染色體異常類遺傳題的解題思路分析

王開誠

(湖南省婁底市第一中學(xué))

涉及染色體異常知識的遺傳題,基因在遺傳過程中,仍會遵循孟德爾遺傳規(guī)律,但由于染色體變異的存在,遺傳現(xiàn)象更復(fù)雜。這類題型一般包括染色體變異類型的判斷、染色體變異產(chǎn)生的機理、配子的產(chǎn)生等考點,隨之產(chǎn)生配子受精能力的變化、后代各種基因型的個體生存能力的變化及由此導(dǎo)致的后代各種表現(xiàn)型個體的比例變化等都使其變得與常規(guī)遺傳題不同。本文將從以上幾個層次逐步揭示這類題型的表現(xiàn)形式和解題步驟,有效提高學(xué)生的解題能力。

1.染色體變異的類型

2.染色體變異產(chǎn)生的機理與例題展示

2.1 染色體結(jié)構(gòu)變異的機理

由X射線、γ射線或其他射線、某些化學(xué)藥物或體內(nèi)代謝作用的產(chǎn)物引起。具有隨機性和不定向性。發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異時,染色體均會斷裂,且斷裂后發(fā)生重組,導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異。

2.2 染色體數(shù)目變異的機理

染色體數(shù)目變異一般是有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,姐妹染色單體或同源染色體沒有正常分離造成的。如低溫、秋水仙素、射線等因素都可以導(dǎo)致染色體數(shù)目變異。

2.3 例題展示

例1:在有絲分裂中期,觀察到某二倍體植物細(xì)胞中某一條染色體的兩條染色單體上具有相同的重復(fù)片段,請回答:

這種變異屬于染色體____________________變異中的________________。這種變異發(fā)生的時間____________(填“早于”或“晚于”)S期,原因是________________________。

(參考答案:結(jié)構(gòu)變異 重復(fù) 早于 兩條染色單體上具有的重復(fù)片段是相同的,可見是先發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異,后進(jìn)行復(fù)制)

例2:基因型為Bb的二倍體番茄植株,其自交后代出現(xiàn)了一株基因型為Bbb的三體(某對染色體多一條)植株。該三體植株產(chǎn)生的最可能原因:

如果是減數(shù)第一次分裂發(fā)生差錯,則原因:________。如果是減數(shù)第二次分裂發(fā)生差錯,則原因:________。

(參考答案:減數(shù)第一次分裂時含B和b的同源染色體未分離最終產(chǎn)生了含Bb的配子 減數(shù)第二次分裂時含b的兩個染色單體未分離而移向同一極,最終產(chǎn)生了含bb的配子)

這兩道例題分別考查了染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異的機理及發(fā)生的時間,并與染色體的復(fù)制和細(xì)胞的分裂有機地結(jié)合在一起,體現(xiàn)了對科學(xué)思維和綜合能力的考查。

3.染色體變異與配子的產(chǎn)生

在遺傳題中,往往要對各種雜交(含自交、測交)的結(jié)果進(jìn)行分析,這都需要先分析配子的種類和比例。

3.1 配子產(chǎn)生過程的分析

配子的產(chǎn)生可以通過對減數(shù)分裂過程進(jìn)行分析,也可以通過模擬實驗判斷,還可以通過畫圖分析。

如一個基因型為Bbb的三體植株,減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子種類及比例可用模擬法進(jìn)行分析,取2黑(代表b基因)1白(代表B基因)的圍棋子,放在不透明的盒內(nèi),搖晃后隨機抓出一顆,并記錄抓出的圍棋子和盒中剩余的兩顆圍棋子的組合;將抓出的圍棋子放回盒中,搖晃后再抓一顆……重復(fù)該動作50次乃至更多。數(shù)據(jù)按下表記錄。

