高三生物人教版一轮教师用书必修2 第5单元 第2讲 孟德尔的豌豆杂交实验二.docx

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高三生物人教版一轮教师用书必修2第5单元第2讲孟德尔的豌豆杂交实验二

第2讲　孟德尔的豌豆杂交实验

（二）

基因的自由组合定律（Ⅱ）

1.从细胞水平和分子水平阐述基因的自由组合定律（生命观念）

2.解释两对相对性状的杂交实验，总结基因的自由组合定律（科学思维）

3.研究基因的自由组合定律，探究不同对基因在染色体上的位置关系（科学探究）

4.解释、解决生产与生活中的遗传问题（社会责任）

两对相对性状的豌豆杂交实验及基因的自由组合定律

1．发现问题——两对相对性状的杂交实验

（1）实验过程

P　　　　　　　黄色圆粒×绿色皱粒

　　　　　　　　　↓

F1　　　　　　　　　黄色圆粒

　　　　　　　　　↓⊗

F2　9黄色圆粒∶3黄色皱粒∶3绿色圆粒∶1绿色皱粒

（2）结果分析

结果

结论

F1全为黄色圆粒

说明黄色和圆粒为显性性状

F2中圆粒∶皱粒＝3∶1

说明种子粒形的遗传遵循分离定律

F2中黄色∶绿色＝3∶1

说明种子粒色的遗传遵循分离定律

F2中出现两种亲本类型（黄色圆粒、绿色皱粒），出现两种新性状（绿色圆粒、黄色皱粒）

说明不同性状之间进行了自由组合

2.提出假说——对自由组合现象的解释

（1）理论解释（提出假设）：

①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。

②F1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。

③F1产生的雌配子和雄配子各有4种，且数量比相等。

④受精时，雌雄配子的结合是随机的。

（2）遗传图解：

P　YYRR（黄色圆粒）×yyrr（绿色皱粒）

　　　　　　　↓

F1　　　　YyRr（黄色圆粒）

　　　　　　　↓⊗

F2　　　　　　?

