生物教材梳理第一章第節(jié)孟德爾的豌豆雜交實驗（二）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精庖丁巧解牛知識·巧學(xué)一、兩對相對性狀的雜交實驗孟德爾選擇純種的黃色圓粒豌豆和綠色皺粒豌豆作親本讓它們進行雜交,雜交前要對母本植株進行嚴(yán)格地去雄和套袋處理,然后把父本植株的花粉授在母本植株雌蕊的柱頭上，再套袋。這樣以保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。雜交時，無論正交還是反交，得到的F1都表現(xiàn)為黃色圓粒.說明豌豆種子的黃色對綠色為顯性，圓粒對皺粒為顯性。F1自交得到的F2（子二代）出現(xiàn)四種類型：黃色圓粒、綠色圓粒、黃色皺粒和綠色皺粒，其數(shù)量比接近于9∶3∶3∶1。疑點突破兩對相對性狀豌豆雜交后，子二代的9∶3∶3∶1的比例是否符合孟德爾分離比呢？我們來驗證一下，把兩對相對性狀分開來看,子二代中黃色種子占9/16+3/16=12/16，綠色種子占3/16+1/16=4/16，其比為（12/16）∶(4/16)=3∶1；子二代中圓粒種子占9/16+3/16=12/16，皺粒種子占3/16+1/16=4/16,其比為(12/16）∶(4/16）=3∶1。因此，多對相對性狀遺傳時每一對相對性狀的遺傳都符合分離定律。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.對于兩對相對性狀的遺傳表現(xiàn)，如果將每一對性狀單獨分析其分離比分別為:圓?！冒櫫?3∶1，黃色∶綠色=3∶1，即每對性狀遺傳都遵循了分離定律.這也說明了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。二、對自由組合現(xiàn)象的解釋豌豆種子黃色和綠色這對相對性狀是由一對遺傳因子控制的，用Y和y來表示；豌豆種子的圓粒和皺粒這對相對性狀是由另一對遺傳因子控制的，用R和r表示，所以純種黃色圓粒豌豆和綠色皺粒豌豆的遺傳因子組成分別為YYRR和yyrr。它們產(chǎn)生的配子類型分別為YR和yr，F(xiàn)1的遺傳因子組成即為YyRr。F1在產(chǎn)生配子時，每對遺傳因子彼此分離,不同對的遺傳因子自由組合，也就是Y和y、R和r一定分離，Y和R或r組合，y和r或R組合，因此形成四種數(shù)目相等的配子,分別是YR、Yr、yR、yr。受精時雌、雄配子的結(jié)合機會是均等的，有16種結(jié)合方式，形成9種基因組成，性狀表現(xiàn)型有四種,比例為9∶3∶3∶1。方法點撥記憶F1產(chǎn)生配子的組合方式,F2的遺傳因子組成情況和性狀表現(xiàn)及其所占的比例可采用棋盤法記憶?？上犬嬕粋€九格棋盤，在棋盤上可以走棋子的位置一共有16個(用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)出)，表示配子的16種組合方式.先從16號位置記起,此位置為綠色皺粒的性狀表現(xiàn),遺傳因子組成為yyrr，占F2的1/16.然后在棋盤上以16號為中心向外擴展一周，圍繞16號的有3個，即11號、12號和15號,都是黃色皺粒的性狀表現(xiàn)占3/16，其中，中央11號為黃色皺粒的純合子，其遺傳因子組成為YYrr占1/16,其他兩個相互對稱的點即12號和15號的遺傳因子組成相同,都為黃色皺粒的雜合子即Yyrr占2/16。然后,再向外擴展一圈，6號、8號、14號這3個,都是綠色圓粒的性狀占3/16,其中，中央的6號為綠色圓粒的純合子yyRR占1/16,其余兩個是相互對稱的綠色圓粒的雜合子，遺傳因子組成為yyRr,占2/16.剩下的1、2、3、4、5、7、9、10、13號這9個全在一個三角形邊上,是黃色圓粒的性狀占9/16，其中，中間左上方的1號為黃色圓粒的純合子YYRR，占1/16，2號和5號相同為YyRR，占2/16，3號和9號相同為YYRr，占2/16，4、7、10、13號相同為YyRr，占4/16。如下圖：采用棋盤法記憶，能更系統(tǒng)詳細地了解兩對相對性狀的遺傳表現(xiàn)特點,及各遺傳因子組成和性狀表現(xiàn)及其比例。三、對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證：測交法,即讓子一代與隱性純合子雜交，通過觀察測交后代的性狀表現(xiàn)來推測F1的遺傳因子組成，若后代性狀表現(xiàn)有四種類型且比例為1∶1∶1∶1，則可推測F1能產(chǎn)生四種數(shù)目相等的配子，也就進一步推測F1的遺傳因子組成為YyRr。