隨機抓取小球的組合種類及比例配子種類B(白)bb(黑黑)b(黑)Bb(白黑)次數(shù)比例

最終得到的結(jié)果接近于B∶bb∶Bb∶b=1∶1∶2∶2。

還可以進(jìn)一步讓學(xué)生分析其機理,引導(dǎo)學(xué)生理解“三體產(chǎn)生配子時,三條同源染色體中的任意兩條配對與分離,第三條染色體則隨機移向一極”。

3.2 常見染色體變異與配子種類的總結(jié)

基因型發(fā)生的變異變異后的基因型產(chǎn)生的配子種類配子的比例Aa(二倍體)含a基因的染色體片段缺失AO含A和不含A(a)基因的配子1∶1含a基因的染色體增加一條Aaa(三體)A、aa、Aa、a1∶1∶2∶2含a基因的染色體增加一組Aaa(三倍體)聯(lián)會紊亂一般不能產(chǎn)生配子染色體數(shù)加倍AAaa(四倍體)AA、Aa、aa1∶4∶1

4.染色體異常類遺傳題分析

4.1 解題思路

此類遺傳題的解題思路可以概括:

審題→判斷變異類型→判斷遵循的遺傳定律→配子分析→根據(jù)題目要求進(jìn)一步解題。

4.2 例題

玉米籽粒的黃色(A)對白色(a)為顯性,已知基因A、a位于9號染色體上,且無正常9號染色體的花粉不能參與受精作用。現(xiàn)有基因型為Aa的植株甲,其細(xì)胞中9號染色體如圖1所示。

圖1

①植株甲的變異類型屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的________。

②為了確定植株甲的A基因是位于正常染色體上,還是異常染色體上,讓其進(jìn)行自交產(chǎn)生F1,F1的表現(xiàn)型及比例為________,證明A基因位于異常染色體上。

③以植株甲為父本,以正常的白色籽粒植株為母本,雜交產(chǎn)生的F1中,發(fā)現(xiàn)了一株黃色籽粒植株乙,其染色體及基因組成如圖2所示。該植株形成的可能原因:________。

圖2

④若植株乙在減數(shù)第一次分裂過程中,3條9號染色體隨機移向細(xì)胞兩極,并最終形成含1條或2條9號染色體的配子,那么以植株乙為父本,以正常的白色籽粒植株為母本進(jìn)行測交,后代的表現(xiàn)型及比例是________。

4.3 分析

審題:獲取“無正常9號染色體的花粉不能參與受精作用”這一信息。

染色體變異類型的判斷:圖1所示細(xì)胞發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失,且缺失的是一條9號染色體上的一個片段。圖2所示細(xì)胞則進(jìn)一步發(fā)生了染色體數(shù)目變異。

遵循的遺傳定律:由于只涉及一對基因,所以遵循“基因的分離定律”。

配子分析:

根據(jù)圖1分析,植株甲產(chǎn)生的配子有兩種,分別為含正常9號染色體和不含正常9號染色體的配子,比例為1∶1(無正常9號染色體的精子不能參與受精作用,所以父本只能產(chǎn)生一種可育的雄配子)。

根據(jù)圖2分析,首先將植物乙按三體的情況分析,產(chǎn)生4種配子,分別為A∶aa∶Aa∶a=1∶1∶2∶2,再考慮染色體結(jié)構(gòu)變異,其中,只含A基因的雄配子不育。

綜上所述,不難得出①缺失 ②黃色∶白色=1∶1 ③父本減數(shù)(第一次)分裂過程中同源染色體(9號染色體)未分離 ④黃色∶白色=2∶3。

5.總結(jié)

染色體異常類遺傳題的解題思路可簡單概括為以下幾點:

審題,了解與把握題目信息(這一步至關(guān)重要);

通過文字、圖形或特殊的比例判斷變異的類型;

根據(jù)變異的類型確定相關(guān)個體的基因型、相應(yīng)性狀的遺傳方式;

分析產(chǎn)生配子的種類和比例、配子的育性或后代的存活狀況;

根據(jù)題目要求解題。