第1章 遗传因子的发现 复习课件 2024—2025学年高一下学期生物人教版必修2

第一章 遗传因子的发现 1、问题探讨 人们曾经认为两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状。就像把一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，混合液是另外一种颜色，再也无法分出蓝色和红色。这种观点也称作融合遗传。 讨论： 1.按照上述观点，当红花豌豆和白花豌豆杂交后，子代的豌豆花会是什么颜色？ 2.你同意上述观点吗？你的证据有哪些？ 2 2、孟德尔生平履历 孟德尔（G.J.Mendel，1822-1884） 现代遗传学奠基人 奥地利一所修道院的修道士 利用修道院的一小块园地，种植了豌豆、山柳菊、玉米等进行杂交实验 潜心研究8年，豌豆杂交实验非常成功，发现了生物的遗传规律 3 3、豌豆用作遗传实验材料的优点 豌豆花是两性花，自花传粉，闭花受粉，自然状态下一般是纯种。做人工杂交实验，结果既可靠又容易分析 两性花 /单性花： 两性花：同一朵花中既有雄蕊又有雌蕊，如桃花、豌豆花等 单性花：一朵花中只有雌蕊或雄蕊，如黄瓜花、南瓜花、玉米花等 自花传粉 /异花传粉： 自花传粉：两性花的花粉落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程 异花传粉：两朵花之间的传粉过程 南瓜雌花和雄花 桃花 豌豆花 4 4、自交和杂交 自交：遗传因子组成相同的个体之间的交配，植物的自花传粉、同株异花授粉均属于自交 杂交：通常指遗传因子组成不同的两个个体之间的交配，有时所有的交配方式统称为杂交 5 豌豆具有许多易于区分的相对性状。且能稳定的传给后代，实验结果易观察分析 性状 ：生物的形态、结构和生理生化等特征的总称 相对性状 ：同种生物的同一种性状的不同表现形式 5、豌豆用作遗传实验材料的优点 6 子房壁细胞与珠被细胞都是母本的体细胞，故果皮和种皮的遗传因子组成与母本一致。 F₁的胚和胚乳的性状在母本植株的种子上即可表现出来，而F₁的果皮和种皮的性状应在F₁所长成的植株所结的果实和种子上表现出来。 6、植物性状表现的时间阶段 子房 子房壁 胚珠 珠被 受精卵 受精极核 种皮 胚芽 胚轴 胚根 子叶 胚乳 胚 果皮 发育为 发育为 发育为 包括 发育为 7 7、豌豆用作遗传实验材料的优点 豌豆花较大，易于人工去雄和传粉进行人工异花传粉 先除去未成熟花的全部雄蕊，叫作去雄。然后套上纸袋 待去雄花的雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉 将采集到的花粉涂（撒）在去雄花的雌蕊的柱头上，再套上纸袋 人工异花授粉的步骤： 去雄→套袋→采集花粉→授粉→套袋 正交与反交：在做杂交实验时，父本和母本相互交换，这在遗传学上成为互交，正交与反交是相对的，其中一个杂交组合称为正交，另一个杂交组合则称为反交 8 8、一对相对形状的杂交实验 实验过程 显性性状：具有相对性状的两纯合亲本杂交，子一代显现出来的性状 隐形性状：具有相对形状的两纯合亲本杂交，子一代未显现出来的性状 9 9、一对相对形状的杂交实验 性状分离：杂交个体自交后代中同时出现显性性状和隐形性状的现象 10 10、一对相对性状的杂交实验的问题讨论 为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢？ 为什么子二代中矮茎的性状又出现了呢？ F2中出现3:1的性状分离比是偶然的吗？ 性状 显性性状 隐性形状 F2的比 茎的高度 787（高） 277（矮） 2.96：1 种子的性状 5474（圆滑） 1850（皱缩） 2.84：1 子叶的颜色 6022（黄色） 2001（绿色） 3.01：1 花的位置 651（叶腋） 207（茎顶） 3.15：1 种皮的颜色 705（灰色） 224（白色） 2.95：1 豆荚的性状 882（饱满） 299（不饱满） 2.82：1 豆荚颜色 428（绿色） 152（黄色） 3.14：1 11 11、孟德尔对分离现象的解释 （1）生物的性状是由遗传因子决定的。决定显性性状的遗传因子为显性遗传因子，用大写字母表示(如D)，决定隐性性状的遗传因子为隐性遗传因子用小写字母表示(如d)。 （2）体细胞中遗传因子是成对存在的。例如纯种高茎豌豆的体细胞内有成对的遗传因子DD，纯种矮茎的体细胞内有成对的遗传因子dd。 （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。配子中只含有成对遗传因子中的一个。 （4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。 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 12 12、孟德尔对遗传现象假说图解 P F1 ♀高茎 ♂矮茎 ╳ 配子 DD dd D d 高茎 配子 Dd Dd F1 ╳ 高茎 高茎 dd DD Dd Dd D d D d Dd 高茎 高茎 高茎 矮茎 1 : 2 : 1 F2 高茎：矮茎=3:1 13 13、性状分离比的模拟实验 实验目的 通过模拟实验，理解遗传因子的分离、配子的随机结合与性状之间的数量关系，体验孟德尔的假说 模拟内容 用具或操作 模拟对象或过程 甲、乙两个小桶 雌、雄生殖器官 小桶内的彩球 雌、雄配子 不同彩球的 随机组合 雌、雄配子的 随机结合 14 14、性状分离比的模拟实验 操作步骤 ①取小桶并编号：取不透明的体积相同的小桶2个(甲、乙); ②分装彩球：两种大小相同、颜色不同的彩球各20个，一种颜色的彩球标记D, 另一种颜色的彩球标记d, 在甲、乙两个小桶中均放入两种彩球各10个; ③混合彩球：摇动甲、乙小桶，使小桶内的彩球充分混合； ④随机取球：分别从两个小桶内随机各抓取一个彩球，组合在一起，记 下两个彩球的字母组合，将抓取的彩球放回原来的小桶内，摇匀； ⑤重复实验：重复步骤④30次以上。 结果与结论 (1)彩球组合类型数量比： DD:Dd:dd≈1:2:1。 (2)彩球组合类型之间的数量比代表的是显、隐性性状数量比：显性:隐形≈3:1。 15 15、性状分离比的模拟实验 注意事项： ① 两个小桶内小球总数可以不相等，但每个小桶内两种彩球的数量必须相等。 ②要多次抓取并进行统计，这样才能接近理论值。 ③每次抓取时左手随机抓取甲桶内彩球，同时右手随机抓取乙桶内彩球， 避免从一个小桶内同时抓取两个彩球。做完一次模拟实验后，将彩球放回原桶(切记不能将两个桶中的彩球相混),必须充分摇匀彩球，再做下一次模拟实验。 16 16、对分离现象解释的验证——测交实验 验证方法 测交：杂种子一代高茎豌豆 (Dd) 与隐性纯合子矮茎豌豆（dd）杂交 用孟德尔的假说进行演绎推理，预测实验结果。配子后代中高茎与矮茎植株的数量比应为1:1 作用 根据测交子代的性状表现类型和比例可直接推知杂种子一代的遗传因子组成，进而验证孟德尔的假说的正确性 测交实验 F1 高茎 矮茎 ╳ dd Dd 配子 测交 后代 比例 高茎 矮茎 1 ： 1 D d d d Dd dd ①待测个体 × 隐性纯合子 显性性状 隐性性状 1 : 1 ②待测个体× 隐性纯合子 显性性状 结论：实验数据与预期理论数据相符，结果验证了孟德尔的假说 17 17、假说-演绎法 概念 假说-演绎法是指在观察和分析基础上提出问题以后，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，推出预测的结果，再通过实验来检验。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的， 反之，则可以认为假说是错误的。 一般流程：提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证 →得出结论。 提出问题 ①为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢? ②为什么子一代没有矮茎的，而子二代又出现了矮茎的呢? ③子二代中出现3:1的性状分离比是偶然的吗? 做出假说 ① 生物的性状是由遗传因子决定的。 ② 在体细胞中，遗传因子是成对存在的。 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。 ④受精时，雌雄配子的结合是随机的。 演绎推理 若让F1植株与矮茎植株杂交(测交),预期后代中高茎植株：矮茎植株=1:1 实验验证、得出结论 通过测交实验，后代中高茎：矮茎≈1:1,与预期相符， 说明“假说”正确 18 18、分离定律 孟德尔一对相对性状的实验结果及其解释，后人把它归纳为孟德尔第一定律，又称分离定律。 即：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。 （4）观察子代样本数目足够多。 适用范围： （1）真核生物有性生殖的细胞核遗传。 （2）成对的遗传因子控制的一对相对性状的遗传 适用条件： （1）雌雄配子结合的机会相等。 （2）子二代不同基因型的个体存活率相同。 （3）遗传因子间的显隐性关系为完全显性。 