学年高中生物 第1章 遗传因子的发现 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验一.docx

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学年高中生物第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验一

第2课时　对分离现象解释的验证和分离定律

[学习目标]　1.完成“性状分离比的模拟”实验，加深对分离现象解释的理解。

2.分析测交实验，理解对分离定律的验证过程。

3.归纳总结孟德尔的假说—演绎法，掌握分离定律的内容。

一、性状分离比的模拟实验

1．实验原理

（1）两个小桶表示：

雌、雄生殖器官。

（2）两种彩球代表：

雌、雄配子。

（3）用不同彩球的随机组合模拟雌、雄配子的随机结合。

2．实验过程

（1）取两个小桶，每个小桶放入两种彩球各10个。

（2）摇动两个小桶，使小桶内的彩球充分混合。

（3）分别从两个桶内随机抓取一个小球，组合在一起，记下两个彩球的字母组合。

（4）将抓取的彩球放回原来的小桶内，摇匀，按步骤（3）重复做50～100次。

3．实验结果

彩球组合中，DD∶Dd∶dd接近1∶2∶1。

例1

　（2017·湖北省重点中学高一期末）阳阳做了性状分离比的模拟实验：

在2个小桶内各装入20个等大的方形积木（红色、蓝色各10个，分别代表“配子”D、d），分别从两桶内随机抓取1个积木并记录，直至抓完桶内积木。

结果DD∶Dd∶dd＝12∶6∶2，他感到失望。

下列给他的建议和理由中不合理的是（　　）

A．把方形积木改换为质地、大小相同的小球，以便充分混合，避免人为误差

B．每次抓取后，应将抓取的配子放回原桶，保证每种配子被抓取的概率相等

C．重复抓50～100次，保证实验统计样本数目足够大

D．将某桶内的2种配子各减少到一半，因为卵细胞的数量比精子少得多

答案　D

解析　使用方块可能使两种积木混合不均匀，因此应把方形积木改换为质地、大小相同的小球，以便充分混合，避免人为误差，A正确；如果每次抓取后没有将抓取的积木放回原桶，会使每种配子被抓取的概率不相等，所以每次抓取后，应将抓取的配子放回原桶，以保证每种配子被抓取的概率相等，B正确；继续重复抓取，保证足够大的样本数目，以减少实验误差，C正确；小桶中配子的数目若过少，误差将会增大，不能保证两种配子结合的机会均等，且该学生抓取的结果不符合1∶2∶1，可能是因为其抓取的次数太少，D错误。

例2

　下列有关“性状分离比的模拟”实验的叙述，不正确的是（　　）

A．彩球大小、形状、质地、重量等要一致

B．每次抓彩球前必须摇动小桶，使彩球充分混合

C．每次抓彩球，统计的彩球不必放回桶内，重复进行多次即可

D．抓彩球时应双手同时进行，最好闭眼

答案　C

解析　每次抓彩球，统计的彩球都要放回原来的小桶内，摇匀，保证桶内两种彩球数量相等。

二、对分离定律解释的验证

1．方法：

测交实验，即让F1与隐性纯合子杂交。

2．测交实验遗传图解

3．测交结果：

后代的性状比接近1∶1。

4．实验结论

F1是杂合子，产生D和d两种配子，比例接近1∶1。

归纳整合

1．测交实验的作用

（1）测定F1产生的配子的种类和比例。

（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。

2．分离定律的解题思路分析

（1）由亲代推断子代的遗传因子组成与性状表现（正推型）

亲本

子代基因型

子代表现型

AA×AA

AA

全为显性

AA×Aa

AA∶Aa＝1∶1

全为显性

AA×aa

Aa

全为显性

Aa×Aa

AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1

显性∶隐性＝3∶1

Aa×aa

Aa∶aa＝1∶1

显性∶隐性＝1∶1

aa×aa

aa

全为隐性

（2）由子代推断亲代的遗传因子组成与性状表现（逆推型）

后代显隐性关系

双亲类型

结合方式

显性∶隐性＝3∶1

都是杂合子

Bb×Bb→3B_∶1bb

显性∶隐性＝1∶1

测交类型

Bb×bb→1Bb∶1bb

只有显性性状

至少一方为显性纯合子

BB×BB或BB×Bb

或BB×bb

只有隐性性状

一定都是纯合子

bb×bb→bb

例3

　如图表示孟德尔为了验证分离假设所做的测交实验遗传图解。

对于图解中各数字所表示的内容，错误的是（　　）

A．①—矮茎B．②—⊗C．③—D、dD．④—1∶1

答案　B

解析　由测交后代的性状高茎和矮茎可知，①处应为矮茎；测交属于杂交的一种，所以选项B中的⊗（自交）是错误的；Dd的个体会产生D与d两种配子；测交后代的性状分离比为1∶1。

