1.1 孟德尔的豌豆杂交实验（一）课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

汉水丑生侯伟作品 基因的发现 基因在哪？ 基因是什么？ 基因怎么起作用？ 基因的变化 基因与进化的关系 1.1.1孟德尔的豌豆杂交实验（一） 2 是指生物体的形态、结构或生理等特征。 性状： 性状的遗传有什么规律呢？ 黑色 + 白色 = ？ 融合遗传 灰色 “融合遗传” 两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代出现介于双亲之间的性状。虽然没有被正式提出和论证，在19世纪是一个普遍接受的、朴素的、以为不证自明的规律。但融合遗传正确吗？ 融合遗传 融合遗传 按照融合遗传的观点，当红花豌豆与白花豌豆杂交后，子代的豌豆花会是什么颜色？ 讨论 问题•探讨 你同意上述观点吗？你的证据有哪些？ 不同意。 例如:红花豌豆与白花豌豆杂交，后代仍出现红花; 人的性别遗传说明控制男女性别的遗传物质没有发生混合。 先思考，不急于回答，我们先来看一个生活中的例子： 4 孟德尔出生于奥地利的一个农民家庭。父亲擅长嫁接，母亲是园林工人。受家庭影响，孟德尔自幼酷爱自然科学，但由于家境贫寒，要想读书，唯一的办法是进修道院。他1843年进入布尔诺的奥古斯汀修道院当神甫，1851年到维也纳大学学习数学、物理学、化学和博物学等课程，其间接受了物理学、细胞学的许多先进思想。1856年，孟德尔在修道院的花园里，开始了长达8年的豌豆杂交实验。1865年，他在布尔诺自然史学会上报告了实验研究结果，并于 1866年发表《植物杂交实验》一文，但由于当时人们对遗传的认识有限等原因，并未引起关注。直到1900年，在孟德尔故去多年之后，有3位科学家分别用不同植物为实验材料取得了同样的研究结果，才使孟德尔揭示的遗传规律重新被发现。孟德尔的成就，不仅来自他坚韧的意志和持之以恒的探索精神，还来自严谨求实的科学态度和正确的研究方法。孟德尔被公认为现代遗传学的奠基人。 孟德尔介绍 什么叫两性花、单性花？ 两性花: 单性花: 相关信息 花丝 柱头 子房 花柱 花药 花萼 胚珠 花托 花瓣 豌豆花的结构 雄蕊 一朵花既有雌蕊、也有雄蕊 如：豌豆花 一朵花只有雌蕊或只有雄蕊 如：玉米、黄瓜花 雌蕊 什么叫自花传粉、闭花传粉？ 自花传粉： 闭花受粉： 相关信息 两性花的花粉落到同一朵花雌蕊柱头上的过程；也叫自交 花在未开放前，雄蕊花药中的花粉传到雌蕊的柱头上的过程。 雄花（花中只有雄蕊） 雌花（花中只有雌蕊） 玉米雄花的花粉落在同一植株的雌花的柱头上,所完成的传粉过程也属于自交。 异花传粉 异花传粉 异花传粉： 之间的传粉过程。 两朵花 什么叫异花传粉呢？ 相关信息 用豌豆做遗传实验的优点 Advantages of genetic experiments with peas 孟德尔种植了豌豆、山柳菊、玉米等多种植物，进行杂交实验，潜心研究多年。其中豌豆的杂交实验非常成功，孟德尔通过分析豌豆杂交实验的结果，发现了生物遗传的规律。 为什么用豌豆做该实验容易取得成功？ 豌豆用作实验材料的优点 一 11 孟德尔的杂交实验 Mendel's hybridization experiments 1、自花传粉，闭花受粉。 豌豆花是两性花，在未开放时，它的花粉会落到同一朵花的雌蕊的柱头上，从而完成受粉，这种传粉方式叫作自花传粉，也叫自交。自花传粉避免了外来花粉的干扰所以豌豆在自然状态下一般都是纯种，用豌豆做人工杂交实验(图1-1)，结果既可靠，又容易分析。（教材P1） 雌蕊：提供卵细胞 雄蕊：产生花粉，花粉中有精子 12 雄花：产生花粉，花粉中有精子 雌花：产生卵细胞 玉米是单性花 孟德尔的杂交实验 Mendel's hybridization experiments 2、有易于区分的相对性状。 