1.2孟德爾的豌豆雜交實驗（二）【知識精研+能力提升】高一下學(xué)期生物人教版必修2

第2節(jié)孟德爾豌豆雜交實驗(二)必修2遺傳與進化一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.闡明自由組合定律，并能運用自由組合定律解釋或預(yù)測一些遺傳現(xiàn)象。2.通過對孟德爾兩對相對性狀雜交實驗的分析，培養(yǎng)歸納與演繹的科學(xué)思維，進一步體會假說—演繹法。3.通過分析孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的原因，體會孟德爾的成功經(jīng)驗，認(rèn)同敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、探索求真的科學(xué)精神。4.說出基因型、表型和等位基因的含義。1.在發(fā)現(xiàn)了一對相對性狀遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)上，孟德爾又對豌豆兩對相對性狀的遺傳進行了研究。2.孟德爾用純種黃色圓粒豌豆和純種綠色皺粒豌豆作親本進行雜交，無論正交還是反交，結(jié)出的種子(F1)都是黃色圓粒的。這表明黃色和圓粒都是顯性性狀，綠色和皺粒都是隱性性狀。3.孟德爾又讓F1自交，在產(chǎn)生的F2中，出現(xiàn)了黃色圓粒和綠色皺粒，這當(dāng)然是在意料之中的。奇怪的是，F(xiàn)2中還出現(xiàn)了親本所沒有的性狀組合——綠色圓粒和黃色皺粒。4.孟德爾同樣對F2中不同的性狀類型進行了數(shù)量統(tǒng)計：在總共得到的556粒種子中，黃色圓粒、綠色圓粒、黃色皺粒和綠色皺粒的數(shù)量依次是315、108、101和32，它們的數(shù)量比接近9∶3∶3∶1。5.孟德爾首先對每一對相對性狀單獨進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每一對相對性狀的遺傳都遵循了分離定律。6.上述分析表明，只看一對相對性狀，無論是豌豆種子的形狀還是子葉的顏色，依然遵循分離定律，也就是說控制種子形狀的遺傳因子的遺傳，與控制子葉顏色的遺傳因子的遺傳是互不干擾的。二、自主學(xué)習(xí)二、自主學(xué)習(xí)7.假設(shè)豌豆的圓粒和皺粒分別由遺傳因子R、r控制，黃色和綠色分別由遺傳因子Y、y控制，這樣，純種黃色圓粒和純種綠色皺粒豌豆的遺傳因子組成分別是YYRR和yyrr，它們產(chǎn)生的F1的遺傳因子組成是YyRr，表現(xiàn)為黃色圓粒。8.孟德爾作出的解釋是：F1在產(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。這樣F1產(chǎn)生的雌配子和雄配子各有4種：YR、Yr、yR、yr，它們之間的數(shù)量比為1∶1∶1∶1。受精時，雌雄配子的結(jié)合是隨機的。雌雄配子的結(jié)合方式有16種；遺傳因子的組合形式有9種：YYRR、YYRr、YyRR、YyRr、YYrr、Yyrr、yyRR、yyRr、yyrr；性狀表現(xiàn)為4種：黃色圓粒、黃色皺粒、綠色圓粒、綠色皺粒，它們之間的數(shù)量比是9∶3∶3∶1。9.孟德爾又設(shè)計了測交實驗：讓雜種子一代(YyRr)與隱性純合子(yyrr)雜交。同樣，孟德爾依據(jù)提出的假說，演繹推理出測交實驗的結(jié)果。10.在孟德爾所做的測交實驗中，無論是以F1作母本還是作父本，結(jié)果都與預(yù)測相符。11.孟德爾在他所研究的豌豆相對性狀中，任選兩對性狀進行雜交實驗，結(jié)果都是一樣的。這種情況在其他生物體上也常常看到。后人把這一遺傳規(guī)律稱為孟德爾第二定律，也叫作自由組合定律：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的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。12.在孟德爾之前，也有不少學(xué)者做過動物和植物的雜交實驗，也觀察到了生物遺傳中的性狀分離現(xiàn)象，但是都未能總結(jié)出遺傳的規(guī)律。13.1909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(也叫表現(xiàn)型)和基因型的概念。表型指生物個體表現(xiàn)出來的性狀，如豌豆的高莖和矮莖；與表型有關(guān)的基因組成叫作基因型，如高莖豌豆的基因型是DD或Dd，矮莖豌豆的基因型是dd?？刂葡鄬π誀畹幕?，叫作等位基因，如D和d。13.隨著孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)，基因的本質(zhì)和作用原理成為遺傳學(xué)研究的中心問題，這些問題的研究使人們對生物的認(rèn)識越來越接近生命活動的本質(zhì)，并且為基因工程(也叫“遺傳工程”)等生物技術(shù)的興起奠定了理論基礎(chǔ)。正是因為孟德爾的杰出貢獻，他被后人公認(rèn)為“遺傳學(xué)之父”。14.分離定律和自由組合定律在生物的遺傳中具有普遍性。掌握這些定律不僅有助于人們正確地解釋生物界普遍存在的遺傳現(xiàn)象，還能夠預(yù)測雜交后代的類型和它們出現(xiàn)的概率，這在動植物育種和醫(yī)學(xué)實踐等方面都具有重要意義。二、自主學(xué)習(xí)15.在雜交育種中，人們有目的地將具有不同優(yōu)良性狀的兩個親本雜交，使兩個親本的優(yōu)良性狀組合在一起，再篩選出所需要的優(yōu)良品種。例如，小麥的抗倒伏(D)對易倒伏(d)為顯性，易染條銹病(T)對抗條銹病(t)為顯性。小麥患條銹病或倒伏，會導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕收?，F(xiàn)有兩個不同品種的小麥，一個品種抗倒伏，但易染條銹病(DDTT)；另一個品種易倒伏，但能抗條銹病(ddtt)。將這兩個品種的小麥雜交，在F2中就會出現(xiàn)新類型(如DDtt或Ddtt)。繼續(xù)繁育它們，經(jīng)過選擇和培育，就可以得到既抗倒伏又抗條銹病的純種(DDtt)。16.醫(yī)學(xué)實踐中，人們可以依據(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)。例如，人類的白化病是一種由隱性基因(a)控制的遺傳病，如果一個患者的雙親表型正常，根據(jù)分離定律可知，患者的雙親一定都是雜合子(Aa)，則雙親的后代中患病概率是1/4。二、自主學(xué)習(xí)

