第2節(jié)孟德爾的豌豆雜交實驗教案

1、第2節(jié)孟德爾的豌豆雜交實驗（二）一、教學目標1.闡明孟德爾的兩對相對性狀的雜交實驗及自由組合定律。2.分析孟德爾遺傳實驗獲得成功的原因。3.說出基因型、表現(xiàn)型和等位基因的含義。二、教學重點和難點1.教學重點（1）對自由組合現(xiàn)象的解釋，闡明自由組合定律。（2）分析孟德爾遺傳實驗獲得成功的原因。2.教學難點對自由組合現(xiàn)象的解釋。三、教學策略本節(jié)內(nèi)容是在學生已具有了分離定律知識的基礎(chǔ)上開展教學活動的，學生對孟德爾的雜交實驗有了一定的感性認識，建議在教學中以演繹推理為主線，使學生在積極的思維想像和推理過程中完成本節(jié)的學習內(nèi)容。1.創(chuàng)設(shè)問題情境，引導學生探究。探討的問題可以是教材中設(shè)置的有關(guān)“培育優(yōu)質(zhì)奶

2、?！眴栴}，也可以是學生日常生活中常見的問題，如為什么一對夫婦生育的后代存在著性狀差異？為什么有的孩子表現(xiàn)了父親的特征，又有與母親相似的性狀？通過討論使學生認識到，任何生物都不止表現(xiàn)一種性狀，后代表現(xiàn)的性狀可以是親本性狀的組合。進而學生產(chǎn)生疑惑：在傳宗接代的過程中，親代的多種多樣的性狀又是遵循什么規(guī)律傳給后代的？進入本節(jié)的學習內(nèi)容。2.理性思維訓練貫穿于教學活動中。在對兩對相對性狀遺傳結(jié)果進行分析時，通過設(shè)置層層遞進的問題，調(diào)動學生的想像力，為理解孟德爾提出的假說做鋪墊，同時培養(yǎng)學生的邏輯推理能力。設(shè)置的問題有：F2中新性狀組合的類型與親本性狀有什么關(guān)系？在兩對相對性狀的遺傳中，每一對相對性狀的

3、遺傳都遵循什么規(guī)律？兩對相對性狀實驗中9331數(shù)量比與一對相對性狀實驗中的31有什么關(guān)系？引導學生在觀察分析中，發(fā)現(xiàn)新性狀類型黃色皺粒、綠色圓粒，是原有的親本性狀重新組合的結(jié)果，也就是黃色可以和圓粒拆開與皺縮組合，綠色可以和皺縮拆開與圓粒組合。由此可以想像決定不同相對性狀的遺傳因子有相對的獨立性，可以完全分開，自由組合。有關(guān)9331與31的關(guān)系分析，引導學生從數(shù)學角度分析9331是（31）2的展開式，由此推知兩對相對性狀的遺傳結(jié)果，是兩對相對性狀獨立遺傳結(jié)果31的乘積（31）2。3.選擇適當?shù)姆绞?，將抽象?nèi)容具體直觀化，突破教學難點。關(guān)于不同對遺傳因子的自由組合歷來是學生學習的難點，特別是在學

4、生沒有學習減數(shù)分裂知識，不知道同源染色體行為變化的情況下，來理解這方面的內(nèi)容則更困難。教師可以借助于課件形象直觀地展示F1在形成配子時，不同對遺傳因子之間的自由組合行為，幫助學生解決學習中的難點。也可以讓學生通過抓小球的模擬實驗活動，體驗兩對遺傳因子通過自由組合產(chǎn)生的配子類型及其比例。4.重在科學素養(yǎng)的提高。教材中有關(guān)思考與討論孟德爾獲得成功的原因，以及孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)，為提高學生科學素養(yǎng)提供了素材。在教學中，為了利于學生開展討論，除了教材中提供的資料素材外，教師還可以適當補充一些資料，如孟德爾進行遺傳實驗時期遺傳學的發(fā)展情況；孟德爾在實驗中遇到的問題；與前人相比孟德爾實驗研究的創(chuàng)新點，

5、等等。還有有關(guān)孟德爾嚴謹求實的科學態(tài)度，勤于實踐、勇于探索的精神。5.講練結(jié)合，注重夯實基礎(chǔ)。在介紹兩對相對性狀的遺傳時，適時地將第一節(jié)的相關(guān)內(nèi)容遷移到本節(jié)教學活動中，及時鞏固，加深理解。如結(jié)合兩對相對性狀的遺傳，引導學生判斷顯性性狀、隱性性狀；結(jié)合兩對相對性狀的測交實驗，幫助學生鞏固、延伸有關(guān)測交和雜合子的概念；結(jié)合課堂練習以及雜交育種的實例，說明自由組合定律在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用，為學習第6章中雜交育種的內(nèi)容打基礎(chǔ)。四、答案和提示（一）問題探討提示：問題探討的目的是活躍學生的思維，引領(lǐng)學生進入新的學習狀態(tài)，教師可以通過水稻雜交育種等實例，使學生自然地認識到任何生物都不止表現(xiàn)一種性狀，后代表現(xiàn)的

