孟德尔的豌豆杂交实验（二）教案-高一下学期生物人教版必修2

第2讲孟德尔的豌豆杂交实验（二）知识点一两对相对性状的杂交实验1.两对相对性状的杂交实验——发现问题(1)杂交实验过程(2)实验结果及分析①F1全为黄色圆粒，表明粒色中黄色是显性，粒形中圆粒是显性。②F2中出现了不同性状之间的重新组合，即重组型。③F2中4种表现型的分离比为9∶3∶3∶1。④若只考虑一对相对性状，黄色：绿色=3:1，圆粒：皱粒=3:1，说明豌豆粒色和粒形的遗传多遵循分离定律2.对自由组合现象的解释——提出假说(1)理论解释①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。②F1产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。③F1产生配子种类及比例：YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1。④受精时，雌雄配子的结合是随机的，配子结合方式为16种。(2)遗传图解（3）结果分析3.设计测交方案对自由组合现象解释进行验证——演绎和推理(1)方法测交实验。让F1(YyRr)与隐性个体（yyrr）杂交(2)目的：检测F1产生配子的种类和比例(3)理论预测按照孟德尔的假设，F1产生数量相等的4种配子即YR：Yr：yR:yr=1:1:1：1，而隐性纯合子只产生一种配子yr测交产生4种数量相等的后代，即黄圆（YyRr）：绿圆（yyRr）:黄皱（Yyrr）:绿皱（yyrr）=1:1:1:1(4)遗传图解1:1:1:1(5)测交实验结果及结论结果：孟德尔所做的测交实验，无论正交还是反交，结果符合预期，即演绎结果结论F1产生4种类型的配子且比例相等F1是杂合子F1在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离（MⅡ后期），不成对的遗传因子自由组合【注意】在两对相对性状的杂交实验中，后代出现1:1:1:1的比例一定是测交吗？不一定，yyRr和Yyrr后代也会出现1:1:1:1的比例4.自由组合定律——得出结论(1)内容①控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。②在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。(2)实质知识点二自由组合定律及应用1.自由组合定律（1）自由组合定律内容控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合【注意】分离和自由组合定律同时发生研究对象：位于非同源染色体上的非等位基因发生时间：减数分裂Ⅰ后期实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合适用范围：进行有性生殖的真核生物的细胞核遗传2.自由组合定律的应用（1）杂交育种概念：将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状结合在一起，再筛选出所需要的优良品种举例：抗倒伏又抗条锈病的纯种小麦培育优点：操作简单，目的性强，可将不同个体的优良性状组合在一起，表现出杂种优势（杂种F1在在长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等方面由于两个亲本）缺点只能利用已有基因按需选择，而不能创造新基因，不能产生新的性状育种进程缓慢，需时较长；局限于同一生物或亲缘关系较近的物种医学实践依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据知识点三孟德尔实验方法的启示与孟德尔遗传规律的再发现1.孟德尔成功的原因分析(1)科学选择了豌豆作为实验材料（自花传粉闭花授粉，自然状态下是纯种）(2)采用由单因素到多因素的研究方法（一对到多对）(3)应用了统计学方法对实验结果进行统计分析。(4)科学设计了实验程序。即在对大量实验数据进行分析的基础上，提出合理的假说，并且设计了新的测交实验来验证假说。2.孟德尔遗传规律的再发现（1）1866年，孟德尔将研究结果整理成论文发表，这一重要成果却沉寂了30多年。（2）1900年，三位科学家分别重新发现了孟德尔的论文，并认识到孟德尔提出的理论的重要意义。（3）1909年，丹麦生物学家约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起了一个新名字，叫作“基因”，并且提出了表型和基因型的概念（4）随着孟德尔遗传规律的再发现，基因的本质和作用原理称为遗传学研究的中心问题，为生物技术的兴起奠定了理论基础。孟德尔被后人公认为“遗传学之父”知识点四自由组合定律常规问题1.孟德尔两大定律的验证方法整合验证方法结论自交法F1自交后代的分离比为3∶1，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制F1自交后代的分离比为9∶3∶3∶1，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制测交法F1测交后代的性状比例为1∶1，则符合分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制花粉鉴定法F1若有两种花粉，比例为1∶1，则符合分离定律F1若有四种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律单倍体育种法取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有两种表现型，比例为1∶1，则符合分离定律取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律2.巧用分离定律“拆分法”求解自由组合定律计算问题（1）解题思路：将多对等位基因的自由组合分解为若干分离定律分别分析，再运用乘法原理进行组合。