第四章 第3节 遗传的基本规律（课件）-《生物基础》（厦门大学出版社）同步精品课堂

第四章 遗传和变异 第三节 遗传的基本规律 《生物基础》（厦门大学出版社） 01 学习目标 02 教学引入 03 知识讲授 CONTENTS 目 录 04 师生互动 05 课堂练习 06 课堂小结 学习目标 01 知识目标：掌握孟德尔豌豆杂交实验的过程和结果；掌握显性性状、隐性性状、性状分离的概念；掌握基因分离定律的实质及其在实践中的应用；掌握基因自由组合定律的实质及其在实践中的应用；理解基因连锁和互换定律；掌握XY型和ZW型性别决定方式；掌握伴性遗传的特点（以红绿色盲为例）。 学习目标 02 技能目标：能运用基因分离定律分析和解释遗传现象；能运用基因自由组合定律分析和解释遗传现象；能判断伴性遗传的遗传方式；能进行简单的遗传概率计算。 视频引入 生物课上，老师展示了两张照片：一张是高茎豌豆，一张是矮茎豌豆。老师说：“如果把高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，后代全是高茎。但让这些高茎豌豆自交，后代中既有高茎又有矮茎。” 小明问：“为什么矮茎在子一代中消失了，在子二代中又出现了？”小红追问：“高茎和矮茎的数量有规律吗？” 小丽说：“我听说人的性别是由染色体决定的，生男生女概率各一半，是真的吗？” 教学引入 教学引入 问题： 2 1 3 染色质和染色体是什么关系？ 基因的本质是什么？它和DNA有什么关系？ DNA的信息是怎样传递给RNA的？（转录） 教学引入 要回答这些问题，我们需要学习基因的表达过程。今天我们就来学习第四章第二节——基因的表达。 知识讲授 Part 01 基因分离定律 知识讲授 一、孟德尔的豌豆杂交实验 孟德尔通过豌豆杂交实验，最先揭示出基因的分离定律和自由组合定律。 遗传学奠基人：孟德尔（1822-1884），奥地利遗传学家，遗传学的奠基人。 通过豌豆杂交实验，揭示出遗传的两个基本规律——基因分离定律和基因自由组合定律。 为什么选豌豆？ 优点 说明 严格自花传粉 自然状态下纯种 相对性状明显 高茎/矮茎、圆粒/皱粒等 容易杂交 操作方便 后代数量多 便于统计分析 知识讲授 一、孟德尔的豌豆杂交实验 遗传三大定律: 定律 发现者 研究内容 基因分离定律 孟德尔 一对相对性状的遗传 基因自由组合定律 孟德尔 两对或以上相对性状的遗传 基因连锁和互换定律 摩尔根 同源染色体上基因的遗传 知识讲授 二、一对相对性状的杂交实验 核心概念:孟德尔用纯种高茎和纯种矮茎杂交，F₁全为高茎，F₂出现3:1的性状分离。 实验过程： 知识讲授 二、一对相对性状的杂交实验 关键概念： 概念 定义 举例 显性性状 在杂种子一代中显现出来的性状 高茎 隐性性状 在杂种子一代中未显现出来的性状 矮茎 性状分离 杂种后代中同时显现显性性状和隐性性状的现象 F₂中出现高茎和矮茎 知识讲授 三、孟德尔的解释——遗传因子（基因） 核心概念：孟德尔认为，性状由遗传因子（基因）控制，成对存在，分离后独立传给后代。 孟德尔的假说： 假说 内容 ① 性状由遗传因子（基因）控制 ② 体细胞中基因成对存在 ③ 形成配子时，成对基因分离，分别进入不同配子 ④ 受精时，雌雄配子随机结合 知识讲授 四、基因分离定律的实质 核心概念：等位基因随同源染色体的分开而分离，独立地遗传给后代。 等位基因的定义： 等位基因是指位于一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因。 例如：D和d就是等位基因。 基因分离定律的实质： 在杂合子的细胞里，位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的独立性；生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 知识讲授 五、基因分离定律在实践中的应用 核心概念：基因分离定律在动植物育种和医学实践中具有重要意义。 