高中生物第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验（一）课件新人教版必修2.ppt

第一章 遗传因子的发现 白化病白化病是一种较常见的由于皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病 这类病人通常全身皮肤 毛发 眼睛缺乏黑色素 虹膜和瞳孔呈现淡粉色 怕光 看东西时总是眯着眼睛 皮肤 眉毛 头发及其他体毛都呈白色 患白化病的患者是由于机体中缺少一种酶 酪氨酸酶 患者体内的黑色素细胞不能将酪氨酸最终变成黑色素 白化病的遗传有什么样的规律呢 通过本章的学习 我们会知道遗传的两大基本规律 分离定律和自由组合定律 趣味导学 本章内容包括 孟德尔的豌豆杂交实验 一 和 孟德尔的豌豆杂交实验 二 两节 第一节 孟德尔的豌豆杂交实验 一 主要研究的是一对相对性状的遗传规律 分离定律 第二节 孟德尔的豌豆杂交实验 二 主要研究的是两对及两对以上的相对性状的遗传规律 自由组合定律 两节内容的安排均是按照 杂交实验 现象解释 实验验证 总结规律 的主线进行的 这两个遗传规律的精髓是 遗传的不是性状 而是控制性状的遗传因子 遗传因子在体细胞里成对存在 在配子里是成单的 遗传因子有显性和隐性之分 分别控制着显性性状和隐性性状 在杂种细胞内成对的遗传因子不相混合 形成配子时彼此分离 分别进入不同的配子中 不同对的遗传因子在各自分离的同时彼此自由组合进入配子 本章概述 两个遗传规律的发现过程均应用了假说 演绎法 该科学方法的基本流程是 发现问题 提出假说 验证假说 总结规律 对分离现象和自由组合现象的解释 阐明分离定律和自由组合定律是本章的重点和难点 此外两大遗传规律的应用和假说 演绎法也是本章的重点 本章重点 对分离现象的解释 阐明分离定律 通过孟德尔的遗传实验学习分离定律 运用分离定律解释一些遗传现象 对自由组合定律的解释 阐明自由组合定律 分析孟德尔遗传实验获得成功的原因 本章难点 对分离现象的解释 假说 演绎法 对自由组合现象的解释 1 通过 假说 演绎法 的科学研究过程理解孟德尔遗传规律的发现过程 掌握分离定律和自由组合定律的内容 分析孟德尔获得成功的原因 2 熟记各种杂交组合的性状分离比 能够用性状分离比验证遗传规律 理解出现特殊性状分离比的原因 3 明确分离定律是自由组合定律的基础 学会用分离定律解决自由组合定律中的有关问题 使复杂的问题简单化 4 将抽象的问题具体化 结合性状分离比的模拟实验理解分离定律的实质 学法指导 第1节孟德尔的豌豆杂交实验 一 自主学习 一 豌豆作为遗传材料的优点及方法1 优点 1 传粉和 受粉 自然条件下 一般是 2 具有易于区分的 且能 地遗传给后代 2 方法 人工异花传粉的一般步骤 套袋 套袋 自花 闭花 纯种 相对性状 稳定 去雄 传粉 矮茎 高茎 性状分离 3 1 三 对分离现象的解释1 孟德尔对分离现象提出的假说 1 生物的性状是由 决定的 2 体细胞中遗传因子是 存在的 3 配子中的遗传因子是 存在的 4 受精时 雌雄配子的结合是 的 遗传因子 成对 单个 随机 2 性状分离比的模拟实验 1 模拟内容 用甲 乙两个小桶分别代表 甲 乙内的彩球分别代表 用不同彩球随机组合模拟 2 分析结果得出结论 彩球组合类型数量比DD Dd dd 彩球代表的显隐性的数值比 雌雄生殖器官 雌雄配子 生物在生殖过程中 雌雄 配子的随机结合 1 2 1 3 1 四 对分离现象解释的验证及分离定律1 对分离现象解释的验证 