《1.2 孟德爾從兩對相對性狀的雜交實驗中總結(jié)出自由組合定律》教學(xué)課件1

孟德爾從兩對相對性狀的雜交實驗中總結(jié)出自由組合定律由一對到兩對孟德爾用一對相對性狀的豌豆雜交實驗揭示了基因在親、子代傳遞過程中的分離現(xiàn)象，它能夠解釋一對相對性狀的遺傳規(guī)律。然而，生物個體均具有多種性狀，如圖所示的兔子有眼睛顏色、毛色等不同性狀，南瓜有顏色、形狀等不同性狀。那么，不同性狀在遺傳過程中的關(guān)系是如何呢？兔子和南瓜的多種性狀觀察花園里的豌豆植株，孟德爾發(fā)現(xiàn)就子葉顏色和種子形狀來看，包含了兩種類型：一種是黃色圓粒的，還有一種是綠色皺粒的。性狀不同的豌豆兩對相對性狀雜交實驗中，F(xiàn)2出現(xiàn)新的性狀組合類型

孟德爾仍以豌豆為材料，選取兩對相對性狀，其中一對相對性狀是子葉的顏色（黃色和綠色），另一對相對性狀為種子的形狀（圓形和皺形）。以純合的黃色圓形種子和綠色皺形種子為親本進行雜交實驗。孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗

F1種子為黃色圓形，說明黃色相對于綠色為顯性，圓形相對于皺形為顯性。F1自交后，在F2中出現(xiàn)4種表型，而且黃色圓形、黃色皺形、綠色圓形、綠色皺形的比例大致為9：3：3：1，其中有兩種類型與親本的表型相同，即黃色圓形種子和綠色皺形種子，另外兩種是不同于親本表型的新組合，即黃色皺形種子和綠色圓形種子。孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗兩對相對性狀雜交實驗中，F(xiàn)2出現(xiàn)新的性狀組合類型（1）明確重組類型的含義：重組類型是指F2中性狀表現(xiàn)與親本不同的個體，而不是遺傳因子組成與親本不同的個體。（2）含兩對相對性狀的純合親本雜交，F(xiàn)2中重組類型所占比例并不都是3/8。①當(dāng)親本的遺傳因子組成為YYRR和yyrr時，F(xiàn)2中重組類型所占比例是3/8。②當(dāng)親本的遺傳因子組成為YYrr和yyRR時，F(xiàn)2中重組類型所占比例是1/16＋9/16＝5/8。明確重組類型的含義及比例活動：模擬孟德爾雜交實驗

在植物的有性生殖中，基因的行為很難直接觀察到。我們可以利用實物模擬基因在有性生殖過程中的傳遞過程，從而探究兩對相對性狀的雜交實驗中蘊含的遺傳規(guī)律。目的要求

1.進行一對相對性狀雜交的模擬實驗，認(rèn)識等位基因在形成配子時相互分離，認(rèn)識受精作用時雌、雄配子的結(jié)合是隨機的。

2.進行兩對相對性狀雜交的模擬實驗，探究自由組合定律。材料用具（4人一組）。每小組大信封4個，標(biāo)有“黃Y““綠y““圓R“”皺r”的卡片（也可用其他物品代替）各20張，記錄紙若干等?；顒樱耗M孟德爾雜交實驗方法步驟：

1.一對相對性狀的模擬雜交實驗。（1）

雄1雌1綠y黃Y綠y黃Y活動：模擬孟德爾雜交實驗

方法步驟（2）模擬F1產(chǎn)生配子：從“雄1“信封內(nèi)隨機取出1張卡片，同時從“雌1“信封內(nèi)隨機取出1張卡片，表示F1雌、雄個體產(chǎn)生的配子。（3）模擬F1雌、雄個體產(chǎn)生配子的受精作用：將分別從“雄1““雌1“信封內(nèi)隨機取出的2張卡片組合在一起，用YY、Yy和yy記錄2張卡片的組合類型，這樣的組合類型就是F2的基因型。記錄后將卡片放回原信封內(nèi)。（4）重復(fù)步驟（2）～（3）10次以上，計算F2中3種基因型的比例是多少，表型的比例是多少。（5）統(tǒng)計全班出現(xiàn)各種組合的數(shù)目，計算F2基因型的比例是多少，表型的比例是多少?；顒樱耗M孟德爾雜交實驗方法步驟：

