孟德爾的豌豆雜交實驗（二）教案-高一下學(xué)期生物人教版必修2

第2講孟德爾的豌豆雜交實驗（二）知識點一兩對相對性狀的雜交實驗1.兩對相對性狀的雜交實驗——發(fā)現(xiàn)問題(1)雜交實驗過程(2)實驗結(jié)果及分析①F1全為黃色圓粒，表明粒色中黃色是顯性，粒形中圓粒是顯性。②F2中出現(xiàn)了不同性狀之間的重新組合，即重組型。③F2中4種表現(xiàn)型的分離比為9∶3∶3∶1。④若只考慮一對相對性狀，黃色：綠色=3:1，圓粒：皺粒=3:1，說明豌豆粒色和粒形的遺傳多遵循分離定律2.對自由組合現(xiàn)象的解釋——提出假說(1)理論解釋①兩對相對性狀分別由兩對遺傳因子控制。②F1產(chǎn)生配子時，每對遺傳因子彼此分離，不同對的遺傳因子可以自由組合。③F1產(chǎn)生配子種類及比例：YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1。④受精時，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的，配子結(jié)合方式為16種。(2)遺傳圖解（3）結(jié)果分析3.設(shè)計測交方案對自由組合現(xiàn)象解釋進(jìn)行驗證——演繹和推理(1)方法測交實驗。讓F1(YyRr)與隱性個體（yyrr）雜交(2)目的：檢測F1產(chǎn)生配子的種類和比例(3)理論預(yù)測按照孟德爾的假設(shè)，F(xiàn)1產(chǎn)生數(shù)量相等的4種配子即YR：Yr：yR:yr=1:1:1：1，而隱性純合子只產(chǎn)生一種配子yr測交產(chǎn)生4種數(shù)量相等的后代，即黃圓（YyRr）：綠圓（yyRr）:黃皺（Yyrr）:綠皺（yyrr）=1:1:1:1(4)遺傳圖解1:1:1:1(5)測交實驗結(jié)果及結(jié)論結(jié)果：孟德爾所做的測交實驗，無論正交還是反交，結(jié)果符合預(yù)期，即演繹結(jié)果結(jié)論F1產(chǎn)生4種類型的配子且比例相等F1是雜合子F1在形成配子時，成對的遺傳因子彼此分離（MⅡ后期），不成對的遺傳因子自由組合【注意】在兩對相對性狀的雜交實驗中，后代出現(xiàn)1:1:1:1的比例一定是測交嗎？不一定，yyRr和Yyrr后代也會出現(xiàn)1:1:1:1的比例4.自由組合定律——得出結(jié)論(1)內(nèi)容①控制不同性狀的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的。②在形成配子時，決定同一性狀的成對的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。(2)實質(zhì)知識點二自由組合定律及應(yīng)用1.自由組合定律（1）自由組合定律內(nèi)容控制不同性狀的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的；在形成配子時，決定同一性狀的成對遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合【注意】分離和自由組合定律同時發(fā)生研究對象：位于非同源染色體上的非等位基因發(fā)生時間：減數(shù)分裂Ⅰ后期實質(zhì)：非同源染色體上的非等位基因自由組合適用范圍：進(jìn)行有性生殖的真核生物的細(xì)胞核遺傳2.自由組合定律的應(yīng)用（1）雜交育種概念：將具有不同優(yōu)良性狀的兩個親本雜交，使兩個親本的優(yōu)良性狀結(jié)合在一起，再篩選出所需要的優(yōu)良品種舉例：抗倒伏又抗條銹病的純種小麥培育優(yōu)點：操作簡單，目的性強，可將不同個體的優(yōu)良性狀組合在一起，表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢（雜種F1在在長勢、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面由于兩個親本）缺點只能利用已有基因按需選擇，而不能創(chuàng)造新基因，不能產(chǎn)生新的性狀育種進(jìn)程緩慢，需時較長；局限于同一生物或親緣關(guān)系較近的物種醫(yī)學(xué)實踐依據(jù)分離定律和自由組合定律，對某些遺傳病在后代中的患病概率作出科學(xué)的推斷，從而為遺傳咨詢提供理論依據(jù)知識點三孟德爾實驗方法的啟示與孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)1.孟德爾成功的原因分析(1)科學(xué)選擇了豌豆作為實驗材料（自花傳粉閉花授粉，自然狀態(tài)下是純種）(2)采用由單因素到多因素的研究方法（一對到多對）(3)應(yīng)用了統(tǒng)計學(xué)方法對實驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。