1 方法 即让F1与 杂交 2 测交实验图解 测交 隐性纯合子 3 结论 证实了F1是 产生 两种配子 配子比例是 2 分离定律的内容 1 描述对象 2 发生时间 在形成 时 3 实质 控制同一性状的成对的 发生分离 分离后的 分别进入不同的配子中 随 遗传给后代 杂合子 D和d 1 1 遗传因子 配子 遗传因子 遗传因子 配子 五 有关遗传实验的基本概念 连线 1 性状a 一种生物的同一种性状的不同表现类型2 相对性状b 两个遗传因子组成相同的个体的交配3 显性性状c 两个遗传因子组成不同的个体的交配4 杂交d 生物体所表现出的形态特征和生理特征的总称5 自交e 一对相对性状的纯合亲本杂交实验中 子一代显现出来的性状6 测交f F1与隐性纯合子杂交 1 d2 a3 e4 c5 b6 f 1 豌豆的F1自交后 是否对豌豆的花进行套袋处理 提示 不用 因为豌豆是自花传粉 闭花受粉植物 在开花前已经完成了受粉 2 豌豆根在生长过程中 细胞内的遗传因子是否遵循分离定律 提示 否 根的生长中细胞分裂的方式为有丝分裂 分离定律适用于减数分裂形成配子时 思考 1 狗的长毛和卷毛是一对相对性状 提示 长毛和短毛 卷毛和直毛分别为相对性状 2 高茎豌豆自交的子一代一定为高茎 提示 不一定 杂合高茎自交后代会出现矮茎 3 孟德尔假说内容之一 受精时 雌雄配子的结合不是随机的 提示 雌雄配子结合是随机的 判断题 4 在一对相对性状的豌豆杂交实验中 若F2共得到20株豌豆 则矮茎个体一定是5株 提示 F2性状分离比是在实验材料足够多的情况下统计出来的 若实验材料较少 则不一定是3 1 5 纯合子自交的后代一定是纯合子 杂合子自交的后代不一定是杂合子 新知解读 1 与豌豆繁殖有关的生物知识 1 两性花和单性花 一朵花中只有雄蕊或只有雌蕊 这样的花称为单性花 同一朵花中既有雄蕊又有雌蕊 这样的花称为两性花 如豌豆花 如图 知识点1用豌豆做遗传实验的优点及方法 2 自花传粉和异花传粉 两性花的花粉 落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程 叫做自花传粉 如豌豆 两朵花之间的传粉过程 叫做异花传粉 3 闭花传粉 花在未开放前 因雄蕊和雌蕊都紧紧地被花瓣包裹着 雄蕊花药中的花粉传到雌蕊的柱头上 称之为闭花传粉 4 父本和母本 不同植株的花进行异花传粉时 供应花粉的植株叫做父本 接受花粉的植株叫做母本 2 豌豆作遗传实验材料的优点 1 豌豆是自花传粉植物 而且是闭花受粉 所以豌豆在自然状态下一般都是纯种 2 具有稳定的易于区分的相对性状 3 豌豆生长周期短 易于栽培 4 籽粒较多 数学统计分析结果更可靠 说明 前两个优点是最主要的 豌豆为雌雄同株植物 进行自花传粉 闭花受粉 自然状态下都是自交 孟德尔的豌豆杂交实验是人工杂交 在花蕾期人工去雄并套袋 知识贴士 在孟德尔的豌豆杂交实验中 必须对母本采取的措施是 开花前人工去雄 开花后人工去雄 自花受粉前人工去雄 去雄后自然受粉 去雄后人工授粉 授粉后套袋隔离 授粉后自然发育A B C D 解析 豌豆为严格的自花传粉且闭花受粉的植物 在孟德尔的豌豆杂交实验中 必须在自花受粉前人工去雄 去雄后人工授粉 授粉后套袋隔离 以避免外来干扰 典题1 C 变式训练1 孟德尔利用豌豆作为实验材料进行植物杂交实验 成功地发现了生物的两大遗传规律 豌豆作为遗传实验材料的优点不包括 A 豌豆是严格的自花传粉植物B 豌豆在自然状态下一般都是纯种C 豌豆有许多易于区分的相对性状D 