2.兩對相對性狀的模擬雜交實驗。（1）雄2雌2圓R皺r圓R皺r活動：模擬孟德爾雜交實驗

方法步驟（2）模擬F1產(chǎn)生配子：從“雄1““雄2“信封內(nèi)各隨機取出1張卡片，這2張卡片的組合表示F1雄性個體產(chǎn)生的配子基因型，同時從“雌1““雌2“信封內(nèi)各隨機取出1張卡片，表示F1雌性個體產(chǎn)生的配子基因型。（3）模擬F1雌、雄個體產(chǎn)生配子的受精作用：將分別從“雄1““雄2““雌1““雌2“信封內(nèi)隨機取出的4張卡片組合在一起。這4張卡片的組合類型，就是F2的基因型。記錄后將卡片放回原信封內(nèi)，注意別放錯。（4）重復(fù)步驟（2）～（3）10次以上，計算F2基因型的比例是多少，表型的比例是多少。（5）統(tǒng)計全班出現(xiàn)的各種組合數(shù)目，計算F2基因型的比例是多少，表型的比例是多少?；顒樱耗M孟德爾雜交實驗討論：1.一個小組的統(tǒng)計結(jié)果與全班的統(tǒng)計結(jié)果相比，哪一個更可信？為什么？2.在兩對相對性狀雜交的模擬實驗中，F(xiàn)1產(chǎn)生配子的基因型有幾種？比例是多少？3.在兩對相對性狀雜交的模擬實驗中，F(xiàn)2中為什么會出現(xiàn)多種基因型和表型?活動：模擬孟德爾雜交實驗性狀自由組合的原因是非等位基因的自由組合

我們在進行兩對相對性狀雜交的模擬實驗時，將R、r以及Y、y分別放在不同的信封中，并在后續(xù)實驗中，對兩套信封的處理與一對相對性狀雜交的模擬實驗完全相同，則說明R、r以及Y、y是各自獨立的，在最后組成子代基因型時自由組合起來，從而在F2出現(xiàn)4種表型，且比例約為9：3：3：1。

孟德爾認(rèn)為，不同對的遺傳因子（即非等位基因）在形成配子時自由組合。Y→控制黃色子葉的基因

y→控制綠色子葉的基因R→控制圓形種子的基因

r→控制皺形種子的基因

親本的基因型：黃色圓形→YYRR

綠色皺形→yyrr

配子的基因型：

YR

yr

親本雜交時，雌、雄配子結(jié)合所得的F1的基因型為YyRr，由于Y對y、R對r均為顯性，所以F1的表型為黃色圓形。性狀自由組合的原因是非等位基因的自由組合×PF1F231510810132?黃色圓粒綠色圓粒黃色皺粒綠色皺粒綠色皺粒黃色圓粒黃色圓粒種子形狀圓:315+108=423皺:101+32=133子葉顏色黃:315+101=416綠:108+32=1403：13：1從數(shù)學(xué)角度分析，９：３：３：１與３：１能否建立數(shù)學(xué)聯(lián)系說明：說明每對相對性狀的分離比仍然接近3∶1，其遺傳遵循分離定律。在兩對相對性狀的雜交實驗中，從子葉顏色來看，F(xiàn)2的黃色子葉與綠色子葉的比例是否符合分離定律？從種子的形狀來看，F(xiàn)2的圓形種子與皺形種子的比例是否符合分離定律？自由組合YRyryRYrF1配子YRry×PF1YYRRyyrrYyRrYRyr黃色圓粒綠色皺粒黃色圓粒配子分離分離F1產(chǎn)生的雌雄配子各有4種：YR、Yr、yR、yr，且數(shù)量比為1:1:1:11:1:1:1當(dāng)F1自交形成配子時，根據(jù)分離定律，等位基因Y和y分離，并分別進入不同的配子，等位基因R和r也分離，并分別進入不同的配子；在等位基因分離的同時，非等位基因之間自由組合，即Y以同等的機會與非等位基因R或r結(jié)合，產(chǎn)生YR或Yr型配子，y也以同等的機會與R或r結(jié)合，產(chǎn)生yR或yr型配子。上述分離和自由組合兩個事件的發(fā)生是彼此獨立、互不干擾的，F(xiàn)1最終形成的雌、雄配子均有YR、Yr、yR、yr4種類型，其比例為1：1：1：1。

