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第一节 基因的分离定律教学案
学习目标：1.遗传学中一些基本概念的含义 2．用豌豆做遗传实验容易成功的原因 3．基因与性状的关系 4．基因分离定律的实质和内容 5．孟德尔的一对相对性状的杂交实验 6．分析孟德尔遗传实验的科学方法 7．运用分离定律解释一些遗传现象
[教材梳理]
一、遗传、变异与性状 1．遗传：子代与亲代个体之间相似的现象。 2．变异：亲代与子代之间，以及子代的不同个体之间出现差异的现象。 3．性状：生物个体所表现出来的形态特征或生理特征，是遗传与环境相互作用的结果。 二、基因的分离定律 1．孟德尔一对相对性状的杂交实验 (1)相关概念及符号： ①显性性状：F1表现出来的亲本性状。 ②隐性性状：F1没有表现出来的亲本性状。 ③性状分离：在杂种后代中出现不同亲本性状的现象。 ④常见的遗传学符号及含义 符号 P F1 F2 × ? ♀ ♂ 含义 亲本 子一代 子二代 杂交 自交 母本 父本 (2)实验过程： 2.孟德尔对实验现象的解释 (1)在卵细胞和花粉细胞中存在着控制性状的遗传因子。 (2)遗传因子在亲本体细胞中成对存在，在F1体细胞内各自独立，互不混杂。 (3)F1可以产生数量相等的含有不同遗传因子的配子。 (4)F1自交时，不同类型的配子(花粉和卵细胞)结合的机会均等。 (5)决定一对相对性状的两个基因称为等位基因，它们位于一对同源染色体上。 (6)遗传图解： 3．性状分离比的模拟实验 模拟实验中，1号罐中小球代表2种雌配子，2号罐中小球代表2种雄配子，红球代表基因A，绿球代表基因a。 4．分离假设的验证 (1)方法：测交，即让F1与隐性纯合子杂交。 (2)测交实验图解： (3)结论：测交后代分离比接近1∶1，符合预期的设想，从而证实F1是杂合子，产生A和a两种配子，这两种配子的比例是1∶1。 5．基因分离定律的实质 成对的等位基因位于一对同源染色体上，当细胞进行减数分裂时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 三、孟德尔获得成功的原因 1．恰当地选择实验材料。 2．由单因子到多因子的研究方法。 3．应用统计学的方法对实验结果进行
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统计分析。 4．科学地设计了实验的程序。 四、分离定律的应用 1．有助于正确地解释生物界的某些遗传现象。 2．预测杂交后代的类型和各种类型出现的概率。 3．指导动植物育种实践和医学实践。 [牛刀小试]
一、相关概念辨析[判断正误] 1．凡子代表现出来的性状即显性性状，子代不能表现的性状即隐性性状。(×) 2．在杂种后代中出现不同亲本性状的现象称为性状分离。(√) 3．同源染色体上控制同一性状的两个基因称为等位基因。(×) 4．基因型相同时表现型一定相同，表现型相同时基因型也一定相同。(×) 二、一对相对性状的杂交实验 1．举例说明性状和相对性状的关系，如何判断两性状是否为相对性状？ 提示：例如：身高是性状，高和矮是相对性状。相对性状是一种生物的同一种性状的不同表现类型，可以根据此定义来判断两性状是否为相对性状。 2．根据相对性状的概念，对下列实例进行分析判断，并说明理由。 (1)狗的长毛与兔的短毛。 提示：不是。狗与兔不属于同一种生物。 (2)玉米的早熟与晚熟。 提示：是。早熟与晚熟是玉米成熟这一性状的不同表现类型。 3．结合教材P27图3－1豌豆1对相对性状的杂交实验，请思考： (1)在自然状态下，图3－1中的紫花和白花两亲本能实现杂交吗？ 提示：不能，因为豌豆是严格的自花受粉植物。 (2)在杂交过程中，若选紫花作为父本(提供花粉)，白花作为母本(接受花粉)，请讨论应如何操作。 提示：开花前(花蕾期)剪去白花的雄蕊→套袋→待雌蕊成熟后，授以紫花的花粉→套袋，防止其他花粉的干扰。 (3)若F2共获得20株豌豆，白花个体一定是5株吗？说明原因。 提示：不一定。样本数量太少，不一定完全符合3∶1分离比，孟德尔实验中的比例是在实验材料足够多的情况下得出的。 (4)紫花和白花豌豆杂交，后代出现了紫花和白花，该现象属于性状分离吗？为什么？ 提示：不属于。因为性状分离是杂种后代中出现不同亲本性状的现象。 三、对分离现象的解释 1．根据纯合子、杂合子的概念判断下列说法是否正确，说明理由。 (1)纯合子自交后代一定是纯合子。 提示：正确。纯合子只能产生一种类型的配子，相同类型的雌雄配子结合，形成合子发育成的个体一定是纯合子。 (2)纯合子杂交后代一定是纯合子。 提示：错误。显性
