高考热点：电泳图情景下的遗传试题
2023/2/21 11:30:00 生命科学教育

     电泳技术广泛用于核酸、蛋白质等成分的分离和鉴定。其本质是带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程中，由于待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。电泳图是物质分离后呈现的结果图，新高考注重对能力和素养的考查，借用电泳图的高中生物学试题是近年高考命题的热点题型之一，如2022年湖南卷第19题，2021年河北卷第20题，2020年山东卷第17题，2020年海南卷第23题等。本文对近年与电泳有关高考试题进行解析，以期为理解掌握电泳有关试题提供帮助。

    

     1、(2022·湖南卷·第19题节选)中国是传统的水稻种植大国，有一半以上人口以稻米为主食。在培育水稻优良品种的过程中，发现某野生型水稻叶片绿色由基因C控制。突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C₁所致，测序结果表明，突变基因C₁转录产物编码序列第727位碱基改变，由5＇-GAGAG-3＇变为5＇-GACAG-3＇，导致第243位氨基酸突变为谷氨酰胺，(部分密码子及对应氨基酸：GAG谷氨酸；AGA精氨酸；GAC天冬氨酸；ACA苏氨酸；CAG谷氨酰胺)，由C突变为C₁产生了一个限制酶酶切位点。从突变型1叶片细胞中获取控制叶片颜色的基因片段，用限制酶处理后进行电泳(电泳条带表示特定长度的DNA片段)，其结果为图中___(填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

    

     解析：由题意可知，突变型1的基因型为CC₁，且基因C中一个碱基对替换突变为基因C₁，故基因C和突变基因C₁中碱基对数目相同，C基因没有限制酶切割位点，因此，电泳产生一条带(1000bp)，而基因C突变为C₁产生了一个限制酶酶切位点，因此被切割后得到两条带(750bp+250bp)。且两条带的碱基对数目之和应与C基因的碱基数目一样多，因此只有Ⅲ符合要求，因突变型1基因型是CC₁，用限制酶处理后既有C对应的一条带(1000bp)，也有C₁切割后得到两条带(750bp+250bp)。

     2、(2020·山东卷·第17题)下图表示甲、乙两种单基因遗传病的家系图和各家庭成员基因检测的结果。检测过程中用限制酶处理相关基因得到大小不同的片段后进行电泳，电泳结果中的条带表示检出的特定长度的酶切片段，数字表示碱基对的数目。下列说法正确的是(不定项)( )

    

     A.甲病的致病基因位于常染色体上，乙病的致病基因位于X染色体上

     B.甲病可能由正常基因发生碱基对的替换导致，替换后的序列可被MstⅡ识别

     C.乙病可能由正常基因上的两个BamHⅠ识别序列之间发生碱基对的缺失导致

     D.Ⅱ₄不携带致病基因、Ⅱ₈携带致病基因，两者均不患待测遗传病

     解析：由甲病家系图可知甲病为常隐(假设正常基因为A，致病基因为a)，因为Ⅱ₃(基因型为aa)患病，由图可知a基因经MstⅡ酶切后只得到条带一(1350)，I₁和I₂基因型均为Aa，I₁和I₂经MstⅡ酶切后得到条带一(1350)、条带二(1150)和条带三(200)，和Ⅱ₃对照可知，正常基因A被MstⅡ酶切成条带二(1150)和条带三(200)，且1150+200=1350，因此甲病致病基因a是由正常基因A发生碱基对的替换形成，替换前的正常基因A序列能被MstⅡ识别，替换后致病基因a的序列则不能被MstⅡ识别，故B错误。Ⅱ₄只有1150和200两个条带，是显性纯合子AA，不携带致病基因。

    