6、特征可以是兩個親本性狀組合的結(jié)果。進一步地思考討論，雙親的性狀是遵循什么規(guī)律進行組合、傳遞給后代的？在育種實踐中人類如何獲得所需的性狀組合？為導入新課做好準備。（二）思考與討論1.提示：豌豆適于作雜交實驗材料的優(yōu)點有：（1）具有穩(wěn)定的易于區(qū)分的相對性狀，如高莖和矮莖，高莖高度在1.52.0 m，矮莖高度僅為0.3 m左右，易于觀察和區(qū)分；（2）豌豆嚴格自花受粉，在自然狀態(tài)下可以獲得純種，純種雜交獲得雜合子；（3）花比較大，易于做人工雜交實驗。孟德爾正是因為選用了豌豆做雜交實驗，才能有效地從單一性狀到多對性狀研究生物遺傳的基本規(guī)律，才能對遺傳實驗結(jié)果進行量化統(tǒng)計，所以科學地選擇實驗材料是科學研究

7、取得成功的重要保障之一。2.提示：如果孟德爾只是研究多對相對性狀的遺傳，很難從數(shù)學統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律，因為如果研究n對相對性狀，將會有2n個性狀組合，這是很難統(tǒng)計的，也很難從數(shù)學統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)問題，揭示生物的遺傳規(guī)律。這也是前人在遺傳雜交實驗中留下的經(jīng)驗與教訓，孟德爾恰恰借鑒了前人的遺傳研究經(jīng)驗，改變實驗方法，從簡單到復雜地進行觀察、統(tǒng)計、分析實驗結(jié)果，從而發(fā)現(xiàn)問題、提出假說、實驗驗證、得出結(jié)論。3.提示：如果孟德爾沒有對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計學分析，他很難做出對分離現(xiàn)象的解釋。因為通過統(tǒng)計，孟德爾發(fā)現(xiàn)了生物性狀的遺傳在數(shù)量上呈現(xiàn)一定數(shù)學比例，這引發(fā)他揭示其實質(zhì)的興趣。同時這也使孟德爾意識到數(shù)學概率，也

8、適用于生物遺傳的研究，從而將數(shù)學的方法引入對遺傳實驗結(jié)果的處理和分析。4.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?？蓞⒖冀炭茣鴮Α凹僬f演繹法”的解釋。5.提示：（1）扎實的知識基礎(chǔ)和對科學的熱愛。孟德爾在維也納大學進修學習時，通過對自然科學的學習，使他具有生物類型是可變的，可以通過雜交產(chǎn)生新的生物類型等進化思想。同時孟德爾還學習數(shù)學，使他受到“數(shù)學方法可以應(yīng)用于各門自然科學之中”的思想影響，產(chǎn)生應(yīng)用數(shù)學方法解決遺傳學問題的想法，使孟德爾成為第一個認識到概率原理能用于預(yù)測遺傳雜交實驗結(jié)果的科學家。（2）嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。孟德爾對雜交實驗的研究是從觀察遺傳現(xiàn)

9、象出發(fā)，提出問題，作出假設(shè)，然后設(shè)計實驗驗證假設(shè)的研究方法。這在當時是一種新的研究思路，光是豌豆的雜交實驗，他就沒有局限于對實驗結(jié)果的簡單描述和歸納。（3）勤于實踐。孟德爾在豌豆的遺傳雜交實驗研究中，連續(xù)進行了8年的研究，并且對每次實驗的結(jié)果進行統(tǒng)計分析，從中發(fā)現(xiàn)了前人沒有發(fā)現(xiàn)的問題和規(guī)律。（4）敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。孟德爾通過實驗研究，提出了“顆粒性遺傳”的思想，這是對傳統(tǒng)的遺傳觀念的挑戰(zhàn)。（三）旁欄思考題從數(shù)學角度看，（31）2的展開式為9331，即9331的比例可以表示為兩個31的乘積。對于兩對相對性狀的遺傳結(jié)果，如果對每一對性狀進行單獨的分析，如單純考慮圓和皺或黃和綠一對相對性狀遺傳時，其性

10、狀的數(shù)量比是圓粒皺粒=（315+108）（101+32）=31；黃色綠色=（315+101）（108+32）=31。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9331來自于（31）2。（四）練習基礎(chǔ)題1.（1）；（2）。2.C。拓展題（1）YyRr；yyRr。（2）黃色皺粒，綠色皺粒；11；1/4。（3）YyRR或YyRr；4；如果是YyRR與yyrr雜交，比值為黃色圓粒綠色圓粒=11；如果是YyRr與yyrr雜交，比值為黃色圓粒綠色圓粒黃色皺粒綠色皺粒=1111。五、參考資料1.有關(guān)控制奶牛的產(chǎn)奶量和生長速率的基因奶牛的產(chǎn)奶量和生長