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纯合子与隐性纯合子杂交，后代全为杂合子。 (3)杂合子自交后代一定是杂合子。 提示：错误。杂合子自交，后代中既有纯合子也有杂合子，各占1/2。 2．假如雌雄配子的结合不是随机的，F2中还会出现3∶1的性状分离比吗？ 提示：不会。因为满足孟德尔实验的条件之一是雌、雄配子结合机会相等，即任何一个雄配子(或雌配子)与任何一个雌配子(或雄配子)的结合机会均相等，这样才能出现3∶1的性状分离比。 四、对分离现象解释的验证、分离定律的实质及应用 1．结合教材，思考下列问题： (1)为什么用测交的方法能证明F1产生配子的类型及比例？ 提示：因为隐性个体所产生的配子中的遗传因子为隐性，它不会影响F1产生的配子中所含遗传因子的表达，所以测交后代决定于F1所产生的配子的类型及比例。根据测交后代就可反映出F1产生配子的情况。 (2)测交实验除测定F1的遗传因子组成外，能否测定其他个体的遗传因子组成？ 提示：能。 2．结合教材中自交、测交、杂交等方法的描述，完成下表。 目的 方法 确定个体的遗传因子组成 判断显隐性 提高纯合度 判断纯合子和杂合子 提示：测交 杂交、自交 自交 测交、自交 3．连线 4．农户种植的玉米和小麦，能否自行留种用于来年种植？ 提示：农户种的小麦是纯种，子代不会发生性状分离，所以可以连年留种。而玉米是杂种，子代会发生性状分离，所以不能留种。 5．某多指患者为防止生出多指患儿，婚前特意做了多指切除手术，他(她)能否达到目的？ 提示：不能，切除多指并不能改变其基因型，后代仍有患病可能。 [重难突破]
一、分离定律的细胞学基础及适用范围 1．细胞学基础：减数分裂中随同源染色体分离，等位基因分开，如图所示： 2．适用范围： (1)真核生物有性生殖的细胞核遗传。 (2)一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。 二、遗传规律相关概念辨析 1．性状类 (1)相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。 (2)显性性状：杂种F1中表现出来的亲本的性状。 (3)隐性性状：杂种F1中未表现出来的亲本的性状。 (4)性状分离：杂种后代中出现不同亲本性状的现象。 2．基因类 (1)相同基因：同源染色体相同位置上控制相同性状的基因。在纯合子中由两个相同基因组成，控制着相同性状，如图中A和A就叫
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相同基因。 (2)等位基因：生物杂合子中在一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因。如图中B和b、C和c、D和d就是等位基因。 (3)非等位基因：非等位基因有两种，即一种是位于非同源染色体上的基因，符合自由组合定律，如图中A和D；还有一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中A和b。 3．个体类 (1)纯合子：含有相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。如DD、dd、AABBCC、ddeerr。 (2)杂合子：含有不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。如Dd、AaBb、DdEeRr。 (3)基因型：与表现型有关的基因组成。 (4)表现型：生物个体所表现出来的性状。 4．交配类 (1)杂交将不同优良性状集中在一起，得到新品种显隐性性状的判断 (2)自交连续自交可提高种群中纯合子的比例可用于植物纯合子、杂合子的鉴定 (3)测交验证遗传基本定律理论解释的正确性高等动物纯合子、杂合子的鉴定 [特别提醒] 在相同的环境条件下，基因型相同，表现型一定相同；在不同环境中，即使基因型相同，表现型也未必相同。