运用等价转换法 巧解遗传计算题.docx
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运用等价转换法巧解遗传计算题
运用等价转换法巧解遗传计算题
遗传计算一直以来是个棘手的问题,不过若能在解答相关问题时,恰当地进行一些等价转换,往往能使问题具体化、简单化。
下面结合一些典型例题来分析一下等价转换法的运用,以供同学们参考。
1碱基数量的计算
例1下列哪项对双链DNA分子的叙述是不正确的()
A.若一条链A和T的数目相等,则另条链A和T的数目也相等
B.若一条链G的数目为C的2倍,则另条链G的数目为C的0.5倍
C.若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另条链的A∶T∶G∶C=2∶l∶4∶3
D.若一条链的G∶T=1∶2,另一条链的C∶A=2∶1
答案:
D解析:
绘制双链DNA分子示意图,并进行等价转换(如图所示),A1、T1、C1、G1分别代表1号链上的全部A、T、C、G,A2、T2、C2、G2分别代表2号链上的全部A、T、C、G。
根据碱基互补配对原则,在双链DNA分子中,A1=T2,T1=A2,C1=G2,G1=C2。
分析题目选项可知,A、B、C选项均正确,而D选项错误。
若1号链上G1∶T1=1∶2,而由知G1=C2,T1=A2,故2号链上的C2∶A2=1∶2。
2DNA分子复制的计算
例2有100个碱基对的某DNA分子片段,内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸,若连续复制n次,这n次复制共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸()个。
A.40n-1 B.40n C.40×2n-1 D.40×(2n-1)
答案:
D 解析:
绘制DNA分子复制示意图,并进行等价转换(如图所示),实线代表母链,虚线代表子链。
实际上把“半保留复制”看成“全保留复制”,即复制n次后,最初作为模板的亲代DNA分子的两条母链,可重组为成一个DNA分子,不需要提供游离的腺嘌呤脱氧核苷酸,而其由子链组重组成的DNA分子都是“新合成的”,需要提供游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。
那么复制n次后,相当于“新合成”了(2n-1)个DNA分子。
依题意可求得一个DNA分子中的腺嘌呤脱氧核苷酸数为40个,则这n次复制共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸40×(2n-1)个。
3多对等位基因遗传的计算
例3基因型分别为ddEeFf和DdEeff的两种豌豆杂交,在3对等位基因各自独立遗传的条件下,回答下列问题:
(1)该杂交后代的基因型及表现型种类分别是 、 。
(2)该杂交后代中表现型为D性状显性、E性状显性、F性状隐性的概率为 。
(3)该杂交后代中基因型为ddeeff的个体所占比例为 。
(4)该杂交后代中,子代基因型不同于两亲本的个体占全部子代的比例为 。
答案:
(1)12 8
(2)3/16 (3)1/16 (4)3/4解析:
绘制亲本杂交图解,并进行等价转换(如图所示),将亲本杂交组合拆分为三组,按基因分离规律分别求出F1的基因型和表现型,并用多项式表示出来。
依题意可求得:
(1)杂交后代的基因型为2×3×2=12种,表现型为2×2×2=8种。
(2)该杂交后代中表现型为D性状显性、E性状显性、F性状隐性的概率为:
1/2×3/4×1/2=3/16。
(3)该杂交后代中基因型为ddeeff的个体所占比例为1/2×1/2×1/2=1/16。
(4)该杂交后代中,子代基因型同于两亲本(ddEeFf和DdEeff)的个体占全部子代的比例为1/2×1/2×1/2+1/2×1/2×1/2=1/4,则不同于两亲本的占1-1/4=3/4。
一道经典遗传题的思维程序
浙江大学附属中学 缪仁票
一、例题:
图一为某家族患两种病的遗传系谱(甲种病基因用A、a表示,乙种病的基因用B、b表示),Ⅱ6不携带乙种病基因。
请回答:
图一:
某家族患两种病的遗传系谱图