11、速率都屬于數(shù)量性狀，涉及許多基因，以下列舉的是影響奶牛主要經(jīng)濟性狀的基因。（1）催乳素基因位于奶牛的23號染色體上。（2）Weaver基因搖擺癥(weaver disease)是一種遺傳疾病，主要由位于4號染色體上的weaver基因控制。人們發(fā)現(xiàn)患有搖擺癥的奶牛或攜帶weaver基因的奶牛有較高的產(chǎn)奶量，這可能是由于weaver基因具有多效性，或weaver基因與影響產(chǎn)奶量的數(shù)量基因緊密連鎖。（3）乳蛋白基因與牛乳中主要包含的6種蛋白質(zhì)有關(guān)。（4）淀粉酶基因淀粉酶基因與乳脂率之間存在一定的相關(guān)性。（5）生長激素和生長激素受體基因研究表明，生長激素和生長激素受體基因?qū)Ξa(chǎn)奶性狀有影響。2.1900

12、年重新發(fā)現(xiàn)孟德爾規(guī)律的三位科學家的有關(guān)工作荷蘭阿姆斯特丹大學的著名教授德弗里斯(H.de Vires，18481935)研究了兩種月見草的雜交。發(fā)現(xiàn)從雜種種子長出的植株(F1)完全像一個親本的性狀，接著F1自花受粉得到的下一代(F2)中，又重新出現(xiàn)了具有另一個親本性狀的植株，分離比例為31。他又進一步做了詳細研究，認為這是一個遺傳法則。為了弄清楚以前是否有人做過同樣的研究，他查閱了文獻。結(jié)果從拜萊的著作植物育種(1895年)中了解到孟德爾的工作。德弗里斯將自己的研究成果分別用法文和德文撰寫成論文。用德文寫的雜種的分離法則(1900年3月26日發(fā)稿)刊登在德國植物學會雜志第18卷第8390頁。在

13、這篇論文中德弗里斯寫道：“這項重要的研究(孟德爾：植物雜交實驗)竟極少被人引用，以致在我總結(jié)我的主要實驗，并從實驗中推導出孟德爾論文早已給出的原理之前，竟然不知道有這項研究?！北鹊挛恼撐耐?2 d寫成的法文論文關(guān)于雜種的分離定律刊登在法國的科學院記事錄上。但在法文論文中，對孟德爾的工作只字未提。德弗里斯推測每一個遺傳性狀都由一個稱為泛子的特殊顆粒所支配，并指出物種的性狀可以分成一個個獨立的組成成分而用于雜交。他的學術(shù)觀點對遺傳的“突變理論”起了重大作用。德國土賓根大學研究玉米的教授柯倫斯(C.Correns，18641933)在 1900年4月21日讀到了德弗里斯的法文論文，看到了與自己研究工

14、作相同的結(jié)果。盡管他讀到的法文論文中未提到孟德爾，但他曾從老師耐格里處得知孟德爾的工作。于是他在自己的論文標題中特別突出地強調(diào)了孟德爾。他的論文雜種后代表現(xiàn)方式中的孟德爾定律(1900年4月24日收稿)也發(fā)表在德國植物學會雜志第18卷第158168頁?？聜愃沟恼撐膶γ系聽栠z傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)也起了十分重要的作用。與此同時，奧地利維也納農(nóng)業(yè)大學的一位年輕講師丘歇馬克（E.Tschermak，18711962)在研究豌豆雜種后代的性狀時，也觀察到分離現(xiàn)象。他認為這是一個重大發(fā)現(xiàn)，著手撰寫講師就職論文關(guān)于豌豆的人工雜交?？墒?，當論文校樣出來時，他讀到了德弗里斯的德文論文和柯倫斯的論文，于是，他趕忙把論文

15、摘要投寄給德國植物學會雜志刊登在該雜志第18卷第232239頁。三位科學家的論文都刊登在1900年出版的德國植物學會雜志第18卷，都證實了孟德爾有關(guān)單個性狀遺傳的法則，從而引起學術(shù)界的重視。3.性狀的多基因決定多基因決定的性狀有質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀：表現(xiàn)不連續(xù)變異的性狀，稱為質(zhì)量性狀;表現(xiàn)連續(xù)變異的性狀，稱為數(shù)量性狀。質(zhì)量性狀在雜種后代的分離群體中，對于各個個體所具有的相對性狀的差異，可以明確地分組并求出不同組間的比例，來研究它們的遺傳動態(tài)。但是在生物界更廣泛存在的是數(shù)量性狀。在一個自然群體或雜交后代群體內(nèi)，不同個體的性狀都表現(xiàn)為連續(xù)的變異，很難進行明確地分組，更難求出不同組之間的比例，所以不能

16、用分析質(zhì)量性狀的方法分析數(shù)量性狀，而要用統(tǒng)計學方法對這些性狀進行測量，才能研究它們的遺傳動態(tài)。我們主要介紹質(zhì)量性狀的遺傳?，F(xiàn)以人的身高為例說明多基因遺傳的特點。人的身高是由許多數(shù)目不詳、作用微小的共顯性基因所決定的。假設(shè)有三對決定身材高矮的基因：AA、BB、CC，頻率都是0.5。這三對基因中A、B、C三個基因各使人的身高在平均身高的基礎(chǔ)上增加5 cm，A、B、C各使人的身高在平均身高的基礎(chǔ)上降低5 cm。假如身高極高的個體（AABBCC)和身高極矮的個體（AABBCC)婚配，子一代都將具有雜合基因型（AABBCC)，從理論上說都將具有中等身高。然而，由于環(huán)境因素的影響，子一代個體間在身高上仍會