豌豆植株还具有易于区分的性状（ trait)。例如，豌豆植株中有高茎（高度l.5-2.0m）的，也有矮茎（高度0.3 m左右）的；有结圆粒种子的，也有结皱粒种子的。像这样，一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫作相对性状（ relative trait）。这些性状能够稳定地遗传给后代。用具有相对性状的植株进行杂交实验，很容易观察和分析实验结果。（教材P2） 14 自然状态下，两株豌豆能杂交吗？如何让豌豆杂交？ 父本：提供花粉的植株（♂） 母本：接受花粉的植株（♀） ①去雄 ②套袋 ③人工授粉 ④套袋 雄蕊未发育成熟前 防止隔壁老王捣乱 防止外来花粉的干扰 3.花大，易于人工操作。 防止外来花粉干扰 人工异花授粉 孟德尔的杂交实验 Mendel's hybridization experiments 4、后代数目多（而且处于豆荚内易于保存），便于统计分析。 17 一对相对性状的杂交实验 二 豌豆有许多相对性状，为了便于分析，孟德尔先对一对相对性状的遗传进行分析。下面学习一对相对性状的杂交实验。 18 1.常见的遗传学符号及含义。 含义 亲本 母本 父本 自交 杂交 子一代 子二代 符号               P ⊗ F1 × F2 2.交配方式 1.正交与反交（这是一个相对概念） 若： （♀）甲×（♂）乙 为正交 （♀）高茎×（♂）矮茎 则： （♀）乙×（♂）甲 为反交 （♀）矮茎×（♂）高茎 相互印证，相互对照 应用：检验遗传是否与性别有关 (1)正交、反交 1.观察现象 杂交 P X F1 高茎 矮茎 高茎 ♀ ♂ 杂交 P X F1 高茎 矮茎 高茎 ♀ ♂ 正交和反交是相对而言的。 若甲为父本，乙为母本，称为正交;则甲作母本，乙作父本，称反交。 孟德尔发现无论是正交还是反交，子一代都是高茎豌豆 2.提出问题 自交 杂交 P X F1 F2 X 高茎 矮茎 高茎 高茎 矮茎 3 : 1 为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢?是消失还是被隐藏了？ 为什么子一代没有矮茎的，而子二代又出现了矮茎的呢? Ｆ2中出现3:1的性状分离比是偶然的吗? 阅读教材P4，结合图1-3，小组讨论以下问题： 任务 什么是显性性状、隐性性状、性状分离? (2)隐性性状、显性性状、性状分离的概念 3.分析问题 自交 杂交 P X F1 F2 X 高茎 矮茎 高茎 在杂种后代中同时表现出显性性状和隐性性状的现象。 两个具有相对性状的纯合亲本杂交时，子一代未出现的亲本性状。 两个具有相对性状的纯合亲本杂交时，子一代出现的亲本性状 显性性状： 隐性性状： 性状分离： 一对相对性状的杂交实验 七对相对性状遗传试验数据 性状 显性性状 隐性性状 F2的比 茎的高度 787（高） 277（矮） 2.84:1 种子形状 5474（圆滑） 1850（皱缩） 2.96:1 子叶颜色 6022（黄色） 2001（绿色） 3.01:1 花的颜色 705（红色） 224（白色） 3.15:1 豆荚形状 882（饱满） 299（不饱满） 2.95:1 豆荚颜色 428（绿色） 152（黄色） 2.82:1 花的位置 651（叶腋） 207（茎顶） 3.14:1 F2中出现的3：1性状分离比是普遍存在的。 过渡 是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定比例分离呢？ 对分离现象的解释 三 孟德尔的伟大之处，在于他提出了几条假说，都是超越他所处时代的非凡设想。 24 汉水丑生侯伟作品 ①生物的性状是由遗传因子决定的。显性遗传因子决定显性性状（大写字母表示），隐性遗传因子决定隐性性状（小写字母表示）。 ②体细胞中遗传因子成对存在。 ③生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的。 孟德尔的分离假说： 纯合子：遗传因子组成相同的个体，如DD、dd； 杂合子：遗传因子组成不同的个体，如Dd。 DD dd D d Dd P 配子 F1 高茎 矮茎 高茎 × 交叉连线法 汉水丑生侯伟作品 ①生物的性状是由遗传因子决定的。显性遗传因子决定显性性状（大写字母表示），隐性遗传因子决定隐性性状（小写字母表示）。 ②体细胞中遗传因子成对存在。 ③生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的。 孟德尔的分离假说： 纯合子：遗传因子组成相同的个体，如DD、dd； 杂合子：遗传因子组成不同的个体，如Dd。 Dd D d Dd D d DD Dd Dd dd F1 F2 配子 高茎♂ 高茎♀ 高茎 高茎 高茎 矮茎 1 2 1 × 交叉连线法 26 DD dd D d D D d D d DD Dd Dd dd P 配子 F1 F2 矮茎 全部高茎 高茎 高茎 矮茎 × 高茎 d 高茎:矮茎 =3 : 1 高茎 雄配子 雌配子 棋盘法 对分离现象解释的验证 四 一个正确的理论，不仅要能解释已经得到的试验结果， 还应该能预测另一些实验结果。 28 ①生物的性状是由遗传因子决定的。显性遗传因子决定显性性状（大写字母表示），隐性遗传因子决定隐性性状（小写字母表示）。 ②体细胞中遗传因子成对存在。 ③生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的。 分离假设可以很好的解释3:1的性状分离比，这说明分离假设具有合理性。具有合理性的假设才有进一步验证的必要。 合理的假设不光要能解释已有的实验结果，还要能够预测另一些实验的结果。 思考、应设计怎样的杂交实验来验证分离假设？ 验证分离假设等价于验证F1产生了数量相等的含D的和含d的配子（1D:1d）。 dd 测交： 用隐性个体产生的________________检测F1是否产生了____________的配子，从而检测F1形成配子时，______________。 Dd D d F1 配子 高茎 D d F1与隐性纯合子杂交。 测交 杂种子一代 隐性纯合子 Dd dd D d d Dd dd P 配子 子代 高茎 矮茎 高茎 矮茎 1 1 87高茎 79 矮茎 × 预测 实际 一种含d的配子 1D ：1d 成对的因子是否分离 实验验证（实施测交实验） × 高茎 矮茎 测交后代 87 79 比例 高茎:矮茎≈１:１ 实验结果与推理演绎的结果相吻合，从而证明孟德尔的假说是正确的。 高茎 矮茎 测交实验结果 实验结论： 过渡 根据以上分析，请你总结测交的概念及意义 测交 杂种子一代 隐性纯合子 Dd dd D d d Dd dd P 配子 F1 高茎 矮茎 高茎 矮茎 1 1 ∶ × 通过测交实验的结果可证实: ①F1是杂合子； ②F1产生了两种比例相等的配子； ③F1在形成配子时，成对的遗传因子发生了分离，分别进入不同的配子中。 测定F1配子的种类及比例 意义 测定F1的基因型 判断F1在形成配子基因的行为 注意：但不能推测出个体产生配子的数量 分离定律 五 33 五.分离定律 在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 产生配子时，成对的遗传因子彼此分离。 核心内容： 思考：是否所有生物性状的遗传都遵循分离定律？ 分离定律的适用范围： （1）真核生物的性状遗传。 （2）有性生殖生物的性状遗传。 （3）细胞核遗传。 （4）一对相对性状的遗传。 细胞质中的遗传因子及原核生物和非细胞生物都不遵循。 