豌豆是单性花 便于进行人工杂交实验 解析 豌豆作为遗传实验材料的优点是严格的自花传粉 闭花受粉植物 在自然状态下一般是纯合子 具有许多明显的易于区分的相对性状 豌豆是两性花 其花比较大 便于进行人工杂交实验 D 1 杂交实验常用符号及含义 知识点2一对相对性状的杂交实验 2 遗传学相关概念辨析 4 交配类 2 实验现象具有一对相对性状的纯种亲本杂交 F1只表现出显性性状 F2中出现显性性状 隐性性状分离 分离比为3 1 1 相对性状中的性状表现并不都只有两种 还可能有多种 例如 人的ABO血型系统中有A型 B型 AB型和O型四种性状表现 2 F2中高茎和矮茎的数量比为3 1 该数值是统计分析的结果 统计数量越多越接近3 1 否则可能偏离这一比例 知识贴士 杂合子高茎豌豆自交 后代中已有15株高茎 第16株豌豆的表现型 A 一定为矮茎B 一定为高茎C 是矮茎的可能性大D 是高茎的可能性大 解析 杂合子高茎豌豆自交 后代表现型理论值是高茎 矮茎 3 1 即高茎的可能性为75 又自交后代彼此独立 互不影响 故第16株为高茎的可能性也为75 大于矮茎的可能性 典题2 D 变式训练2 下列表格中概念与相关叙述不匹配的是 C 解析 相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型 1 孟德尔遗传因子假说的要点 1 生物的性状是由遗传因子决定的 遗传因子就像一个个独立的颗粒 既不相互融合 也不会在传递中消失 显性遗传因子用大写字母表示 如D 隐性遗传因子用小写字母表示 如d 知识点3对分离现象的解释 2 体细胞中遗传因子成对存在 成对的理解 两个遗传因子或相同或控制一对相对性状 如DD Dd dd 纯合子 遗传因子组成相同的个体 如纯种高茎豌豆DD 纯种矮茎豌豆dd 杂合子 遗传因子组成不同的个体 如F1杂种豌豆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 生物体在形成生殖细胞 配子时 要经过减数分裂 配子中遗传因子单个存在 只含有每对遗传因子中的一个 遗传因子组成为Dd的生物体 产生的雌 雄配子各有D和d两种类型 且比值为1 1 2 性状分离比的模似实验 1 实验目的 通过模拟实验 认识和理解遗传因子的分离和随机组合与生物性状之间的数量关系 以及理论值与实际值之间的差别 体验孟德尔的假说 2 实验原理 孟德尔对性状分离现象解释的基本原理 进行有性生殖的生物 在形成配子时 成对的遗传因子会发生分离 杂合子将会产生2种配子 比例为1 1 受精时 雌雄配子随机结合成合子 杂合子自交后代发育成的个体一定会发生性状分离 理论上其比例为显性 隐性 3 1 实际上统计个体越多越接近此比例 3 模拟内容 甲 乙两小桶分别代表雌雄生殖器官 甲 乙两小桶内的彩球分别代表雌 雄配子 不同彩球的随机组合模拟了雌 雄配子的随机组合 5 结果和结论 彩球组合类型数量比为DD Dd dd 1 2 1 彩球代表的显隐性数值比为显性 隐性 3 1 1 遗传因子组合中 只要含有显性遗传因子 即表现为显性性状 只有成对的遗传因子都是隐性遗传因子时 才表现为隐性性状 2 控制生物性状的遗传因子 在体细胞中成对存在 在配子中成单存在 3 因为F1雌雄个体在理论上各产生了1 1的两种配子 D和d 且雌雄配子结合的机会均等 才形成了F2的1 2 1的三种遗传因子组合 DD Dd dd 从而表现出3 1的两种性状 高茎和矮茎 分离比 3 1是理论值 从孟德尔对7对相对性状的豌豆杂交实验中看出 