第1章 遗传因子的发现知识清单-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

第七章遗传因子的发现 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）——分离定律 一、为什么用豌豆做遗传实验 1、豌豆是严格的自花传粉、闭花授粉的植物，因此，在自然状态下获得的后代均为纯种。因此，用豌豆做人工杂交实验，结果既可靠又容易分析。 2、豌豆的不同性状之间差异明显，易于区分。 3、豌豆一次可以繁殖产生很多后代，因而容易收集到大量实验数据。 二、常用基本概念 性状 性状 生物体所表现出来的的形态特征、生理生化特征或行为方式等 相对性状 是指一种生物同意形状的不同表现类型。例如，豌豆的高茎与矮茎（植株的高矮）为一对相对性状 显性性状 具有相对性状的两个纯合亲本杂交，F1表现出来的性状 隐性性状 具有相对性状的两个纯合亲本杂交，F1没有表现出来的性状 性状分离 杂种自交后代中，同时显现出显性性状和隐性性状的现象 基因 基因 控制性状的遗传因子（DNA分子上有遗传效应的片段） 显性基因 控制显性性状的基因 隐性基因 控制隐性性状的基因 等位基因 位于一对同源染色体的相同位置上，控制一对相对性状的两个基因 复等位基因 同源染色体上同一位置上的等位基因的数目在两个以上，则称为复等位基因。例如，控制人体的ABO血型：IA、IB、i三个基因 合子 纯合子 由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）： 显性纯合子（如AA的个体）、隐性纯合子（如aa的个体） 杂合子 由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体（不能稳定遗传，后代会发生性状分离） 类型 表现型 指生物个体实际表现出来的性状 基因型 与表现型有关的基因组成 备注 关系：表现型由表现型和环境共同决定 杂交方式 杂交 狭义指不同个体之间的交配；广义指基因型不同的生物体间相互交配 自交 狭义指植物体自花传粉；广义指基因型相同的生物体间的相互交配 测交 为测定某显性个体的基因型，而用隐性纯合子与之交配。（属于杂交） 三、常用符号与含义 名称 亲本 子代 子一代 子二代 自交 杂交 母本 父本 符号 P F F1 F2 × ♀ ♂ 定义 杂交产生的第一代 四、一对相对性状的杂交实验 孟德尔用纯种高茎豌豆与矮茎豌豆做亲本进行杂交，无论使用哪个作为母本，子一代中均为高茎。孟德尔把在杂种子一代中出现的性状称为显性性状，未出现的性状称为隐性性状。然后又用子一代进行自交，结果在子二代中不仅出现了高茎，还有矮茎；并且经过统计，在1064株子二代中，有787株为高茎、277株为矮茎，其比例接近3:1. 孟德尔又分别对其他六对相对性状进行了杂交实验，其结果均一样：在子一代只表现出一个性状（显性性状），在子二代中发生了性状分离现象。 五、对分离现象的解释 1、细胞中有控制生物形状的遗传因子，后来遗传因子被约翰逊更名为“基因”。 2、相对性状是由相对基因控制的，其中显性性状用大写字母（如D）表示，隐形性状赢小写字母（如d）表示。 3、基因在体细胞中成对存在，一个来自父本，一个来自母本。凡是在体细胞中成对遗传因子组成相同的个体统称为纯合子（如DD或dd）；在体细胞中成对遗传因子组成不相同的个体统称为杂合子（如Dd）。在配子生成时，成对基因彼此分离，因而配子中总是含有成对基因中的一个。 4、杂合子内的不同基因互不融合或混杂，保持其相对独立性，但显性基因对隐性基因有“显性作用”。当配子生成时，成对基因分离，生成两种数量相等的生殖细胞——配子。 5、完成受精作用时，不同类型的雌雄配子间随机结合，因而F2有DD、Dd、dd三种基因型，其比例为1:2:1，性状比为3:1。 六、杂交实验的遗传图解 遗传图解的方法一般有以下两种： 1、相交线法： 2、棋盘格法：与相交线法相比，其主要区别在于F2的写法不同。 七、对分离现象的验证 孟德尔巧妙设计了测交实验，即让F1代与隐性纯合子杂交，用这个方法来测定F1代的基因组合。孟德尔用高茎豌豆（Dd）与矮茎豌豆（dd）杂交，得到64株后代中，有30株是高茎、34株是矮茎，即这两种性状的分离比接近1:1.