(1)甲病属于 性遗传病,致病基因在 染色体上,乙病属于 性遗传病,致病基因在 染色体上。
(2)Ⅱ4和Ⅱ5基因型是 。
(3)若Ⅲ7和Ⅲ9结婚,子女中同时患有两种病的概率是 ,只患有甲病的概率是 ,只患有乙病的概率是 。
二、解题的思维程序
1、判断显、隐性和染色体类型
判断致病基因的显、隐性和在常染色体或性染色体上是解决所有遗传计算题的前提,判断是否正确关系到后面能否正确解题,是解题的关键步骤。
思维程序一般先判断显、隐性,然后判断在什么染色体上。
1)判断致病基因的显、隐性
判断致病基因的显、隐性一般有两种方法,一种是绝对方法──有中生无(如图二),还是无中生有(如图三);另一种是相对方法──患病概率出现的程度。
患病概率较高、代代有患者的,一般为显性;患病概率较低、隔代遗传的,一般为隐性。
在上题中,通过Ⅱ3和Ⅱ4或Ⅱ5和Ⅱ6的无中生有,可以判断甲病是隐性遗传病;同理可以判断乙病也是隐性遗传病。
2)判断致病基因所在染色体类型
致病基因的在染色体上一般有三种可能,其一是Y染色体;其二是X染色体;其三是常染色体。
解题的思维程序一般先排除伴Y;再排除伴X;若不能排除伴X,再考虑排除常染色体。
如何排除伴Y呢,因伴Y遗传具有患者只在男性中遗传,且是父传子,子传孙,子子孙孙都有患者。
所以只要观察在直系亲属中是否有出现男性正常或者是否出现有女性换同种病,若有则可以排除致病基因在Y染色体上。
上题通过这种办法都可以排除伴Y;接着再尝试排除伴X,根据显、隐性性质不同,排除伴X的方法不同。
若要排除伴X隐性,只要找到一个女性患者,在她直系的上一代中若有正常男性,或直系下一代的男性中找到一个正常,就可以排除伴X隐性(如图四)。
若要排除伴X显性,只要找到一个男性患者,在他直系的上一代中若出现正常女性,或直系下一代的女性中找到一个正常,就可以排除伴X显性(如图五)。
上题通过甲病通过图四方法就可以排除伴X隐性,确定为常染色体的遗传;乙病因女性患者的上下代中都找不到男性患者,故不能利用这种方法判断,即不能排除伴X,就考虑排除常染色体,那么假设乙病在常染色体上,则Ⅲ10的基因型为bb,Ⅱ6应该是Bb,这与题干信息Ⅱ6不携带乙种病基因相矛盾,故原假设在常染色体上不成立,只能在X染色体上。
2、推理基因型
推理基因型最重要的有三道程序:
其一是确定使用什么字母表示基因型;其二每种疾病的基因型要分开推理,以免两种混合容易出差错;其三首先确定基因型的框架,再推理完整的基因型。
按照这种思维程序,可以顺利推出Ⅱ4和Ⅱ5基因型都是AaXBXb。
3、计算概率
遗传病概率计算的思维程序主要有三道程序:
其一,确定基因型及其概率,对于两对性状的基因型,每对基因型的概率最好写在其前面,或前面一对写在其前面,后一对写在其后面,以免计算时出现差错。
通过上述方法,可以推出Ⅲ7的基因型及其概率为1/3AAXBY或2/3AaXBY和Ⅲ9基因型及其概率为aaXBXb1/2或aaXBXb1/2;其二,每对性状患病概率先分开计算,即应用基因分离定律计算,然后计算总概率。
甲病的概率为1/3,乙病的概率为1/8;其三,利用数学集合图形计算概率。
通过集合图形(如图六),可以很清楚地算出概率,例如,若甲病概率为a,乙病概率为b,那么同时患两种病的概率为ab,只患甲病的概率为a-ab,只患乙病的概率为b-ab,只患一种病的概率为a+b-2ab,正常的概率为1-(a+b-ab)。
通过这种方法,很容易可以算出Ⅲ7和Ⅲ9结婚,子女中同时患有两种病的概率是1/24,只患有甲病的概率是7/24,只患有乙病的概率是1/12。
图六:
利用集合图形计算概率
整体法在遗传概率计算中的运用
概率是对某一可能发生的事件的估计,是指总事件与特定事件的比例,其范围从0到1.遗传概率的计算是一个难点,其中关键是怎样把握整体“1”,研究的整体“1”的范围不同,概率大小就不同,整体“1”的范围越大,则某些性状出现的概率越小,反之则越大。
在绝大部分的题目中,只要能正确理解整体“1”,则计算概率就不难了,分类分析如下:
1、杂交子代确定了表现型和基因型,求表现型和基因型的概率
例1、一对夫妻都携带了白化致病基因,求生一个白化病孩子的概率?
答案:
1/4解析:
因为孩子的表现型是白化病,基因型是aa,故整体1就是所有孩子,则生一个白化病孩子的概率是1/4.