     乙病基因不能从家系图判断显隐性，由电泳结果可知：Ⅱ₇患病，只有一种1.0×10⁴的基因片段带，说明Ⅱ₇只有一种基因，且为患病基因纯合子，I₅有1.0×10⁴和1.4×10⁴的两种条带，说明I₅为杂合子，且I₅表现正常，说明乙病为隐性遗传病，又因为I₅为男性，所以乙病不可能是伴X染色体遗传病，故A错误。正常基因片段比患病基因片段多0.4×10⁴碱基对，正常基因转变成患病基因过程中，发生了碱基对的缺失。Ⅱ₈电泳结果有两条带，与I₅完全相同，是乙病基因携带者不患病。故答案：CD。

     3、某家族涉及甲、乙两种单基因遗传病(相关基因依次为A、a和B、b)如图1所示。科研机构对该家族部分个体的这两对基因进行凝胶电泳分离，所得带谱如图2 所示(四种条带各代表一种基因)。据图分析，下列说法正确的是( )

     A、乙病的遗传方式为常染色体

     B、Ⅰ₁∶ 与Ⅱ₄ 基因型相同

     C、电泳带谱中条带1代表的是基因a

     D、图2中Ⅰ₄一定含有三条条带

     参考答案BC，解析：

     A、由图可知，Ⅰ₁和Ⅰ₂无甲病，生出患甲病女儿Ⅱ₂，说明甲病为常染色体隐性遗传病。从电泳图上看Ⅱ₂的基因只有两种，表明与乙病有关的基因为纯合子，所以乙病的遗传方式为常染色体显性遗传或伴X染色体显性遗传。Ⅱ₂的基因型为(aabb或aaX^bX^b)，A错误

     B、由于Ⅰ₄患甲病，所以Ⅰ₄所生正常子女都是甲病基因携带者Aa，Ⅱ₂为aa，所以Ⅰ₁为Aa，所以Ⅰ₁与Ⅱ₄有关甲病基因型相同；Ⅰ₁患乙病，但能生出不患乙病男孩，说明Ⅰ₁有关乙病基因型为Bb或X^BX^b，Ⅱ₄患乙病，能生出不患病女孩和患病男孩，所以Ⅱ₄有关乙病基因型一定是Bb或X^BX^b，所以Ⅰ₁与Ⅱ₄基因型相同，B正确；

     C、图中Ⅱ₂和Ⅱ₃均不患乙病，因此条带4表示乙病的隐性基因，而Ⅱ₂患甲病，Ⅱ₃不患甲病，因此电泳带谱中，条带1代表基因a，C正确

     D、如果乙病为常染色体显性遗传病，则对Ⅰ₄进行基因的凝胶电泳分离，所得带谱含有条带为1、3、4；如果乙病为伴X染色体显性遗传病，Ⅰ₄所得带谱含有条带为1、3，D错误。

     4、下图1 是某遗传病家系的系谱图，对该家系中1～4 号个体进行基因检测，将含有该遗传病基因或正常基因的相关DNA 片段用电泳法分离。正常基因显示一个条带，患病基因显示为另一个不同的条带，结果如图2所示。下列有关分析判断错误的是( )

    