受精時，雌、雄配子隨機結(jié)合，有16種組合方式，組合的結(jié)果使得F2出現(xiàn)9種基因型和4種表型。兩對相對性狀的雜交實驗可用圖表示。性狀自由組合的原因是非等位基因的自由組合兩對相對性狀雜交實驗的分析F2的表型及其比例為：黃色圓形∶黃色皺形∶綠色圓形∶綠色皺形＝9∶3∶3∶1圖中F2的9種基因型，可歸納為4種表型：yRYRYryrYryrYYRRYyRRYYRrYyRrYyRrYyRrYyRRYYRryyRRyyRrYYrrYyrrYR

yRYyRryyRr

YyrryyrrF2黃色圓形：Y_R_黃色皺形：Y_rr綠色圓形：yyR_綠色皺形：yyrrYYrr、Yyrr

YYRR、YyRr、YYRr、YyRR

yyRR、yyRr

yyrr從概率的角度看，在一對相對性狀的雜交實驗中，顯性性狀出現(xiàn)的概率為3/4，隱性性狀出現(xiàn)的概率為1/4，如果兩對相對性狀的遺傳是互不影響的，根據(jù)概率的乘法原理，不同性狀組合出現(xiàn)的概率應(yīng)是它們各自概率的乘積。綠色皺粒性狀自由組合的原因是非等位基因的自由組合YYRRyyrrYyRRYYRrYyRrYyRrYyRrYyRrYyRRYYRryyRRyyRryyRrYYrrYyrrYyrr

雌雄配子YRyryRYrYRyryRYrF1F2黃色圓粒rYRy棋盤法遺傳圖解表型：黃色圓粒：綠色圓粒：黃色皺粒：綠色皺粒雙雜合比例合占多少？純合子有幾種，比例合占多少？單雜合有幾種，比例合占多少？精卵幾種組合方式？F2有幾種表型？F2有幾種基因型？16=4×49=3×34=2×2F2中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的______F2中穩(wěn)定遺傳的綠色圓粒占總數(shù)的______F2綠色圓粒中，能穩(wěn)定遺傳的占______F2中不同于F1表型的個體占總數(shù)的_______F2中重組類型占總數(shù)的______根據(jù)對F2統(tǒng)計結(jié)果，回答下列問題：yyR_Y_rryyrrY_R_基因型：結(jié)果分析比例：9:3:3:11/44，1/44，1/21/41/161/37/163/8對棋盤法得到的結(jié)果進行統(tǒng)計：各種性狀對應(yīng)的遺傳因子組成及其所占比例分析。黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒YYRR:YyRR:YYRr:YyRr:1/162/162/164/16yyRR:yyRr:YYrr:Yyrr:1/162/169/16雙顯性yyrr:1/161/16雙隱性1/162/163/16一隱一顯3/16一顯一隱Y_R_yyR_Y_rryyrrYYRR:yyRR:YYrr:yyrr:1/161/161/161/16純合子單雜合子雙雜合子YYRr:YyRR:Yyrr:yyRr:2/162/162/162/16各占1/16各占2/16YyRr:4/164/16對棋盤法得到的結(jié)果進行統(tǒng)計：遺傳因子組成分類及其所占比例。所以，黃色圓形、黃色皺形、綠色圓形、綠色皺形的比例是9：3：3：1。理論計算的結(jié)果與孟德爾雜交實驗的結(jié)果完全相符，說明孟德爾在解釋自由組合現(xiàn)象時提出的假說是符合邏輯的，即等位基因的分離與非等位基因的自由組合是彼此獨立、互不干擾的。性狀自由組合的原因是非等位基因的自由組合配子雜種子一代黃色圓粒隱性純合子綠色皺粒測交PyyrrYyRrYRyryRYryrF1YyRryyRrYyrryyrr黃色皺粒黃色圓粒綠色皺粒綠色圓粒1：1:1:1×孟德爾對自由組合現(xiàn)象的解釋，其核心在于控制兩對相對性狀的兩對等位基因在形成配子時，每對等位基因彼此分離，同時非等位基因自由組合。孟德爾仍然使用了測交的方法對自己的假說進行驗證，即用F1與雙隱性純合親本（綠色皺形）進行測交。性狀自由組合的原因是非等位基因的自由組合