(4)科學(xué)設(shè)計了實驗程序。即在對大量實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出合理的假說，并且設(shè)計了新的測交實驗來驗證假說。2.孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)（1）1866年，孟德爾將研究結(jié)果整理成論文發(fā)表，這一重要成果卻沉寂了30多年。（2）1900年，三位科學(xué)家分別重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的論文，并認(rèn)識到孟德爾提出的理論的重要意義。（3）1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜給孟德爾的“遺傳因子”一詞起了一個新名字，叫作“基因”，并且提出了表型和基因型的概念（4）隨著孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)，基因的本質(zhì)和作用原理稱為遺傳學(xué)研究的中心問題，為生物技術(shù)的興起奠定了理論基礎(chǔ)。孟德爾被后人公認(rèn)為“遺傳學(xué)之父”知識點四自由組合定律常規(guī)問題1.孟德爾兩大定律的驗證方法整合驗證方法結(jié)論自交法F1自交后代的分離比為3∶1，則符合基因的分離定律，由位于一對同源染色體上的一對等位基因控制F1自交后代的分離比為9∶3∶3∶1，則符合基因的自由組合定律，由位于兩對同源染色體上的兩對等位基因控制測交法F1測交后代的性狀比例為1∶1，則符合分離定律，由位于一對同源染色體上的一對等位基因控制F1測交后代的性狀比例為1∶1∶1∶1，由位于兩對同源染色體上的兩對等位基因控制花粉鑒定法F1若有兩種花粉，比例為1∶1，則符合分離定律F1若有四種花粉，比例為1∶1∶1∶1，則符合自由組合定律單倍體育種法取花藥離體培養(yǎng)，用秋水仙素處理單倍體幼苗，若植株有兩種表現(xiàn)型，比例為1∶1，則符合分離定律取花藥離體培養(yǎng)，用秋水仙素處理單倍體幼苗，若植株有四種表現(xiàn)型，比例為1∶1∶1∶1，則符合自由組合定律2.巧用分離定律“拆分法”求解自由組合定律計算問題（1）解題思路：將多對等位基因的自由組合分解為若干分離定律分別分析，再運用乘法原理進(jìn)行組合。（2）題型示例配子類型及概率的問題具多對等位基因的個體解答方法舉例：基因型為AaBbCc的個體產(chǎn)生配子的種類數(shù)每對基因產(chǎn)生配子種類數(shù)的乘積配子種類數(shù)為AaBbCc↓↓↓2×2×2＝8種產(chǎn)生某種配子的概率每對基因產(chǎn)生相應(yīng)配子概率的乘積產(chǎn)生ABC配子的概率為eq\f(1,2)（A）×eq\f(1,2)（B）×eq\f(1,2)（C）＝eq\f(1,8)配子間的結(jié)合方式問題如AaBbCc與AaBbCC雜交過程中，求配子間的結(jié)合方式種類數(shù)。先求AaBbCc、AaBbCC各自產(chǎn)生多少種配子。AaBbCc產(chǎn)生8種配子，AaBbCC產(chǎn)生4種配子。再求兩親本配子間的結(jié)合方式。由于兩性配子間結(jié)合是隨機(jī)的，因而AaBbCc與AaBbCC配子間有8×4＝32種結(jié)合方式?；蛐皖愋图案怕实膯栴}問題舉例計算方法AaBbCc與AaBBCc雜交，求它們后代的基因型種類數(shù)可分解為三個分離定律問題：Aa×Aa→后代有3種基因型（1AA∶2Aa∶1aa）Bb×BB→后代有2種基因型（1BB∶1Bb）Cc×Cc→后代有3種基因型（1CC∶2Cc∶1cc）因此，AaBbCc×AaBBCc的后代中有3×2×3＝18種基因型AaBbCc×AaBBCc后代中AaBBcc出現(xiàn)的概率計算eq\f(1,2)（Aa）×eq\f(1,2)（BB）×eq\f(1,4)（cc）＝eq\f(1,16)表現(xiàn)型類型及概率的問題問題舉例計算方法AaBbCc×AabbCc，求其雜交后代可能的表現(xiàn)型種類數(shù)可分解為三個分離定律問題：Aa×Aa→后代有2種表現(xiàn)型（3A_∶1aa）Bb×bb→后代有2種表現(xiàn)型（1Bb∶1bb）Cc×Cc→后代有2種表現(xiàn)型（3C_∶1cc）所以，AaBbCc×AabbCc的后代中有2×2×2＝8種表現(xiàn)型AaBbCc×AabbCc后代中表現(xiàn)型A_bbcc出現(xiàn)的概率計算3/4（A_）×1/2（bb）×1/4（cc）＝3/323.