     A.图2 中的编号c 对应系谱图中的4 号个体

     B.条带2 的DNA 片段含有该遗传病致病基因

     C.8 号个体的基因型与3 号个体的基因型相同的概率为2/3

     D.9 号个体与该遗传病致病基因携带者结婚，孩子患病的概率为1/8

     参考答案D，解析：

     分析系谱图：1号和2号(或5号和6号)都正常，但他们的女儿患病，即：“无中生有为隐性，隐性遗传看女病，女病男正非伴性”，说明该病为常染色体隐性遗传病。该家系中1～4 号个体中，只有4号个体患病，是隐性纯合子，只含有一种基因(致病基因)。基因检测结果中：编号a、b和d均含有条带1和2，均为杂合子，编号c只含有条带2，只含有一种基因，是纯合子。A、图中4号为常染色体隐性遗传病患者，属于隐性纯合子，对应于表格中的c，A项正确；B、分析系谱图可知1、2号都是杂合子，分析表格：对1～4号个体分别进行基因检测， 4号为隐性纯合子，对应编号c，而表格中a、b和d均为杂合子，则1、2、3号可以对应其中之一，所以3号也为杂合子，则条带2的DNA片段含有该遗传病致病基因，B项正确；C、相关基因用A、a表示，根据图2可知，3号的基因型为Aa，根据图1可知，8号的基因型及概率为AA(1/3)或Aa(2/3)，因此两者相同的概率为2/3，C项正确；D、9号的基因型及概率为AA(1/3)或Aa(2/3)，他与一个携带者(Aa)结婚，孩子患病的概率为2/3×1/4＝1/6，D项错误。

     5、已知甲、乙两种病均为单基因遗传病，其中一种病为伴性遗传，Ⅱ₉性染色体缺失了一条(XO)，现对Ⅰ₁、Ⅰ₃、Ⅰ₄个体的相关基因进行电泳(电泳可将不同类型的基因进行分离)，结果如下图。下列有关叙述不正确的是( )

    

    

     A.甲病不可能为伴X染色体隐性遗传病

     B.若Ⅱ₉患有乙病，则致其染色体异常的原因只有可能是Ⅰ₃的减数分裂过程发生异常

     C.若Ⅱ₆与Ⅱ₇婚配，则生出患乙病孩子的概率为1/8

     D.若对Ⅱ₈进行基因电泳，可得到3条条带

     参考答案C，解析：

     对于甲病而言：分析系谱图，Ⅰ₃和Ⅰ₄都正常，但他们的女儿Ⅰ₈患病，即：“无中生有为隐性，隐性遗传看女病，女病男正非伴性”，说明该病为常染色体隐性遗传病。Ⅰ₁和Ⅰ₂都正常，但他们的儿子5号患甲病，则Ⅰ₁、Ⅰ₃、Ⅰ₄个体均携带甲病致病基因，结合基因电泳分离结果可知，基因类型1和2是控制甲病的一对等位基因。对于乙病而言：分析系谱图，Ⅰ₁和Ⅰ₂都患病，但他们的儿子Ⅱ₅正常，即：“有中生无为显性”，而且Ⅰ₈也患乙病，同时依据题干信息“其中一种病为伴性遗传”可知，乙病为X染色体显性遗传病，假设控制乙病的基因用B、b表示，Ⅰ₄号个体基因型为X^BY，结合基因电泳分离结果可知，基因类型3是X^B，基因类型4是X^b，Ⅰ₁、Ⅰ₃基因型分别是X^BX^b、X^bX^b。A、Ⅱ₈为甲病患者，其父亲Ⅰ₄不患甲病，故甲病不可能为伴X染色体隐性遗传病，A项正确；B、从上述分析可知，乙病为伴X显性遗传病，若Ⅱ₉患有乙病，则根据Ⅰ₄患乙病，则Ⅱ₉的染色体组和基因型为X^BO，其X染色体来自Ⅰ₄，导致其染色体异常的原因只有可能是Ⅰ₃的减数分裂过程发生异常，产生了不含X染色体的卵细胞，B项正确；C、假设控制乙病的基因用B、b表示，则Ⅱ₆的基因型及概率为1/2X^BX^B，1/2X^BX^b，Ⅱ₇的基因型为X^bY，若Ⅱ₆与Ⅱ₇婚配，则生出不患乙病孩子的概率为1/4，患乙病孩子的概率为3/4，C项错误；D、假设控制甲病的基因用A、a表示，则根据系谱图分析，Ⅰ₃、Ⅰ₄个体关于甲病的基因型都为Aa；假设控制乙病的基因用B、b表示，Ⅰ₄号个体基因型为X^BY，Ⅰ₃基因型是X^bX^b，Ⅱ₈为两病兼发者，则Ⅱ₈的基因型为aaX^BX^b，若对Ⅱ₈进行基因电泳，可得到3条条带(基因a是一个条带，X^B是一个条带，X^b是一个条带)，D项正确。