例4

　通过饲养灰鼠和白鼠（遗传因子组成未知）的实验，得到实验结果见下表，如果杂交Ⅳ亲本中灰色雌鼠和杂交Ⅱ亲本中的灰色雄鼠杂交，结果最可能是（　　）

亲本

子代

杂交

雌

×

雄

灰色

白色

Ⅰ

灰色

×

白色

82

78

Ⅱ

灰色

×

灰色

118

39

Ⅲ

白色

×

白色

0

50

Ⅳ

灰色

×

白色

74

0

A.都是灰色B．都是白色

C.

是灰色D.

是白色

答案　A

解析　根据杂交组合Ⅱ，具有相同性状的亲本（灰色）杂交，后代出现性状分离，判断灰色是显性，且亲本灰色全是杂合子。

根据杂合组合Ⅳ，具有相对性状的两个亲本杂交，后代只表现一种性状（灰色），判断亲本中的灰色雌鼠是纯合子。

杂交组合Ⅳ亲本中的灰色雌鼠（纯合子）与组合Ⅱ亲本中的灰色雄鼠（杂合子）杂交，后代全是灰色。

三、假说—演绎法、分离定律

1．假说—演绎法

（1）研究程序

观察现象，提出问题→分析问题，提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。

（2）对假说的判断：

如果实验结果与预期结论相符，则说明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。

2．分离定律的内容

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。

归纳整合

　分离定律的适用范围及条件

（1）范围

①真核生物有性生殖的细胞核遗传。

②由成对的遗传因子控制的一对相对性状的遗传。

（2）适用条件

①子一代个体形成的不同类型的配子数目相等且生活力相同。

②雌雄配子结合的机会相等。

③子二代不同遗传因子组成的个体存活率相同。

④遗传因子间的显隐性关系为完全显性。

⑤观察子代样本数目足够多。

例5

　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，成对的遗传因子彼此分离

C．若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则测交后代中两种性状比接近1∶1

D．若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则F2中三种遗传因子组成个体比接近1∶2∶1

答案　C

解析　演绎就是从一般性的前提出发，通过推导即“演绎”，得出具体陈述或个别结论的过程，也即从一般到特殊的推理过程。

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，成对的遗传因子会分离，测交后代会出现比例接近1∶1的两种性状。

例6

　下面最能阐述分离定律实质的是（　　）

A．子二代出现性状分离

B．子二代性状分离比为3∶1

C．成对的遗传因子发生分离

D．测交后代分离比为1∶1

答案　C

解析　孟德尔通过一对相对性状的遗传实验，观察到子二代出现性状分离，其分离比为3∶1，测交后代的性状比为1∶1，这些都是孟德尔通过实验得出的结论。

分离定律的实质是在形成配子时控制一对相对性状的成对的遗传因子发生分离。

1．判断正误

（1）运用假说—演绎法验证的实验结果总与预期相符（　　）

（2）符合分离定律并不一定出现3∶1的性状分离比（　　）

（3）孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的遗传因子组成（　　）

（4）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（　　）

（5）分离定律发生在配子形成过程中（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）√

2．在“性状分离比的模拟实验”中，每次抓取统计过的小球都要重新放回桶内，其原因是（　　）

A．保证雌雄配子中两种配子的数目相等

B．避免小球的丢失

C．小球可能再次使用

D．避免人为误差

答案　A

解析　小球重新放回，能保证每次抓取小球时，成对的、控制相对性状的遗传因子分离，形成数目相等的两种配子（小球）。

3．测交后代的种类和比例是由下列哪一项来决定的（　　）

A．亲本的遗传因子组成B．F1配子的种类和比例

C．隐性个体的配子D．显性基因

答案　B

解析　测交是指杂交产生的子一代个体与隐性个体交配的方式，测交后代的种类和比例可以反映F1产生的配子类型及其比例，进而可确定F1的遗传因子组成。

因此，测交后代的种类和比例是由F1配子的种类和比例来决定的。

4．下列有关分离定律的叙述中，正确的是（　　）

A．分离定律是孟德尔针对豌豆一对相对性状的实验结果及其解释直接归纳总结的

B．在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子是单独存在的，不会相互融合

C．在形成生殖细胞——配子时，单独存在的遗传因子要发生分离，所以称分离定律

D．在形成配子时，成对的遗传因子分离后进入不同的配子中，可随配子遗传给后代

答案　D

解析　孟德尔归纳总结出分离定律的科学实验程序是：

杂交实验和观察到的实验现象（发现问题）→对实验现象进行分析（提出假说）→对实验现象解释的验证（验证假说）→分离定律（结论），因此A项错误；根据孟德尔对性状分离现象的解释可以知道：