根據(jù)子代推親本基因型(逆推）（1）基因填充法根據(jù)親代表型大概寫出基因型，如A_B_等，再根據(jù)子代表型將所缺處填完，尤其要注意利用后代中的隱性純合子，因為后代中一旦出現(xiàn)雙隱形個體，那親代基因型中一定存在a、b等隱性基因（2）根據(jù)子代分離比解題可先單獨分析子代性狀分離比，然后再組合。單獨分析某一性狀時①3∶1?親代一定是雜合子?Bb×Bb?3B_:1bb②1∶1?雙親一定是測交類型，即Bb×bb?1Bb:1bb③若子代只有顯性，則雙親至少有一方是顯性純合子，即BB×BB（或Bb或bb）④若子代只有隱性性狀，則雙親一定都是隱性純合子，即bb×bb??bb巧用“逆向組合法”特殊比值推斷親本基因型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.根據(jù)親代求子代的概率兩種遺傳病之間具有自由組合關(guān)系時，各種患病情況如下若：患甲病的概率m不患甲病的概率1-m患乙病的概率n不換乙病的概率1-n則：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)同時患兩種病的概率mn只患一種病的概率m+n-2mn或m(1-n)+n(1-m)患病概率m+n-mn或1-(1-m)(1-n)棋盤法表示甲患m甲正（1-m）乙患nmnn(1-m)乙正（1-n)m(1-n)(1-m)(1-n)探究基因位于幾對同源染色體上以AaBb為例，若兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上，則產(chǎn)生四種類型的配子，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行測交或自交時會出現(xiàn)特定的性狀分離比，如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1（或各種變式），也會出現(xiàn)致死背景下特殊的性狀分離比，如4:2:2:1、6:3:2:1.在涉及兩對等位基因遺傳時，若出現(xiàn)上述性狀分離比，可考慮基因位于兩對同源染色體上【拓展】注：并非所有非等位基因都遵循自由組合定律——減數(shù)第一次分裂后期自由組合的是非同源染色體上的非等位基因(如圖A中基因a、b)，而不是所有的非等位基因。同源染色體上的非等位基因(如圖B中基因A、C)，則不遵循自由組合定律。知識點五自由組合中的特例1.“和”為16的特殊分離比的成因在性狀的遺傳中，除常規(guī)分離比外，往往會出現(xiàn)分離比異常，突破口是看比例各數(shù)之和，只要是16，就按照至少兩對等位基因的自由組合定律處理，常見異常分離比及基因型情況如下表所示(1)基因互作序號原因F1(AaBb)自交后代比例F1測交后代比例1存在一種顯性基因時表現(xiàn)為同一性狀，其余正常表現(xiàn)9∶6∶11∶2∶12兩種顯性基因同時存在時，表現(xiàn)為一種性狀，否則表現(xiàn)為另一種性狀9∶71∶33當(dāng)某一對隱性基因成對存在時表現(xiàn)為雙隱性狀，其余正常表現(xiàn)9∶3∶41∶1∶24只要存在顯性基因就表現(xiàn)為一種性狀，其余正常表現(xiàn)15∶13∶15一種顯性基因抑制另外一種顯現(xiàn)基因的作用，使后者不能表達(dá)13∶33∶1(2)顯性基因累加效應(yīng)①表現(xiàn)：②原因：A與B的作用效果相同，但顯性基因越多，其效果越強。【注意】做題時熟練運用統(tǒng)計學(xué)分析數(shù)據(jù)，火眼金睛尋找和為16的各種變形2.“和”小于16的特殊分離比的成因個體致死致死個體F1自交后代基因型及比例F1測交后代基因型及比例顯性純合致死AA和BB致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝4∶2∶2∶1，其余基因型個體致死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,其余基因型個體致死AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1隱性純合致死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測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，其余基因型個體致死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，其余基因型個體致死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，其余基因型個體致死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)致死效應(yīng)的快速確認(rèn)：若存在“致死”現(xiàn)象，則可導(dǎo)致子代比例偏離“16”的“失真”現(xiàn)象，如A基因中兩顯性基因純合致死時可導(dǎo)致子代基因型為AA__的個體致死，此比例占eq\f(1,4)，從而導(dǎo)致子代成活個體組合方式由“16”變成“12”。