19 19、纯合子与杂合子的实验鉴别方法 区分纯合子与杂合子的原则是：纯合子能稳定遗传，自交后代不发生性状分离；杂合子不能稳定遗传，自交后代往往会发生性状分离。实验鉴别的方法有三种： (1)测交法(常用于动物的鉴别) 若后代只有一种类型，则待测个体为纯合子 若后代有两种类型，则待测个体为杂合子 (2)自交法(常用于植物的鉴别) 若后代无性状分离，则待测个体为纯合子 若后代有性状分离，则待测个体为杂合子 (3)花粉鉴别法 杂合子的某些性状可以从花粉的比例直接鉴定，如非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色。 9 待测个体 X 隐形纯合子 待测个体 X 20 20、设计实验方案 假设你正在一个花卉生产基地工作。有一天，你突然发现一种本来开白花的花卉，出现了开紫花的植株。你立刻意识到它的观赏价值，决定培育这样的花卉新品种。当你知道这种花是自花传粉后，将这株开紫花的植株的种子种下去，可惜的是，在长出的126株新植株中，却有36株是开白花的，这当然不利于商品化生产。怎样才能获得开紫花的纯种植株呢?请你写出解决这一问题的实验方案。 自交 紫 花 × 紫 花 紫 花 白花 连续自交，去除白花，获得紫花纯合子 21 21、问题探讨 观察花园里的豌豆植株，孟德尔发现就子叶颜色和种子形状来看，包括两种类型：一种是黄色圆粒的，一种是绿色皱粒的。 讨论 1.决定子叶颜色的遗传因子对决定种子形状的进传因子会不会有影响呢? 2.黄色的豌豆一定是饱满的、绿色的豌豆一定是皱缩的吗 22 22、两对相对形状的杂交实验 3、对每一对相对性状单独进行分析，你有何发现？ 1、两亲本无论正交还是反交，F1均为黄色圆粒 2、实验过程中出现新性状了吗？ F1 黄色圆粒 绿色皱粒 P × 黄色圆粒 F2 黄色 圆粒 黄色 皱粒 绿色 圆粒 绿色 皱粒 315 101 108 32 × 黄皱和绿圆是新的性状组合 黄色和圆粒是显性性状，绿色和皱粒是隐性性状 重组性状 亲本 类型 亲本 类型 实验材料：纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆 23 23、F2的结果分析 粒形 粒色 315+108=423 圆粒种子 皱粒种子 黄色种子 绿色种子 圆粒∶皱粒 ≈ 黄色∶绿色 ≈ F1 黄色圆粒 绿色皱粒 P × 黄色圆粒 F2 黄色 圆粒 黄色 皱粒 绿色 圆粒 绿色 皱粒 315 101 108 32 9 3 3 1 ： ： ： × 101+32=133 315+101=416 108+32=140 3∶1 3∶1 每一对相对性状的传递规律仍然遵循基因的分离定律。控制种子性状的遗传因子与控制子叶颜色的遗传因子的遗传互不干扰 24 24、对自由组合现象的解释 YR yr Yy Rr F1 配子 黄色圆粒 YR yr yR Yr 配子 yy rr YY RR 黄圆 绿皱 P × （2）F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合 （3）F1 的配子类型及数量比： YR: Yr: yR: yr=1:1:1:1 遗传图解： （1）圆粒和皱粒分别由遗传因子R、r控制，黄色和绿色分别由遗传因子Y、y控制。 理论解释： （1）两对相对性状分别由两对遗传因子控制 （2）F1产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可自由组合 （3）F1产生的雄配子和雌配子各有四种，数量比为1:1:1:1 （4）受精时，雌雄配子的结合是随机的 25 25、对自由组合现象的解释 F2 YR yr Yr yR YR yr Yr yR Y R Y R Y R y r Y R y R Y R Y r Y R Y r Y R y R Y R y r Y R y r Y R y r Y y r r Y y r r Y Y r r y R y R y R y r y y R r 9黄圆 3黄皱 1 YYrr 2 Yyrr 3绿圆 1 yyRR 2 yyRr 1绿皱 1 yyrr 2 YyRR 2 YYRr 4 YyRr 1 YYRR y y r r 雌雄配子结合方式有16种 F2遗传因子的组成类型9种 F2性状表现型4种 26 26、对自由组合现象的验证——测交 配子 YR Yr yR yr yr 遗传因子 组成 性状 表现 YyRr Yyrr yyRr yyrr 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒 杂种一代 双隐性类型 黄色圆粒 × 绿色皱粒 YyRr yyrr 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 方法 测交实验，即让杂种子一代 (YyRr) 与隐性纯合子 (yyrr) 杂交。 