17、有一定差異。當然，這種差異完全是環(huán)境因素影響的結(jié)果。子一代的不同個體間如果進行婚配，子二代的大部分個體仍將具有中等身高，但是變異范圍廣泛，將會出現(xiàn)一些極高和極矮的個體。這種變異首先受這三對基因分離和自由組合的影響，子一代可產(chǎn)生8種精子或卵細胞，精卵隨機結(jié)合，子二代可有27種基因組合，然后再將各基因型按高矮不同基因數(shù)歸組，可以歸并成7組：6、0(無上標的數(shù)字表示使身材增高基因的個數(shù)，有上標的數(shù)字表示使身材變矮的等位基因的個數(shù))，5、1，4、2，3、3，2、4，1、5，0、6；它們的頻數(shù)分布是1、6、15、20、15、6、1（圖7)；其次環(huán)境因素對子二代的身高也有一定作用。圖7 子二代身高變異分布

18、圖4.基因的多效性基因的多效性是指一個基因可有多種生物學效應(yīng)。在人類中，很多單個基因可以使一個個體表現(xiàn)出多種性狀。其原理涉及基因的初級效應(yīng)和次級效應(yīng)。初級效應(yīng)是指基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程指導一條多肽鏈的合成，而次級效應(yīng)則是由多肽鏈所構(gòu)成的蛋白質(zhì)或酶所參與或控制的各種生理過程?；虻某跫壭?yīng)是單一的，但次級效應(yīng)則可以是多方面的。一個基因異常所造成的基因產(chǎn)物的缺乏常常會在不同的組織內(nèi)及個體不同的發(fā)育階段引起一系列的生化代謝或組織結(jié)構(gòu)的異常，即使得個體表現(xiàn)出多種性狀?；虻亩嘈员憩F(xiàn)為基因間的相互作用，機理是：生物的一切表現(xiàn)型都是蛋白質(zhì)活性的表現(xiàn)，具體地說，是酶的作用，而這些酶又是在基因控制下合成的。

19、生物體多數(shù)性狀是許多酶共同作用的結(jié)果，也就是由多基因控制的，是這些基因相互作用的結(jié)果。例如，與玉米子粒糊粉層顏色這一性狀有關(guān)的基因有A、C、R和P，它們分別位于玉米第、染色體上。實驗證明，至少當存在A和C基因（不論純合或雜合)的情況下，玉米子粒糊粉層才可能出現(xiàn)顏色，有A和C并補加R(也不論雜合或純合)，就能使糊粉層產(chǎn)生紅色素，如果有A、C、R再加上P，就能合成紫色素，否則糊粉層是無色的。5.復等位基因所謂復等位基因(multiple alleles)是指在種群中，同源染色體的相同位點上，可以存在兩個以上的等位基因，遺傳學上把這種等位基因稱為復等位基因。人類的ABO血型遺傳就是復等位基因遺傳現(xiàn)象

20、的典型例子。人類的ABO血型有A、B、AB、O四種類型，這四種表現(xiàn)型的基因型相應(yīng)為IAIA、IAi；IBIB、IBi；IAIB；ii。IA、IB對i為顯性，IA與IB為共顯性。很顯然，在上述基因型中涉及到三個基因IA、IB和i，這就是一組復等位基因。應(yīng)當指出，在一個正常二倍體的細胞中，在同源染色體的相同位點上，只能存在一組復等位基因中的兩個成員，只有在群體中不同個體之間，才有可能在同源染色體的相同位點上出現(xiàn)三個或三個以上的成員，例如，在血型遺傳中甲個體為IAIB，乙個體可能為IAi或IBi等。上述ABO血型的一組復等位基因就是這樣，其四種血型是由這一組復等位基因，在不同個體間的不同組合所決定的

21、，這些組合廣泛分布于人群中，而形成A、B、AB和O不同血型的差別。根據(jù)父母的血型及分離定律，可以推測出子女中可能出現(xiàn)的血型和不可能出現(xiàn)的血型（表6）。 表6 親代的血型類型及其后代可能的血型婚配父母血型在后代子女中可能出現(xiàn)的血型表現(xiàn)型可能基因型基因型表現(xiàn)型1OOiiiiiiO2OAiiIAiiiIAIAIAi,iiIAiA,OA3OBiiIBiiiIBIBIBi,iiIBiB,OB4AAIAiIAiIAIAIAiIAIAIAIAIAIA,IAi,iiIAIA,IAiIAIAA,OAA5ABIAiIBiIAIAIBiIAiIBIBIAIAIBIBIAIB,IAi,IBi,iiIAIB,IAiIA