在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子是成对存在的，这些遗传因子既不会相互融合，也不会在传递中消失，故B项错误；分离定律的实质是：

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，所以C项错误，而D项正确。

5．一头黑色母牛A与一头黑色公牛B交配，生出一头棕色的雌牛C（黑色与棕色由一对遗传因子B、b控制），请回答下列问题：

（1）该性状遗传中，属于显性性状的是________，棕色牛C的遗传因子组成是________。

（2）要想确定某头黑牛的遗传因子组成，遗传育种上常用________法。

（3）若A牛与B牛再交配繁殖，生出黑牛的概率是________。

答案　

（1）黑色　bb　

（2）测交　（3）

解析　

（1）依题意，黑色母牛A与黑色公牛B交配生出棕色雌牛C，如果棕色是显性性状，则其双亲（A和B）都是隐性纯合子，A和B的后代不可能出现棕色性状，所以黑色是显性性状，棕色是隐性性状。

（2）遗传学上确定某个个体的遗传因子组成可采用测交法，若测交后代出现两种性状，则被检测个体一定是杂合子。

（3）A牛、B牛均为杂合子，则Bb×Bb→3黑∶1棕，即生出黑牛的概率为

。

[对点训练]

题组一　性状分离比的模拟实验

1．下列有关“性状分离比的模拟实验”的说法正确的是（　　）

A．本实验模拟的是雌、雄亲本产生配子

B．正常情况下雌配子较雄配子体积大，所以要选大小两种小球

C．每次从两个小桶中抓取的小球记录后要放回原桶

D．统计40次，小球组合中AA、Aa、aa的数量应为10、20、10

答案　C

解析　性状分离比的模拟实验模拟的是生物在有性生殖过程中雌雄配子的随机结合。

选取的小球大小应该相同，统计的次数足够多，小球组合中AA、Aa、aa的数量比接近1∶2∶1。

2．性状分离比的模拟实验中，如图准备了实验装置，棋子上标记的D、d代表遗传因子。

实验时需分别从甲、乙中各随机抓取一枚棋子，并记录字母。

此操作模拟了（　　）

①一对遗传因子的分离　②产生雌雄配子的数量相等　③雌雄配子的随机结合　④一对相对性状的测交实验

A．①③B．①④

C．②③D．②④

答案　A

解析　每个装置中的D和d棋子可以看作遗传因子组成为Dd的个体产生的两种配子，且数量比为1∶1。

从两个装置中各随机抓取一枚棋子，模拟了一对遗传因子在形成配子时的分离和雌雄配子的随机结合，故①③正确；通常，生物体产生的雄配子数远远多于雌配子数，故②错误；本实验不能模拟一对相对性状的测交实验，要模拟测交实验，必须有一装置中只含有d，故④错误。

3．在“性状分离比的模拟”实验中，从甲小桶（桶内小球为D、d，代表雌配子）和乙小桶（桶内小球为D、d，代表雄配子）内分别抓取50～100次，统计组合DD∶Dd∶dd约为（　　）

A．3∶1∶3B．1∶1∶1

C．1∶2∶1D．2∶1∶2

答案　C

解析　样本越大，实验结果就越接近一对相对性状的分离比例。

从每个小桶内抓取D或d的概率均为

，从一个小桶内抓取的D、d与另一个小桶内抓取的D、d的组合方式有4种。

因而，最后得到DD、Dd、dd的组合比例为

∶

∶

＝1∶2∶1。

4．在“性状分离比的模拟”实验中，有人在两个小罐中分别放入10个、50个玻璃球。

下列对他的这种做法的评价，你认为正确的是（　　）

A．会影响配子出现的概率，从而导致实验结果误差增大

B．两个罐中玻璃球数量不同，会影响实验的结果

C．玻璃球数量少的罐代表雄性生殖器官

D．玻璃球数量多的罐代表雄性生殖器官

答案　D

解析　对于代表两性生殖器官的小罐，只要小罐内的两种玻璃球数量相同就不会影响配子出现的概率，故A错误；两个罐中玻璃球数量不同，只能说明两性生殖器官中产生的雌雄配子数量不同，而不是配子种类，不会影响实验结果，故B错误；绝大多数生物都是产生雄配子数目远远多于雌配子数目，题目中设置装有10个玻璃球的小罐代表雌性生殖器官，故C错误；同C项分析，题中设置装有不同数量玻璃球的小罐是模拟了自然界中多数生物产生雌雄配子数目的不同，因此装有50个玻璃球的小罐代表雄性生殖器官，故D正确。