無論是正交還是反交，都得到4種數(shù)目相近的不同類型的測交后代，比例為1：1：1：1，與預(yù)期的結(jié)果相符。這證實F1雌、雄個體確實產(chǎn)生4種數(shù)目相等的配子，從而令人信服地驗證了自由組合定律的正確性。

綜上所述，在F1形成配子時，等位基因分離的同時，非等位基因表現(xiàn)為自由組合。即一對等位基因與另一對等位基因的分離或組合是互不干擾的，是各自獨立地分配到配子中去的。這就是孟德爾自由組合定律的實質(zhì)。性狀自由組合的原因是非等位基因的自由組合

從孟德爾對于基因分離和自由組合的解釋可以看出，在遺傳過程中控制生物體相同性狀的成對基因彼此分離，控制不同性狀的基因能夠自由組合，從而出現(xiàn)了在親本中不曾存在的新的組合形式。由此，來源于不同親本的控制不同性狀的基因能夠在產(chǎn)生子代的過程中組合成多種配子，隨著配子的隨機結(jié)合，子代將產(chǎn)生多種多樣的基因型和表型。這一過程讓進行有性生殖的生物產(chǎn)生更為多樣化的子代，從而適應(yīng)多變的環(huán)境，對生物的適應(yīng)和進化有著重要的意義?；虻姆蛛x和自由組合使得子代基因型和表型有多種可能

上述遺傳學(xué)原理被廣泛地運用于育種工作。許多優(yōu)良的動、植物品種就是通過這種方法選育成功的。例如，有一個小麥的品種能抵抗霜凍，但很容易感染銹病。另一個小麥品種能抵抗銹病，但不能經(jīng)受霜凍。讓這兩個小麥品種雜交，就可能在子二代中找到既能抵抗霜凍又能抵抗銹病的新類型。當(dāng)然，在子二代中也會出現(xiàn)既容易感染銹病又不耐受霜凍的類型和其他類型。育種工作者可以通過人工選擇的方法，選留所需要的類型，淘汰不符合要求的類型。基因的分離和自由組合使得子代基因型和表型有多種可能

同樣，在醫(yī)學(xué)實踐中，醫(yī)生需要對家系中多種遺傳病在后代中的多種發(fā)病可能進行預(yù)測，為優(yōu)生優(yōu)育、遺傳病的防治提供理論依據(jù)。例如，短指癥是由顯性基因控制的遺傳病，患者的手指、腳趾短小，控制短指癥的一對等位基因用B、b表示。白化病是隱性基因控制的遺傳病，控制白化病的一對等位基因用C、c表示。這兩種遺傳病的遺傳符合自由組合定律。在一個家庭中，父親是短指癥患者，母親的表型正常，婚后生過一個手指正常但患白化病的孩子，那么以后再生子女時發(fā)病情況如何？基因的分離和自由組合使得子代基因型和表型有多種可能

根據(jù)基因的自由組合定律可以推知：父親的基因型應(yīng)是BbCc，母親的基因型為bbCc，這對夫婦的后代可能出現(xiàn)4種不同的表型，他們分別是短指癥患者、白化病患者、既患短指癥又患白化病的個體、正常個體。根據(jù)概率還可以進一步推算，這4種表型出現(xiàn)的概率依次為3/8、1/8、1/8、3/8。因此，基因的分離和自由組合使得子代基因型和表型有多種可能，這是進行有性生殖的生物更加適應(yīng)環(huán)境變化的重要原因之一。人們可以利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計的方法，根據(jù)基因分離和自由組合的規(guī)律預(yù)測子代可能具有的部分遺傳性狀?；虻姆蛛x和自由組合使得子代基因型和表型有多種可能提出問題做出假說演繹推理實驗驗證F1在產(chǎn)生配子時，每對遺傳因子彼此分離，不同對遺傳因子可以自由組合。F2中9:3:3:1的數(shù)量比與一對相對性狀雜交實驗中F2的3:1的數(shù)量比有聯(lián)系嗎？