育种中的应用： 应用 说明 选育纯种 通过连续自交，淘汰性状分离的后代，获得稳定遗传的品种 F₂开始选择 F₁表现一致，F₂出现性状分离，因此选择从F₂开始 显性性状育种 显性性状个体需继续自交，直到不再发生性状分离（纯合） 知识讲授 五、基因分离定律在实践中的应用 举例——抗秆锈病小麦育种： 抗病（显性） × 不抗病 → F₁（抗病） → F₂（抗病:不抗病=3:1） 选择抗病植株连续自交 → 淘汰不抗病个体 → 获得纯合抗病品种 医学中的应用： 利用分离定律推断遗传病的基因型和发病概率。 举例：白化病（隐性基因aa控制） 患者双亲正常 → 双亲均为杂合子（Aa） 后代发病概率 = 1/4 知识讲授 六、基因型与表型 核心概念：基因型是性状表现的内在因素，表型是基因型的表现形式。 基因型与表型的定义： 基因型与表型的关系：基因型决定表型（内因）。表型 = 基因型 + 环境（外因）。相同基因型在不同环境条件下可以有不同表型 举例：同一株植物，光照下绿色，不见光黄色（基因型相同，表型不同） 概念 定义 举例 基因型 与表型有关的基因组成 DD、Dd、dd 表型 生物个体表现出来的性状 高茎、矮茎 知识讲授 例题分析 人类白化病是由隐性基因（a）控制的遗传病。一对表现正常的夫妇生了一个白化病患儿。请回答： ① 这对夫妇的基因型分别是什么？ ② 他们再生一个孩子患白化病的概率是多少？ ③ 他们再生一个正常孩子是携带者（Aa）的概率是多少？ 【答案】① Aa × Aa。父母正常但生白化病患儿（aa），说明父母都携带隐性基因a。 ② 患白化病概率 = 1/4（aa占1/4） ③ 正常孩子中（AA或Aa），携带者（Aa）占2/3。全部后代中Aa占1/2，但“正常孩子”中Aa占2/3。 师生互动 知识点背诵 1、什么是显性性状？什么是隐性性状？什么是性状分离？ 2、基因分离定律的实质是什么？ 【答案】显性性状：在杂种子一代中显现出来的性状（如高茎）。隐性性状：在杂种子一代中未显现出来的性状（如矮茎）。性状分离：杂种后代中同时显现显性性状和隐性性状的现象。 【解析】三个概念是孟德尔遗传学的基础。 【答案】在杂合子的细胞里，位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的独立性；减数分裂形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 【解析】核心是“等位基因分离”。 师生互动 随机提问： 1、为什么F₂中显性:隐性接近3:1？ 【答案】F₁是杂合子（Dd），产生D和d两种配子，比例1:1。雌雄配子随机结合，F₂的基因型为DD:Dd:dd=1:2:1，DD和Dd都表现显性，dd表现隐性，因此显性:隐性=3:1。 【解析】3:1是基因分离定律的典型比例。 2、怎样判断一个显性性状个体是纯合子（DD）还是杂合子（Dd）？ 【答案】让它与隐性纯合子（dd） 进行测交：若后代全为显性 → 被测个体是纯合子（DD）若后代显性:隐性=1:1 → 被测个体是杂合子（Dd） 【解析】测交是判断基因型的重要方法。 课堂练习 1、选择题：孟德尔豌豆杂交实验中，F₂中高茎与矮茎的比例接近（ ） A. 1:1 B. 2:1 C. 3:1 D. 1:2:1 2、填空题：在杂种子一代中显现出来的性状叫 ________，未显现出来的性状叫 ________。 【答案】C 【解析】孟德尔豌豆杂交实验中，F₂显性:隐性 = 3:1。A是测交比例，D是基因型比例。 显性性状 隐性性状 课堂练习 3、判断题：基因型相同的个体，表型一定相同。（ ） 【答案】错误 【解析】表型 = 基因型 + 环境，相同基因型在不同环境条件下可表现为不同表型（如光照影响叶色）。 4、简答题：请简述基因分离定律的实质。 【答案】基因分离定律的实质：在杂合子的细胞里，位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的独立性；生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 背诵记忆 孟德尔研究了一对相对性状的遗传规律后，又进一步研究了两对相对性状的遗传。他发现，不同对的基因在遗传时是互不干扰、自由组合的。下面进入第二部分：基因自由组合定律与连锁互换定律。 知识讲授 Part 02 基因自由组合定律与连锁互换定律 知识讲授 一、两对相对性状的杂交实验 核心概念：孟德尔用两对相对性状杂交，F₂中出现9:3:3:1的性状分离比。 两对相对性状杂交实验： 实验结果说明： F₁全为黄色圆粒，说明黄色对绿色为显性，圆粒对皱粒为显性 F₂出现四种表型，比例为9:3:3:1 说明控制两对性状的基因在遗传时互不干扰 知识讲授 二、基因自由组合定律的实质 核心概念：非同源染色体上的非等位基因在形成配子时自由组合。 自由组合定律的实质： 位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在减数分裂形成配子的过程中： 同源染色体上的等位基因彼此分离 非同源染色体上的非等位基因****自由组合 知识讲授 二、基因自由组合定律的实质 关键区别： 比较 分离定律 自由组合定律 研究基因 一对等位基因 两对或以上非等位基因 基因位置 同源染色体上 非同源染色体上 配子类型 2种 4种（两对基因） F₂比例 3:1 9:3:3:1 知识讲授 三、自由组合定律在实践中的应用 核心概念：自由组合定律用于将不同亲本的优良基因组合到一起。 育种中的应用： 通过杂交，使不同品种间的基因重新组合，将不同亲本的优良基因组合到一起，创造对人类有益的新品种。 知识讲授 三、自由组合定律在实践中的应用 举例——水稻育种： 亲本 基因型 性状 品种甲 aarr 无芒、不抗病 品种乙 AARR 有芒、抗病 知识讲授 三、自由组合定律在实践中的应用 目标：获得无芒、抗病（aaR_） 品种： F₂中无芒、抗病植株占总数的3/16，其中纯合类型（aaRR）占1/16 基因型 比例 是否纯合 aaRR 1/16 纯合（稳定遗传） aaRr 2/16 杂合（需继续自交） 知识讲授 四、基因的连锁和互换定律 核心概念：位于同一染色体上的基因连锁遗传，有时会发生互换。 连锁互换定律的提出者： 摩尔根（美国遗传学家）通过果蝇杂交试验揭示。 连锁互换定律的实质： 两对或以上等位基因位于一对同源染色体上： 减数分裂时，位于同一染色体上的非等位基因连在一起，不相分离，一起进入配子（连锁） 四分体时期，同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体间的局部互换而发生互换，使基因重新组合 知识讲授 四、基因的连锁和互换定律 与自由组合定律的关系： 基因位置 遗传规律 非同源染色体 自由组合定律 同源染色体 连锁和互换定律 知识讲授 例题分析 请对比“基因分离定律”与“基因自由组合定律”在研究基因对数、基因位置、F₂表现型比例、实质四个方面的区别。 对比项 分离定律 自由组合定律 研究基因 一对等位基因 两对或以上非等位基因 基因位置 同源染色体上 非同源染色体上 F₂表型比例 3:1 9:3:3:1 实质 等位基因随同源染色体分离 非同源染色体上非等位基因自由组合 师生互动 知识点背诵 1、基因自由组合定律的实质是什么？ 2、基因的连锁和互换定律与自由组合定律有什么关系？ 【答案】位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 【解析】关键是“非同源染色体”和“非等位基因”。 【答案】位于非同源染色体上的基因按自由组合定律遗传；位于同源染色体上的基因按连锁和互换定律遗传。两者互不矛盾，适用于不同情况。 【解析】基因位置决定遗传方式。 课堂练习 1、选择题：基因自由组合定律中，F₂的表现型比例是（ ） A. 3:1 B. 1:1 C. 9:3:3:1 D. 1:2:1 2、填空题：基因的连锁和互换定律是由 ________ 通过 ________ 实验发现的。 【答案】C 【解析】自由组合定律F₂表现型比例为9:3:3:1。A是分离定律F₂的比例，D是基因型比例。 摩尔根 果蝇杂交 课堂练习 3、判断题：两对基因的遗传都遵循自由组合定律。（ ） 【答案】错误 【解析】只有位于非同源染色体上的两对或多对基因才遵循自由组合定律。位于同源染色体上的基因遵循连锁和互换定律。 4、简答题：请简述基因自由组合定律的实质。 【答案】 基因自由组合定律的实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 知识讲授 Part 03 性别决定与伴性遗传 知识讲授 一、性别决定 核心概念：生物性别通常由性染色体决定。 性染色体与常染色体： 类型 定义 特点 常染色体 雌雄个体相同的染色体 与性别无关 性染色体 雌雄个体不同的染色体 决定性别 知识讲授 一、性别决定 两种性别决定方式： 1. XY型性别决定 代表：人、哺乳动物、某些昆虫（果蝇）、菠菜、大麻等 雌性（♀） 雄性（♂） 性染色体 XX（同型） XY（异型） 产生配子 1种（X） 2种（X : Y = 1 : 1） 后代性别 由精子决定 知识讲授 一、性别决定 2. ZW型性别决定 代表：鸟类（鸡、鸭等）、蛾、蝶类 雌性（♀） 雄性（♂） 性染色体 ZW（异型） ZZ（同型） 产生配子 2种（Z : W = 1 : 1） 1种（Z） 后代性别 由卵细胞决定 知识讲授 二、伴性遗传——红绿色盲 核心概念：伴性遗传是指性状的遗传与性别相关联的现象。 伴性遗传的定义： 伴性遗传是指某些性状的遗传常常与性别相关联的现象。 红绿色盲的遗传特点： 致病基因位于X染色体上（隐性基因b控制） Y染色体上没有对应的等位基因 基因随X染色体传递 知识讲授 二、伴性遗传——红绿色盲 基因型与表现型： 基因型 表现型 女性 XᴮXᴮ 正常 XᴮXᵇ 正常（携带者） XᵇXᵇ 色盲 男性 XᴮY 正常 XᵇY 色盲 知识讲授 三、红绿色盲的遗传方式 核心概念：红绿色盲基因由女性携带者传给儿子，表现为交叉遗传。 四种婚配方式：①正常女性 × 男性色盲 XᴮXᴮ × XᵇY → 儿子全正常，女儿全为携带者 ②女性携带者 × 正常男性 XᴮXᵇ × XᴮY → 儿子1/2色盲，女儿1/2携带者 ③女性携带者 × 男性色盲 XᴮXᵇ × XᵇY → 儿子1/2色盲，女儿1/2色盲 ④女性色盲 × 正常男性 XᵇXᵇ × XᴮY → 儿子全色盲，女儿全为携带者 特点 说明 交叉遗传 男性色盲基因只能来自母亲，只能传给女儿 男多女少 男性患者多于女性患者（我国：男7%，女0.5%） 知识讲授 例题分析 一个色觉正常的女性（其父亲是红绿色盲）与一个色觉正常的男性结婚。请回答： ① 该女性的基因型是什么？ ② 他们生一个色盲儿子的概率是多少？ ③ 他们生一个色盲孩子的概率是多少？ 【答案】① 女性父亲色盲（XᵇY），女儿必从父亲获得Xᵇ，所以该女性基因型为XᴮXᵇ（携带者）。 ② XᴮXᵇ × XᴮY，儿子中色盲（XᵇY）占1/2 所有孩子中色盲儿子占1/4 ③ 孩子中色盲（XᵇY或XᵇXᵇ）占1/4（只有XᵇY是色盲，无XᵇXᵇ） 师生互动 知识点背诵 1、XY型和ZW型性别决定有什么区别？ 2、红绿色盲的遗传有什么特点？ 【答案】XY型：雌性XX（同型），雄性XY（异型），后代性别由精子决定（人、哺乳动物）。ZW型：雌性ZW（异型），雄性ZZ（同型），后代性别由卵细胞决定（鸟类、蝶蛾类）。 【解析】两者刚好相反——XY型雄性异型，ZW型雌性异型。 【答案】①致病基因位于X染色体上，Y染色体上没有；②交叉遗传——男性的色盲基因只能从母亲传来，只能传给女儿；③男性患者多于女性患者。 【解析】三个特点对应“位置、传递、比例”。 师生互动 随机提问： 1、为什么红绿色盲男性患者多于女性患者？ 【答案】男性只要X染色体上有一个色盲基因（XᵇY）就患病；女性必须两条X染色体上都有色盲基因（XᵇXᵇ）才患病。女性患病概率 = 男性患病概率的平方（如男性7%，女性约0.5%）。 【解析】男性是半合子（X染色体上基因只要有一个即表现）。 2、一个女性携带者（XᴮXᵇ）与正常男性（XᴮY）结婚，生出色盲儿子的概率是多少？ 【答案】儿子中色盲概率为1/2（XᵇY），所有孩子中为1/4。 【解析】注意区分“儿子中”和“孩子中”的概率。 课堂练习 1、选择题：下列属于ZW型性别决定的生物是（ ） A. 人 B. 果蝇 C. 鸡 D. 大麻 2、填空题：红绿色盲基因位于 ________ 染色体上，属于 ________ 性基因。 【答案】C 【解析】鸡属于鸟类，是ZW型性别决定（雌性ZW，雄性ZZ）。A人、B果蝇、D大麻都是XY型。 X 隐 课堂练习 3、判断题：红绿色盲的遗传表现为交叉遗传。（ ） 【答案】正确 【解析】红绿色盲表现为交叉遗传——男性的色盲基因只能从母亲传来，只能传给女儿，不传儿子。 4、简答题：请简述伴性遗传的特点。 【答案】 伴性遗传的特点： ①致病基因位于性染色体（X或Z）上 ②交叉遗传：男性的X连锁基因只能来自母亲，只能传给女儿 ③男性患者多于女性患者（X连锁隐性遗传） ④女性携带者不患病但可将基因传给后代 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 1 显性性状 杂种子一代中显现的性状 2 隐性性状 杂种子一代中未显现的性状 3 性状分离 杂种后代同时出现显性和隐性性状 4 分离定律实质 等位基因随同源染色体分离 5 分离定律F₂比例 3:1 6 自由组合定律F₂比例 9:3:3:1 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 7 自由组合定律实质 非同源染色体上非等位基因自由组合 8 连锁互换定律发现者 摩尔根（果蝇） 9 XY型 ♀XX，♂XY（人、哺乳动物） 10 ZW型 ♀ZW，♂ZZ（鸟类、蝶蛾） 11 红绿色盲基因 X染色体上的隐性基因 12 交叉遗传 男性色盲基因只能来自母亲，传给女儿 13 男患者比例 > 女患者 师生共同回顾：遗传是有规律的。基因分离定律揭示了一对相对性状的遗传（同源染色体分离）；基因自由组合定律揭示了非同源染色体上非等位基因的遗传；基因连锁互换定律则解释了同源染色体上基因的传递。性别由性染色体决定（XY/ZW），伴性遗传（如色盲）具有交叉遗传和发病率男高于女的特点。掌握这些规律，有助于我们科学地进行育种和预防遗传病。 课堂小结 拓展提升 基因分离定律的实质是什么？ 简述伴性遗传的特点。 课堂总结 课后作业 2 1 3 梳理本节课知识点 完成同步练习 预习下一节课的内容 结束 遗传的基本规律是生命科学的核心内容。孟德尔的基因分离定律（3:1）和基因自由组合定律（9:3:3:1）揭示了遗传信息传递的基本法则；摩尔根的连锁互换定律补充了同源染色体上基因的遗传规律。性别决定（XY型和ZW型）和伴性遗传（如红绿色盲）则展示了性染色体上基因的特殊遗传方式。这些规律不仅是理解生命现象的基础，也是动植物育种和医学实践的重要工具。希望大家通过今天的学习，能够运用遗传规律分析和解决实际问题，做一名“懂遗传、会应用、爱科学”的优秀学子！ 感谢观看 $