表现型是基因型与环境共同作用的结果。 三、基因分离定律常用解题方法归纳 1．由亲代推断子代基因型、子代表现型(正推型) 亲本 子代基因型 子代表现型 AA×AA AA 全为显性 AA×Aa AA∶Aa＝1∶1 全为显性 AA×aa Aa 全为显性 Aa×Aa AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1 显性∶隐性＝3∶1 Aa×aa Aa∶aa＝1∶1 显性∶隐性＝1∶1 aa×aa aa 全为隐性 2.由子代推断亲代的基因型(逆推型) 方法一：基因填充法。先根据亲代表现型写出能确定的基因，如显性性状的基因型可用A_来表示，那么隐性性状的基因型只有一种aa，根据子代中一对基因分别来自两个亲本，可推出亲代中未知的基因。 方法二：隐性纯合突破法。如果子代中有隐性个体存在，则亲代基因型中必然都有一个a基因，然后再根据亲代的表现型做进一步的判断。 方法三：根据分离定律中规律性比值来直接判断(用B，b表示相关基因)： (1)若后代性状分离比为显性∶隐性＝3∶1，则双亲一定是杂合子(Bb)。即Bb×Bb→3B_∶1bb。 (2)若后代性状分离比为显性∶隐性＝1∶1，则双亲一定是测交类型。即Bb×bb→1Bb∶1bb。 (3)若后代只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。即BB×BB或BB×Bb或BB×bb。 (4)若后代只有隐性性状，则双亲一定都是隐
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性纯合子(bb)。即bb×bb→bb。 四、杂合子Aa连续多代自交问题分析 1．杂合子Aa连续自交，第n代的比例情况如下表： Fn 杂合子 纯合子 显(隐)性 纯合子 显性性 状个体 隐性性 状个体 所占 比例 12n 1－12n 12－12n＋1 12＋12n＋1 12－12n＋1
2.根据上表比例，绘制出的纯合子、杂合子所占比例坐标曲线图为： 五、区分自由交配与自交 自交是指相同基因型个体的交配；而自由交配是指一个群体中的雄性和雌性个体随机交配的方式，两种交配方式中概率求解方法不同，如：同样为13AA、23Aa的群体，自交时隐性类型所占比例为23×(14AA、24Aa、14aa)得23×14aa＝16aa。而自由交配时隐性类型应为23Aa×23Aa×14aa＝19aa。 [考向聚焦] [例1] (海南高考)某二倍体植物中，抗病和感病这对相对性状由一对等位基因控制，要确定这对性状的显隐性关系，应该选用的杂交组合是( ) A．抗病株×感病株 B．抗病纯合子×感病纯合子 C．抗病株×抗病株，或感病株×感病株 D．抗病纯合子×抗病纯合子，或感病纯合子×感病纯合子 [解析] 判断性状的显隐性关系的方法有：(1)定义法――具有相对性状的纯合个体进行正反交，子代表现出来的性状就是显性性状，对应的为隐性性状；(2)相同性状的雌雄个体间杂交，子代出现不同于亲代的性状，该子代的性状为隐性，亲代为显性，故选C。 [答案] C 相对性状中显隐性判断(设A、B为一对相对性状) (1)定义法(杂交法) ①若A×B?D→A，则A为显性，B为隐性。 ②若A×B?D→B，则B为显性，A为隐性。 ③若A×B?D→既有A，又有B，则无法判断显隐性，只能采用自交法。 (2)自交法 [例2] 某学校生物小组在一块较为封闭的低洼地里发现了一些野生植株，这些植株的花色有红色和白色两种，茎秆有绿茎和紫茎两种。同学们分两组对该植物的花色、茎色进行遗传方式的探究。请根据实验结果进行分析： 第一组：取90对亲本进行实验 第二组：取绿茎和 紫茎的植株各1株 杂交组合 F1表现型 交配组合 F1表现型 A：30 对亲本 红花×红花 36红花∶1 白花 D：绿茎× 紫茎 绿茎∶紫茎 ＝1∶1 B：30 对亲本 红花×白花 5红花∶1 白花 E：紫茎 自交 全为紫茎 C：30 对亲本 白花×白花 全为白花 F：绿茎 自交 由于虫害，植株死亡 (1)从第一组花色遗传的结果来看，