22、IB,IBiIAIBAB,A,B,OAB,AAB,BAB6BBIBiIBiIBiIBIBIBIBIBIBIBIB,IBi,iiIBIB,IBiIBIBB,OBB7OABiiIAIBIAi,IBiA,B8AABIAiIAIBIAIAIAIBIAIA,IAIB,IAi,IBiIAIB,IAIAAB,A,BAB,A9BABIBiIAIBIBIBIAIBIBIB,IAIB,IAi,IBiIAIB,IBIBAB,A,BAB,B10ABABIAIBIAIBIAIA,IBIB,IAIBA,B,AB高等植物中，煙草是自交不育的，已知至少有15個自交不親和基因，它們是S1、S2、S15，構(gòu)成了一個復等位基因系列

23、，相互間沒有顯隱性關(guān)系。 6.人類性狀遺傳分析舉例人類中隱性基因遺傳的典型例證要數(shù)味盲基因的遺傳。隱性等位基因t是一種控制不能品嘗出苯硫脲(簡稱PTC)或者有關(guān)化合物的基因。PTC是一種白色結(jié)晶物，由于含有硫酰胺基而具苦澀味。對于這種化合物，多數(shù)人是嘗味者(taster)，研究表明，在他們的舌根部滴入稀釋至3.310-7110-的PTC溶液時，他們就能夠品嘗出PTC的苦澀味道；少數(shù)人是不能品嘗者，把濃度很高的PTC溶液甚至結(jié)晶物放在這類人的舌根部，他們都不能品嘗出PTC的苦澀味來，通常稱這類人為對PTC味盲(nontaster)。味盲者同味盲者婚配，除極少數(shù)例外，只能生下味盲子女；嘗味者與嘗味

24、者，或嘗味者與味盲者婚配，可能會生下兩種類型的子女。這說明味盲者是隱性純合子tt，嘗味者的基因型則無疑是TT或Tt。下列系譜圖（圖8）說明對PTC嘗味能力的遺傳。圖8 一例PTC嘗味能力的系譜圖再舉一些人類遺傳病的事例。先講單基因遺傳的例子。基因組中由基因突變產(chǎn)生的單個基因的異常，在遺傳給下一代時有時會產(chǎn)生明顯的病癥。這種由單個致病基因引起的疾病稱為單基因病。有許多人類的性狀或遺傳病可以用經(jīng)典遺傳學的基本理論來解釋和分析，例如，人類耳垂的有無，血型的遺傳，各種顯性的或隱性的遺傳病的遺傳等，這類遺傳都稱為孟德爾遺傳（Mendelian inheritance)。孟德爾遺傳存在影響性狀的主基因。主

25、基因的異同可在人群中產(chǎn)生明顯的性狀差異，且這類基因的存在與否對性狀的出現(xiàn)具有決定性的影響。單基因病即是致病主基因引起的遺傳病。傳統(tǒng)的孟德爾遺傳分析主要是通過統(tǒng)計不同親代雜交產(chǎn)生的不同性狀后代的數(shù)目來進行分析。即使在我們不知道造成性狀的基因本身的性質(zhì)或定位的情況下，仍然可以判斷基因的顯隱性和該性狀的遺傳方式。對人類遺傳性狀的研究無法采用雜交實驗的方法，只能對具有該性狀的家系成員的性狀分布進行觀察分析，通過對性狀在家系后代的分離或傳遞方式來推斷基因的性質(zhì)和該性狀向某些家系成員傳遞的概率，這種方法稱為系譜分析。判斷一種性狀的遺傳方式往往需要分析具有該性狀的許多家系并進行統(tǒng)計處理后才能得到明確而準確的

26、結(jié)論。較大的家系的遺傳分析，價值較高。系譜分析中常用的符號見圖9。圖9 系譜中常用符號在進行系譜分析時，首先從家系中前來就診或發(fā)現(xiàn)的第一個患病（或具有所研究的性狀)個體開始，他也叫先證者；然后逐步追溯調(diào)查其他成員的發(fā)?。ɑ蛴心承誀畹?情況。通過對盡可能多的家系成員，包括不具這一性狀的個體的調(diào)查結(jié)果，根據(jù)人類系譜命名法繪制成系譜圖。通過系譜分析可以判斷某一性狀是否由遺傳決定，是否有主基因存在，傳遞方式的顯隱性等，從而為尋找有關(guān)的基因及其在染色體上的定位、基因所決定的性狀在家族中的復發(fā)風險估計提供依據(jù)。（1）常染色體顯性遺傳病致病基因位于常染色體上，在與正常的等位基因形成雜合子時可導致個體發(fā)病，即

27、致病基因決定的是顯性性狀，所引起的疾病稱為常染色體顯性遺傳（autosomal dominance inheritance，簡稱AD)病。常染色體顯性遺傳病由于雜合子即可得病，我們可以通過個體是否發(fā)病而知道一個人是否帶有和傳遞致病基因。理論上講，病人的基因型可以是致病基因的純合子（一般寫為AA)，也可以是雜合子（一般寫作Aa)。但由于一般致病基因在人群中的頻率很低，絕大多數(shù)患者應(yīng)為雜合子，一般分析時，也假定患者為雜合子。純合子的兩個致病基因分別來自父母的遺傳，只有在婚姻的雙方都帶有致病基因時才可能出現(xiàn)，而這種婚姻顯然是很少見的。因此在一般情況下病人是雜合子患者，并且主要通過病人和正常人之間的婚