题组二　对分离现象解释的验证

5．牦牛的毛色中，黑色对红色为显性，为了确定一头黑色母牛是否为纯合子，应选择交配的公牛是（　　）

A．黑色纯合子B．黑色杂合子

C．红色纯合子D．红色杂合子

答案　C

解析　选隐性类型即红色纯合子与黑色母牛交配，若后代全为黑色，则该个体为纯合子；若后代有红色个体出现，则该个体为杂合子。

6．鸡的毛腿（B）对光腿（b）为显性。

现让毛腿雌鸡甲、乙分别与光腿雄鸡丙交配，甲的后代有毛腿也有光腿，数量比为1∶1；乙的后代全部是毛腿。

则甲、乙、丙的遗传因子组成依次是（　　）

A．BB、Bb、bbB．bb、Bb、BB

C．Bb、BB、bbD．Bb、bb、BB

答案　C

解析　根据题意可知，毛腿（B）对光腿（b）为显性，毛腿雌鸡甲与光腿雄鸡丙交配，后代有毛腿，也有光腿，比例为1∶1，故为Bb×bb，甲的遗传因子组成为Bb，丙的遗传因子组成为bb；毛腿雌鸡乙与光腿雄鸡丙交配，后代全部是毛腿，故为BB×bb，乙的遗传因子组成为BB。

7．通过测交，不能推测出被测个体（　　）

A．是否是纯合子

B．产生配子的比例

C．遗传因子的组成

D．产生配子的数量

答案　D

解析　测交，即将未知遗传因子组成的个体和隐性纯合子杂交，其主要用途是测定被测个体的遗传因子组成，进而推测出被测个体是否是纯合子，也可由此推测出被测个体产生配子的比例，但不能推测出被测个体产生配子的数量。

8．下列有关测交的说法，错误的是（　　）

A．通过测交来获得优良性状新品种

B．通过测交可以确定被测个体的遗传因子组成

C．通过测交得到的后代，有可能能稳定遗传

D．测交亲本中必有隐性纯合子

答案　A

解析　选项A，测交一般不用于获得优良性状的新品种；选项B，测交能用来测定某个体的遗传因子组成；选项C，测交（如Aa×aa）后代的个体可为一半杂合子，一半纯合子，所以说测交的后代有可能能稳定遗传；选项D，从测交的定义看，测交中一个亲本一定是隐性纯合子（如aa）。

题组三　假说—演绎法、分离定律

9．孟德尔探索遗传规律时，运用了“假说—演绎法”。

下列叙述错误的是（　　）

A．“一对相对性状的遗传实验中F2出现3∶1的性状分离比”属于假说内容

B．“F1（Dd）能产生数量相等的2种配子（D∶d＝1∶1）”属于演绎推理内容

C．“决定相对性状的遗传因子在体细胞中成对存在”属于假说内容

D．“测交实验”的目的在于对假说及演绎推理的结论进行验证

答案　A

解析　“假说—演绎法”是指在观察和分析的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，再通过实验检验演绎推理的结论。

“一对相对性状的遗传实验中F2出现3∶1的性状分离比”是孟德尔根据几组不同对相对性状的杂交实验得出的实验结果，不属于假说内容，A错误。

10．孟德尔在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比例中，能说明分离定律实质的是（　　）

A．F2的性状表现比为3∶1

B．F1产生配子的比为1∶1

C．F2的遗传因子组成比为1∶2∶1

D．测交后代的比为1∶1

答案　B

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，然后分别进入不同的配子中。

F1产生的配子比为1∶1，说明了生物体形成配子是成对的遗传因子发生分离造成的。

11．孟德尔的遗传规律不能适用于以下哪些生物（　　）

①病毒　②蓝藻　③绿色开花植物　④哺乳动物

A．①B．①②

C．①②③D．①②④

答案　B

解析　病毒不能进行有性生殖，其遗传不遵循孟德尔遗传规律，①错误；蓝藻是原核生物，不能进行有性生殖，其遗传不遵循孟德尔遗传规律，②错误；绿色开花植物能进行有性生殖，其细胞核基因的遗传遵循孟德尔遗传规律，③正确；哺乳动物能进行有性生殖，其细胞核基因的遗传遵循孟德尔遗传规律，④正确。

12．某男子患白化病，他的父母和妹妹均无此病，如果他的妹妹与一个白化病患者结婚，生出白化病孩子的概率是（　　）

A.