发生时间：有性生殖的生物产生配子时。 凡原核生物及病毒的遗传均不符合。 假 设： 方案设计： 实施方案： 问 题： 孟德尔提出了4点假说，假说的核心是“分离” 测交：F1与隐性纯合子杂交 孟德尔做了测交试验，正交和反交 为什么F1全是高茎？为什么F2会出现3高：1矮？ 预期结果： 测交后代高：矮 = 1 : 1 实验结果： 孟德尔做了测交试验，无论正交还是反交，实验结果都接近1高 ：1矮 实验结论： 孟德尔提出了4点假说是正确的。 汉水丑生侯伟作品 关于假说演绎法 她怎么盯着我看 可能是喜欢我 找她加微信应该没问题 “美女加个微信” “啪” 假说—演绎法：在观察和分析基础上提出问题，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法，叫做假说—演绎法。 ②提出假说 ③演绎推理 ④实验验证 ①发现问题 ⑤得出结论：我只想静静…… 上边有表型 下边有比例 左边有名称 中间写精细 1.说明：每行左侧要有相应的文字说明(如P、配子、F1 、F2等)。 2.亲本：写出亲本的性状，标出与性状相应的遗传因子组成。 3.符号：主要包括交配方式符号和箭头，杂交(用×表示)和自交(用⊗表示)，箭头表示遗传因子在上下代的传递关系。 4.配子：正确分离出配子。 5.子代：根据雌雄配子随机结合写出子代遗传因子组成，标出子代的性状及其比例。 遗传图解的规范书写 性状分离比的模拟实验 六 38 1.每个桶中放入数量相等的两种彩球的含义是什么？ 2.每次分别从两个桶内随机抓取一个彩球的含义 是什么？ 3.分别从两个桶内随机抓取一个彩球组合在一起 模拟了什么过程？ 分别模拟含有显性、隐性两种遗传因子的配子， 且F1产生的两种配子数量相等 在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离 模拟雌雄配子形成和随机结合的过程 性状分离比的模拟实验 4.为什么要将抓取的彩球放回原来的小桶并摇匀？ 确保每次实验中雌雄配子形成和结合的机会相等 【释疑1】：遗传概念辨析 （1）相对性状：豌豆的高茎与粗茎是一对相对性状？ 分析：相对性状是一种生物同一性状的不同表现类型。 【例】下列性状中属于相对性状的是 　A．猫的蓝眼和白毛 B．棉花的细绒和长绒 　C．兔的身高和体重 D．豌豆花位置的叶腋和茎顶 D （2）隐性性状：指生物体不能表现出来的性状？ 分析：隐性性状是杂种子一代不能表现出来的性状。 高茎豌豆 DD 高茎豌豆 Dd 矮茎豌豆 dd × 1.在孟德尔的一对相对性状的豌豆杂交实验中，F1都表现为显性性状，F1的自交后代却出现了性状分离。据此判断下列相关表述是否正确。 (1)隐性性状是指生物体不能表现出来的性状。( ) (2)纯合子的自交后代不会发生性状分离，杂合子的自交后代不会出现纯合子。( ) 教材课后习题·概念检测 × × （3）性状分离：子代同时出现显性性状和隐性性状的现象？ 分析：性状分离是指具有相同性状的亲本杂交，子一代同时出现显性性状和隐性性状的现象。 高茎豌豆 Dd 高茎豌豆 DD、Dd 矮茎豌豆 dd 高茎豌豆 Dd 高茎豌豆 Dd 矮茎豌豆 dd 矮茎豌豆 dd × 不属于性状分离× 属于性状分离√ × 分离定律在生物的遗传中具有普遍性 资料1：对家系后代中出现某性状的概率做出科学的推断 人眼的虹膜有褐色的和蓝色的，褐色是由显性遗传因子控制的，蓝色是由隐性遗传因子控制的。已知一个蓝眼男人与一个褐眼女人(遗传因子组成为Bb)结婚，这对夫妇生下蓝眼孩子的可能性是？ 后代 bb B b 配子 Bb b bb 褐眼 蓝眼 1 ： 1 × 褐眼女人 P Bb 蓝眼男人 通过亲本的遗传因子组成，根据分离定律，对后代的遗传因子组成和性状做出推断，从而为遗传咨询提供理论依据。