28、姻向后代傳遞疾病。A1型短指癥是第一例被證實是人類顯性遺傳的疾病，這是一種表現(xiàn)為骨骼異常的AD病（圖10）。我國科學家賀林已將該病的致病基因克隆。圖10 一例A1型短指癥的系譜AD病系譜的特點：a.患者的雙親之一常常是患者，致病基因是由患病的親代向后代傳遞而來。因此，如果雙親無病，子女一般也不會發(fā)病。如果出現(xiàn)雙親無病而子女發(fā)病的情況，則可能是新的基因突變引起。b.患者的子女有1/2的發(fā)病機會，即患者每生育一次，都有1/2生育患者的風險。c.因為致病基因位于常染色體上，其傳遞不涉及性別，所以男女有同樣的發(fā)病可能。d.由先證者向上連續(xù)幾代都能看到患者，即這類遺傳病有連續(xù)遺傳的現(xiàn)象。(2)常染色體隱

29、性遺傳病控制一種遺傳性狀的基因是隱性基因，位于常染色體上，其遺傳方式稱為常染色體隱性遺傳(autosomal recessive inheritance，簡稱AR)。由常染色體上隱性致病基因引起的疾病稱為常染色體隱性遺傳病。當個體處于雜合(Aa)狀態(tài)時，由于有顯性基因(A)的存在，致病基因（a)的作用不能表現(xiàn)，所以雜合子不發(fā)病。這種表現(xiàn)型正常但帶有致病基因的雜合子，稱為攜帶者。只有當隱性基因處于純合狀態(tài)（aa)時，隱性基因所控制的性狀才能表現(xiàn)出來。因此，臨床上所見到的常染色體隱性遺傳病患者，往往是兩個攜帶者婚配的后代。白化病是一種常見的常染色體隱性遺傳病，由于患者體內(nèi)編碼酪氨酸酶的基因發(fā)生突變

30、，導致酪氨酸酶缺乏，使黑色素的合成發(fā)生障礙，從而引起白化癥狀?；颊叩暮缒?、皮膚、毛發(fā)缺乏色素。現(xiàn)以a表示該病的致病基因，與其等位的正常基因為A，當一對夫婦均為攜帶者時，他們的后代將有1/4的概率是白化病患兒，其余3/4的概率為表現(xiàn)型正常的個體，在表現(xiàn)型正常的個體中，2/3的概率為白化病基因攜帶者。AR病系譜如下圖：圖12 常染色體隱性遺傳的典型系譜AR病系譜的特點：a.由于致病基因位于常染色體上，因而致病基因的遺傳與性別無關(guān)，男女發(fā)病機會均等。b.系譜中看不到連續(xù)遺傳現(xiàn)象，常為散發(fā)病例，有時系譜中只有先證者一個患者。c.患者的雙親往往表現(xiàn)型正常，但他們都是致病基因攜帶者?；颊叩男值芙忝弥屑s有1

31、/4的概率患病，3/4的概率為正常，在表現(xiàn)型正常的個體中有2/3的可能性是攜帶者。一般在小家系中有時看不到準確的發(fā)病比例，如果將相同婚配類型的小家系合并起來分析，就會看到近似的發(fā)病比例。d.近親婚配后代的發(fā)病率比非近親婚配發(fā)病率高。這是由于近親之間可能從共同的祖先傳來某一相同的基因，所以他們基因相同的可能性較一般人要高。7.概率的基本知識孟德爾在分析自己的雜交實驗結(jié)果和作出合理的推理時，都用到了數(shù)學分析的方法和思想，實質(zhì)是數(shù)理統(tǒng)計的方法和思想，這里的核心就是概率論中的有關(guān)知識，我們現(xiàn)在進行遺傳分析時也要用到這些概率知識。例如，一對等位基因的雜合子后代表現(xiàn)的31性狀分離，實際包括：等位基因的正常

32、分離，并分別進入不同的配子，包含不同等位基因配子的受精能力相同，而且參與受精的配子是一個非常大的配子群體；含有不同等位基因配子的融合是一個隨機過程，結(jié)果合子的基因型頻率就等于配子類型的頻率乘積，因而雜種后代的基因型頻率可以直接由雜種產(chǎn)生的配子類型頻率相乘得到；不同基因型合子的生活力相同，合子基因型頻率就等于后代個體的基因型頻率；顯性完全的話，后代性狀比在理論上是31。兩對等位基因的雜合子（位于非同源染色體上），一對等位基因分離趨向細胞的一極是隨機的，另一對趨向一極也是隨機的，結(jié)果在非等位基因進入配子時，進行了自由組合。此外，雜種后代的基因型和表現(xiàn)型的各種比值的求解，推斷一個雜交組合后代的表現(xiàn)，