通過真正進行測交實驗的結(jié)果可證實：無論是以F1作母本還是作父本，結(jié)果都與預(yù)測相符。

利用測交實驗進行推理：測交后代性狀比為1:1:1:1。核心歸納

孟德爾熱愛自然科學(xué)，有著對科學(xué)執(zhí)著追求的精神，既善于從前人的研究中吸取經(jīng)驗和教訓(xùn)，又不迷信權(quán)威。正是遺傳因子的“顆粒性“，才使其具有分離和自由組合的性質(zhì)，才使生物具有遺傳和變異的基本特性。孟德爾遺傳理論的精髓是“顆?！斑z傳。如果當(dāng)時孟德爾迷信融合遺傳理論，那么遺傳學(xué)史也許就要改寫了。+

“融合假說“：認(rèn)為子代的遺傳物質(zhì)來源于雙親遺傳物質(zhì)的融合，就像藍色顏料與黃色顏料混合成為綠色顏料一樣。

“顆粒假說“，認(rèn)為雙親遺傳物質(zhì)像某種完整顆粒一樣遺傳給后代，互不融合，保持完整性。孟德爾獲得成功的原因

孟德爾選取了合適的雜交實驗材料——豌豆，這是一種嚴(yán)格的自花授粉植物，能防止外來花粉的干擾，可形成不同的純合品種，并具有各種穩(wěn)定的、區(qū)別明顯的相對性狀；花冠較大，便于人工摘除雄蕊和授粉；容易栽植、結(jié)實率高、種子數(shù)量大、便于統(tǒng)計分析等優(yōu)點。孟德爾獲得成功的原因孟德爾采用嚴(yán)密的實驗分析方法，詳細(xì)地記載了各世代不同性狀的大量數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析中應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計分析法，從各種類型之間的數(shù)量關(guān)系中找出遺傳的規(guī)律性，這也是他勝人一籌之處。孟德爾獲得成功的原因

孟德爾運用其獨特的科學(xué)思維方式，先從一對相對性狀入手，并對它進行逐代追蹤。例如，在研究株高性狀遺傳時，不考慮如花色、種子形狀等其他性狀，當(dāng)揭示一對相對性狀的遺傳規(guī)律后，再對兩對或多對性狀進行研究，進而又發(fā)現(xiàn)了自由組合定律。正是這種從簡單到復(fù)雜、先易后難的科學(xué)思維方法使他獲得成功。

孟德爾成功地應(yīng)用了“假說-演繹“的方法。例如，他在研究中觀察到雜交子代的顯隱性、表型比例（3：1或9：3：3：1）和不同性狀重新組合等現(xiàn)象后，提出了遺傳因子控制遺傳性狀的假說。為了驗證自己的假說和推理，他又設(shè)計了許多實驗方法，如測交驗證法等。

總之，孟德爾的成功表明，在科學(xué)研究上要想獲得成就，不僅需要有不懈探索與不畏艱難的奮斗精神，還要有實事求是的科學(xué)態(tài)度和正確的科學(xué)研究方法。孟德爾獲得成功的原因一、選擇題1.豌豆豆莢的飽滿（F）對不飽滿（f）為顯性，其花的腋生（H）對頂生（h）為顯性，這兩對相對性狀的遺傳遵循基因的自由組合定律。下列雜交組合中，子代會出現(xiàn)四種表型的是（

）A.FFhh×ffHH

B.FFHh×ffhhC.FfHh×FfHh

D.FfHH×FFHhC思考與練習(xí)思考與練習(xí)一、選擇題2.見強光就打噴嚏的ACHOO綜合征和由于焦慮引起的顫抖下巴（tremblingchin）均為顯性性狀，且獨立遺傳。兩對基因都是雜合的夫婦，其子女中第一個孩子具有ACHOO綜合征而沒有顫抖下巴的概率是（

）A.1/16

B.9/16C.3/16

D.12/16C思考與練習(xí)一、選擇題3.香豌豆的花色由多對等位基因控制，每對基因至少都有一個顯性基因時才開紅花，其余的基因型對應(yīng)花色均為白花。若每對基因