【生物09】多变的高考生物试题-不变的解法-5.docx

【生物09】多变的高考生物试题 不变的解法
同学们在备考时会做很多的预测题，但很少会击中当年的高考题。其实，虽然我们无法命中题目，但可以命中解题规律和知识原理。不管生物试题如何灵活多变，基础知识及解题技巧是通用的。本文带同学们看看如何利用旧知识来解答新题。
一、求亲本基因型不确定时的遗传概率——不变的配子基因频率法

例1  右图是某家族单基因遗传病系谱图,基因用A、a表示,已知5是纯合体。请据图回答，若个体12和13婚配，则子女中患病的概率是           。
【思维导引】本题只涉及一对等位基因的遗传，但题中个体12和13的基因型有多种可能。其解题思路是：通过分析遗传系谱图确定遗传方式及基因在染色体的位置→分析个体12和13可能的基因型→求出个体12和13产生各种基因的基因频率→两个亲本a基因频率相乘即为子女患病的概率。
解析：根据正常双亲1和2生出患者7可知，该遗传病为常染色体隐性遗传病。据此知7的基因型为aa，则1和2的基因型均为Aa，那么6和9的基因型分别都是1/3AA或2/3Aa。又知4是患者，则推知10为Aa。
已知5是纯合子，基因型为AA，则其配子的基因频率为A=1；6的基因型为1/3AA、2/3Aa，则其配子的基因频率为A=2/3，a=1/3；5和6婚配的后代基因型频率为AA=1A×2/3A=2/3AA，Aa=1A×1/3a=1/3Aa，即个体12的基因型可能为2/3AA或1/3Aa，则其产生配子的基因频率为A=5/6，a=1/6。
同理，再确定个体13的基因型。已推知9的基因型为1/3AA或2/3Aa，则其配子的基因频率为A=2/3，a=1/3；10的基因型是Aa，则其配子基因频率为A=1/2，a=1/2。那么，9和10婚配，子代的基因型概率为AA=2/3A×1/2A=1/3AA，Aa=2/3A×1/2a+1/2A×1/3a=1/2Aa，aa=1/3a×1/2a=1/6aa。
因为13不患病，所以13的基因型只有两种可能：1/3AA，1/2Aa，其比例为2︰3，即AA占2/5，Aa占3/5。据此推算，个体13产生的配子基因频率为A=7/10，a=3/10。因此，个体12与13婚配后代可能的基因型及概率为AA=5/6A×7/10A=7/12AA；Aa=5/6A×3/10a+7/10A×1/6a=11/30Aa；aa=1/6a×3/10a=1/20aa。
答案： 1/20
变式训练1  基因型为Aa的水稻自交一代的种子全部种下，待其长成幼苗，人工去掉隐性个体，并分成两组，让一组全部自交，让二组自由传粉。一、二组的植株上aa基因型的种子所占比例为（     ） 
A．1/9   1/6       B．3/8  1/9        C．1/6  5/12       D．1/6  1/9 
【异题同解】例1为动物的交配问题，一般为自由交配；变式训练1为植物传粉问题，让其自由传粉时，可用与例题相似的配子基因频率方法求解。
在涉及群体遗传或者当亲本的基因型有多种可能时，使用亲本产生的基因频率的方法来求遗传概率。具体的方法是：雌性或雄性亲本基因型有多种可能时，分别分析其产生含不同基因的某种配子的基因频率，然后根据子代的要求求出相应的基因型频率，再根据基因型频率求出相应的表现型频率。
二、多种遗传病遗传概率与表现型比例的计算——不变的先分后合原则
例2  人类遗传病调查中发现两个家系中都有甲遗传病（基因为H、h）和乙遗传病（基因为T、t）患者，系谱图如下。若Ⅰ－3无乙病致病基因，请回答下列问题（所有概率用分数表示）：