B.

C.

D．0

答案　C

解析　假设白化病由遗传因子A、a控制。

据题可知，该男子的父母遗传因子组成均为Aa，妹妹的遗传因子组成为AA或Aa，其中AA占

，Aa占

，他妹妹与一白化病患者结婚，生出白化病孩子的概率为

×

＝

，C正确。

[综合强化]

13．有一种腿很短的鸡叫爬行鸡，在爬行鸡的遗传实验中得到下列结果（遗传因子用A或a表示）：

①爬行鸡×爬行鸡→2977只爬行鸡和995只正常鸡。

②爬行鸡×正常鸡→1676只爬行鸡和1661只正常鸡。

根据上述结果分析完成下列问题：

（1）第①组两个亲本的遗传因子组成是________，子代爬行鸡的遗传因子组成是________，正常鸡的遗传因子组成是________。

（2）第②组后代中爬行鸡互相交配，在F2中共得小鸡6000只，从理论上讲，有正常鸡________只，能稳定遗传的爬行鸡________只。

答案　

（1）Aa×Aa　AA、Aa　aa　

（2）1500　1500

解析　由杂交组合①可知：

爬行鸡的短腿性状为显性性状，亲本的遗传因子组成为Aa，正常鸡的遗传因子组成为aa。

第②组后代爬行鸡的遗传因子组成为Aa，Aa与Aa交配，正常鸡即aa占后代的

即6000×

＝1500只，能稳定遗传的爬行鸡即AA占后代的

即6000×

＝1500只。

14．下表是有关豌豆种子形状的四组杂交实验结果（相关遗传因子用R、r表示）。

据表分析作答：

组合序号

杂交组合类型

后代表现型及植株数

圆粒

皱粒

A

圆粒×圆粒

108

0

B

皱粒×皱粒

0

102

C

圆粒×圆粒

125

40

D

圆粒×皱粒

152

141

（1）根据组合________的结果能推断出显性性状为________。

（2）组合________中的两亲本肯定都是纯合子。

（3）组合________的杂交方法称为测交。

（4）写出A组合中两亲本的可能遗传因子组成：

________________。

答案　

（1）C　圆粒　

（2）B　（3）D　（4）RR×Rr或RR×RR

解析　

（1）C组合中，圆粒×圆粒的后代出现了皱粒，即发生了性状分离，则亲代的圆粒个体为杂合子，圆粒为显性性状。

（2）B组合中，皱粒×皱粒，都为隐性性状，隐性性状的个体肯定为纯合子。

（3）D组合中，圆粒与皱粒杂交，后代性状表现类型接近1∶1，则为测交。

（4）A组合中两亲本均为圆粒，子代也为圆粒，则两亲本的遗传因子组成为RR×Rr或RR×RR。

15．某两性花植物的紫花与红花是一对相对性状，且为由一对遗传因子（D、d）控制的完全显性遗传。

现用一株紫花植株和一株红花植株作实验材料，设计了如下实验方案（后代数量足够多），以鉴别该紫花植株的遗传因子组成。

（1）该实验设计原理遵循孟德尔遗传的________定律。

（2）完善下列实验设计：

第一步：

________________（填选择的亲本及交配方式）；

第二步：

紫花植株×红花植株。

（3）实验结果预测：

①若第一步出现性状分离，说明紫花植株为__________（填“纯合子”或“杂合子”）。

未出现性状分离，说明紫花植株的遗传因子组成为______________。

②若第二步后代全为紫花，则紫花植株的遗传因子组成为________；若后代全部为红花或出现红花，则紫花植株的遗传因子组成为________。

答案　

（1）分离　

（2）紫花植株自交　（3）①杂合子　DD或dd　②DD　dd

解析　根据实验结果预测中①的题干可知，第一步是让紫花植株自交，根据后代是否出现性状分离判断紫花是否纯合。

如果紫花植株的遗传因子组成是DD或dd，则后代全部为紫花；如果紫花植株的遗传因子组成是Dd，则后代出现性状分离。

再根据实验结果预测②可知，第二步是将紫花植株与红花植株杂交，如果后代全为紫花，则紫花植株的遗传因子组成为DD；如果全为红花或出现红花，则紫花植株的遗传因子组成为dd。