新教材浙科版高中生物必修2学案第1章第1节孟德尔从一对相对性状的杂交实验中总结出分离定律

第一节孟德尔从一对相对性状的杂交实验中总结出分离定律课标内容要求核心素养对接阐明有性生殖中基因的分离使得子代的基因型和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状。1.简述孟德尔的杂交实验过程，能够对实验结果进行解释和验证以及举例说明有关的遗传学术语。(生命观念)2．通过学习孟德尔的杂交实验过程，以及对实验结果的解释和验证，学会假说—演绎的基本思路和方法。(科学思维、科学探究)3．应用基因分离定律，解释或解决在实践中遇到的遗传学问题。(科学思维、社会责任)一、孟德尔选用豌豆作为杂交实验材料1．优点(1)豌豆是一种严格的自花授粉植物，而且是闭花授粉，授粉时没有外来花粉的干扰，便于形成纯种，能确保杂交实验结果的可靠性，而且其花冠的形状又非常便于利用去掉雄蕊的方法进行人工去雄以及人工授粉等操作。(2)豌豆成熟后籽粒都留在豆荚中，便于观察和计数。(3)豌豆具有多个稳定、可区分的性状。(4)豌豆的生长期较短，产生的种子数量多，也是其方便实验的特性。2．概念(1)性状指生物的形态、结构和生理生化等特征的总称，如豌豆的花色、种子的形状等都是性状。(2)相对性状指每种性状具有不同的表现形式，如豌豆的花色有紫花与白花，这就是一对相对性状。二、一对相对性状杂交实验中，F2出现性状分离1．杂交操作过程实验时在紫花母本上选取一朵或几朵花，在花粉尚未成熟时将花瓣掰开，用剪刀除去全部雄蕊(即人工去雄)，然后在花朵外套上纸袋，以防外来花粉授粉。1～2天后，从白花父本的花朵上取下成熟的花粉，放到母本花朵的柱头上进行人工授粉，授粉完毕后仍套上纸袋并挂上标签以方便识别，等待受精完毕并产生果实。2．实验中的性状分离现象实验过程说明P紫花×白花↓F1紫花↓F2紫花∶白花比例接近3∶1①P具有相对性状②性状eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(显性性状是紫花,隐性性状是白花))③F1全都表现为显性性状④F2出现性状分离现象，分离比为3∶13.实验中相关符号及含义符号PF1F2×♀♂含义亲本子一代子二代杂交自交母本父本4.相关概念(1)正交与反交孟德尔发现，无论用紫花豌豆作母本，还是用白花豌豆作母本，子一代全部开紫花。如果将前者称为正交，后者则称为反交，反之亦然。(2)显性性状与隐性性状将正、反交得到的F1能表现出来的亲本性状——紫花，称为显性性状，而将在F1未能表现出来的另一亲本性状——白花，称为隐性性状。(3)性状分离这种在杂交后代中显性性状和隐性性状同时出现的现象称为性状分离。三、性状分离的原因是等位基因的相互分离1．孟德尔提出遗传因子相互分离的假说第一，性状是由遗传因子控制的，遗传因子后来被科学家称为基因。豌豆的花色是由一对基因控制的，大写字母P代表控制紫花这一显性性状的显性基因，小写字母p代表控制白花这一隐性性状的隐性基因。控制一对相对性状的一对基因互为等位基因。第二，基因在体细胞内是成对的，其中一个来自母本，另一个来自父本。两个亲本的基因组合类型不同，控制性状的基因组合类型称为基因型，紫花亲本的基因型是PP，白花亲本的基因型是pp。第三，在形成配子即生殖细胞时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中，所以每个配子只含有成对基因中的一个。受精时，雌、雄配子结合后产生的F1(Pp)中，基因又恢复为一对，但P基因相对p基因是显性的，所以F1表现为紫花。第四，在F1的体细胞内有两个不同的基因，但各自独立、互不融合。第五，受精时，雌、雄配子的结合是随机的。2．遗传图解F1可产生两种不同类型的配子，一种带有基因P，另一种带有基因p，并且数目相等，其比例为1∶1，所以F2出现3种基因型，即PP、Pp、pp，其比例为1∶2∶1。其中，基因型为PP或pp的植株，是由两个基因相同的配子结合而成的个体，称为纯合子；Pp植株是由两个基因不同的配子结合而成的个体，称为杂合子。因P对p是显性的，PP、Pp均表现为紫花，而pp表现为白花，所以紫花与白花的数量比是3∶1。这里将具有特定基因型的个体所能表现出来的性状称为表型。3．分离现象的验证——测交法(1)测交的含义将F1(Pp)与隐性纯合子进行杂交。(2)测交的推测F1可形成两种配子，即P型和p型配子，并且数目相等；隐性亲本只产生p型配子，这种配子不会遮盖F1产生的配子的基因，反而能使F1的配子中含有的隐性基因在测交后代中表现出来。所以，测交后代的表型及其比例，可反映F1所产生的配子类型及其比例。(3)测交遗传图解(4)测交实验结果孟德尔通过测交实验，一共获得166株测交后代，其中85株开紫花，81株开白花，两者接近1∶1的预期比例。这一结果与孟德尔的理论假说完全相符。孟德尔对7对相对性状分别做了7个测交实验，结果无一例外地得到接近1∶1的分离比。这一事实有力地证明了孟德尔遗传因子分离的假说是正确的，从而肯定了分离定律。4．基因的分离定律(1)实验选材与研究对象孟德尔选取豌豆作为实验材料，对豌豆花色的一对相对性状的遗传进行了研究。(2)科学的研究方法孟德尔解释分离现象时提出的假说经过测交实验得到了证实。(3)核心内容控制一对相对性状的等位基因互相独立、互不融合，在形成配子时彼此分离，分别进入不同的配子中，结果一半的配子带有等位基因中的一个，另一半的配子带有等位基因中的另一个。四、基因的显隐性关系不是绝对的1．根据显性现象的表现形式，可将显性分为以下几种类型(1)完全显性①概念具有相对性状的两个亲本杂交，所得的F1与显性亲本的表现完全一致的现象。②实例紫花豌豆与白花豌豆杂交后的F1只表现为显性亲本的性状——紫花，则称紫花基因P对白花基因p为完全显性。(2)不完全显性①概念具有相对性状的两个亲本杂交，所得的F1表现为双亲的中间类型的现象。②实例金鱼草的花色遗传，纯合的红花品种(CC)与白花品种(cc)杂交所得的F1(Cc)的花色，既不是红色也不是白色，而是粉红色。(3)共显性①概念具有相对性状的两个亲本杂交，所得的F1个体同时表现出双亲的性状。②实例人类的ABO血型，是由三个基因即IA、IB和i控制的，IA、IB基因分别决定红细胞膜上A抗原、B抗原的存在。AB血型的基因型为IAIB，其红细胞膜上既有A抗原又有B抗原。这说明IA与IB两个基因间不存在显隐性关系，两者互不遮盖，各自发挥作用，表现为共显性。2．基因的显隐性关系的总结显性现象在生物界广泛存在，但基因的显隐性关系不是绝对的，显性性状的表现既是等位基因相互作用的结果，又是基因与生物体内外环境条件共同作用的结果。显性现象的多种表现并不违背孟德尔定律，恰恰是对孟德尔定律的补充和发展。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．孟德尔的分离定律不能否定遗传学界存在解释遗传现象的“融合假说”。 ()提示：×孟德尔的分离定律否定了“融合假说”。2．孟德尔发现关于外来花粉造成错误受孕的危险，对于豌豆属来说，是很轻微的。 ()提示：√3．性状分离是由等位基因的相互分离引起的。 ()提示：√4．孟德尔所研究的7对相对性状不完全属于完全显性。 ()提示：×孟德尔所研究的7对相对性状都属于完全显性，完全显性比较普遍。5．生物体的内在因素，如年龄、性别、生理与营养状况等，不会影响显性性状的表现。 ()提示：×生物体的内在因素会影响显性性状的表现，例如中年人群中，男性秃顶的人数远远多于女性，造成这种差异的原因是两性体内性激素不同。一对相对性状的杂交实验分析1．杂交实验的操作流程2．性状显隐性的判断设A、B为一对相对性状(1)定义法(或杂交法)若A×B→A，则A为显性，B为隐性。若A×B→B，则B为显性，A为隐性。若A×B→既有A，又有B，则无法判断显隐性。(2)自交法若Aeq\o(→,\s\up9(⊗))A，则A为纯合子，判断不出显隐性。若Aeq\o(→,\s\up9(⊗))既有A，又有B，则A为显性，B为隐性。若Beq\o(→,\s\up9(⊗))既有A，又有B，则B为显性，A为隐性。(3)假说推证法在运用假说推证法判断显隐性性状时，若出现假说与事实相符的情况，要注意两种性状同时作假说或对同一性状作两种假说，切不可只根据一种假说得出片面的结论。但若假说与事实不相符，则不必再作另一种假说，可直接予以判断。合作探究：如图是孟德尔对豌豆的高茎和矮茎这对相对性状所做的实验，回答下列问题：图甲图乙(1)你是如何判断高茎与矮茎这对相对性状显隐性的？提示：判断依据1：纯合高茎和矮茎杂交，F1中显现出来的性状为显性性状(如图中高茎)，F1中未显现出来的性状为隐性性状(如图中矮茎)。判断依据2：F1自交F2出现性状分离，F1表现出来的性状即为显性性状，F2中出现的不同于F1的性状即为隐性性状。(2)上述杂交实验中，若F2中共得到40粒种子，其中矮茎种子一定是10粒吗？为什么？提示：不一定。孟德尔实验中的比例是在实验材料足够多的情况下统计出来的。1．下列各项中，互为相对性状的是()A．猫的长毛与鼠的黑毛 B．豌豆的紫花与白花C．牛的有角与羊的有角 D．茉莉的白花与绿叶B[相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现形式。选项A和C都不属于同一种生物，因此不属于相对性状；选项D属于同一种生物的不同性状，因此也不属于相对性状。]2．豌豆和玉米是遗传学研究的常用实验材料，下列有关它们共性的叙述，错误的是()A．豌豆和玉米均为两性植株，进行杂交实验都要去雄→套袋→授粉→套袋B．豌豆和玉米均具有一些易于区分的相对性状，便于区分、观察C．豌豆和玉米的生长周期短，繁殖速度快D．豌豆和玉米产生的后代数量多，统计更准确A[玉米是单性花植物，所以进行杂交实验时不需要去雄，A错误。]3．玉米的黄粒和白粒是一对相对性状，由等位基因A、a控制，田间玉米的黄粒和白粒普遍存在，为了确定黄粒和白粒这对相对性状的显隐性关系，下列实验方案中，不合理的是()A.从田间玉米中选择多株黄粒植株自交，统计子代的性状和比例B．从田间玉米中选择多株白粒植株自交，统计子代的性状和比例C．从田间玉米中选择多株黄粒与多株白粒杂交，子代中占多数的个体性状为显性性状D．在田间玉米中抽样统计黄粒和白粒的比例，占多数的性状为显性性状D[从田间玉米中选择多株黄粒(白粒)植株进行自交，如果后代出现了性状分离，则黄粒(白粒)为显性性状，A、B不符合题意；由于显性性状的基因型有AA和Aa，而隐性性状的基因型是aa，因此从田间玉米中选择多株黄粒与多株白粒杂交，子代中占多数的个体性状为显性性状，C不符合题意；D选项中没有指出亲代交配的方式，D符合题意。]性状分离的原因分析与实验验证1．领悟假说—演绎法的应用2．验证分离定律常用的三种方法(1)自交法eq\a\vs4\al(\x(\a\al(具相对性状的,纯合亲本杂交)))→eq\x(\a\al(F1杂合子,自交))→eq\x(\a\al(后代性状分离,比为3∶1))→eq\x(\a\al(符合分,离定律))(2)测交法(3)配子法(花粉鉴定法)eq\x(杂合子)→eq\x(产生两种配子且比例为1∶1)→eq\x(符合分离定律)合作探究：在进行豌豆杂交实验时，孟德尔选择了子叶颜色这一对相对性状，其中豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。孟德尔用纯合亲本杂交得到的F1自交，实验结果如下：(1)雄配子Y与雌配子y的数目是否相等？提示：不相等。一般来说，雄配子Y的数目要远多于雌配子y。(2)据图从配子的形成和随机组合角度分析，在F2中出现性状分离比3∶1的原因是什么？提示：F1产生配子时Y、y相互分离，雌雄个体中配子均为Y∶y＝1∶1，受精时雌雄配子随机组合，F2中有1/4YY、1/2Yy表现为显性性状，1/4yy表现为隐性性状。(3)F2要出现3∶1的分离比，除上述原因外还需要满足什么条件？提示：①F1形成两种配子的生活力是一样的；②F2的各种遗传因子组合的个体成活率是相等的；③子代数量足够多；④显性遗传因子对隐性遗传因子的显性作用是完全的。1．假说演绎推理法是现代科学研究中常用的一种科学方法。下列属于孟德尔在发现基因分离定律时的“推理”过程的是()A．性状是由遗传因子(基因)控制的，在体细胞中是成对的B．在形成配子时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中C.一对等位基因中，显性基因对隐性基因呈完全显性D．若杂种F1产生的配子之比接近1∶1，则测交后代两种表型比例为1∶1D[“遗传因子在体细胞中成对存在”属于假说的内容，A错误；孟德尔只提出了遗传因子的概念，当时没有提出基因的概念，B、C错误；演绎推理是根据假说内容推测测交实验的结果，若F1产生配子时成对的遗传因子分离，产生的配子之比接近1∶1，则测交后代的两种表型比例为1∶1，D正确。]2．玉米是一种二倍体异花授粉作物，可作为研究遗传规律的实验材料。玉米籽粒的饱满与凹陷是一对相对性状，受一对等位基因控制。回答下列问题：(1)在一对等位基因控制的相对性状中，杂合子通常表现的性状是________。(2)现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米籽粒和一些凹陷的玉米籽粒，若要用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律。写出两种验证思路及预期结果。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：(1)在一对等位基因控制的相对性状中，杂合子中存在控制该性状的一对等位基因，其通常表现的性状是显性性状。(2)玉米是异花授粉作物，茎顶开雄花，叶腋开雌花，因自然条件下，可能自交，也可能杂交，故饱满的和凹陷的玉米籽粒中可能有杂合的，也可能有纯合的，用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律，首先要确定饱满和凹陷的显隐性关系，再采用自交法和测交法验证。验证思路及预期结果：①两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。②两种玉米分别自交，在子代中选择两种纯合子进行杂交，F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。③让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则让F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。④让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交，如果F1表现两种性状，且表现为1∶1的性状分离比，则可验证分离定律。答案：(1)显性性状(2)验证思路及预期结果①两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。②两种玉米分别自交，在子代中选择两种纯合子进行杂交，F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。③让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则让F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。④让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交，如果F1表现两种性状，且表现为1∶1的性状分离比，则可验证分离定律。(答出两种即可)分离定律的概念总结与规律的应用1．分离定律概念的总结(1)性状类、交配类、个体类相关概念的区分①性状类②交配类方式含义实例杂交遗传因子组成不同的个体间相互交配AA×aa，Aa×AA自交遗传因子组成相同的个体间相互交配，对植物特指自花授粉AA×AA，aa×aa测交杂种子一代与隐性纯合子交配Aa×aa正交与反交正交与反交是相对而言的，若甲为母本，乙为父本的交配方式为正交，则甲为父本，乙为母本的交配方式为反交正交：如高茎(♀)×矮茎(♂)反交∶如高茎(♂)×矮茎(♀)③个体类纯合子——遗传因子组成相同的个体；杂合子——遗传因子组成不同的个体。(2)分离定律相关概念之间的联系2．基因型、表型的推导与概率计算(1)由亲本推断子代的基因型与表型(正推型)亲本子代基因型子代表型AA×AAAA全为显性AA×AaAA∶Aa＝1∶1全为显性AA×aaAa全为显性Aa×AaAA∶Aa∶aa＝1∶2∶1显性∶隐性＝3∶1aa×AaAa∶aa＝1∶1显性∶隐性＝1∶1aa×aaaa全为隐性(2)由子代推断亲本的基因型(逆推型)①隐性纯合突破法：若子代出现隐性性状，则基因型一定是aa，其中一个a来自父本，另一个a来自母本。②由子代表型及比例推断亲本基因型组合后代显隐性关系亲本基因型Ⅰ显性∶隐性＝3∶1Aa×AaⅡ显性∶隐性＝1∶1Aa×aaⅢ只有显性性状AA×AA，AA×Aa，AA×aaⅣ只有隐性性状aa×aa(3)“四步法”解决分离定律的概率计算合作探究：1.一白化病女子与一正常的男子结婚后，生了一个患白化病的孩子。若政策允许他们再生两个孩子，则两个孩子中出现白化病患者的概率是多少？提示：白化病是常染色体隐性遗传病(用A、a表示)，一白化病女子(aa)与一正常的男子(A_)结婚后，生了一个患白化病的孩子(aa)，则这位正常男子的基因型为Aa，则他们所生后代的情况为Aa(正常)∶aa(患病)＝1∶1，即后代出现白化病的概率为1/2，若他们再生两个孩子，两个孩子中出现白化病的情况有两种：①两个孩子均为白化病的概率是1/2×1/2＝1/4；②两个孩子中只有一个是白化病的概率是1/2×1/2＋1/2×1/2＝1/2；因此，他们再生两个孩子，则两个孩子中出现白化病的概率是1/2＋1/4＝3/4。2．金鱼草的花色由一对等位基因控制。选择红花植株(RR)与白花植株(rr)进行杂交实验，如图所示。(1)该遗传属于哪种显性类型？判断的依据是什么？提示：属于不完全显性。根据题图分析可知：F2中出现红花、粉红花和白花三种类型的花色，说明红花基因对白花基因是不完全显性。(2)金鱼草花色的遗传是否符合基因分离定律？为什么？提示：符合基因分离定律。金鱼草控制花色的等位基因互相独立、互不融合，在形成配子时彼此分离，分别进入不同的配子中。1．下列关于遗传中的相关概念的叙述，错误的是()A．性状是指生物的形态、结构和生理生化等特征B．杂合子是由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体C．苹果的自花授粉和同株异花授粉分别属于自交、杂交D．杂合体后代同时出现显、隐性性状的现象叫性状分离C[性状是指生物的形态、结构和生理生化等特征，有显性性状和隐性性状之分，A正确；杂合子是由不同基因组成的配子结合成的合子发育成的个体，如Aa、AABb等，B正确；苹果的自花授粉属于自交，广义的自交指基因型相同的个体之间的交配，若同株异花授粉两朵花的基因型相同，则仍属于自交，C错误；杂合子自交后代会同时出现显、隐性性状的现象，这种现象叫性状分离，D正确。]