源染色体上的一对等位基因,碱基数目相同而排列顺序不同【解析】选A。一对染色体的同一位置上存在相同基因或等位基因,控制的是同一性状,A正确;非等位基因也可能位于同源染色体上不同的位置,B错误;X染色体上的基因有交叉遗传的特点,Y染色体上的基因表现为父子相传,不是交叉遗传,C错误;同源染色体上的等位基因碱基排列顺序不同,碱基数目也可能不同,D错误。3.(2021·吉林二模)下列关于基因和染色体关系的叙述,正确的是 (

)A.生物形成的配子中基因和染色体都单个存在B.摩尔根等人通过灰身与黑身果蝇杂交实验证明基因在染色体上C.人类的性染色体上基因所控制的性状与性别相关联D.基因都是通过控制酶的合成来控制生物性状的【解析】选C。1条染色体上有许多个基因,四倍体生物形成的配子中基因和染色体都成对存在,A错误;摩尔根等人通过红眼与白眼果蝇杂交实验证明基因在染色体上,B错误;性染色体上的基因所控制的性状与性别相关联,这种遗传方式称为“伴性遗传”,C正确;基因对性状的控制有两种途径:一,基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状;二,基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,D错误。4.如图为人体内胰岛素基因的表达过程。胰岛素含有2条多肽链,其中A链含有21个氨基酸,B链含有30个氨基酸,含有3个二硫键(二硫键是由2个-SH连接而成的),下列说法错误的是 (

)A.过程①以核糖核苷酸为原料,RNA聚合酶催化该过程B.过程②发生在细胞质中,需要3种RNA参与C.胰岛素基因的两条链分别控制A、B两条肽链的合成D.51个氨基酸形成胰岛素后,相对分子质量比原来减少了888【解析】选C。过程①表示转录,以核糖核苷酸为原料,在RNA聚合酶催化下合成RNA,A正确;过程②表示翻译,发生在细胞质中,需要mRNA、tRNA、rRNA参与,B正确;转录是以基因的一条链为模板,胰岛素基因的一条链控制胰岛素分子中A、B两条肽链的合成,C错误;51个氨基酸形成胰岛素后,其相对分子质量的减少量=脱水数×18+形成的二硫键×2=49×18+3×2=888,D正确。热点二基因的遗传规律和变异5.(2021·乌鲁木齐二模)某高等动物的基因型为AaBbCc,如图为该动物一个核DNA分子中的三个基因A、B、C的分布情况,图中①、②为基因间无遗传效应的片段。下列有关叙述错误的是 (

)A.三对基因可在减数分裂过程中发生基因重组B.染色体结构变异有可能导致基因B、C的位置发生互换C.仅考虑上述基因,该动物可产生数量相等的8种配子D.基因A的碱基序列改变可能影响基因B、C的表达【解析】选C。三对基因位于一对同源染色体上,在减数第一次分裂前期,同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换,会导致基因重组,A正确;染色体结构变异,发生倒位,会导致B、C的位置互换,B正确;形成配子时如果不发生交叉互换,只能产生数量相等的2种配子,C错误;基因之间的作用可能会相互影响,因此基因A的碱基序列改变可能影响基因B、C的表达,D正确。6.(2021·六盘山二模)兔子的毛色是由一组复等位基因控制的。C+控制野鼠色,对其他3个复等位基因为显性;Cch控制灰色,对Ch和Ca为显性;Ch控制喜马拉雅白化,对Ca为显性;Ca是一种突变型,不能形成色素,纯合时兔子毛色为白色。以下分析正确的是 (

)A.控制兔子毛色的复等位基因的遗传遵循分离定律和自由组合定律B.若某种群仅含有三种与毛色相关的复等位基因,则杂合子有6种基因型C.喜马拉雅白化兔相互交配产生白色兔是基因突变的结果D.C+Ch与CchCa杂交后代表现型及比例接近野鼠色∶灰色∶喜马拉雅白化=2∶1∶1【解析】选D。兔子的毛色是由一组复等位基因控制的,遵循基因的分离定律,但不遵循的基因的自由组合定律,A错误;若某种群仅含有三种与毛色相关的复等位基因,则杂合子有3种,B错误;喜马拉雅白化兔相互交配产生白色兔是基因分离的结果,C错误;C+Ch与CchCa杂交后代情况为C+Cch(野鼠色)∶C+Ca(野鼠色)∶CchCh(灰色)∶ChCa(喜马拉雅白化)=1∶1∶1∶1,可见,后代表现型及比例接近野鼠色∶灰色∶喜马拉雅白化=2∶1∶1,D正确。7.豌豆(2n=14)的高茎(A)对矮茎(a)为显性。细胞中的某一对同源染色体少一条的个体称为单体,染色体表示为2n-1。已知单体和缺少一条染色体的生殖细胞均能存活。为了判断基因A/a是否位于4号染色体上,现让纯合的高茎4号染色体单体(4号同源染色体少一条)与矮茎正常个体杂交。下列叙述正确的是 (

