Question

14．萤火虫曾被视为七夕的浪漫礼物，如今却由于人们的大量采集与买卖而导致数量锐减，拯救萤火虫，刻不容缓．请回答下列问题：
（1）萤火虫的发光需要荧光素、荧光素酶以及ATP等多种物质，其中ATP主要在细胞中的线粒体内膜（填具体的生物膜结构）产生，其发挥作用的机理是由远离腺苷的高能磷酸键水解，释放能量，腺苷由腺嘌呤和核糖构成．
（2）萤火虫的体色由位于2号染色体上的一组复等位基因A⁺（红色）、A（黄色）、a（棕色）控制，复等位基因的显隐关系是A⁺对A、a为显性，A对a为显性，即A⁺＞A＞a，且A⁺ A⁺个体在胚胎期致死，只有基因B存在时，上述体色才能表现，否则表现为黑色．现有红色萤火虫（甲）与黑色萤火虫（乙）杂交，F₁中红色：棕色=2：1，则亲本的基因型为A⁺aBB和A⁺abb，F₁中棕色个体交配产生F₂中黑色个体的概率是$\frac{1}{4}$．
欲判断B、b基因是否位于2号染色体上，现利用F₁萤火虫设计如下实验，请预测实验结果（不考虑交叉互换）：
①实验方案：取F₁中一只红色雄性萤火虫与F₁中多只棕色雌性萤火虫进行交配，统计子代的表现型及比例．
②结果预测及结论：
a．若子代表现型及比例为红色：棕色：黑色=3：3：2，则B、b基因不在2号染色体上
b．若子代表现型及比例为红色：棕色：黑色=2：1：1，则B、b基因在2号染色体上．

Answer 1

分析 1、ATP是细胞生命活动的直接能源物质，ATP中的A代表腺苷，由1分子腺嘌呤碱基、1分子核糖组成；动物细胞ATP来自呼吸作用，有氧呼吸过程中第一、第二、第三阶段都释放能量，合成ATP，有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，合成的ATP最多，有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上，有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中．
2、基因分离定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合．

解答 解：（1）萤火虫发光水解的ATP主要来自有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜；ATP中的腺苷由1分子核糖和1分子腺嘌呤碱基组成．
（2）由题意知，A⁺AB_、A⁺aB_为红色，AAB_、AaB_为黄色，aaB_为棕色，__bb为黑色，红色萤火虫甲（A⁺AB_、A⁺aB_）与黑色萤火虫乙（__bb为黑色）杂交，F₁中红色（A⁺AB_、A⁺aB_）：棕色（aaB_为棕色）=2：1，说明甲乙都含有a基因、甲不含有b基因，因此亲本基因型是甲为A⁺ aBB，乙为A⁺ abb；子一代棕色个体的基因型是aaBb，自交后代的基因型及比例是aaBB：aaBb：aabb=1：2：1，黑色个体的基因型是aabb，概率是$\frac{1}{4}$．
该实验的目的是探究B（b）基因是否也位于2号染色体上，如果位于2号染色体上，则不遵循自由组合定律，遵循连锁定律，如果不位于2号染色体上，则遵循自由组合定律；子一代中红色雄性萤火虫的基因型是A⁺aBb，多只棕色雌性萤火虫的基因型是aaBb，如果B、b不在2号染色体上，则杂交后代的基因型及比例是（1A⁺a：1aa）（3B_：1bb）=3A⁺aB_：1A⁺abb：3aaB_：1aabb，分别表现为红色、黑色、棕色、黑色，红色：棕色：黑色=3：3：2；如果位于2号染色体上，
A⁺aBb产生的配子的类型及比例是A⁺B：ab=1：1，aaBb产生的配子的类型及比例是aB：ab=1：1，雌雄配子随机结合产生后代的基因型及比例是A⁺aBB：A⁺aBb：aaBb：aabb=1：1：1：1，分别表现为红色、红色、棕色、黑色，红色：棕色：黑色=2：1：1．
（1）线粒体内膜   腺嘌呤和核糖
（2）A⁺ aBB和A⁺ abb         $\frac{1}{4}$
红色：棕色：黑色=3：3：2
红色：棕色：黑色=2：1：1

点评 本题旨在考查学生理解基因分离定律和自由组合定律的实质和使用条件，基因与染色体的位置关系，把握知识的内在联系，形成知识网络，并应用相关知识结合题干信息进行推理、解答问题，应用演绎推理的方法设计遗传实验，预期实验结果，获取结论；理解ATP的组成、ATP与ADP相互转化的过程和意义，理解有氧呼吸过程的物质变化、能量变化和场所及有氧呼吸的意义，并应用相关知识解释生物学问题．