2、、杂交子代确定了表现型,但没确定基因型,求某基因型的概率
例2:
一对表现正常的夫妇生了一男一女两个孩子,其中男孩正常,女孩患有某种遗传病。
该男孩长大后,和一个其母亲是该遗传病患者的正常女人结婚,婚后生了一个表现正常的儿子,问这个儿子携带患病基因的概率是( )
A.3/5 B.5/9 C.4/9 D.11/18
答案:
A解析:
首先判断该病的遗传方式:
无中生有为隐性,生女患病为常隐,则夫妇的基因型都为Aa,男孩表现型正常,他的基因型可能为AA或Aa,把这两种基因型看作是整体“1”,其比例各为1/3和2/3,与正常女人的婚配方式有两种:
1/3AA×Aa;2/3Aa×Aa。
把这两种婚配方式看作是一个整体“1”,则所生孩子基因型Aa出现的概率可表示如下:
P:
1/3AA×Aa P:
2/3Aa×Aa
↓ ↓
F1:
1/3×1/2AA 1/3×1/2Aa F1:
2/3×1/4AA 2/3×2/4Aa 2/3×1/4aa
因为儿子表现型已经正常,那么aa所出现的机会要从整体1中去除,整体1中的两种基因型比例要重新分配,即Aa为:
Aa/(Aa+AA)=(1/6+2/6)/5/6=3/5。
3、求有关自交后代某基因型的概率
①自交过程中不淘汰个体 ②自交过程中每一代都淘汰某种基因型
例3、让基因型为Aa的植物体连续自交4代,则所得到的该生物种群中基因型为AA的个体所占比例是多少?
如果逐代淘汰基因型为aa的个体,则所得到的该生物种群中基因型为AA的个体所占比例是多少?
答案:
15/32AA 15/17AA
解析:
让基因型为Aa的个体连续自交4代,不逐代淘汰,每一自交的子代都看成整体1,很易推知杂合子Aa占F4代个体总数的(1/2)4,即为1/16。
则F4代基因型及比例为15/32AA+2/32Aa+15/32aa。
如果逐代淘汰aa的基因型,则每一代都必须先淘汰aa的个体,再把剩下的个体看成整体1,再计算不同基因型个体的概率,如果不先淘汰aa个体就计算个体的概率,就会出现错误。
具体分析如下表:
亲本
Aa自交
F1
自交结果
1/4AA+2/4Aa+1/4aa (划横线表示淘汰,以下同)
比例换算
1/3AA+2/3Aa
F2
自交结果
1/3AA+2/3(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=3/6AA+2/6Aa+1/6aa
比例换算
3/5AA+2/5Aa
F3
自交结果
3/5AA+2/5(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=7/10AA+2/10Aa+1/10aa
比例换算
7/9AA+2/9Aa
F4
自交结果
7/9AA+2/9(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=15/18AA+2/18Aa+1/18aa
比例换算
15/17AA+2/17Aa
根据表格可知AA的个体占15/17
当然我们也可以快速的解答第二问,因为是自交,逐代淘汰aa的个体与到第F4代一次性淘汰aa的个体,结果是一样的。
到第F4代各个体的比例如上,一次性淘汰15/32aa之后再进行比例换算,基因型为AA的个体占15/17。
4、求自由(随机)交配中某表现型的基因型的概率
例4、果蝇灰身(B)对黑身(b)为显性,现将纯种灰身果蝇与黑身果蝇杂交,
产生的F1代在自交产生的F2代,将F2代中所有黑身果蝇除去,让灰身果蝇自由交配产生F3代。
问F3代中灰身果蝇Bb的概率是( )
A.1:
2 B.4:
5 C.4:
9 D.2:
3
答案:
C解析:
F2中的基因型应为1/4BB、2/4Bb、1/4bb,当除去全部黑身后剩下的灰身果蝇为1,则灰身基因型应为1/3BB、2/3Bb,让这些灰身果蝇自由交配时,
则一共有四种交配方式:
①2/3Bb×2/3Bb ②1/3BB×1/3BB
③1/3BB(雌)×2/3Bb(雄) ④2/3Bb(雌)×1/3BB(雄)
四种情况是一个整体1,千万不能少了那种,否则就会出错。
把四种方式分别计算得到子代的个体为:
4/9BB、4/9Bb、1/9bb.如果问F3代灰身果蝇中Bb的概率是( )则答案为1/2,因为整体1为灰身果蝇。
5、求男孩患病和患病男孩的概率
例5、一对夫妻都携带了白化致病基因,求这对夫妻生一个男孩患白化病的概率和患白化病男孩的概率?