目的 检测F₁产生配子的种类和比例。 理论预测—演绎推理 按照孟德尔的假设，杂种子 一代产生4种数量相等的配子，即 YR:yR:Yr:yr=1:1:1:1, 而隐性纯合子只产生一种配子yr。 27 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒 实际子粒数 F1作母本 31 27 26 26 F1做父本 24 22 25 26 不同性状的数量比 1： 1： 1： 1 27、对自由组合现象的验证——测交 结果： 无论正交还是反交，结果都与预测相符 结论： （1）F1产生四种配子且比例相等 （2）F1是杂合子 （3）F1在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，不成对的遗传因子自由组合 28、自由组合定律 内容 控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。在形成配子时，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。 实质 在形成配子时，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。 发生时间 有性生殖的生物产生配子时。 适用范围 (1)真核生物有性生殖过程的细胞核遗传。 (2)两对或两对以上控制不同性状的遗传因子(独立遗传)。 29 29、分离定律与自由组合定律的关系 遗传定律 分离定律 自由组合定律 （以2对相对性状为例） 研究的相对性状对数 F1配子的种类及比例 F2基因型种类及比例 F2表现型种类及比例 F1测交后代比例 一对 2种 (1∶1) 3种(1∶2∶1) 2种 (3∶1) 1∶1 两对 4种（ 1：1：1：1） 9种 4 种 (9：3：3∶1) 1：1：1∶1 30 30、孟德尔实验方法的启示 孟德尔成功的原因 (1)正确选择豌豆作实验材料是成功的首要条件 (2)采用由单因子到多因子的研究分析方法 (3)对实验结果进行统计学分析：孟德尔运用了统计学的方法对实验结果进行了统计，从而发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的比例， 并最终解释了这些现象 (4)运用假说-演绎法这一科学方法 (5)创新性地验证假说：孟德尔创新性地设计了测交实验，证实了对实验现象的解释，验证了假说的正确性，并归纳出了分离定律和自由组合定律 31 31、孟德尔遗传规律的再发现 1.孟德尔遗传规律的再发现过程 (1)1866年，孟德尔将研究结果整理成论文发表。 (2)1900年，三位科学家分别重新发现了孟德尔遗传规律。 (3)1909年，丹麦生物学家约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起了一个新名字“基因”,并且提出了表型和基因型的概念。 2.相关概念 (1)表型：也叫表现型，指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。 (2)基因型：与表型相关的基因组成，如高茎豌豆的基因型是DD或Dd, 矮茎豌豆的基因型是dd。 (3)等位基因：控制相对性状的基因，如D和d。 32 32、孟德尔遗传规律的应用 杂交育种 (1)概念：有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。 (2)优点：可以把多个亲本的优良性状集中在一个个体上。 例如，小麦的抗倒伏(D) 对易倒伏(d) 为显性，易染条锈病(T) 对抗条锈病(t) 为显性。小麦患条锈病或倒伏，会导致减产甚至绝收。现有两个不同品种的小麦，一个品种抗倒伏，但易染条锈病(DDTT); 另一个品种易倒伏，但能抗条锈病 (ddtt)。 抗倒伏 易染条锈病 P F1 F2 抗倒伏 易染条锈病 DDTT 易倒伏 抗条锈病 ddtt 抗倒伏易染条锈病 DdTt 抗倒伏 抗条锈病 易倒伏 易染条锈病 易倒伏 抗条锈病 X X 33 医学实践 人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。 例如，人类的白化病是一种由隐性基因 (a) 控制的遗传病，如果一个患者的双亲表型正常，根据分离定律可知，患者的双亲一定都是杂合子 (Aa)则双亲的后代中患病概率是1/4。 后代中患病概率为1/4 33、孟德尔遗传规律的应用 $$