（1）Ⅰ－2的基因型为             ；Ⅱ－5的基因型为                         。
（2）如果Ⅱ－5与Ⅱ－6结婚，则所生男孩同时患两种遗传病的概率为＿＿＿＿＿＿。
（3）如果Ⅱ－5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，则儿子携带h基因的概率为＿＿＿＿＿＿。
【思维导引】此题考查的是涉及两对等位基因的遗传，并且亲本的基因型不只一种，因此采用先分后合的方法可以使问题简化。其解题思路为：仔细审题→判断每种遗传病的显隐性及在染色体位置→判断有关亲本的基因型→分别求出甲、乙两种病患病与正常的概率→按题中要求运用乘法法则求出相应的概率。
解析：系谱图中正常的Ⅰ-1和Ⅰ-2的后代中有一个甲病女患者为Ⅱ-2，说明甲病为常染色体隐性遗传。正常的Ⅰ-3和Ⅰ-4的后代中有一个两病皆患的患者Ⅱ-9，说明乙病为隐性遗传病；Ⅰ－3无乙病致病基因，说明乙一定为伴X遗传。
（1）Ⅱ-2患甲病，可以推出Ⅰ-1和Ⅰ-2有关甲病的基因型为Hh。对于乙病，由于Ⅱ-1为乙病患者，则Ⅰ－2为携带者。综合可知Ⅰ－2的基因型为HhXTXt。对于Ⅱ－5来说，其表现型正常，则对乙病来说基因型为XTY。对于甲病，由于Ⅰ-1和Ⅰ-2有关于甲病的基因型为Hh，所以Ⅱ－5对于甲病来说基因型为1/3HH或2/3Hh。综合可写出其基因型1/3HHXTY或2/3HhXTY。
（2）在计算Ⅱ－5与Ⅱ－6结婚，所生男孩同时患两种遗传病的概率时，Ⅱ－5基因型为1/3HHXTY或2/3HhXTY。Ⅱ－6对甲、乙两病都有两种基因型，综合基因型有4种。由于两个亲本的基因型都不只一种，因此综合计算较复杂。如果两种病分开来计算再综合考虑则简单些。
对于甲病来说，Ⅱ－5基因型为1/3HH或2/3Hh，Ⅱ－6基因型为1/3HH或2/3Hh，则后代患甲病的概率为2/3×2/3×1/4=1/9。对于乙病来说，Ⅱ－5基因型为XTY，Ⅱ－6基因型为1/2XTXT、1/2XTXt .则所生男孩患乙病的概率为1/2×1/2=1/4。因此所生男孩同时患两种遗传病的概率为1/9×1/4=1/36。
（3）Ⅱ-5的基因型为1/3HH或2/3Hh（只涉及甲病），与之婚配的是携带者基因型为Hh。两者的后代中表现型正常的概率为1-2/3×1/4=5/6。而出现携带者Hh的概率为1/3×1/2+2/3×1/2=1/2。这样儿子携带h基因的概率为（1/2）/（5/6）=3/5。
答案：①HhXTXt   　HHXTY或HhXTY　　②1/36　　③3/5
变式训练2  某种鼠中，皮毛黄色（A）对灰色（a）为显性，短尾（B）对长尾（b）为显性。基因A或B纯合会导致个体在胚胎期死亡。两对基因位于常染色体上，相互间独立遗传。现有一对表现型均为黄色短尾的雌、雄鼠交配。则理论上子代中成活个体的表现型及比例分别为　　　　　　　。
【异题同解】本题与例题不同之处是本题所问为子代中成活个体的表现型及比例，相同之处是仍为对两种遗传性状的考查，由于涉及致死遗传，直接推断答案易出错。可用先分后合的解题策略，“分”即将基因自由组合的问题分解成两个基因分离定律的内容，也就是说分别求每一种病的患病概率；“合”即根据题中要求采用乘法法则求患两种病的概率或患病的概率。这样比同时考虑两种病会简单得多，也不容易出错。

三、DNA碱基比例的计算——不变的碱基互补配对原则及其衍生关系[要学习网一直在为调动你的学习积极性而努力] 
例3  某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子（     ）
A．含有4个游离的磷酸基
B．连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸210个
C．4种碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．碱基排列方式共有4100种
【思维导引】本题涉及DNA碱基比例与数量的判断，根据碱基互补配对原则解题即可。
解析：一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基。由一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4可计算得出一条链上100个碱基中A、T、G、C的数量依次是10、20、30、40，另一条链上A、T、G、C的数量则依次是20、10、40、30。故该DNA中腺嘌呤脱氧核苷酸数为10＋20＝30个。连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数（22－1）×30＝90个，4种碱基的比例是A∶T∶G∶C＝（10＋20）∶（20＋10）∶（30＋40）∶（40＋30）＝30∶30∶70∶70＝3∶3∶7∶7。含200个碱基的DNA在不考虑每种碱基比例关系的情况下，可能的碱基排列方式共有4100种，但因碱基数量比例已确定，故碱基排列方式肯定少于4100种。答案为C。
变式训练3  某DNA分子片段中，胞嘧啶有240个，占全部碱基的30%，则该片段中腺嘌呤有（　　）
A．240个                               B．48个
C．800个                               D．160个
【异题同解】此题与例题都是利用碱基互补配对原则进行解题，根据两个非互补碱基之和占全部碱基的50%，可得腺嘌呤占全部碱基的20%。根据胞嘧啶数目与比例可求腺嘌呤数。
在计算DNA分子有关碱基比例时，所依据的原则始终是碱基配对原则。即在一个DNA分子中，A＝T ，G＝C。由此衍生出的关系有：
①（A＋G）/（T＋C）等非互补碱基的和之比在整个DNA分子中为1，两条互补链的比例互为倒数；
②（A＋T）/（G＋C）互补碱基的和之比在整个DNA分子中及两条互补链的比例均相等；
③两个非互补碱基之和占整个DNA碱基总数的一半。