同理，因其他致死類型的存在，“16”也可能變身為“15”、“14”等。(2)“致死”原因的精準(zhǔn)推導(dǎo)當(dāng)出現(xiàn)致死效應(yīng)時，應(yīng)首先將異常的性狀分離比與正常的性狀分離比進(jìn)行比較，以確定致死效應(yīng)的類型。當(dāng)出現(xiàn)合子致死時，先不考慮致死效應(yīng)，直接分析基因型的遺傳，最后將致死的合子去掉即可；當(dāng)出現(xiàn)配子致死時，則在分析基因型時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)在豌豆雜交實驗之前，孟德爾曾花了幾年時間研究山柳菊，結(jié)果卻一無所獲，其原因主要有哪些？提示①山柳菊沒有既容易區(qū)分又可以連續(xù)觀察的相對性狀。②當(dāng)時沒有人知道山柳菊有時進(jìn)行有性生殖，有時進(jìn)行無性生殖。③山柳菊的花小、難以做人工雜交實驗。(2)孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋在邏輯上環(huán)環(huán)相扣，十分嚴(yán)謹(jǐn)。他為什么還要設(shè)計測交實驗進(jìn)行驗證呢？提示作為一種正確的假說，不僅能解釋已有的實驗結(jié)果，還應(yīng)該能夠預(yù)測另一些實驗結(jié)果，故有必要設(shè)計測交實驗予以驗證。（3）請從數(shù)學(xué)角度建立9∶3∶3∶1與3∶1間的數(shù)學(xué)聯(lián)系，此聯(lián)系對理解兩對相對性狀的遺傳結(jié)果有何啟示？提示從數(shù)學(xué)角度看，(3∶1)2的展開式為9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示為兩個3∶1的乘積，由此可獲得如下啟示：針對兩對相對性狀的遺傳結(jié)果，如果對每一對相對性狀進(jìn)行單獨的分析，如單純考慮圓和皺或黃和綠一對相對性狀遺傳時，其性狀的數(shù)量比是圓?！冒櫫＃?315＋108)∶(101＋32)＝3∶1；黃色∶綠色＝(315＋101)∶(108＋32)＝3∶1。即每對性狀的遺傳都遵循了分離定律。這無疑說明兩對相對性狀的遺傳結(jié)果可以表示為它們各自遺傳結(jié)果的“乘積”，即9∶3∶3∶1來自于(3∶1)2。知識點六基因的分離定律與自由組合定律的比較項目基因分離定律基因自由組合定律2對相對性狀n對相對性狀相對性狀的對數(shù)1對2對n對等位基因及位置1對等位基因位于1對同源染色體上2對等位基因位于2對同源染色體上n對等位基因位于n對同源染色體上遺傳實質(zhì)減數(shù)分裂時，等位基因隨同源染色體的分離而進(jìn)入不同配子中減數(shù)分裂時，在等位基因分離的同時，非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行自由組合，從而進(jìn)入同一配子中聯(lián)系在遺傳時，遺傳定律同時起作用：在減數(shù)分裂形成配子時，既存在同源染色體上等位基因的分離，又有非同源染色體上非等位基因的自由組合2.n對等位基因（完全顯性）位于n對同源染色體上的遺傳規(guī)律相對性狀對數(shù)等位基因?qū)?shù)F1配子F1配子可能組合數(shù)F2基因型F2表現(xiàn)型種類比例種類比例種類比例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能否用分離定律的結(jié)果證明基因是否符合自由組合定律？提示不能。因為兩對等位基因不管是分別位于兩對同源染色體上，還是位于一對同源染色體上，在單獨研究時都符合分離定律，都會出現(xiàn)3∶1或1∶1這些比例，無法確定基因的位置，也就沒法證明是否符合基因的自由組合定律。知識點七基因自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)易錯點1誤認(rèn)為只要符合基因分離定律就一定符合自由組合定律點撥如某一個體的基因型為AaBb，兩對非等位基因(A、a，B、b)位置可包括：無論圖中的哪種情況，兩對等位基因各自分別研究，都遵循基因分離定律，但只有兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上(或獨立遺傳)時，才遵循自由組合定律。因此遵循基因分離定律不一定遵循自由組合定律，但只要遵循基因自由組合定律就一定遵循基因分離定律。易錯點2不能敏銳進(jìn)行“實驗結(jié)果數(shù)據(jù)”與“9∶3∶3∶1及其變式”間的有效轉(zhuǎn)化點撥涉及兩對相對性狀的雜交實驗時