①试写出F2中4种表现型包含的基因型及比例。

a．黄色圆粒：

1/16YYRR,1/8YYRr,1/8YyRR,1/4YyRr。

b．黄色皱粒：

1/16YYrr,1/8Yyrr。

c．绿色圆粒：

1/16yyRR,1/8yyRr。

d．绿色皱粒：

1/16yyrr。

②两对相对性状杂交实验结果分析。

a．纯合子共有4种，每一种纯合子在F2中所占比例均为1/16。

b．一对基因纯合、一对基因杂合的单杂合子共有4种，每一种单杂合子在F2中所占比例均为1/8。

c．两对基因均杂合的双杂合子有1种，在F2中所占比例为1/4。

3．演绎推理、实验验证——对自由组合现象解释的验证

（1）验证方法：

测交实验。

（2）遗传图解：

4．得出结论——自由组合定律

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。

5．基因自由组合定律的实质

（1）细胞学基础

（2）基因自由组合定律的实质

①实质：

非同源染色体上的非等位基因自由组合。

②时间：

减数第一次分裂后期。

③范围：

ⅰ.真核（填“真核”或“原核”）生物有性（填“无性”或“有性”）生殖的细胞核（填“细胞核”或“细胞质”）遗传；ⅱ.独立遗传的两对及两对以上的等位基因。

6．孟德尔获得成功的原因

成功原因

1．在F1黄色圆粒豌豆（YyRr）自交产生的F2中，与F1基因型完全相同的个体占1/4。

（√）

2．F1（基因型为YyRr）产生基因型为YR的卵细胞和基因型为YR的精子数量之比为1∶1。

（×）

提示：

精子的数量比卵细胞的多。

3．基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和4种卵细胞可以自由组合。

（×）

提示：

自由组合定律是指F1产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合。

4．自由组合定律的实质是等位基因分离的同时，非等位基因自由组合。

（×）

提示：

自由组合定律的实质是同源染色体上等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

5．基因型为AaBb的个体自交，后代表现型比例为3∶1或1∶2∶1，则该遗传可能遵循基因的自由组合定律。

（√）

6．若双亲豌豆杂交后子代表现型之比为1∶1∶1∶1，则两个亲本基因型一定为YyRr×yyrr。

（×）

提示：

亲本的基因型可能是Yyrr×yyRr。

　分离定律和自由组合定律的比较

注明：

本表中所列“n”是指等位基因的对数。

1．研究者在两个纯种的小鼠品系中均发现了眼睛变小的隐性突变个体，欲通过一代杂交实验确定这两个隐性突变基因是否为同一基因的等位基因，请设计杂交实验并预测实验结果。

提示：

让两个纯种品系的小鼠杂交，观察子代的性状。

若子代都是眼睛变小，则突变的两个基因为同一基因的等位基因；若子代眼睛正常，则突变的两个基因不是同一基因的等位基因。

2．科学家将耐盐植物的耐盐基因成功导入了小麦体内，结果发现一批植物自交后代耐盐∶不耐盐＝3∶1，另一批植物自交后代耐盐∶不耐盐＝15∶1。

请你解释这一现象。

提示：

自交后代耐盐∶不耐盐＝3∶1的植物，其亲本只在一条染色体上导入了耐盐基因。

自交后代耐盐∶不耐盐＝15∶1的植物，其亲本两条非同源染色体上导入了耐盐基因。

3．实验室中有一批未交配的纯种灰体紫眼和纯种黑体红眼果蝇，每种果蝇雌雄个体都有。

已知：

上述两对相对性状均属完全显性遗传，性状的遗传遵循遗传的基本定律，灰体和黑体这对相对性状由一对位于第1号同源染色体上的等位基因控制，所有果蝇都能正常生活。

如果控制果蝇紫眼和红眼的基因也位于常染色体上，请设计一个杂交方案，以确定控制紫眼和红眼的基因是否也位于第1号同源染色体上，并预期结果，做出相应的结论。

提示：

让纯种灰体紫眼果蝇和纯种黑体红眼果蝇交配得F1，再让F1雌雄果蝇杂交得F2，观察并记录F2的性状分离比。

预期结果和结论：

①如果F2出现四种性状，其分离比为9∶3∶3∶1（符合基因的自由组合定律），则说明控制紫眼和红眼这对基因不位于第1号同源染色体上。

②如果F2不出现为9∶3∶3∶1的分离比（不符合基因的自由组合定律），则说明控制紫眼和红眼这对基因位于第1号同源染色体上。

考查两对相对性状的遗传实验

1．（2019·广西联考）在孟德尔两对相对性状的杂交实验中，黄色圆粒豌豆（YyRr）自交产生F2。

下列叙述正确的是（　　）

A．实验过程中孟德尔都必须在豌豆开花前对母本去雄

B．F1产生基因型为YR的卵细胞和精子数量之比为1∶1

C．F1自交产生的黄色圆粒豌豆中能够稳定遗传的个体占1/9

D．基因的自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞的自由组合

C　[在孟德尔两对相对性状的杂交实验中，纯合亲本杂交产生F1的实验需要在豌豆开花前对母本去雄，F1自交的实验不需要对母本去雄，A错误；F1的卵原细胞和精原细胞经过减数分裂，各自分别产生卵细胞和精子，由于性原细胞及过程的不同，它们的数量没有一定的比例，B错误；F1自交产生的黄色圆粒豌豆（基因型为Y_R_）中能够稳定遗传的个体（基因型为YYRR）占1/9，C正确；自由组合定律是指F1产生配子时，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，D错误。

]

2．黄色圆粒（YyRr）豌豆自交，从其子代中任取一株黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，后代不可能出现的表现型比例是（　　）

A．只有一种表现型　　　　B．1∶1

C．1∶1∶1∶1D．3∶1∶3∶1

D　[黄色圆粒（YyRr）豌豆自交，后代黄色圆粒豌豆的基因型为YYRR或YYRr或YyRR或YyRr，与基因型为yyrr的豌豆杂交，后代出现的表现型比例是只有一种或两种1∶1或四种1∶1∶1∶1。

]

考查对基因自由组合定律的理解

3．（2019·潍坊期中）如图表示某种蝴蝶纯合亲本杂交产生的1355只F2的性状。

以下分析正确的是（　　）

A．翅色和眼色基因均位于常染色体

B．翅色和眼色的遗传都遵循分离定律

C．亲本的表现型一定是紫翅绿眼和黄翅白眼

D．翅色和眼色基因的遗传符合自由组合定律

B　[从坐标图看出蝴蝶F2的两对相对性状中紫翅∶黄翅＝3∶1，绿眼∶白眼＝3∶1，两对相对性状的遗传都遵循基因的分离定律，B项正确；不能确定翅色和眼色基因的位置，亲本的表现型可能是紫翅绿眼和黄翅白眼，也可能是紫翅白眼和黄翅绿眼，翅色和眼色基因可能位于一对同源染色体上，也可能位于两对同源染色体上，翅色和眼色基因的遗传可能符合自由组合定律，也可能不符合自由组合定律，A、C、D项错误。

]

4．已知三对基因在染色体上的位置情况如图所示，且三对基因分别单独控制三对相对性状，则下列说法正确的是（不考虑基因突变）（　　）

A．三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律

B．基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交的后代会出现4种表现型，比例为3∶3∶1∶1

C．如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生交叉互换，则它只产生4种配子

D．基因型为AaBb的个体自交，后代会出现4种表现型，比例不一定为9∶3∶3∶1

B　[A、a（或B、b）和D、d基因的遗传遵循基因的自由组合定律，A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律；如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生交叉互换，则它只产生2种配子；由于A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律，因此，基因型为AaBb的个体自交。