F2中两种性状的比例均接近3 1 统计的数量越大 越接近3 1 知识贴士 有一对夫妇均为双眼皮 他们各自的父亲都是单眼皮 这一对夫妇生了一个单眼皮的孩子 那么这对夫妇再生一个单眼皮孩子的概率为 A 100 B 0 C 25 D 75 典题3 C 变式训练3 假说 演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法 下列属于孟德尔在发现基因分离定律时的 演绎 过程的是 A 生物的性状是由遗传因子决定的B 由F2出现了 3 1 推测生物体产生配子时 成对遗传因子彼此分离C 若F1产生配子时成对遗传因子分离 则测交后代会出现两种性状比接近1 1D 若F1产生配子时成对遗传因子分离 则F2中三种基因型个体比接近1 2 1 解析 假说 演绎法是在观察和分析问题以后 通过推理和想像提出解释问题的假说 根据假说进行演绎推理 再通过实验验证演绎推理的结论 孟德尔在发现分离定律时的演绎过程是 若假说成立 则F1产生配子时成对的遗传因子分离 测交后代会出现两种性状 比值接近1 1 C 1 验证方法 测交让F1与隐性纯合子杂交 说明 测交是利用遗传组成未知的亲本和隐性亲本杂交 由于隐性亲本对另一亲本无显性作用 不会干扰另一亲本的性状表现 这样另一亲本的遗传组成可通过后代的性状表现反向推知 知识点4对分离现象解释的验证 2 作用 1 测定F1配子的种类及比例 2 测定F1的遗传因子组成 3 预测F1在形成配子时遗传因子的行为 根本目的 3 测交遗传图解 说明 测交后代的种类和比例数与F1配子的种类和比例数一致 即测交后代中遗传因子的组合种类及比例取决于F1产生的配子种类及比例 4 验证结果孟德尔测交实验的结果与预期的结果相符 从而证实了 1 F1是杂合子 Dd 2 F1产生两种类型 D和d 且比例相等的配子 3 F1在形成配子时 成对的遗传因子发生了分离 分离后的遗传因子分别进入到不同的配子中 利用测交可判断某一个体的遗传因子组成 即可判断某一显性个体是纯合子还是杂合子 将该个体与隐性纯合子交配 如果测交后代只有一种性状 则该个体是纯合子 如果测交后代既有显性性状又有隐性性状 则该个体是杂合子 知识贴士 孟德尔对一对相对性状进行研究的过程中 发现了分离定律 下列有关分离定律的几组数量比中 能说明分离定律实质的是 A F1的表现型之比为3 1B F1产生的配子之比为1 1C F2的基因型之比为1 2 1D 测交后代之比为1 1 解析 分离定律的实质是 生物体在形成配子时 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 当F1为杂合子时 形成的两种配子的数量比为1 1 典题4 B 变式训练4 孟德尔在豌豆杂交实验中设计了测交实验 其根本目的是为了验证 A 当时孟德尔假设的遗传因子的传递规律B F1的遗传因子组成C 测交后代的性状分离比D 杂交后代的性状分离比 解析 测交就是让子一代与隐性类型杂交 由于能使F1中各种遗传因子控制的性状全部表达出来 因而可推知F1中含有的遗传因子种类 但孟德尔设计测交实验的根本目的是验证他所假设的遗传因子的传递规律 A 指点迷津 3 亲子代性状表现 遗传因子组成相互推导 1 正推法 由亲代推导子代的性状表现 遗传因子组成及比例 如下表 2 逆推法 由子代推导亲代的性状表现 遗传因子组成 后代数量较多 若后代性状分离比为显性 隐性 3 1 则双亲一定是杂合子 Bb 即Bb Bb 3B 1bb 若后代性状分离比为显性 