33、在人類中某對夫婦生下患病后代的風險等。所有上述內(nèi)容都涉及概率論和統(tǒng)計學原理的應(yīng)用。概率是指某一事件（A事件）發(fā)生的可能性的大小。一定要注意的是指事件還沒有發(fā)生，只是如果發(fā)生，其可能性用百分數(shù)或分數(shù)表示是多少，常用P（A）表示。在一定的條件下具有多種可能結(jié)果而究竟出現(xiàn)哪一種結(jié)果事先不可預(yù)言的現(xiàn)象叫做隨機現(xiàn)象。隨機現(xiàn)象的每一個結(jié)果叫做一個隨機事件，簡稱為事件。用大寫的字母A，B，C等表示。事件的關(guān)系有很多種，這里只講有關(guān)的幾種。我們所涉及的事件之間的關(guān)系，一般包括互不相容事件、對立事件、獨立事件等。互不相容事件指事件A和事件B不能同時出現(xiàn)，就稱A與B互不相容。例如，一對等位基因雜合子（Dd）自交后

34、代中DDDddd之比為121。對任何一個顯性個體，它不是DD，就是Dd，DD和Dd不能同為一個個體，它們就為互斥事件。對立事件指所有不屬于A事件的事件，也稱為A的逆事件。例如，雜合子（Dd）自交后代中表現(xiàn)顯性的個體為A事件，隱性個體就為A的對立事件。對立事件是互不相容的特例，它只有A事件和A的逆事件這兩種事件。獨立事件指A事件的出現(xiàn)，并不影響B(tài)事件的出現(xiàn)，則稱A事件與B事件為獨立事件。兩對等位基因雜合子（DdGg）在形成配子時，d趨向一極與G趨向同一極無關(guān)，所以d和G趨向同一極就是兩個獨立事件。在討論事件之間的關(guān)系時，需計算它們發(fā)生的概率是多少。進行概率計算要用到兩個基本定理，即乘法定理和加法

35、定理。乘法定理：P(AB)=P(A)P（B)即兩個獨立事件共同出現(xiàn)的概率等于它們各自出現(xiàn)的概率之積。例如，兩對夫婦同時都生男孩的概率為1/21/2=1/4。又如在豌豆中，F(xiàn)1是黃子葉飽滿種子的雙雜合子(YyRr)，在F2中的一粒種子既是黃色又是飽滿的概率應(yīng)為3/43/4=9/16；求法如下：F2中黃色（只考慮一對性狀）的比例為3/4，飽滿（也只考慮一對性狀）的比例也為3/4，兩者相互獨立，同時出現(xiàn)的概率就為3/43/4=9/16；其他比例依此類推。加法定理：它可計算互斥事件出現(xiàn)的概率。設(shè)有兩個事件(A和B)，若A和B事件為互斥事件，則出現(xiàn)事件A或事件B的概率等于它們各自概率之和。例如，在豌豆子

36、葉的顏色遺傳中，F(xiàn)2應(yīng)是3/4黃色、1/4綠色，但對于任一粒種子而言，是黃粒就不能是綠粒，反之亦然，那么子葉的黃和綠則為互斥事件。因此一粒種子其顏色為黃或綠的概率為：P(黃或綠)=P(黃)+P(綠)=3/4+1/4=1。又如在云南麗江，藏族居民血型的分布是：50%的O型，14.5%的A型，31.2%的B型，4.3%的AB型。一般情況下一人僅有一種血型，那么該地區(qū)藏民任1人出現(xiàn)A型或B型的概率應(yīng)為：P(A或B)=P(A)+P(B)=14.5%+31.2%=45.7%。8.概率在遺傳學上的應(yīng)用根據(jù)概率理論和孟德爾定律，如果已知親代的表現(xiàn)型和基因型，就可迅速推算出子代的基因型和表現(xiàn)型的種類及比例，反

37、之亦然。具體方法有兩種。（1)一對基因雜種的遺傳分析基因型為Aa的雜種，在形成配子時，等位基因分離，將形成A與a兩種類型的配子，而且它們的概率各為1/2。自交時，即AaAa，如果配子的生活力、受精能力相等，那么雌雄配子各作為獨立事件相遇的概率，按照乘法定理將是：1/2Al/2A=1/4AAl/2Al/2a=1/4Aa1/2al/2A=1/4aAl/2al/2a=1/4aa這一結(jié)果也可用棋盤式表示法表示。應(yīng)當指出：在Aa的自交中，所形成的四種合子，概率都是1/4。然而，這些組合之間，卻都是互斥事件，即對一種特定的合子來說，只能具有上述四種中的一種（這里Aa與aA等效），而不可能同時是Aa、AA或