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，包括兩種類型：一種是黃色圓粒的，一種是綠色皺粒的。1.決定子葉顏色的遺傳因子對決定種子形狀的遺傳因子會不會有影響呢？不會2.黃色的豌豆一定是飽滿的、綠色的豌豆一定是皺縮的嗎？不一定，也存在黃色皺縮、綠色飽滿的豌豆問題探討三、合作探究1.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的研究方法是什么？假說-演繹法

在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進行演繹推理，推出預(yù)測的結(jié)果，再通過實驗來檢驗。如果實驗結(jié)果與預(yù)測相符，就可以認(rèn)為假說是正確的，反之，則可以認(rèn)為假說是錯誤的。這是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，叫作假說-演繹法。實驗檢驗得出結(jié)論提出問題提出假說演繹推理三、合作探究1.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的研究方法是什么？假說-演繹法提出問題：為什么會出現(xiàn)新的性狀組合呢？它們之間有什么數(shù)量關(guān)系嗎？黃色圓粒、綠色圓粒、黃色皺粒和綠色皺粒的數(shù)量比接近9:3:3:1，這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？將兩對相對性狀的遺傳一并考慮，不同性狀之間發(fā)生了新的組合，是否控制兩對相對性狀的遺傳因子也發(fā)生了組合呢？三、合作探究1.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的研究方法是什么？假說-演繹法提出假說：假設(shè)豌豆的圓粒和皺粒分別由遺傳因子R、r控制，黃色和綠色分別由遺傳因子Y、y控制，這樣，純種黃色圓粒和純種綠色皺粒豌豆的遺傳因子組成分別是YYRR和yyrr，它們產(chǎn)生的F1的遺傳因子組成是YyRr，表現(xiàn)為黃色圓粒。孟德爾作出的解釋是：F1在產(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。這樣F1產(chǎn)生的雌配子和雄配子各有4種：YR、Yr、yR、yr，它們之間的數(shù)量比為1:1:1:1。受精時，雌雄配子的結(jié)合是隨機的。雌雄配子的結(jié)合方式有16種；遺傳因子的組合形式有9種：YYRR、YYRr、YyRR、YyRr、YYrr、Yyrr、yyRR、yyRr、yyrr；性狀表現(xiàn)為4種：黃色圓粒、黃色皺粒、綠色圓粒、綠色皺粒，它們之間的數(shù)量比是9:3:3:1。遺傳圖解：棋盤格法三、合作探究1.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的研究方法是什么？假說-演繹法