如下圖：上圖表示了孟德爾進行的對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證實驗，也就是測交實驗的過程和結(jié)果，子一代在產(chǎn)生配子的過程中能產(chǎn)生四種數(shù)量相等的配子:YR、yR、Yr、yr,隱性純合子能產(chǎn)生一種配子yr，通過受精作用，產(chǎn)生了四種數(shù)目相等的后代類型：YyRr、Yyrr、yyRr和yyrr，比例為1∶1∶1∶1。孟德爾的實驗結(jié)果符合預(yù)期的設(shè)想,說明解釋成立。深化升華孟德爾在對子一代進行測交的時候,用的是雙隱性個體.由于使用雙隱性個體，根據(jù)孟德爾的假設(shè)，其只能產(chǎn)生出一種配子,并且只含有隱性基因,所以這樣的配子產(chǎn)生的后代的表現(xiàn)型就要看與其結(jié)合的配子的基因，如果遇到顯性基因就表現(xiàn)顯性性狀，如果遇到隱性基因就表現(xiàn)隱性性狀，由于配子間的結(jié)合都是隨機的,所以，后代表現(xiàn)型的種類反映的是子一代個體產(chǎn)生配子的種類，比值反映的是子一代產(chǎn)生配子數(shù)量的比值。因此利用測交方法可以用來檢測個體的基因型。四、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.辨析比較分離定律和自由組合定律的比較比較項目分離定律自由組合定律研究性狀一對兩對或兩對以上等位基因一對兩對或兩對以上F1產(chǎn)生的配子種類及比例兩種1∶1四種，1∶1∶1∶1F2表現(xiàn)型種類及比例兩種3∶1四種，9∶3∶3∶1F2基因型種類及比例三種1∶2∶1九種，1∶1∶1∶1∶2∶2∶2∶2∶4F1測交后代表現(xiàn)型種類及比例兩種1∶1四種，1∶1∶1∶1F2測交后代基因型種類及比例兩種1∶1四種，1∶1∶1∶1五、孟德爾實驗方法的啟示1.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。孟德爾用豌豆作實驗材料的優(yōu)點是：具有穩(wěn)定的易于區(qū)分的相對性狀；豌豆嚴(yán)格自花傳粉、閉花受粉，自然狀態(tài)下獲得的都是純種;花比較大,易于做人工雜交實驗。2?？茖W(xué)的實驗思路:先研究一對相對性狀的遺傳情況,再研究多對相對性狀的遺傳情況。3。利用統(tǒng)計學(xué)方法，孟德爾發(fā)現(xiàn)了生物性狀遺傳在數(shù)量上呈現(xiàn)一定的數(shù)學(xué)比例，這引發(fā)他揭示其實質(zhì)的興趣；同時也使孟德爾意識到數(shù)學(xué)概率也適用于遺傳研究,從而將數(shù)學(xué)方法引入對遺傳實驗結(jié)果的處理和分析上。4.科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灣绦蚝湾浂簧岬木袷侨〉每蒲谐删偷闹匾蛩亍Ａ?、孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)1900年三位科學(xué)家分別重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的工作，認識到孟德爾提出的理論的重要意義.1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜把遺傳因子命名為基因，并且提出了表現(xiàn)型和基因型的概念.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識越來越接近生命活動的本質(zhì)，并且為基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的興起奠定了理論基礎(chǔ).正是因為孟德爾的杰出貢獻，他后來被世人公認為“遺傳學(xué)之父”.問題·探究問題1孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗采用的是純種黃色圓粒豌豆和純種綠色皺粒豌豆作親本雜交,通過分析子一代和子二代的特征得出存在的規(guī)律性的知識。孟德爾對結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)分析發(fā)現(xiàn)子二代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型,比例為9∶3∶3∶1.此結(jié)果是否與分離定律毫無關(guān)系？若一對一對地分析會發(fā)現(xiàn)什么問題？在子二代中出現(xiàn)了新類型,這些新類型有什么特點？探究：如果一對一對地分析便可發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象:黃色∶綠色=（315+101)∶（108+32)=3∶1圓?！冒櫫?（315+108）∶(101+32)=3∶1說明兩對相對性狀的遺傳現(xiàn)象與基因分離定律有關(guān),其中一對相對性狀的遺傳，子二代表現(xiàn)型符合基因的分離定律。