)A.4号染色体单体的细胞进行减数分裂时,能形成6个四分体B.若子代个体全部表现为高茎,则说明基因A位于4号染色体上C.可通过显微镜观察法判断基因A是否位于4号染色体上D.单体的变异类型与猫叫综合征的变异类型相同【解析】选A。4号染色体单体的细胞进行减数分裂时,只有6对同源染色体,故能形成6个四分体,A正确;若基因A位于4号染色体上,则子代个体中高茎∶矮茎=1∶1,B错误;显微镜只能观察到染色体,无法观察到DNA分子序列,故无法观察到基因A是否位于4号染色体上,C错误;单体的变异类型属于染色体数目的变异,而猫叫综合征属于染色体结构变异中的缺失,D错误。8.(2021·郑州二模)果蝇的体色有黄身(A)、灰身(a)之分,翅形有长翅(B)、残翅(b)之分,均在常染色体上。现用两种纯合果蝇杂交,因某种精子没有受精能力,导致F2的4种表现型比例为5∶3∶3∶1。下列叙述错误的是 (

)A.果蝇体色、翅形的遗传都遵循基因的分离定律B.亲本雄果蝇的基因型不可能为AABBC.基因型为AaBb的雄果蝇进行测交,其子代有3种表现型D.F2黄身长翅果蝇中双杂合子个体占2/5【解析】选D。由于F2出现4种类型且比例为5∶3∶3∶1,所以果蝇体色与翅型的遗传遵循基因的自由组合定律,也遵循基因的分离定律,A正确;由分析可知,说明基因组成为AB的精子没有受精能力,亲本雄果蝇的基因型不可能为AABB,B正确;基因型为AaBb的雄果蝇进行测交,测交父本产生的精子中能受精的只有Ab、aB、ab三种,所以其子代基因型有Aabb、aaBb、aabb,表现型有3种,C正确;F2黄身长翅果蝇的基因型是AaBB、AABb、AaBb,比例为1∶1∶3,所以双杂合子个体占3/5,D错误。9.果蝇正常翅(Ct)对缺刻翅(ct)显性,红眼(W)对白眼(w)显性,两对基因均位于X染色体的A片段上。用“+”表示A片段存在,“-”表示A片段缺失。染色体组成为X+X-的红眼缺刻翅雌果蝇与染色体组成为X+Y的白眼正常翅雄果蝇杂交,F1中雌雄比为2∶1,且白眼全是雌果蝇,雄果蝇全是红眼。下列叙述错误的是 (

)A.Ct/ct、W/w两对基因的遗传不遵循自由组合定律B.A片段缺失的X-Y个体表现为缺失纯合致死C.F1中红眼正常翅雌果蝇与红眼缺刻翅雄果蝇的比例为1∶1D.F1雌雄果蝇相互交配,F2中红眼缺刻翅雌果蝇占1/7【解析】选D。因为只有非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律,Ct/ct、W/w两对基因均位于X染色体的A片段上,因此Ct/ct、W/w两对基因的遗传不遵循自由组合定律,A正确;X+X-的红眼缺刻翅雌果蝇与染色体组成为X+Y的白眼正常翅雄果蝇杂交,后代表现型依次为红眼正常翅雌果蝇、白眼正常翅雌果蝇、红眼缺刻翅雄果蝇和X-Y个体,由于F1中雌雄比为2∶1,且只存在红眼雄果蝇,所以A片段缺失的X-Y个体表现为缺失纯合致死,B正确;由以上分析可知F1中红眼正常翅雌果蝇与红眼缺刻翅雄果蝇的比例为1∶1,C正确;F1雌果蝇的基因型XWctXwCt,XwCtX-,雄果蝇的基因型XWctY,随机交配,产生的配子及后代为所以F2中红眼缺刻翅雌果蝇占2/7。雄配子雌配子1/4XWct1/2XwCt1/4X-1/2XWct1/8XWctXWct1/4XWctXwCt1/8XWctX-1/2Y1/8XWctY1/4XwCtY致死10.(2021·武威二模)果蝇是遗传学中常用的模式生物,其性别决定方式为XY型。现有一果蝇群体,灰身与黑身是一对相对性状,而且受等位基因(A/a)控制,请回答下列问题:(1)灰身雌果蝇与黑身雄果蝇杂交,其后代F1均为灰身。若要分析A/a基因的位置,让F1相互交配,F2中灰身∶黑身=3∶1。若