     6、(2020海南卷·23)人类有一种隐性遗传病(M)，其致病基因a是由基因A编码序列部分缺失产生的。从人组织中提取DNA，经酶切、电泳和DNA探针杂交得到条带图，再根据条带判断个体的基因型。如果只呈现一条带，说明只含有基因A或a；如果呈现两条带，说明同时含有基因A和a。对图所示某家族成员1~6号分别进行基因检测，得到的条带图如图所示。

    

     回答下列问题。

     (1)基因A的编码序列部分缺失产生基因a，这种变异属于______________。

     (2)基因A、a位于_________(填“常”或“X”或“Y”)染色体上，判断依据是___________。

     (3)成员8号的基因型是__________。

     (4)已知控制白化病和M病的基因分别位于两对同源染色体上，若7号是白化病基因携带者，与一个仅患白化病的男性结婚，他们生出一个同时患白化病和M病孩子的概率是____。

     参考答案: (1)基因突变 (2) X 条带图中成员1只含基因A，成员2只含基因a，成员4只含基因A (3)X^AY或X^aY (4) 1/16

    

     7、(福建三明2021 质检节选)下图表示来自两个家系的甲、乙两种单基因遗传病的家系图和各家庭成员基因检测的结果。检测过程中用限制酶处理相关基因，得到大小不同的片段后进行电泳(电泳可以使不同大小的DNA片段分离)，电泳结果中的条带表示检出的特定长度的酶切片段。数字表示碱基对的数目。

     (1)由系谱图可知，甲病的遗传方式为____，

     乙病产生的根本原因是____________(填变异类型)。依据乙病家系成员的电泳结果推测，乙病致病基因为正常基因结构中发生了___________。

     (2)根据图中信息可知，Ⅱ₄_________(填“有”或“无”)携带甲病致病基因，Ⅱ₈_________(填“有”或“无”)患乙病。

     (3)若这两对等位基因位于不同的常染色体上(来自不同家系的个体不携带相同致病基因)，则Ⅱ₃和Ⅱ₇婚配，推测后代不患病的概率为______。

     参考答案:(1)常染色体隐性遗传 基因突变 碱基对缺失;(2)无 无;(3)100%

     【分析】根据甲病家系图，Ⅱ₃为患病女性，其父母均正常，由此可知甲病为常染色体隐性遗传病 ，Ⅱ₄只有1150和200两个条带，是显性纯合子，不携带致病基因。乙病基因不能从家系图判断显隐性，遗传方式也有多种可能。但从电泳结果判断，Ⅱ₇患病，只有一种1.0×10⁴的基因片段带，说明Ⅱ₇只有一种基因，为患病基因；Ⅰ₅有1.0×10⁴和1.4×10⁴的两种条带，说明Ⅰ₅为杂合子，但Ⅰ5表现正常，说明乙病为隐性遗传病，又因为Ⅰ5为男性，所以乙病不可能是伴X染色体遗传病，是常染色体隐性遗传病。正常基因片段比患病基因片段多0.4×10⁴碱基对，正常基因转变成患病基因过程中，发生了碱基对的缺失，属于基因突变。

     (2)Ⅱ₃为患病，只有1350一种条带(致病基因)，Ⅱ₄电泳结果有1150、200两条带(正常基因)，Ⅱ₄是纯合子，不携带致病基因；Ⅱ₈电泳结果与Ⅰ₅一样，都有1.0×10⁴和1.4×10⁴的两种条带，是乙病基因携带者不患病。

     (3)假设甲病基因为A/a、甲病基因为B/b，由于来自不同家系的个体不携带相同致病基因，Ⅱ₃的基因型为aaBB，Ⅱ₇基因型为AAbb，Ⅱ₃和Ⅱ₇婚配，其后代基因型为AaBb，不患病的概率为100%。

     编辑：小强

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