在子二代中出現(xiàn)的新類型是親代個體沒有的性狀，是兩種重組性狀.問題2如何理解多對基因遺傳的特點？探究:孟德爾兩對相對性狀的實驗表明，多對相對性狀的遺傳現(xiàn)象與一對相對性狀的實驗結(jié)果是存在著一定聯(lián)系的，以下表來表示:等位基因的數(shù)目（對）F1產(chǎn)生的配子F2基因型F2表現(xiàn)型種類比例結(jié)合方式種類比例種類比例121∶1431∶2∶123∶1241∶1∶1∶11691∶1∶1∶1∶2∶2∶2∶2∶449∶3∶3∶1323（1∶1）34333(1∶2∶1）323（3∶1)3……n2n(1∶1)n4n3n（1∶2∶1）n2n（3∶1)n典題·熱題例1豌豆子葉黃色(Y）對綠色（y）是顯性,圓粒(R)對皺粒（r）是顯性。下表是四種不同雜交組合以及各種雜交組合所產(chǎn)生的子代數(shù)，請寫出①~④的基因型。親代子代表現(xiàn)型及數(shù)目黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒①黃圓×綠皺16171415②黃圓×綠圓217206③綠圓×綠圓004314④黃皺×綠圓15161817解析:此題是已知親代表現(xiàn)型和子代表現(xiàn)型及比例推導(dǎo)親代基因型,屬逆推類型的遺傳問題。答案：①YyRr×yyrr;②YyRr×yyRr;③yyRr×yyRr；④Yyrr×yyRr。方法歸納(1）基因填充法第①組：根據(jù)表現(xiàn)型寫出親本的大體基因型：Y_R_×yyrr，再看子代有沒有隱性類型：綠色和皺粒,若有就說明兩親本各含有一個y和一個r。因此親本①的基因型為:YyRr×yyrr。（2）分解組合法第②組：將黃和綠與圓和皺分開研究。子代中，黃∶綠=（21+7)∶（20+6)=28∶26≈1∶1，說明兩親本基因組成為Yy×yy；圓∶皺=（21+20）∶（7+6）=41∶13≈3∶1,說明兩親本的基因組成為Rr×Rr.綜合以上兩種情況，可知親本②的基因型為YyRr×yyRr.（3）特殊分離法第④組，兩親本雜交后代有四種表現(xiàn)型且比例為1∶1∶1∶1。說明親本的基因型為YyRr×yyrr或Yyrr×yyRr，再考慮親本的表現(xiàn)型，可最后確定親本④的基因型為Yyrr×yyRr。例2白色盤狀南瓜與黃色球狀南瓜雜交，F(xiàn)1全是白色盤狀南瓜。F1自交，F(xiàn)2中雜合的白色球狀南瓜有4008株，問理論讓純合的黃色盤狀南瓜有多少株？解析：解答本題可用棋盤法求解。也可以用其他方法，如分解組合法,將F1（AaBb）的兩對基因分別研究，再綜合求解.（1）首先確定兩對相對性狀中的顯性性狀.白色盤狀×黃色球狀→F1全是白色盤狀，說明白色與盤狀分別對黃色、球狀是顯性.（2）根據(jù)棋盤記憶法可知：F2中雜合的白色球狀（Aabb）植株占F2總數(shù)的2/16,純合的黃色盤狀植株占F2總數(shù)的1/16,二者之間是2倍關(guān)系，所以純合的黃色盤狀南瓜應(yīng)為4008÷2=2004株。答案:2004株。方法點撥解決此題的關(guān)鍵是分析清楚題目中的已知條件和所求內(nèi)容，通過分析可得知，上題中的已知條件和所求內(nèi)容都屬于子二代的個體，它們之間存在著一定的數(shù)量關(guān)系，只要能夠求出兩者之間的關(guān)系，此題便迎刃而解。例3人類的多指(A)對正常指（a）為顯性，膚色正常（B）對白化（b）為顯性,兩對基因的遺傳符合自由組合定律?，F(xiàn)有一個家庭,父親為多指,母親正常,他們卻有一個白化、手指正常的孩子，若他們再生一個孩子，患病的概率為多少？解析：本題的關(guān)鍵是求出父母的基因型。父親多指，其可能的基因型為A_B_,母親正常，其可能的基因型為aaB_,他們的白化、手指正常的孩子的基因型一定是aabb。由此推出父母親確定的基因型是AaBb和aaBb。然后求下一個孩子患病的概率，有三種可能性，只患白化病、只患多指病和兩病皆患,再生一個孩子，患病的可能性是以上三種情況之和。(此處運用的是加法原理，即當(dāng)一個事件出現(xiàn)時，另一個事件就被排除，這樣的兩個事件稱為互斥或交互事件,這種互斥事件出現(xiàn)的概率是它們各自概率之和）答案：5/8。方法歸納分離定律的習(xí)題主要有兩類:一是正推類型，即已知雙親的基因型或表現(xiàn)型，推后代的基因型、表現(xiàn)型及其比例，此類型題目較簡單。二是逆推類型，即根據(jù)后代的基因型和表現(xiàn)型推雙親的基因型,這類題目最多也較復(fù)雜。方法一：隱性純合突破法:后代中有隱性個體出現(xiàn)，則雙親中一定都有一個隱性基因。方法二：比例法：（1)若后代性狀分離比為:顯∶隱=3∶1,則雙親一定是雜合子。（2)若后代性狀分離比為：顯∶隱=1∶1，則雙親中一個為雜合子,一個為隱性純合子.(3）若后代性狀只有顯性性狀,則雙親至少有一方為顯性純合子,另一方不