上述解釋是否正確呢？孟德爾又設(shè)計了測交實驗：讓雜種子一代(YyRr)與隱性純合子(yyrr)雜交。同樣，孟德爾依據(jù)提出的假說，演繹推理出測交實驗的結(jié)果。

在孟德爾所做的測交實驗中，無論是以F1作母本還是作父本，結(jié)果都與預(yù)測相符。演繹推理實驗驗證得出結(jié)論：假說是正確的。遺傳圖解：相交線法三、合作探究2.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的相關(guān)數(shù)據(jù)有哪些？雄配子雌配子1:1:1:11:11:1:F2Y_R_Y_rryyR_yyrr

黃色圓粒黃色皺粒

綠色圓粒

綠色皺粒9331YYRR1YYRr2YyRR2YyRr4YYrr1Yyrr2yyRR1yyRr2yyrr1思考1：要得到遺傳因子組成為YyRr的黃色圓粒豌豆，親代除黃色圓粒和綠色皺粒外，還可以有哪些類型？PYYrr×yyRR黃色皺粒

綠色圓粒

三、合作探究2.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的相關(guān)數(shù)據(jù)有哪些？若正交：PYYRR(♀)×yyrr(♂)則反交：PYYRR(♂)×yyrr(♀)測交：思考2：F2中親本類型占多少？重組類型占多少？5/83/8思考3：F2中YYRR占多少？F2黃色圓粒中YYRR占多少？1/161/9三、合作探究3.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的相關(guān)數(shù)據(jù)與孟德爾豌豆雜交實驗(一)的相關(guān)數(shù)據(jù)有什么聯(lián)系？符合自由組合定律的問題可拆分為兩個獨立遺傳的分離定律問題。三、合作探究3.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的相關(guān)數(shù)據(jù)與孟德爾豌豆雜交實驗(一)的相關(guān)數(shù)據(jù)有什么聯(lián)系？YYYyyy黃色黃色綠色121RRRrrr圓粒

圓粒

皺粒

121F2F29:3:3:1（3:1）×（3:1）黃色

黃色

綠色

綠色圓粒

皺粒

圓粒

皺粒黃色

綠色

圓粒

皺粒

（1:2:1）

×（1:2:1）1:2:2:4:1:2:1:2:1YYYyyyRRRrrrYYRRYYRrYyRRYyRrYYrrYyrryyRRyyRryyrrPYy×yy黃色

綠色

F1Yyyy黃色

綠色

1:1PRr×

rr圓粒

皺粒F1

Rrrr圓粒

皺粒

1:11:1:1:1（1:1）×（1:1）黃色

黃色

綠色

綠色圓粒

皺粒

圓粒

皺粒黃色

綠色

圓粒

皺粒

YyRrYyrryyRryyrrYyyyRrrr

三、合作探究3.孟德爾豌豆雜交實驗(二)的相關(guān)數(shù)據(jù)與孟德爾豌豆雜交實驗(一)的相關(guān)數(shù)據(jù)有什么聯(lián)系？三、合作探究4.由1對等位基因到n對等位基因的數(shù)據(jù)關(guān)系是怎樣的？(完全顯性、獨立遺傳且無致死現(xiàn)象)三、合作探究5.自由組合定律的概念、實質(zhì)和適用范圍分別是什么？自由組合定律的概念：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的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。自由組合定律的實質(zhì)：減數(shù)第一次分裂后期，等位基因隨同源染色體的分開而分離，非等位基因隨非同源染色體的自由組合而自由組合。Aa1:1:1:1配子ABAbaBab體細(xì)胞Bb自由組合定律的適用范圍：真核生物、有性生殖、核基因、位于非同源染色體上的非等位基因控制的兩對或兩對以上相對性狀的遺傳。三、合作探究6.分析孟德爾獲得成功的原因。(1)用豌豆作雜交實驗的材料有哪些優(yōu)點？這說明實驗材料的選擇在科學(xué)研究中起著怎樣的作用？