答案:
1/4 1/8
解析:
①已经定了是男孩故只要考虑患病的概率,而生的小孩为整体1,患病的占1/4。
②生的小孩为整体1,患病的小孩占1/4,患病小孩又可以看成整体1,包括男孩和女孩两种,男孩占1/2,故答案为1/4×1/2=1/8。
归纳规律为:
常染色体上的基因控制的遗传病,①男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子概率;②患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率×l/2。
例6、一对夫妻,女的是红绿色盲基因携带者,男的正常,求这对夫妻生一个男孩患色盲的概率和色盲男孩的概率?
答案:
l/2 l/4
解析:
①男孩为整体1,分两种正常和色盲,色盲占l/2,答案为1×l/2=l/2。
②孩子为整体1,色盲孩子占l/4,患色盲的孩子只能为男孩,答案为l/4×l=l/4.归纳规律为:
性染色体上的基因控制的遗传病①男孩患病概率只需要考虑男孩中的情况,不要考虑女孩。
②患病男孩概率男孩女孩一起为整体考虑。
6、两对基因(自由组合)的个体产生配子的概率
例7、基因型为AaBb(两对基因分别位于非同源染色体上)的个体,问①这个个体的一个精原细胞可能产生AB精子的概率?
实际产生AB精子的概率?
②这个个体可能产生AB精子的概率?
实际产生AB精子的概率?
(不考虑基因的交叉互换和基因的突变)
答案:
①l/4 l/2或0 ②l/4 l/4
解析:
①一个精原细胞可能产生的四种精子为整体1,AB的精子占l/4,实际产生四个精子为整体1,但两两相同,故AB的精子要么有两个占l/2,要么没有占0。
②这个个体可以产生非常多的精子为整体1共有四种,每种数量基本相等,其中AB精子占l/4 ,因为数量多,所以可能和实际是一样的。
2010-08-04 人教网
《DNA是主要的遗传物质》考点例析
1 DNA是主要的遗传物质的实验证据
1.1 肺炎双球菌转化实验
例1 (08江苏生物)某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验:
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是
A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、存活、死亡
C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、存活
答案 D点拨 高温加热会杀死S菌和R菌,也能使酶失活;DNA酶处理完整的细菌无法使细菌内部的DNA水解。
肺炎双球菌转化的实质是供体菌DNA与受体菌DNA之间的重组,其结果是在S型细菌DNA的控制下,利用R型细菌体内的化学成分,合成了S型细菌的DNA和蛋白质,从而组成了具有毒性的S型细菌。
1.2 噬菌体侵染细菌实验
例2 (10上海卷)若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体浸染,裂解后释放的所有噬菌体
A.一定有35S,可能有32P B.只有35S
C.一定有32S,可能有35S D.只有32P
答案 A
例3 有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程,设计实验如下:
一段时间后,检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素,下表中对结果的预测中,正确的是
选项
放射性
S元素
P元素
A
全部无
全部32S
全部31P
B
全部有
全部35S
多数32P,少数31P
C
少数有
全部32S
少数32P,多数31P
D
全部有
全部35S
少数32P,多数31P
答案 D点拨 病毒营专性寄生生活,在其增殖过程中,以自身核酸为模板,以宿主细胞内的物质为原料,合成、组装出子代病毒。
1.3 RNA病毒重建实验
例4 (09江苏卷)科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。
下列4组实验(见下表)中,不可能出现的结果是
实验
实验结果
编号
实验过程
病斑
类型
病斑中分离出的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA)感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA)感染植物
a型
a型
A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④
答案 C
1.4 实验综合考查
例5 (09广东卷)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。
这两个实验在设计思路上的共同点是
A.重组DNA片段,研究其表型效应
B.诱发DNA突变,研究其表型效应
C.设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应
D.应用同位素示踪技术,研究DNA在亲代与子代之间的传递