四、同位素示踪标记DNA复制过程的有关实验探究——不变的DNA半保留复制原理
例4  如图表示某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式是全保留还是半保留进行了探究（已知全保留复制中子代DNA均由两条子链构成，培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代）。请据图回答：
分析图中实验三的离心结果：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是全保留复制还是半保留复制？        。如果DNA位于全中带位置，则是_________复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于_________ （位置及比例，下同）带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_________带位置,则是半保留复制。

【思维导引】本题通过实验探究DNA复制的方式，本质是考查DNA半保留复制的原理的应用。解题时可先假设DNA全保留或半保留复制时细菌培养后离心的结果，然后再按照题中要求具体分析。
解析：含15 N的细菌在含14 N的培养基上培养20 min，即细菌繁殖一代，DNA如果进行半保留复制，产生的两个子代DNA均含14N和15 N，离心后全位于中带。如果为全保留复制，则子代的两个DNA中其中一个来自亲代离心后位于重带，一个DNA两条链来自新合成，离心后位于轻带。
含14 N的细菌在含15N的培养基上培养40 min，即细菌繁殖两代，如是DNA进行全保留复制，则只含14 N的DNA位于轻带占1/4，只含15N的DNA位于重带占3/4；如果DNA进行半保留复制，则含14N和15N的DNA位于中带且占1/2，只含15 N的DNA位于重带且占1/2。
答案： 全保留   半保留  1/4轻和3/4重  1/2轻和1/2重
变式训练4  在试管内合成DNA的实验过程是：先把高能磷酸基团接到4种含14N脱氧核苷酸上，然后加入DNA解旋酶和DNA聚合酶，最后放入一个带有15N标记的DNA分子，让其复制一次。根据所学知识回答下列问题：
（1）分析得知，新合成的DNA分子中，A＝T，C＝G。这个事实说明，DNA的合成遵循______________________________。
（2）新合成的DNA分子中（A＋T）/（G＋C）的比与标记DNA的比一样，这说明新DNA分子是_______________________________。
（3）经分析，新合成的DNA分子中，带有15N标记的链约占总量的50%。这个事实说明______________________________________________________。
（4）复制5次后，带有15N标记的DNA分子数为____________条。带有14N标记的DNA分子数为____________条。
【异题同解】此题与例题都是利用DNA的半保留复制的原理进行解题，只是例题还分析了全保留复制子代的可能结果。无论是计算复制多少代需要某种碱基的数量，还是通过密度梯度离心判断DNA的复制方式，其本质都是不变的，由于碱基互补配对，因此产生的DNA中一定是A＝T，C＝G。子代与亲代DNA结构完全相同。
①    如果是DNA半保留复制，其子代DNA一条单链来自母链，另一条单链来自新合成的子链。无论复制多少代，产生的后代DNA中含有亲代母链的DNA分子只有两个。
②    如果是DNA是全保留复制，则产生的新的DNA两条单链全是新合成的子链。

由此可见，生物学科试题可以涉及不同的材料背景，条件、问法可以千变万化，但是考查的内容离不开教材内容，同学们在平时的练习中多学习如何举一反三，常拿相似的题目进行比较，总结出该通用哪些技巧，该区分哪些不同的解法。考场中遇到陌生的题目，也就得心应手了。
变式训练答案：
1.D    2.黄色短尾：灰色短尾：黄色长尾：灰色长尾=4∶2∶2∶       3. D   
       4（1）碱基互补配对原则  （2 ）以标记的DNA为模板复制而成  （3） DNA具有半保留复制的特点   （4）2　32