,则说明位于常染色体上;若

,则说明位于X染色体上或位于

。

(2)已知灰身(A)与黑身(a)、红眼(B)与白眼(b)、长翅(D)与短翅(d)三对等位基因均位于常染色体上,现有品系①:纯合灰身红眼长翅果蝇,品系②:黑身白眼短翅果蝇,让品系①与品系②杂交,F1均为灰身红眼长翅果蝇,F1相互交配,F2中灰身红眼长翅果蝇占9/16,可以说明三对等位基因位于

对同源染色体上。以上述两种品系以及F1中的果蝇为材料,设计实验,通过一次杂交的方式确定上述3对等位基因的位置关系。

实验案:

。

若子代中

,则A/a与B/b位于同一对同源染色体上。

【解析】(1)根据以上分析已知,F2

中出现了灰身∶黑身=3∶1的性状分离比,可能是伴性遗传也可能是常染色体遗传的结果,若是常染色体遗传,则性状与性别不关联,即后代雌雄个体中均为灰身∶黑身=3∶1;若是伴性遗传,可能在X染色体上或位于同源区,则亲本为XAXa、XAY或者XAXa、XAYa,其子代性状之比也是3∶1,但是后代性状要与性别相关联,即后代雌性均为灰身,雄性个体中灰身∶黑身=1∶1。(2)根据以上分析已知,F1基因型为AaBbDd,由于F2中灰身红眼长翅果蝇(A_B_D_)占9/16,出现的是9∶3∶3∶1的类型,则说明这三对等位基因必然有两对是连锁型的,即三对等位基因位于两对同源染色体上;由于品系①②都是纯合子,所以F1(AaBbDd)基因的位置关系共有3种情况:①AB连锁,ab

连锁,Dd

独立位于另一对同源染色体上;②AD连锁,ad连锁,Bb独立位于另一对同源染色体上;③BD连锁,bd

连锁,Aa

独立位于另一对同源染色体上。这三种情况下,F1

所产生的配子种类会有差异,所以可以通过让F1灰身红眼长翅果蝇(AaBbDd)与品系②(aabbdd)杂交,即测交实验,观察子代性状及比例来判断究竟是哪一种情况。若子代中灰身红眼长翅∶灰身红眼短翅∶黑身白眼长翅∶黑身白眼短翅=1∶1∶1∶1,则说明A/a与B/b位于同一对同源染色体上。答案:(1)雌雄个体中均为灰身∶黑身=3∶1雌性均为灰身,雄性个体中灰身∶黑身=1∶1

X、Y染色体的同源区段(2)2让F1

中的灰身红眼长翅果蝇与品系②杂交,观察子代性状及比例灰身红眼长翅∶灰身红眼短翅∶黑身白眼长翅∶黑身白眼短翅=1∶1∶1∶1

【加固训练】

(2021·九江二模)水稻(2n=24)是我国主要的粮食作物之一,请回答下列问题:(1)提高水稻产量的一个重要途径是利用杂交种的杂种优势,但杂交种只能种植一代,其原因是

,进而影响产量。

(2)水稻的抗病和感病性状由一对等位基因控制,研究人员通常用单体(2n-1)进行基因的染色体定位,人工构建水稻的单体系(抗病)应有

种单体,若感病是由一对隐性基因控制,将感病水稻与水稻单体系中的全部抗病单体分别杂交,留种并单独种植,当子代出现表现型以及比例为

时,可将感病基因定位于该单体所缺少的染色体上。

(3)现研究人员将抗病,感病基因(R/