答案 C
2 基础知识理论分析
例6 (09江苏卷)下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是
A.豌豆的遗传物质主要是DNA
B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
答案 B
例7 紫茉莉的遗传信息储存于它的
A.DNA或RNA分子中,在细胞核与细胞质中 B.DNA分子中,在细胞核中
C.DNA和RNA分子中,在细胞核与细胞质中 D.DNA分子中,在细胞核与细胞质中
答案 D点拨 绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数生物如烟草花叶病毒、艾滋病病毒等生物的遗传物质是RNA。
真垓生物的遗传物质DNA主要存在于细胞核内的染色体上,只有少数存在于线粒体和叶绿体中。
因此说染色体是遗传物质的主要载体。
3 DNA粗提取与鉴定实验
例8 (07江苏生物)在采用鸡血为材料对DNA进行粗提取的实验中,若需进一步提取杂质较少的DNA,可以依据的原理是
A.在物质的量浓度为0.14mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度最小
B.DNA遇二苯胺在沸水浴的条件下会染成蓝色
C.DNA不溶于酒精而细胞中的一些物质易溶于酒精
D.质量浓度为0.1g/mL的柠檬酸钠溶液具有抗凝血作用
答案 C
点拨 DNA的粗提取与鉴定实验的原理有:
(1)DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl浓度的不同而不同。
当NaCl的浓度为0.14mol/L时,DNA的溶解度最低。
利用这一原理,可使溶解在NaCl溶液中的DNA析出。
(2)DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的其他许多物质溶于酒精溶液。
利用这一原理,可以进一步提取含杂质较少的DNA。
(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色;DNA遇甲基绿溶液被染成蓝绿色。
浅谈人类遗传病遗传方式的判定及有关概率的计算
在近年的高考生物学试题中,人类遗传系谱图分析的试题所占分值比例逐年加大,试题呈现形式灵活多样,主要考查人类遗传病遗传方式的判定及有关概率的计算等相关问题。
特别是两种遗传病同在一个系谱图中的分析,学生感到非常困难,无从着手。
那么,要解决此类高考试题,笔者通过多年的高三生物教学经验,总结了一套简单、快速、准确的解题方法,供大家参考。
1关于人类遗传病遗传方式的判定
1.1 确认或排除伴Y遗传和细胞质遗传
1.1.1 伴Y遗传
这类遗传病的致病基因位于Y染色体上,X染色体上没有与之相对应的基因,所以这些基因只能随Y染色体传递,由父传子,子传孙,如此世代相传。
因此,被称为“全男性遗传”。
伴Y遗传系谱图具有家族中父病子全病,女全不病,即患者均为男性,其传递特点为父传子,子传孙,子子孙孙无穷尽也,如图1所示。
正常男女
患病男女
图1 伴Y染色体遗传病
1.1.2细胞质遗传
细胞质遗传的典型特征是“母系遗传”,系谱中所有子代与母方“保持一致”,即母正常,子女均正常,母患病,子女均病,如图2所示。
正常男女
患病男女
1.2确认是显性遗传还是隐性遗传
1.2.1隐性遗传的判定
在遗传系谱图中,只要有一世代出现双亲表现正常,但生出有病的孩子,则为隐性基因控制的遗传病,即为“无中生有为隐性”,其特征图如图3所示。
正常男女
患病男女
图3 隐性遗传病
1.2.2显性遗传的判定
在遗传系谱图中,只要有一世代出现双亲都患病,但他们的子女中有表现正常的,则为显性基因控制的遗传病,即为“有中生无为显性”,其特征图如图4所示。
正常男女
患病男女
图4 显性遗传病
1.3判定是常染色体遗传还是伴X染色体遗传
1.3.1在隐性遗传系谱图中,若父亲正常,女儿患病,或者是母亲患病,儿子正常,则一定不是伴性遗传而是常染色体隐性遗传病,其特征图如图5所示。
正常男女
患病男女
图5 常染色体隐性遗传病
1.3.2在隐性遗传系谱图中,若母亲患病,儿子必病,或者是女儿患病,其父亲必病,则一定是伴X染色体隐性遗传病,其特征图如6所示。
正常男女
患病男女
1.3.3在显性遗传系谱图中,若出现父亲患病,女儿正常或者母亲正常,儿子患病,则一定是常染色体显性遗传病,其特征图解如图7所示。
图7 常染色体显性遗传病
1.3.4在显性遗传系谱图中,若父亲患病,女儿必病,儿子患病,母亲必病,则一定为伴X染色体显性遗传病其特征图解如图8所示。
图8伴X染色体显性遗传病
总结:
人类遗传病遗传方式的判定的口诀如下
无中生有为隐性,隐性遗传看女病;父子皆病为伴性,女病父正非伴性。
有中生无为显性,显性遗传看男病;母女皆病为伴性,儿病母正非伴性。
1.4根据题意,确定系谱图中相关个体的基因型或表现型并计算其概率。
1.4.1常染色体上的隐性遗传病,如
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- 运用等价转换法 巧解遗传计算题 运用 等价 转换法 遗传 算题