隐性 1 1 则双亲一定是测交类型 即Bb bb 1Bb 1bb 若后代性状只有显性性状 则双亲至少有一方为显性纯合子 即BB BB或BB Bb或BB bb 若后代只有隐性性状 则双亲都为隐性纯合子 即bb bb bb 某农场养了一群马 有栗色马和白色马 已知栗色马 B 对白色马 b 为显性 育种工作者从中选出一匹健壮的栗色公马 现要在一个配种季节最大可能地完成对这匹公马是纯种还是杂种的鉴定任务 请选择最合适的配种方案 A 栗色公马与一匹栗色母马交配B 栗色公马与多匹栗色母马交配C 栗色公马与一匹白色母马交配D 栗色公马与多匹白色母马交配 解析 根据遗传学原理 要鉴定这匹栗色公马是杂种还是纯种 用它与白色母马测交的方法最合适 考虑到马的生育周期和每胎的生育能力 要在一个配种季节完成对这匹公马是纯种还是杂种的鉴定任务 必须选择该栗色公马与多匹白色母马交配 若杂交后代既有栗色马 又有白色马 则该栗色公马是杂种 若杂交后代全是栗色马 则该栗色公马可能是纯种 典题5 D 番茄果实的颜色由一对遗传因子A a控制 下表是关于番茄果实颜色的3个杂交实验及其结果 下列分析正确的是 A 番茄的果实颜色中 黄色为显性性状B 实验1的亲本遗传因子组成 红果为AA 黄果为aaC 实验2的后代红果番茄均为杂合子D 实验3的后代中黄果番茄的遗传因子组成可能是Aa或AA 典题6 C 解析 由实验3可知 双亲的性状表现相同 后代出现红果 黄果 3 1的性状分离比 说明红果为显性性状 后代中红果的遗传因子组成可能是AA或Aa 实验1的后代性状表现及其比例为红果 黄果 1 1 故亲本遗传因子组成分别为红果Aa 黄果aa 实验2的后代均为红果 说明亲本红果为显性纯合子 子代中红果的遗传因子组成为Aa 二 有关分离定律的概率计算1 计算概率的方法 1 加法原理 当一个事件出现时 另一个事件就被排除 这种互斥事件出现的概率是它们各自出现的概率之和 例如 肤色正常 A 对白化 a 为显性 一对夫妇的遗传因子组成都是Aa 他们的孩子的遗传因子组成可能是AA Aa aA aa 概率都是1 4 然而这些事件是互斥事件 一个孩子的遗传因子组成是AA 就不可能同时又是其他的遗传因子组成 所以一个孩子表现正常的概率是1 4 AA 1 4 Aa 1 4 aA 3 4 2 乘法原理 当一个事件的发生不影响另一个事件的发生时 这样的两个独立事件同时发生或相继发生的概率是各自出现概率的乘积 例如 生男孩和生女孩的概率都是1 2 由于第一胎不论生男孩还是生女孩都不会影响第二胎所生孩子的性别 因此这是两个独立事件 第一胎生女孩的概率是1 2 第二胎生女孩的概率也是1 2 那么两胎都生女孩的概率是1 2 1 2 1 4 2 遗传规律中有关概率的问题 1 用经典公式计算概率 某性状或遗传因子组合数 遗传因子总组合数 100 2 用配子的概率计算 先计算出亲本产生每种配子的概率 再根据题目要求用相关的两种配子概率相乘 有关个体的概率相加即可 两只白羊生了两只白羊和一只黑羊 如果它们再生一只小羊 其毛色是白色的概率是多少 典题7 答案 3 4 白化男孩 的概率 男孩白化 的概率 1 白化男孩 是以所有子代为整体 性别未知 其概率应为子代中白化病的概率 1 2 2 男孩白化 是以子代中所有男孩为整体 性别已知 其概率就等于子代中白化病的概率 知识贴士 三 区分自交与自由交配1 自交 1 概念 指遗传因子组成相同的生物个体间相互交配的方式 植物中指自花受粉或雌雄同株的异花受粉 子代情况只需统计自交结果 2 杂合子连续自交结果 