孟德尔所做的测交实验结果符合预期的设想，从而证明了F1代是杂合子（Dd），并证明了F1代在形成配子时，成对的基因发生分离，分离后的基因分别进入到了不同的配子中。 孟德尔能够取得如此巨大的成果，是由于：①选择了适宜的实验材料；②运用了科学的试验方法；③运用统计学原理对实验结果进行统计；④实验程序严谨。 八、分离定律 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到不同的配子中，随配子遗传给后代 适用条件 ①一定是真核生物 ②一定是进行有性繁殖 ③一定是细胞核中的遗传因子 ④只研究一对相对性状的遗传 不遵循分离定律的情况 ①原核生物、非细胞结构生物的遗传因子 ②进行无性繁殖的真核生物的遗传因子 ③进行有性生殖的真核生物的细胞质遗传因子 九、遗传因子组成的推断 1正推法：（亲代→子代） 根据亲代遗传因子组成、性状表现推断子代遗传因子组成和性状表现，即： 亲代基因型 子代基因型及比例 子代表现型及比例 纯合子×纯合子 AA×AA AA 全显 AA×aa Aa 全显 aa×aa aa 全隐 纯合子×杂合子 Aa×aa Aa : aa =1 : 1 显:隐=1 : 1 AA×Aa AA : Aa=1 : 1 全显 杂合子×杂合子 Aa×Aa AA : Aa : aa=1 : 2 : 1 显:隐=3 : 1 2、逆推法：（子代→亲代） 由子代的遗传因子组成或性状表现推断亲代的遗传因子组成、性状表现。 遗传因子填充法 现根据亲代的性状表现写出能确定的遗传因子组成，由于子代中一对遗传因子分别来自两个亲本，就可推知亲本未知的遗传因子 隐性纯合突破法 若子代中含有隐性个体存在，由于隐性个体已定位纯合子（aa），其又分别来自两个亲本，再结合亲本性状就可确定遗传因子的组成 分离比例判断法 根据分离定律中规律性比例直接判断。 ①子代出现3:1的比例，亲本就是Aa×Aa； ②子代出现1:1的比例，亲本就是Aa×aa； ③子代全为显性性状，亲本中至少有一方是显性纯合子（AA）； ④子代全为隐性性状，双亲均为隐性纯合子。 十、杂合子连续自交、随机交配概率计算 1、杂合子Aa（亲代）连续自交，第n代的比例分析 Fn 杂合子 纯合子 显性纯合子 隐性纯合子 显性性状 个体 隐性性状 个体 所占比例 根据上表比例，杂合子、纯合子所占比例坐标曲线为： 2、自交与自由交配不同 自交是相同基因型个体之间的交配；自由交配，是群体中所有个体进行随机交配。 计算后代某基因型比例一般利用基因频率。 例如，群体中基因型情况为2/3的AA、1/3的Aa，不难看出A、a的基因频率分别为5/6与1/6，根据遗传平衡定律，后代： 第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二） 一、两对相对性状的杂交实验 进行实验 孟德尔选择豌豆种子的黄色与绿色、圆粒与皱粒两对相对性状同时观察其遗传现象。用纯种黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆作为亲本，无论是正交还是反交，F1代均为黄色圆粒。这时名，黄色对绿色为显性、圆粒对皱粒是显性。让F1代自交，F2代中不仅出现了亲代的黄色圆粒和绿色皱粒，还出现了新的性状，即绿色圆粒、黄色皱粒。这个实验结果证实了不同性状之间出现了自由组合。经统计，F2代中总共得到556粒种子，黄色圆粒315粒、黄色皱粒101粒、绿色圆粒108粒、绿色皱粒32粒。即4种表现型的比例接近9:3:3:1。 结果分析 ①与基因的分离定律是否相符？ 经统计，粒形中圆粒有423粒、皱粒有133粒，其比值约为圆：皱≈3:1，；粒色中黄色416粒、绿色140粒，其比值约为黄：绿≈3:1。由此可以看出，豌豆的粒形、粒色均遵循基因的分离定律。 ②对两对相对性状进行分析 从上述每一对相对性状的分析看：圆粒占3/4，皱粒占1/4，；黄色占3/4，绿色占1/4.因为不同对的相对性状可以相互组合，若组合是随机的，那么在3/4的黄粒中，应该有3/4的圆粒、1/4的皱粒；在1/4的绿粒中也有3/4的圆粒、1/4的皱粒。反过来，早3/4的圆粒、1/4的绿粒；在1/4的皱粒钟，也有3/4的黄粒、1/4的绿粒，将两组相对性状结合起来看，组合式随机的，应为： 该结果与事实相符，从定量分析角度，9/16、3/16、3/16、1/15=9:3:3:1。