（2）题型示例配子类型及概率的问题具多对等位基因的个体解答方法举例：基因型为AaBbCc的个体产生配子的种类数每对基因产生配子种类数的乘积配子种类数为AaBbCc↓↓↓2×2×2＝8种产生某种配子的概率每对基因产生相应配子概率的乘积产生ABC配子的概率为eq\f(1,2)（A）×eq\f(1,2)（B）×eq\f(1,2)（C）＝eq\f(1,8)配子间的结合方式问题如AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，求配子间的结合方式种类数。先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子。AaBbCc产生8种配子，AaBbCC产生4种配子。再求两亲本配子间的结合方式。由于两性配子间结合是随机的，因而AaBbCc与AaBbCC配子间有8×4＝32种结合方式。基因型类型及概率的问题问题举例计算方法AaBbCc与AaBBCc杂交，求它们后代的基因型种类数可分解为三个分离定律问题：Aa×Aa→后代有3种基因型（1AA∶2Aa∶1aa）Bb×BB→后代有2种基因型（1BB∶1Bb）Cc×Cc→后代有3种基因型（1CC∶2Cc∶1cc）因此，AaBbCc×AaBBCc的后代中有3×2×3＝18种基因型AaBbCc×AaBBCc后代中AaBBcc出现的概率计算eq\f(1,2)（Aa）×eq\f(1,2)（BB）×eq\f(1,4)（cc）＝eq\f(1,16)表现型类型及概率的问题问题举例计算方法AaBbCc×AabbCc，求其杂交后代可能的表现型种类数可分解为三个分离定律问题：Aa×Aa→后代有2种表现型（3A_∶1aa）Bb×bb→后代有2种表现型（1Bb∶1bb）Cc×Cc→后代有2种表现型（3C_∶1cc）所以，AaBbCc×AabbCc的后代中有2×2×2＝8种表现型AaBbCc×AabbCc后代中表现型A_bbcc出现的概率计算3/4（A_）×1/2（bb）×1/4（cc）＝3/323.根据子代推亲本基因型(逆推）（1）基因填充法根据亲代表型大概写出基因型，如A_B_等，再根据子代表型将所缺处填完，尤其要注意利用后代中的隐性纯合子，因为后代中一旦出现双隐形个体，那亲代基因型中一定存在a、b等隐性基因（2）根据子代分离比解题可先单独分析子代性状分离比，然后再组合。单独分析某一性状时①3∶1⇒亲代一定是杂合子⇒Bb×Bb⇒3B_:1bb②1∶1⇒双亲一定是测交类型，即Bb×bb⇒1Bb:1bb③若子代只有显性，则双亲至少有一方是显性纯合子，即BB×BB（或Bb或bb）④若子代只有隐性性状，则双亲一定都是隐性纯合子，即bb×bb⇒⇒bb巧用“逆向组合法”特殊比值推断亲本基因型①9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb)⇒AaBb②1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb)⇒AaBb×aabb或Aabb×aaBb③3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)⇒AaBb×Aabb④3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)(BB×__)或(Aa×Aa)(bb×bb)或(AA×__)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)=5\*GB3⑤1∶1⇒(1∶1)×1⇒(Aa×aa)(BB×__)或(Aa×aa)(bb×bb)或(AA×__)(Bb×bb)或(aa×aa)(Bb×bb)4.根据亲代求子代的概率两种遗传病之间具有自由组合关系时，各种患病情况如下若：患甲病的概率m不患甲病的概率1-m患乙病的概率n不换乙病的概率1-n则：只患甲病的概率m(1-n)不患病的概率(1-m)(1-n)只患乙病的概率n(1-m)同时患两种病的概率mn只患一种病的概率m+n-2mn或m(1-n)+n(1-m)患病概率m+n-mn或1-(1-m)(1-n)棋盘法表示甲患m甲正（1-m）乙患nmnn(1-m)乙正（1-n)m(1-n)(1-m)(1-n)探究基因位于几对同源染色体上以AaBb为例，若两对等位基因分别位于两对同源染色体上，则产生四种类型的配子，在此基础上进行测交或自交时会出现特定的性状分离比，如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1（或各种变式），也会出现致死背景下特殊的性状分离比，如4:2:2:1、6:3:2:1.在涉及两对等位基因遗传时，若出现上述性状分离比，可考虑基因位于两对同源染色体上【拓展】注：并非所有非等位基因都遵循自由组合定律——减数第一次分裂后期自由组合的是非同源染色体上的非等位基因(如图A中基因a、b)，而不是所有的非等位基因。同源染色体上的非等位基因(如图B中基因A、C)，则不遵循自由组合定律。知识点五自由组合中的特例1.“和”为16的特殊分离比的成因在性状的遗传中，除常规分离比外，往往会出现分离比异常，突破口是看比例各数之和，只要是16，就按照至少两对等位基因的自由组合定律处理，常见异常分离比及基因型情况如下表所示(1)基因互作序号原因F1(AaBb)自交后代比例F1测交后代比例1存在一种显性基因时表现为同一性状，其余正常表现9∶6∶11∶2∶12两种显性基因同时存在时，表现为一种性状，否则表现为另一种性状9∶71∶33当某一对隐性基因成对存在时表现为双隐性状，其余正常表现9∶3∶41∶1∶24只要存在显性基因就表现为一种性状，其余正常表现15∶13∶15一种显性基因抑制另外一种显现基因的作用，使后者不能表达13∶33∶1(2)显性基因累加效应①表现：②原因：A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强。【注意】做题时熟练运用统计学分析数据，火眼金睛寻找和为16的各种变形2.“和”小于16的特殊分离比的成因个体致死致死个体F1自交后代基因型及比例F1测交后代基因型及比例显性纯合致死AA和BB致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝4∶2∶2∶1，其余基因型个体致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1AA或BB致死AaB_∶aaB_∶Aabb∶aabb或A_Bb∶A_bb∶aaBb∶aabb=6∶3∶2∶1,其余基因型个体致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1隐性纯合致死aabb致死A_B_:A_bb:aaB_=9∶3∶3AaBb∶Aabb∶aaBb＝1∶1∶1aa或bb致死A_B_:A_bb或A_B_:aaB_=9:3=3:1AaBb∶Aabb或AaBb∶aaBb=1：1配子致死致死配子F1自交后代基因型及比例F1测交后代基因型及比例雌配子或雄配子AB致死A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=5:3:3:1，其余基因型个体致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1(或1:1:1)Ab致死A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7:1:3:1，其余基因型个体致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1(或1:1:1)aB致死A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7:3:1:1，其余基因型个体致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1(或1:1:1)ab致死A_B_∶A_bb∶aaB_=8:2:2=4:1:1--【注意】(1)致死效应的快速确认：若存在“致死”现象，则可导致子代比例偏离“16”的“失真”现象，如A基因中两显性基因纯合致死时可导致子代基因型为AA__的个体致死，此比例占eq\f(1,4)，从而导致子代成活个体组合方式由“16”变成“12”。同理，因其他致死类型的存在，“16”也可能变身为“15”、“14”等。(2)“致死”原因的精准推导当出现致死效应时，应首先将异常的性状分离比与正常的性状分离比进行比较，以确定致死效应的类型。当出现合子致死时，先不考虑致死效应，直接分析基因型的遗传，最后将致死的合子去掉即可；当出现配子致死时，则在分析基因型时就要去掉致死的配子，然后推出后代的基因型及比例。教材思考(1)在豌豆杂交实验之前，孟德尔曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，其原因主要有哪些？提示①山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状。②当时没有人知道山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖。③山柳菊的花小、难以做人工杂交实验。(2)孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？提示作为一种正确的假说，不仅能解释已有的实验结果，还应该能够预测另一些实验结果，故有必要设计测交实验予以验证。（3）请从数学角度建立9∶3∶3∶1与3∶1间的数学联系，此联系对理解两对相对性状的遗传结果有何启示？提示从数学角度看，(3∶1)2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积，由此可获得如下启示：针对两对相对性状的遗传结果，如果对每一对相对性状进行单独的分析，如单纯考虑圆和皱或黄和绿一对相对性状遗传时，其性状的数量比是圆粒∶皱粒＝(315＋108)∶(101＋32)＝3∶1；黄色∶绿色＝(315＋101)∶(108＋32)＝3∶1。即每对性状的遗传都遵循了分离定律。这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的“乘积”，即9∶3∶3∶1来自于(3∶1)2。知识点六基因的分离定律与自由组合定律的比较项目基因分离定律基因自由组合定律2对相对性状n对相对性状相对性状的对数1对2对n对等位基因及位置1对等位基因位于1对同源染色体上2对等位基因位于2对同源染色体上n对等位基因位于n对同源染色体上遗传实质减数分裂时，等位基因随同源染色体的分离而进入不同配子中减数分裂时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因进行自由组合，从而进入同一配子中联系在遗传时，遗传定律同时起作用：在减数分裂形成配子时，既存在同源染色体上等位基因的分离，又有非同源染色体上非等位基因的自由组合2.n对等位基因（完全显性）位于n对同源染色体上的遗传规律相对性状对数等位基因对数F1配子F1配子可能组合数F2基因型F2表现型种类比例种类比例种类比例1121∶1431∶2∶123∶12222（1∶1）24232（1∶2∶1）222（3∶1）23323（1∶1）34333（1∶2∶1）323（3∶1）3⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮nn2n（1∶1）n4n3n（1∶2∶1）n2n（3∶1）n能否用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律？提示不能。因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上，还是位于一对同源染色体上，在单独研究时都符合分离定律，都会出现3∶1或1∶1这些比例，无法确定基因的位置，也就没法证明是否符合基因的自由组合定律。知识点七基因自由组合定律的细胞学基础易错点1误认为只要符合基因分离定律就一定符合自由组合定律点拨如某一个体的基因型为AaBb，两对非等位基因(A、a，B、b)位置可包括：无论图中的哪种情况，两对等位基因各自分别研究，都遵循基因分离定律，但只有两对等位基因分别位于两对同源染色体上(或独立遗传)时，才遵循自由组合定律。因此遵循基因分离定律不一定遵循自由组合定律，但只要遵循基因自由组合定律就一定遵循基因分离定律。易错点2不能敏锐进行“实验结果数据”与“9∶3∶3∶1及其变式”间的有效转化点拨涉及两对相对性状的杂交实验时