如图 2 自由交配自由交配是指群体中的具有不同遗传因子组成的个体之间均为随机交配 子代情况应将各自由交配子代的全部结果一并统计 例如 某群体中AA占2 5 Aa占3 5 则自由交配的方式有4种 分析如下 水稻抗病对不抗病为显性 现以杂合抗病水稻 Tt 为亲本 连续自交三代 F3中杂合抗病水稻的概率 以及每次自交后均除去不抗病水稻再自交所得纯合抗病水稻占抗病水稻的概率分别是 A 1 4 7 16B 1 4 7 9C 1 8 7 9D 1 8 7 16 典题8 C 解析 杂合抗病水稻 Tt 连续自交三代 F3中杂合抗病水稻的概率为 1 2 3 1 8 Tt自交一代后 后代遗传因子组成及比例为1 4TT 1 2Tt 1 4tt 除去不抗病水稻 tt 剩余两种遗传因子组成及比例为1 3TT 2 3Tt 再自交一代 1 3TT自交后代遗传因子组成及比例仍为1 3TT 2 3Tt自交后代出现性状分离 2 3 1 4TT 2 3 2 4Tt 2 3 1 4tt 除去不抗病水稻 2 3 1 4tt 剩余的遗传因子组成及比例为1 3TT 2 3 1 4TT 2 3 2 4Tt 其中TT占3 5 Tt占2 5 依此类推 自交三代后 TT的概率为7 10 Tt的概率为2 10 tt的概率为1 10 故纯合抗病水稻占抗病水稻的比例为7 9 知识贴士 核心素养 玉米是遗传实验经常用到的材料 在自然状态下 花粉既可以落到同一植株的柱头上 也可以落到其他植株的柱头上 如图所示 请回答下列有关问题 案例 探究点实验材料的选择 分离定律的应用 1 请列举玉米作为遗传实验材料的优点 相对性状明显 易于区分 生长繁殖周期短 能自花传粉也能异花传粉 至少两点 2 玉米的高茎对矮茎为显性 为探究一高茎玉米植株的果穗上所结子粒的遗传因子组成 某同学选取了该玉米果穗上2粒种子单独隔离种植 观察记录并分别统计后代植株的性状 结果后代全为高茎 该同学即判断玉米果穗所有子粒为纯种 你认为科学吗 理由是什么 不科学 选择样本太少 实验有一定的偶然性 不能代表全部子粒的遗传因子组成 3 玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状 某研究性学习小组计划以自然种植多年后收获的一批常态叶与皱叶玉米的种子为材料 通过实验判断该相对性状的显隐性 甲同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒 分别单独隔离种植 观察子一代性状 若子一代发生性状分离 则亲本为 性状 若子一代未发生性状分离 则 显性 分别从子代中各取出等量若干玉米种子 进行种植和杂交 观察后代的叶片性状 表现出的叶形为显性性状 未表现出 的叶形为隐性性状 乙同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒 种植 杂交 观察子代性状 请帮助预测实验结果及得出相应结论 若后代表现一种叶形 则该叶形为显性性状 另一种为隐性性状 若后代既有常态叶又有皱叶 则不能作出判断 方法警示 得分要点 1 必须是 相对性状明显 易于区分 生长繁殖周期短 能自花传粉也能异花传粉 2 必须是 不科学 并回答出理由 3 必须是 等量若干玉米种子 杂交 观察后代的叶片性状 错因案例 1 错答为 自花传粉 闭花受粉 错因 对玉米的生殖结构不了解 生搬硬套豌豆的特点 2 错答为 科学 错因 忽略了孟德尔实验中大量的数据统计 3 不会组织答案 错因 对不发生性状分离时说明都是纯合子的信