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 分离定律在生物的遗传中具有普遍性 绵羊的白色毛和黑色毛 F1 3 ： 1 a a AA Aa Aa aa 白毛 白毛 白毛 黑毛 白毛 白毛 Aa × Aa A 配子 P 性状分离 A 资料2： （1）上图的现象在遗传学称为？ （2）产生这种现象的原因是？请用遗传图解表示 出来，遗传因子用A、a表示 通过性状分离的现象，根据分离定律科学推断显隐性和亲子代遗传因子的组成 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 分离定律在生物的遗传中具有普遍性 花粉鉴定法只需要观察当代植物产生的配子，不用交配就可以了解植物的基因型，所以操作更为简便。实验结果有力地证明了分离定律。 资料3：花粉鉴定法 水稻的非糯性和糯性是一对相对性状，非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉，遇碘变蓝黑色，而糯性花粉中所含的是支链淀粉，遇碘变橙红色。现在用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交，取F1花粉加碘液染色，在显微镜下观察，半数花粉呈蓝黑色，半数呈橙红色。请回答下列问题。 花粉出现这种比例的原因是什么？ 在F1水稻细胞中含有一个控制支链淀粉合成的遗传因子和一个控制直链淀粉合成的遗传因子。在F1形成配子时，两个遗传因子分离，分别进入不同的配子中。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 活学活用 资料2（变式） 人眼的虹膜有褐色(显性)和蓝色(隐性)。已知一个蓝眼男人与一个褐眼女人(其哥哥为蓝眼，且双亲均为褐眼)结婚，求这对夫妇生下蓝眼女孩的可能性。 褐眼爸×褐眼妈 蓝眼男 × 褐眼女 蓝眼? 蓝眼哥哥 ①若这对夫妇要生下蓝眼女孩，则该褐眼女的遗传因子组成= ②该褐眼女为Bb的概率= ③生下蓝眼孩子的概率= ④生下女孩的概率= ⑤生下蓝眼女孩的概率= 总事件不能看做是后代的全部事件即4 因为女儿表现褐眼，绝不可能是bb， 故bb不能估算在可能事件中，是2/3不是2/4 褐眼(显性)；蓝眼(隐性) 1. 确定显隐性 2. 确定遗传因子组成 3. 计算概率 B_ B_ B_ bb bb bb Bb Bb 2/3 2/3 2/3×1/2=1/3 1/2 1/3×1/2=1/6 Bb Bb 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【释疑2】：假说-演绎法 “一对相对性状的遗传实验和结果”属于假说内容 右图所示为演绎内容 测交实验属于演绎推理 【释疑3】：交配类型的辨析 判断某显性个体是纯合子还是杂合子是否用自交与测交都可以？ 分析：根据相互交配的亲本差异以区分不同的交配类型 自交：一般指植物体中自花授粉和雌雄异花的同株授粉 测交：显性个体与隐性个体杂交，用来测定该显性个体基因型的组成 归纳：对两性植物而言，自交方法更加简单而方便，因为使用现有的品种即可，不需要 另找隐性纯合子；可省掉去雄、套袋、授粉等人工处理的不便，令结果更为可靠、准确。自交除鉴别显性个体是否为纯合子外，还可不断提高纯合子的比例。 【释疑4】：子一代自交表现型特殊分离比 分析：孟德尔遗传实验需要满足的条件： 归纳：1.遗传因子D对d为完全显性 2.子二代不同基因型的个体存活率相等 3.子一代个体形成的配子数量相等且活力相同 4.雌雄配子结合的机会相等 5.观察的子代样本数量足够大 若子二代表现型为高：中：矮=1：2：1？ 若子二代表现型为高：矮 =2：1？若全为高？ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$