2．正常人(B)对苯硫脲感觉味苦，对苯硫脲没有味觉叫味盲(b)。若几对夫妇子代味盲率分别是25%、50%、100%，则双亲的遗传因子组成依次是()①BB×BB②bb×bb③BB×bb④Bb×Bb⑤Bb×bb⑥BB×BbA．①③④ B．④②⑤C．⑤④② D．④⑤②D[由子代隐性性状逆推双亲遗传因子组成是遗传分析中常用的方法。隐性性状在子代中占25%时，双亲均为杂合子；在子代中占50%时，双亲之一为杂合子，而另一个体为隐性纯合子；在子代中占100%时，双亲均为隐性纯合子。]3．西红柿果肉颜色红色和紫色为一对相对性状，红色为显性。用杂合的红果肉西红柿自交获得F1，将F1中表型为红果肉的西红柿自交得到F2，以下叙述正确的是()A．F1中无性状分离B．F2中性状分离比为3∶1C．F2红果肉个体中杂合子占2/5D．F2中首先出现能稳定遗传的紫果肉西红柿C[设控制西红柿果肉颜色的基因用D、d表示，杂合的红果肉西红柿自交获得F1，将F1中表型为红果肉的西红柿自交得F2，由于F1中，红果肉西红柿中基因型为DD的个体占1/3，基因型为Dd的个体占2/3，则F2中基因型为dd的个体占(2/3)×(1/4)＝1/6，F2中性状分离比为5∶1，其中红果肉个体中杂合子占2/5，在F1中即出现能稳定遗传的紫果肉西红柿。][课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1.豌豆是一种严格的自花授粉植物，而且是闭花授粉；豌豆成熟后籽粒都留在豆荚中；豌豆具有多个稳定、可区分的性状；豌豆的生长期较短，产生的种子数量多。2.重要概念(1)性状是指生物的形态、结构和生理生化等特征的总称，如豌豆的花色、种子的形状等都是性状。(2)相对性状是指每种性状具有不同的表现形式，如豌豆的花色有紫花与白花，这就是一对相对性状。(3)若用紫花豌豆作母本，用白花豌豆作父本，称为正交，用白花豌豆作母本，用紫花豌豆作父本则称为反交，反之亦然。(4)显性性状是指将正、反交得到的F1能表现出来的亲本性状，隐性性状是指在F1未能表现出来的另一亲本性状。(5)性状分离是指在杂交后代中显性性状和隐性性状同时出现的现象。(6)纯合子是由两个基因相同的配子结合而成的个体；杂合子是由两个基因不同的配子结合而成的个体。(7)基因型是指控制性状的基因组合类型；表型是指具有特定基因型的个体所能表现出来的性状。3.孟德尔提出遗传因子相互分离的假说(1)性状是由遗传因子控制的，遗传因子后来被科学家称为基因。(2)基因在体细胞内是成对的，其中一个来自母本，另一个来自父本。(3)在形成配子即生殖细胞时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中。(4)在F1的体细胞内有两个不同的基因，但各自独立、互不融合。(5)受精时，雌、雄配子的结合是随机的。4.测交是指将F1与隐性纯合子进行杂交。隐性亲本只产生一种类型的隐性基因配子，这种配子不会遮盖F1产生的配子的基因，反而能使F1的配子中含有的隐性基因在测交后代中表现出来。所以，测交后代的表型及其比例，可反映F1所产生的配子类型及其比例。5.分离定律的核心内容：控制一对相对性状的等位基因互相独立、互不融合，在形成配子时彼此分离，分别进入不同的配子中，结果一半的配子带有等位基因中的一个，另一半的配子带有等位基因中的另一个。6.显性现象在生物界广泛存在，但基因的显隐性关系不是绝对的，显性性状的表现既是等位基因相互作用的结果，又是基因与生物体内外环境条件共同作用的结果。1．下列有关孟德尔选用豌豆作为实验材料的原因中，错误的是()A．豌豆是异花授粉植物B．豌豆是闭花授粉植物C．豌豆易于