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,如果双亲正常子代发病,则双亲均为杂合子,子代患病者为隐性纯合子。
1.4.2 常染色体上的显性遗传病,如果双亲患病子代正常,则双亲均为杂合子, 子代正常者为隐性纯合子。
1.4.3 伴X染色体上的隐性遗传病,患病儿子的正常母亲为携带者;父亲患病其表现正常的女儿为携带者。
1.4.4 伴X染色体上的显性遗传病,正常儿子的患病母亲为携带者;父亲正常其表现患病的女儿为携带者。
2 遗传病有关概率计算
2.1两组基本概念
2.1.1 互斥事件:一个事件出现时,另一个事件被排除,这样的两个事件称为互斥事件。
2.1.2 独立事件:一个事件的出现不受另一个事件的影响,这样的两个事件称为独立事件。
2.2 概率的运算法则
2.2.1 加法原理:当一个事件出现时,另一个事件就被排除,这样的两个事件为互斥事件,这种互斥事件同时出现的概率是它们各自概率之和,用公式表示为PAB = PA+PB。
2.2.2 乘法原理:当两个互不影响的独立事件同时或相继出现时,其概率是它们各自概率之积,用公式表示为PAB = PAPB。
2.3当两种遗传病(甲病和乙病)之间具有“自由组合”关系时,各种患病情况的概率如下表:
序号
类型
概率的计算公式
1
患甲病的概率
m,则非甲病的概率为1-m
2
患乙病的概率
n,则非乙病的概率为1-n
3
两病皆患的概率
mn
4
只患甲病的概率
m (1-n )或m-mn
5
只患乙病的概率
n (1-m )或n-mn
6
只患一种病的概率
m (1-n )+ n (1-m )或m+n-2mn
7
患病的概率
m + n-mn
8
不患病的概率
(1-m )×(1- n)
3高考真题分析
例1、下图是某家族的一种遗传系谱,请根据对图的分析回答问题:
(1)该病属于_________性遗传病,致病基因位于_________染色体。
(2)Ⅲ4可能的基因型是_________,她是杂合体的几率为_________。
(3)如果Ⅲ2和Ⅲ4婚配,出现病孩的几率为_________。
解题方法:
(1)本小题主要考查显隐性的判定和致病基因的位置,根据遗传系谱图Ⅱ1、Ⅱ2不患病而他们的儿子Ⅲ1得病,由口诀“无中生有为隐性”推出该病为隐性遗传病;又根据遗传系谱图Ⅲ3女儿患病,其父亲Ⅱ3和母亲Ⅱ4 表现正常,由口诀“隐性遗传看女病,女病父正非伴性”,推出该病为常染色体隐性遗传病。
(2)本小题主要考查相关个体的基因型及其概率的确定,由Ⅲ3是患者(aa),其双亲表现正常,则他们都是杂合子(Aa),Ⅲ4表现正常,其基因型可能是AA或者Aa,且AA:Aa=1:2,所以Ⅲ4为1/3AA,2/3Aa。
(3)本小题主要考查有关概率的计算,求后代某性状或某基因型概率,先必须求得能导致后代出现某性状或基因型的亲代基因型及其概率。由遗传系谱图容易推出Ⅲ2、Ⅲ4的可能的基因型概率,即Ⅲ2 :2/3 Aa;1/3AA。Ⅲ4:2/3 Aa; 1/3AA。他们的后代患者(aa)的概率为: 2/3×2/3×1/4=1/9。
答案:(1)隐 常 (2)AA或Aa 2/3 (3)1/9
例2:右图是患甲病(显性基因为A,隐性基因为a)和乙病(显性基因为B,隐性基因为b)两种遗传病的系谱图,已知Ⅱ-1不是乙病基因的携带者,请判断:
(1)甲病是 性遗传病,致病基因位于 染色体上
(2)乙病是 性遗传病,致病基因位于 染色体上。
(3)Ⅲ-2的基因型是 。
(4)若Ⅲ-1与Ⅲ-4结婚,生一个只患甲病的概率是 ,同时患两种病的是 ,正常的概率是 , 患一种病孩子的概率是 。
A.15/24 B.1/12 C.7/12 D.7/24
解题方法:
(1)对于甲病:根据甲病遗传系谱图II-5,II-6,III-3的关系,由口诀“有中生无为显性,显性遗传看男病,男病女正非伴性”,则甲病为常染色体显性遗传病。
(2)对于乙病:根据乙病遗传系谱图II-1,II-2,III-2的关系,由口诀“无中生有为隐性,隐性遗传看女病,父子皆病为伴性”。还可用假设法进一步验证,如果是常染色体遗传病,则II-1一定是乙病的携带者,这明显与题意矛盾。所以乙病为伴X染色体隐性遗传病。
(3)从甲病看,Ⅲ-2的基因型为A ,II-1aa一定要把一个a给Ⅲ-2,所以Ⅲ-2的基因型一定为Aa 。从乙病看,Ⅲ-2的基因型为XbY。两者组合Ⅲ-2的基因型为AaXbY。
(4)本小题主要考查有关概率的计算问题,若Ⅲ-1与Ⅲ-4结婚,生一个患病孩子的概率是多少,必须先清楚Ⅲ-1与Ⅲ-4的基因型及概率。
甲病:Ⅲ-1:aa×Ⅲ-4:1/3AA,2/3Aa
甲病:1/3×1+2/3×1/2=2/3;
无甲病:2/3×1/2=1/3。
乙病:由条件知II-1:XBY,II-2:XBXb Ⅲ-1:1/2XBXb ,1/2XBXB×Ⅲ-4:XBY
乙病:1/2XBXb ×XBY:1/2×1/4=1/8;
无乙病:1-1/8=7/8。(或者:1/2×1+1/2×3/4=7/8。)
只患甲病概率:患甲病概率×不患乙病概率= 2/3×7/8=7/12
只患乙病概率:患乙病概率×不患甲病概率=1/3×1/8=1/24
只患一种病概率:只患甲病概率+只患乙病概率=7/12+1/24=15/24。
患两种病概率:患甲病概率×患乙病概率 = 2/3×1/8=1/12
患病概率:患甲病概率 + 患乙病概率 - 甲乙病都患概率= 1-7/24=17/24
不患病概率:1-患病概率= 1/3×7/8=7/24
答案:(1)显 常 (2)隐 X (3)AaXbY (4)C、 B、 D、 A。
总之,人类遗传病遗传方式的判定及有关概率的计算题型分析的一般步骤:第一步、显隐的判断;第二步、判断致病基因的位置;第三步、根据题意确定相关个体基因型和表现型;第四步、相关个体概率的计算,涉及几对基因时,按“先分后合”的方法进行计算。
参考文献:
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