豌豆嚴(yán)格自花傳粉，在自然狀態(tài)下一般都是純種；豌豆植株還具有易于區(qū)分的性狀；豌豆花比較大，易于做人工雜交實驗。

科學(xué)地選擇實驗材料是科學(xué)研究取得成功的重要保障之一。三、合作探究6.分析孟德爾獲得成功的原因。(2)如果孟德爾沒有對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)分析，他能不能對分離現(xiàn)象作出解釋？很難(3)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)計測交實驗進行驗證呢？

一種正確的假說，僅能解釋已有的實驗結(jié)果是不夠的，還應(yīng)該能夠預(yù)測另外一些實驗的結(jié)果，并通過實驗來驗證。如果實驗結(jié)果與預(yù)測相符，就可以認(rèn)為假說是正確的；反之，則認(rèn)為假說是錯誤的。(4)孟德爾使用不同的字母作為代表不同遺傳因子的符號，這與他在大學(xué)進修過數(shù)學(xué)有沒有關(guān)系？這對他進行邏輯推理有什么幫助？

有關(guān)系。數(shù)學(xué)符號能簡潔、準(zhǔn)確地反映數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)。孟德爾用這種方法，也更加簡潔、準(zhǔn)確地反映抽象的遺傳過程，使他的邏輯推理更加順暢。

扎實的知識基礎(chǔ)和對科學(xué)的熱愛。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。創(chuàng)造性地應(yīng)用科學(xué)符號體系。勤于實踐。敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。三、合作探究6.分析孟德爾獲得成功的原因。(5)除了創(chuàng)造性地運用科學(xué)方法，你認(rèn)為孟德爾獲得成功的原因還有哪些？四、深化拓展1.自由組合定律的應(yīng)用。(1)顯隱性性狀的判斷：顯性性狀、性狀分離、9:3:3:1等。F2Y_R_Y_rryyR_yyrr

黃色圓粒黃色皺粒

綠色圓粒

綠色皺粒9331PY YRR×yyrr

黃色圓粒

綠色皺粒F1YyRr

黃色圓粒

雙顯性單顯單隱單隱單顯雙隱性四、深化拓展1.自由組合定律的應(yīng)用。(2)由親代推子代的基因型及比例、表型及比例：正推。

解題思路：先將自由組合定律問題分解為分離定律問題分別分析，再將相關(guān)數(shù)據(jù)按照一定的方法進行組合。四、深化拓展1.自由組合定律的應(yīng)用。(3)由子代推親代的基因型、表型：逆推。F2Y_R_Y_rryyR_yyrr

黃色圓粒黃色皺粒

綠色圓粒

綠色皺粒9331F1YyRr

黃色圓粒

PY YRR×yyrr

黃色圓粒

綠色皺粒PY Yrr×yyRR

黃色皺粒

綠色圓粒或四、深化拓展1.自由組合定律的應(yīng)用。(3)由子代推親代的基因型、表型：逆推。①9:3:3:1?(3:1)×(3:1)?AaBb×AaBb②1:1:1:1?(1:1)×(1:1)?AaBb×aabb或Aabb×aaBb③3:3:1:1?(3:1)×(1:1)?AaBb×Aabb或AaBb×aaBb④3:1?(3:1)×1?AaBB×AaB_或AaBB×Aabb或AABb×A_Bb或AABb×aaBb

解題思路：先將自由組合定律的表型比拆分成分離定律的表型比分別分析，再進行逆向組合。三、深化拓展1.自由組合定律的應(yīng)用。(4)性狀分離比9:3:3:1的各種變式：和為16(含累加效應(yīng))。三、深化拓展1.自由組合定律的應(yīng)用。(4)性狀分離比9:3:3:1的各種變式：和為16(含累加效應(yīng))。顯性基因累加效應(yīng)：A與B的作用效果相同，且顯性基因越多，其效果越強。三、深化拓展1.自由組合定律的應(yīng)用。(4)性狀分離比9:3:3:1的各種變式：和為16(含累加效應(yīng))。思考：在顯性基因累加效應(yīng)的前提下，F(xiàn)1(AaBb)