38、aa，所以雜合子（aA或Aa)出現(xiàn)的概率應(yīng)為1/4+1/4=1/2。AA、Aa和aA的概率是1/4+1/4+1/4=3/4;由于AA和Aa表現(xiàn)型是一致的，所以就出現(xiàn)了31的表現(xiàn)型比率，如果AA和Aa的表現(xiàn)型不一致，就是121。（2）兩對基因雜種的遺傳分析以孟德爾兩對因子的雜種基因型RrYy為例，Rr為一對等位基因，Yy是另一對等位基因，在形成配子時，R與r，Y與y各自分離，獨立進入一個配子，它們的概率各為1/2，而在形成配子時，R或r與Y或y的組合是隨機的，按照概率原理，R與Y，R與y，r與Y，r與y相遇的概率各為1/21/2=1/4，即F1(RrYy)產(chǎn)生四種類型的配子其概率各為1/4，雄配

39、子是這樣，雌配子也是這樣。從而可推算出F2代出現(xiàn)的各種基因型的概率。其表現(xiàn)型由于RR和Rr表現(xiàn)型皆為圓形，YY和Yy表現(xiàn)型皆為黃色，如果要求得黃色圓形種子的表現(xiàn)型概率即：RRYY1/16+RRYy2/16+RrYY2/16+RrYy4/16=9/16。為了簡便起見，對于兩對或兩對以上基因的雜種形成合子或后代的概率，也可以用分解法求得。具體是把兩對或多對基因拆開，以一對基因雜種合子的概率為基礎(chǔ)（單位)，然后把它們各自的概率分別相乘起來，就會出現(xiàn)和上面同樣的結(jié)果，仍以RrYy的基因型雜種為例。將其按一對等位基因分解：基因型 RR Rr rr概率 1/42/41/4基因型YYYy yy概率 1/42

40、/4 1/4然后，隨機相乘起來即得：RRYY=1/41/4=1/16， RRYy=1/42/4=2/16，RrYY=2/41/4=2/16， RrYy=2/42/4=4/16。就其表現(xiàn)型而言，亦可按一對基因的表現(xiàn)型概率求得。已知R對r為顯性，Y對y為顯性，那么，種子的圓形黃色的概率為3/43/4=9/16，圓形綠色為3/41/4=3/16，皺形黃色為1/43/4=3/16，皺形綠色為1/41/4=1/16。如果是兩對以上基因雜種的遺傳分析，除用上述方法外，還可用分枝法來推算其概率。9.人類遺傳分析中的概率我們曾經(jīng)提到人類遺傳中的幾個問題：正常性狀的遺傳，系譜分析以及近親婚配的危害性等，也可以用

41、概率來分析推算。（1）正常性狀遺傳中的概率一個基因型為BbRr(棕眼右癖)的男人與一個基因型為bbRr(藍眼右癖)的女人結(jié)婚，其后代各類型出現(xiàn)的概率可根據(jù)概率的原理來計算：基因型為BbRr的男人，在形成配子時，B與b分離，進入特定配子的概率各為1/2；R與r分離，其概率也是1/2。在配子中，B或b與R或r隨機組合，產(chǎn)生四種類型的配子，BR、Br、bR、br，其概率各為1/21/2=1/4?；蛐蜑閎bRr的女人，在形成配子時，b與b分離，R與r分離，形成bR與br兩種類型的配子，其概率各為1/2，那么，其后代概率如下?；蛐透怕蕿椋築bRr為2/8，即BR1/4br1/2+Br1/4bR1/2

42、=2/8，依此類推。就其表現(xiàn)型概率而言，已知B(棕眼)對b(藍眼)為顯性，R(右癖)對r(左癖)為顯性，因此，棕眼右癖出現(xiàn)的概率為棕眼1/2右癖3/4=3/8，即后代中棕眼出現(xiàn)的概率為1/2，出現(xiàn)右癖的概率為3/4，兩者相互獨立，同時出現(xiàn)的概率為兩者概率的乘積，其余類推。（2）遺傳病分析中的概率一個家系的情況是：父親并指不聾啞(SsDd)，母親正常(ssDd)，現(xiàn)計算其后代中可能出現(xiàn)各種表現(xiàn)型的概率。已知并指是一種顯性遺傳病，聾啞是一種隱性遺傳病，也就是說，在上述婚配方式(SsDdssDd)的情況下，并指出現(xiàn)的概率為1/2，正常也為1/2；而聾啞出現(xiàn)的概率為1/4，正常為3/4，在3/4的正常

43、表現(xiàn)型中，有2/3為聾啞致病基因的攜帶者。為此，在子女中將出現(xiàn)的各種類型的概率為：正常兒(既無并指也無聾啞)：1/23/4=3/8只有并指(無聾啞)的患兒：1/23/4=3/8只有聾啞(無并指)的患兒：1/21/4=1/8既有并指又有聾啞的患兒：1/21/4=1/8（3）系譜分析中的概率a.隨機婚配情況下的發(fā)病率家族無患者時發(fā)病風險的估計：設(shè)在群體中某種常染色體隱性遺傳病的患病率為1/10 000。根據(jù)Hardy-Weinberg定律（群體遺傳平衡定律）的公式：p2+2pq+q2=1和p+q=1，則患病率(aa)(即隱性純合體在群體中出現(xiàn)的頻率)=q2=1/10 000，那么隱性致病基因的頻率q=1/100，顯性基因的