这说明这两队相对性状，不但可以拆开进行重组，而且是自由组合。 对现象的解释 在该实验中，豌豆种子的粒色和粒形都分别遵循基因的分离定律。两对相对性状分别有一对基因控制，即黄色、绿色分别由Y和y控制，圆粒、皱粒分别由R和r控制。 纯合子的黄色圆粒豌豆的遗传因子是YYRR，产生的配子基因型是YR；纯合子绿色皱粒豌豆遗传因子的yyrr，产生的配子是yr，两亲本杂交F1代的遗传因子是YyRr，表示为黄色圆粒。F1代形成的配子遵循分离定律，即Y与y分离、R与r分离，同时这两对基因自由组合，这就导致F1代可形成4种配子，且数量比为1:1:1:1:。 受精时，4种雌雄配子结合机会均等，共有16种结合方式、9种遗传因子的组合方式，决定4种性状。 使用采用棋盘法，可以便捷地推导出F2代的遗传因子及性状种类和比例，但在实际计算中通常采用分枝法，其步骤为：先将F1代（YyRr）两对基因机器性状单独按照分离定律考虑，再按自由组合综合分析。 ①F1代遗传因子组合种类和数量关系： ②F1代性状表现种类和数量关系： 验证-测交 ①让子一代黄圆与双隐的绿皱测交 ②预期结果：测交结果应该是1/4黄圆（YyRr）、1/4黄皱（Yyrr）、1/4绿圆（yyRr）、1/4绿皱（yyrr），即黄圆：黄皱：绿圆：绿皱=1:1:1:1。 ③孟德尔所做的测交实验，无论正交还是反交，其结果均得到4中表现型，且比例接近1:1:1:1。测交实验证明了假设。 二、自由组合定律（孟德尔第二定律） 定律 控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子的时候，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合 特点 ①同时性：同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合同时进行 ②独立性：同源染色体上等位基因间的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合互不干扰，各自独立地分配到配子中 ③普遍性：自由组合定律广泛适用于生物界 适用条件 ①有性生殖生物的性状遗传 ②真核生物的性状遗传 ③细胞核遗传 ④两对或两对以上相对性状遗传 ⑤控制两对或两对以上相对性状的等位基因位于不同的同源染色体上 三、孟德尔获得成功的原因 孟德尔经过8年的潜心研究，终于揭示了生物遗传的两条基本定律：分离定律和自由组合定律。 类别 原因 选材方面 豌豆作为实验材料的优点： ①自花传粉且闭花传粉，自然状态下是纯种 ②具有一定的稳定的、易于区分的性状，使实验结果既可靠又易于统计分析 ③豌豆花大，易于进行人工杂交 ④生长周期短，易于栽培 程序设计 ①采用由单因子到多因子的研究分析方法 ②首创测交方法，用以验证提出的假说 ③后代样本数量足够多，数学统计结果更可靠 数学方法 对杂交后代的性状进行分类、计数和数学归纳，即运用数学统计的方法对较大的实验群体进行实验结果的数据处理，探寻复杂现象背后的规律，开拓了遗传学研究的新途径 逻辑方法 运用了假说——演绎法，在观察和分析的基础上提出问题后，通过推理、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果，即如果预期结果与实验结果相符，则表明假说成立，反之，则不成立 自身素质 孟德尔具有扎实的知识基础、严谨求实的科学态度，对科学非常热爱，勤于思考，勇于实践，敢于向传统挑战 四、分离定律与自由组合定律的比较 表格 63 分离定律与自由组合定律的比较 项目 分离定律 自由组合定律 区别 研究性状 一对 两对或两对以上 控制性状的等位基因 一对 两对或两对以上 遗传实质 等位基因分离 等位基因分离的同时，非等位基因自由组合 F1 基因对数 1 n（n≥2） 配子类型及其比例 2 （1:1） 2n（数量相等） 配子组合数 4 4n F2 基因型种类 3 3n 表现型种类 2 2n 表现型比 3:1 （3:1）n F1测交子代 基因型种类 2 2n 表现型种类 2 2n 表现型比 1:1 （1:1）n 联系 ①形成配子时，两大定律同时起作用 ②分离定律是自由组合定律的基础，自由组合定律是分离定律的延伸和发展 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $$