高三生物孟德尔第一定律的拓展课件.ppt

孟德尔第一定律的拓展 黔江中学校段儒蓉 当隐性基因不表现为无效基因的时候 f2的表现型比例3 1将被修饰 不完全显性基因的遗传 并显性基因的遗传 镶嵌显性基因的遗传 复等位基因的遗传 致死基因的遗传 细胞分裂 在遗传上的应用 不同的染色体上基因与细胞分裂 dna分子的半保留复制与细胞分裂 染色体组数与细胞分裂 细胞核遗传与细胞分裂 生物变异与细胞分裂 遗传规律的常见题型及解题方法 证明dna是遗传物质的经典实验剖析及拓展 目录 基因的分离定律是研究一对等位基因的遗传规律 孟德尔的实验中 显性基因对于隐性基因表现为完全显性 即隐性基因属于无效基因 所以等位基因在一起时表现为显性性状 但是 当隐性基因不表现为无效基因的时候 f2的表现型比例3 1将被修饰 1 不完全显性基因的遗传 对于显性基因而言 隐性基因为反效基因 因此等位基因在一起时 隐性基因一定程度上抑制显性基因的表达 所以个体既不表现显性 也不表现隐性 而是表现出介于两者中间的性状 比如 纯种开红花 cc 和开白花 cc 的紫茉莉 或金鱼草 杂交 cc 表现型为粉红色花 表现为红花 cc 粉红花 cc 白花 cc 比例为1 2 1 人类的卷发 c 对直发 c 的遗传 对ptc 苯硫脲 有尝味能力 t 和无尝味能力 t 的遗传也属于不完全显性遗传 2 并显性基因的遗传 一对等位基因在杂合子中都得到表达的遗传现象称为并显性遗传 如人类的mn血型的遗传 人类的红细胞表面有决定血型的抗原 该抗原由基因决定 lm基因决定m抗原 ln基因决定n抗原 lm ln基因为并显性 m血型的红细胞表面含有m抗原 n血型的红细胞表面含有n抗原 mn血型则由 lm ln基因同时控制 表现为红细胞表面既有m抗原 也有n抗原 所以两个血型为mn型的男女婚配后 子女可能出现三种血型 即m型 mn型 n型 比例为1 2 1 人类的abo血型系统中 控制a抗原与b抗原的基因的遗传也属于并显性 3 镶嵌显性基因的遗传 对于一对等位基因而言 一个基因影响身体某一部分的性状 另一个基因影响身体另一部分的性状 而在杂合子身体的两个部分都受到影响的遗传现象 称为镶嵌显性 这是我国的遗传学家谈家桢教授发现的 如异色瓢虫鞘翅色斑的遗传 黑缘型只在鞘翅前缘呈黑色 由基因决定 均色型则只在鞘翅后缘呈黑色 由se基因决定 纯种黑缘型 sausau 与纯种均色型 sese 杂交 f1sesau的前翅缘和后翅缘均表现为黑色 这就是镶嵌显性 f1自交后代出现三种表现型 表现为1 4黑缘型 1 2镶嵌型 1 4均色型 即f2的表现型比例为1 2 1 镶嵌显性可以看作是并显性的一种特殊形式 4 复等位基因的遗传 控制某一相对性状的基因可能不只是两个等位基因 多个等位基因控制的相对性状的遗传现象 叫做复等位基因遗传 复等位基因存在于群体中 但是就某一个体的细胞而言 只能存在其中的两个基因 比如人类的abo血型遗传 由ia ib i三个复等位基因共同控制 其可能的基因型种类如下表所示 5 致死基因的遗传 导致个体活细胞死亡的基因称为致死基因 分为显性致死基因和隐性致死原因 1 显性致死基因的致死作用在杂合子中即可表现的称为显性致死 比如遗传性视网膜母母细胞瘤是一种眼科致死性遗传病 常在幼年期发病 通常肿瘤长入单侧或双侧眼的玻璃体内 晚期向眼外蔓延 最后向全身转移而死亡 这种遗传病由基因rb控制 个体基因型中只要出现该基因 rbrb或rbrb 即表现为该遗传病 属于典型的显性致死 正常人的基因型都是隐性纯合子 2 纯合致死 有两种 显性纯合致死和隐性纯合致死基因在杂合状态下不影响生物的生活力 但在纯合状态有致死效应的称为纯合致死 比如小鼠控制毛色的ay基因 黄色 对a 灰色 是显性 当aya 黄色 与aya 黄色 杂交时 其子代ayay aya 黄色 aa 灰色 0 2 1 其中纯合子ayay胚胎时期死亡 3 1的性状分离比被修饰为2 1 再比如植物中隐性白化基因c在纯合 cc 时 导致幼苗缺乏合成叶绿素的能力 子叶中的养料耗尽而死亡 该隐性基因属于隐性致死基因 人类的镰刀型细胞贫血症是隐性基因hbshbs纯合时造成的恶性贫血症 多在幼年时期死亡 新生儿先天性鱼鳞癣也是由一个隐性致死基因的纯合引起的层板状鱼鳞病 等等 细胞分裂 在遗传上的应用 细胞分裂是遗传基本定律和生物变异的细胞学基础 与不同染色体上的基因 dna的半保留复制 配子的种类 细胞质遗传以及人类染色体异常遗传病等密切相关 在高考题中出现的频率极高 是学科内综合考查的重点 1 不同的染色体上基因与细胞分裂 在细胞分裂中 位于姐妹染色单体上的基因通常是相同的 若出现其等位基因 原因可能是基因突变 在有丝分裂中 只能是基因突变 因为有丝分裂过程中不出现同源染色体的联会 四分体 也就不发生交叉互换 而位于同源染色体上相应位置的基因 则要结合亲本的基因型才能给予正确的判断 例1 图1表示基因型为aabb的动物细胞所处的两种时期 依图回答 1 若甲细胞中染色体1上存在着基因a 则染色体上相应位置上的基因为 若上相应基因为a 原因是 染色体4上相应基因为 2 若乙细胞中染色体1存在着基因a 而染色体相应位置却为a 其原因可能是 基因突变 基因突变或交叉互换 1 1 a a 1 2 dna分子的半保留复制与细胞分裂 dna分子经复制后子代的每个dna分子中仍保留了原来dna分子中的一条链 这种复制方式称半保留复制 若将亲代dna分子用同位素标记 由于不同分裂过程中染色体的行为不同 导致含有标记dna的子代细胞所占的比例存在差异 例2 若一个精原细胞的一对同源染色体的dna分子用标记 该细胞经减数分裂产生的4个精细胞中 含标记dna分子的精细胞所占的比例为 若一个体细胞中的一对同源染色体中的dna分子用标记 经2次有丝分裂后产生的4个子细胞中 含的细胞所占的比例为 a 25 b 50 c 75 d 100 d bcd p32 p32 p32 p32 3 染色体组数与细胞分裂 染色体组的数目可以根据细胞中染色体的形态来计数 若细胞内形态相同的染色体有几条 就含有几个染色体组 在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期 由于着丝点分裂 染色体数目加倍 染色体组数也成倍增加 利用秋水仙素抑制有丝分裂前期纺缍体的形成 使复制的染色体不能移向细胞两极 从而使细胞中染色体数目加倍 染色体组数也随之加倍 例3 某二倍体动物的体细胞中染色体情况如图2所示 该细胞中有 个染色体组 与a组成一个染色体组的染色体是 若细胞中含有2个染色体组 但无同源染色体的时期为 分裂 期 若含有4个染色体组的时期为 分裂 期 2 c或d 减数第二次 后 有丝 后 4 细胞核遗传与细胞分裂 1 遗传定律的细胞学基础遗传的基本定律体现在配子的形成过程中 在减数第一分裂后期同源染色体彼此分离 导致等位基因分离是基因分离定律的细胞学基础 在同源染色体分离的同时 非同源染色体自由组合 导致非同源染色体上的非等位基因自由组合是基因自由组合定律的基础 2 配子的种类 对一定基因型的性原细胞经减数分裂产生的雌雄配子种类不同 同时一个性原细胞与多个性原细胞在产生的配子上也存在着差异 如单个细胞在减数分裂产生配子时 能体现基因组合的单一性 即1个精原细胞只产生4个精子 不论理论上有多少种可能性 实际上只能有2种 除交叉互换外 1个卵原细胞只产生1个卵细胞 故只能有1种类型 而一个个体含有多少个性原细胞 能体现基因组合的全面性 即在独立遗传时 产生的配子种类为2n 其中n为等位基因的对数 例4 基因型为aabb 独立遗传 的雄性个体能产生 种基因型的精子 若1个精原细胞产生了1个ab精子 则其他3个精子的基因型为 若基因型为aabb的1个卵原细胞产生了1个ab的极体 则同时形成的卵细胞基因型为 4 ab ab ab ab或ab 5 生物变异与细胞分裂 1 基因突变与变异类型基因突变发生在有丝分裂期间 体细胞突变 和减数第一次分裂间期 有性生殖细胞突变 的dna分子复制过程中 对于体细胞的突变 影响的主要是亲代本身 属于不可遗传的变异 对于有性生殖细胞的突变可传递到子代 属于可遗传的变异 有利于生物的进化 2 基因重组与细胞分裂过程基因重组的细胞学基础是在减数分裂第一次过程中 同源染色体彼此分离的同时 非同源染色体之间的自由组合以及同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换 3 染色体数目变异与异常配子类型 常染色体类型 例5 图3为某二倍体高等动物的一个精原细胞 若该细胞仅是在减数第一次分裂时 a b未分开 则其形成的正常和异常精子的比例为 若该细胞在减数分裂过程中仅仅是a与a没有分开 则形成的正常精细胞与异常精细胞的比值为 a 0 4b 1 1c 4 0d 3 1 b a 性染色体类型在正常减数过程中将产生x或y染色体的精子以及含有x染色体的卵细胞 但偶尔也会出现异常精子和卵细胞类型 各种情况及出现的原因大致如下 例6 某家庭父亲正常 母亲色盲 生了一个性染色体为xxy的色觉正常的儿子 患者无生育能力 产生这种染色体数目变异的原因很可能是 a 胚胎发育的卵裂阶段出现异常b 正常的卵与异常的精子结合c 异常的卵与正常的精子结合d 异常的突变与异常的精子结合 b 遗传规律的常见题型及解题方法 例1 一个基因型为aabb 假设两对基因位于两对同源染色体上 的精原细胞 经过减数分裂后 1 可以产生 个精子 种精子 2 如果产生了一个基因组成为ab的精子 则另外3个精子基因组成分别是 3 如果要产生基因组成为ab和ab的两种精子 至少需要 个精原细胞 2 4 ab ab ab 2 解析 1 一个精原细胞经过一次减数分裂后 可以产生四个精细胞 四个精细胞经过变形后 可以形成四个精子 由于此精原细胞中有两对基因 且位于两对同源染色体上 如图所示这样的两对基因在减数第一次分裂后期 可以通过两种自由组合的方式移向两极 ab自由组合到一极去的同时 ab自由组合到另一极去或ab自由组合到一极去的同时 ab自由组合到另一极去 一个这样的精原细胞 只能进行一次减数分裂 这两对基因的自由组合就只能发生上述两种组合方式中的一种 所以这样的一个精原细胞经过一次减数分裂后 可以产生四个精子 两种精子 ab ab或ab ab 2 如果产生了一个基因组成为ab的精子 就意味着这一个精原细胞中的两对基因 在减数第一次分裂后期的自由组合情况已经确定 ab自由组合到一极去 ab自由组合到另一极去 另外3个精子基因组成为 ab ab ab 3 如果要产生基因组成为ab和ab两种精子 在减数第一次分裂的后期 必须要发生ab ab和ab ab两种自由组合 就必须进行两次完整的减数分裂 所以要产生基因组成为ab和ab两种精子 至少需要两个精原细胞 根据两个亲本的基因型 求解杂交后代基因型 表现型的种类或比例例2 假如豌豆种子黄色 y 对绿色 y 为显性 圆粒 r 对皱粒 r 为显性 现有基因型为yyrr的豌豆和基因型为yyrr的豌豆杂交 请回答下列问题 1 杂交后代中 可能产生 种不同的基因型 2 杂交后代中 基因型为yyrr的概率是 3 杂交后代中 可能产生 种不同的表现型 4 杂交后代中 表现型为黄色圆粒的概率是 5 杂交后代中 纯合子 杂合子出现的概率分别是 6 杂交后代中 不同于亲本表现型的占 7 如果杂交后代中 共有480万粒种子 其中胚的基因型为yyrr的种子在理论上有 粒 6 3 8 1 4 4 1 4和3 4 1 4 120万 解析 yy yy 1 2yy 1 2yy 杂交后代有2种基因型 有2种表现型 rr rr 1 4rr 2 4rr 1 4rr 杂交后代有3种基因型 有2种表现型 1 杂交后代中 可能产生的基因型种类 2 3 6种 2 杂交后代中 基因型为yyrr出现的概率 1 2 yy 2 4 rr 1 4 3 杂交后代中 可能产生的表现型种类 2 2 4种 4 杂交后代中 表现型为黄色圆粒的概率 1 2 y 3 4 r 3 8 5 杂交后代中 纯合子出现的概率 1 2 yy 2 4 rr rr 1 4杂交后代中杂合子出现的概率 1 1 4 3 4 6 欲求杂交后代中不同于亲本表现型的比例 可以先求出与亲本表现型相同的比例 再求与亲本表现型不同的比例 亲本的表现型为 y r 和yyr 它们出现的概率 1 2 y 3 4 r 1 2 yy 3 4 r 3 4 与亲本不同的表现型出现的概率 1 3 4 1 4 7 由 2 可知 基因型yyrr出现的概率为1 4 所以胚基因型为yyrr的种子在理论上有 480 1 4 120万粒 根据杂交后代表现型的种类或比例 求亲本的基因型 例3 一对正常的夫妇生了一个既患白化病 设由基因a控制 又患色盲 设由基因b控制 的儿子 则双亲的基因型是 解析 根据杂交后代表现型的种类或比例 求亲本的基因型时 必须注意以下几点 弄清基因在染色体上的位置 假如基因在常染色体上 只要求出相应的 英文字母 即可 假如基因在性染色体上 要先写出性染色体的组成 xx xy 再根据题意 求出相应的 英文字母 根据杂交情况 写出可以确定的基因 根据基因的传递规律 从隐性性状入手 把未确定的基因求出来 白化病是常染色体上的隐性遗传病 色盲是伴x染色体的隐性遗传病 根据题意 可作如下分析 其中aa的两个a 一个来自于父亲 一个来自于母亲 中的来自于母亲 所以双亲的基因型分别是 根据亲本 后代的基因型或表现型 求解后代中患遗传病的概率 例4 假设白化病的致病基因为a 色盲的致病基因为b 一表现型正常的男性 但其母亲患白化病 与一正常的女性 其父亲患白化病且色盲 婚配 则他们婚配后 1 生一个正常小孩的概率是 2 生一个两病都患小孩的概率是 3 生一个只患一种病小孩的概率是 4 生一个病孩的概率是 9 16 1 16 3 8 7 16 解析 根据题意 可以确定双亲的基因型 母亲患白化病的正常男性 基因型为aaxby 父亲患白化病且色盲的正常女性 基因型为aaxbxb 根据他们的婚配情况按一对基因的遗传 把后代中患病的概率 正常的概率求出来 aa aa 1 4aa 2 4aa 1 4aa 即后代中患白化病的概率为1 4 正常的概率为3 4 xby xbxb 1 4xbxb 1 4xbxb 1 4xby 1 4xby 即后代中患色盲的概率为1 4 正常的概率为3 4 1 生一个正常小孩的概率 3 4 不患白化病 3 4 不患色盲 9 16 2 生一个两病都患小孩的概率 1 4 患白化病 1 4 患色盲 1 16 3 生一个只患一种病小孩的概率 1 4 3 4 只患白化病不患色盲 1 4 3 4 只患色盲不患白化病 6 16 3 8 4 生一个病孩的概率是 1 4 1 4 患白化和色盲两种病 1 4 3 4 只患白化病不患色盲 1 4 3 4 只患色盲不患白化病 7 16 也可以这样考虑 他们生一个病孩的概率 1 后代正常的概率 不患白化病且不患色盲 1 3 4 不患白化病 3 4 不患色盲 7 16 根据亲本的表现型 判断亲代是纯合子还是杂合子 例5 现有一株高茎豌豆 如何分析它是纯合子还是杂合子 让此株高茎豌豆与矮茎豌豆测交或让此株高茎豌豆自交 假如后代全为矮茎豌豆 此株高茎豌豆肯定是杂合子 假如后代既有高茎豌豆又有矮茎豌豆 此株高茎豌豆肯定是杂合子 假如后代全为高茎豌豆 此株高茎豌豆很有可能是纯合子 解析 要判断亲代是纯合子还是杂合子 需要通过一定的杂交方法 并通过杂交后代的表现型 分析亲代的基因型 再根据亲代的基因型判断亲代是纯合子还是杂合子 亲代基因型的判断方法 一般用测交 要确定一株高茎豌豆是纯合子还是杂合子 可以让这株高茎豌豆与矮茎豌豆测交 假如测交后代全部为矮茎豌豆 此株高茎豌豆肯定是杂合子 假如测交后代既有高茎豌豆又有矮茎豌豆 此株高茎豌豆肯定是杂合子 假如测交后代全部为高茎豌豆 此株高茎豌豆很有可能是纯合子 后代全部为高茎豌豆仅仅是一个统计概念 由于豌豆是闭花传粉 所以测交并不是最简单的方法 因为豌豆的测交 要经过去雄 套袋 人工授粉等步骤 最简单的方法是让此株高茎豌豆自交 自交后代可能出现的情况以及相应的分析与测交一样 遗传规律在杂交育种上的应用 例6 若小麦的高杆 h 对矮秆 h 为显性 抗锈病 a 对易染锈病 a 为显性 现有高秆抗锈病和矮杆易染锈病两株纯合子小麦 如何培育出符合生产要求的小麦 答案 方法一 p hhaa hhaa f1 hhaa f1 hhaa f2 筛选出hha hha 淘汰 选择 淘汰 选择 获得符合生产要求的小麦 hhaa 方法二 p hhaa hhaa f1 hhaa 用f1 hhaa 的花药离体培养出ha ha ha ha单倍体小麦 用秋水仙素来处理这些单倍体小麦的幼苗 获得符合生产要求的小麦 hhaa 解析 杂交育种的遗传学原理为基因重组 利用基因的自由组合或基因的互换 可以把符合生产要求的优良基因组合到一个个体上 要解答好这类题目 首先要分析清楚育种的方向 本题的育种方向是培育矮杆抗锈病的小麦 其次要弄清符合生产要求的小麦 不仅仅是培育出矮杆抗锈病的小麦 而且是可以稳定遗传 后代不会发生性状分离的小麦 高杆抗锈病 hhaa 和矮杆易染锈病 hhaa 两株纯合子小麦 都只有一个优良性状 但可以让这两株纯合子小麦杂交产生f1 hhaa 把两个符合生产要求的基因组合到f1上 f1自交后 就可以从f2中选出符合育种方向的矮杆抗锈病小麦 hha 将f2中选取出的矮秆抗锈病小麦自交 淘汰发生性状分离的小麦 保留不发生性状分离的小麦 直到不发生性状分离为止 这时筛选出的小麦 才是符合生产要求的小麦 hhaa 由上述过程不难发现 在杂交育种中 获得基因型为hhaa的纯合子小麦 需要比较长的年限 本题在获得f1 hhaa 后 还可以利用单倍体育种来培育出符合生产要求的小麦 即用f1 hhaa 的花粉 通过植物的组织培养来产生单倍体的小麦 ha ha ha ha 再用秋水仙素来处理这些单倍体小麦的幼苗 hh