后代不一定会出现4种表现型且比例不一定为9∶3∶3∶1。

]

考查自由组合定律的验证

5．现有纯种果蝇品系①～④，其中品系①的性状为显性，品系②～④均只有一种性状是隐性，其他性状均为显性。

这四个品系的隐性性状及控制该隐性性状的基因所在的染色体如下表所示：

品系

①

②

③

④

隐性性状

残翅

黑身

紫红眼

基因所在的染色体

Ⅱ、Ⅲ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅲ

若需验证自由组合定律，可选择交配的品系组合为（　　）

A．①×④B．①×②

C．②×③D．②×④

D　[验证自由组合定律时所选择的两个类型应具有两对相对性状，且控制两对相对性状的基因必须位于两对同源染色体上。

据此判断应为②和④。

]

6．用纯种有色饱满子粒的玉米与无色皱缩子粒的玉米杂交（实验条件满足实验要求），F1全部表现为有色饱满，F1自交后，F2的性状表现及比例为有色饱满73%，有色皱缩2%，无色饱满2%，无色皱缩23%。

回答下列问题：

（1）上述一对性状的遗传符合______________定律。

（2）上述两对性状的遗传是否符合自由组合定律？

为什么？

_______________________________________________________。

（3）请设计一个实验方案，进一步验证这两对性状的遗传是否符合自由组合定律。

（实验条件满足实验要求）

实验方案实施步骤：

①____________________________________________________；

②___________________________________________________；

③___________________________________________________。

结果预测：

后代种子四种表现型比例不符合

______________________________________________________。

[解析]　分析F2的表现型，每一对相对性状的分离比为3∶1，符合基因的分离定律。

两对相对性状的分离比不符合9∶3∶3∶1，不符合基因的自由组合定律。

验证两对基因的遗传是否符合基因的自由组合定律，应用测交的方法。

[答案]　

（1）基因的分离

（2）不符合，因为玉米粒色和粒形的每对相对性状的分离比均为3∶1，两对性状综合考虑，如果符合自由组合定律，F1自交后代分离比应符合9∶3∶3∶1，与实际情况不符。

（3）①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米杂交，获得F1

②取F1植株，与无色皱缩的玉米进行杂交

③收获杂交；后代种子，并统计不同表现型的数量及比例　1∶1∶1∶1

基因自由组合定律应用的相关题型

根据亲代的基因型推配子和子代的基因型及比例

（1）思路

将多对等位基因的自由组合分解为若干分离定律分别分析，再运用乘法原理进行组合。

（2）方法

题型分类

解题规律

示例

种类问题

配子类型（配子种类数）

2n（n为等位基因对数）

AaBbCCDd产生配子种类数为23＝8

配子间结合方式

配子间结合方式种类数等于配子种类数的乘积

AABbCc×aaBbCC，配子间结合方式种类数＝4×2＝8

子代基因型（或表现型）种类

双亲杂交（已知双亲基因型），子代基因型（或表现型）种类等于各性状按分离定律所求基因型（或表现型）种类的乘积

AaBbCc×Aabbcc，基因型为3×2×2＝12（种），表现型为2×2×2＝8（种）

概率问题

基因型（或表现型）的比例

按分离定律求出相应基因型（或表现型）的比例，然后利用乘法原理进行组合

AABbDd×aaBbdd，F1中AaBbDd所占比例为1×（1/2）×（1/2）＝1/4

纯合子或杂合子出现的比例

按分离定律求出纯合子的概率的乘积为纯合子出现的比例，杂合子概率＝1－纯合子概率

AABbDd×AaBBdd，F1中AABBdd所占比例为（1/2）×（1/2）×（1/2）＝1/8

1．（2019·湖北重点中学联考）某个体（AaBbCc……）含有n对等位基因，且一对等位基因均控制一对相对性状，也不存在基因连锁现象。

正常情况下，下列不能用2n表示的是（　　）

A．测交后代的基因型种类数

B．测交后代的表现型种类数

C．自交后代的基因型种类数

D．自交后代的表现型种类数

C　[依题意可知，一对等位基因的个体测交，如Aa×aa，其后代有2种基因型、2种表现型，因此含有n对等位基因的个体，其测交后代的基因型和表现型的种类数均为2n，A、B项不符合题意；一对等位基因的个体自交，如Aa×Aa，其后代有3种基因型、2种表现型，所以含有n对等位基因的个体，其自交后代的基因型和表现型的种类数分别为3n和2n，C项符合题意，D项不符合题意。

]

2．（2019·烟台期末）小麦粒色受不连锁的三对基因A/a、B/b、C/c控制。

A、B和C决定红色，每个基因对粒色增加效应相同且具叠加性，a、b和c决定白色。

将粒色最浅和最深的植株杂交得到F1。

F1的自交后代中，与基因型为AaBbcc的个体表现型相同的概率是（　　）

A．1/64　　　　　　　　B．15/64

C．6/64D．1/16

B　[根据题意，将粒色最浅和最深的植株杂交，就是aabbcc与AABBCC杂交，则F1为AaBbCc。

又因为每个基因对粒色增加效应相同且具叠加性，所以后代表现型与AaBbcc相同的个体有AAbbcc、aaBBcc、aabbCC、AabbCc、aaBbCc、AaBbcc。

让F1自交，分别考虑三对基因，Aa×Aa，后代是Aa的概率为1/2,后代是AA或aa的概率为1/4,Bb×Bb和Cc×Cc，后代同理，所以后代表现型与AaBbcc相同的概率为AaBbcc[（1/2）×（1/2）×（1/4）]＋AAbbcc[（1/4）×（1/4）×（1/4）]＋aaBBcc[（1/4）×（1/4）×（1/4）]＋aabbCC[（1/4）×（1/4）×（1/4）]＋AabbCc[（1/2）×（1/4）×（1/2）]＋aaBbCc[（1/4）×（1/2）×（1/2）]＝15/64，B正确。

]

根据子代的表现型推断亲代的基因型

（1）基因填充法

根据亲代表现型可大概写出其基因型，如A_B_、aaB_等，再根据子代表现型将所缺处填完，特别要学会利用后代中的隐性性状，因为后代中一旦存在双隐性个体，那亲代基因型中一定存在a、b等隐性基因。

（2）分解组合法

根据子代表现型比例拆分为分离定律的分离比，确定每一对相对性状的亲本基因型，再组合。

如：

①9∶3∶3∶1→（3∶1）（3∶1）→（Aa×Aa）（Bb×Bb）→AaBb×AaBb；

②1∶1∶1∶1→（1∶1）（1∶1）→（Aa×aa）（Bb×bb）→AaBb×aabb或Aabb×aaBb；

③3∶3∶1∶1→（3∶1）（1∶1）→（Aa×Aa）（Bb×bb）或（Aa×aa）（Bb×Bb）→AaBb×Aabb或AaBb×aaBb。

3．玉米子粒的颜色由三对独立遗传的等位基因共同控制。

基因型为A_B_C_的子粒有色，其余基因型的子粒均为无色。

现以一株有色子粒玉米植株X为父本，分别进行杂交实验，结果如下表。

据表分析植株X的基因型为（　　）

父本

母本

F1

有色子粒

无色子粒

有色子粒玉米植株X

AAbbcc

50%

50%

aaBBcc

50%

50%

aabbCC

25%

75%

A.AaBbCcB．AABbCc

C．AaBBCcD．AaBbCC

D　[①根据有色子粒植株A_B_C_×AAbbcc→50%有色子粒（A_B_C_），分别考虑每一对基因，应该有一对后代出现显性基因的可能性为50%，其余两对100%出现显性基因，则有色子粒植株的基因型可以是AaBBCc、AABBCc、AaBbCC、AABbCC；②根据有色子粒植株A_B_C_×aaBBcc→50%有色子粒（A_B_C_），分别考虑每一对基因，应该有一对后代出现显性基因的可能性为50%，其余两对100%出现显性基因，则有色子粒植株的基因型可以是AaBBCC、AaBbCC、AABBCc、AABbCc；③根据有色子粒植株A_B_C_×aabbCC→25%有色子粒（A_B_C_），分别考虑每一对基因，应该有两对后代出现显性基因的可能性为50%，其余一对100%出现显性基因，则有色子粒植株的基因型可以是AaBbCC、AaBbCc。

根据上面三个过程的结果可以推知植株X的基因型为AaBbCC。

]

4．（2019·广东百校联考）豌豆种子的圆粒（R）与皱粒（r）、子叶黄色（Y）与绿色（y）、高茎（D）与矮茎（d）三对相对性状独立遗传，且都是前者对后者为完全显性。

请回答下列问题：

（1）基因型为DdyyRr与ddYyRr的豌豆杂交，所结种子中黄色圆粒种子占____________；种植这些黄色圆粒种子，长成的植株中矮茎植株占____________。

（2）一矮茎黄色圆粒植株与植株X杂交，子代中矮茎黄色圆粒植株占3/16，则该矮茎黄色圆粒植株、植株X的基因型分别为________、________。

[解析]　

（1）基因型为DdyyRr与ddYyRr的豌豆杂交，所结种子中黄色圆粒种子占1/2Yy×3/4（RR＋Rr）＝3/8。

这些黄色圆粒种子中，基因型为Dd和dd的个体各占1/2，因此种植这些黄色圆粒种子，长成的植株中矮茎植株（dd）占1/2。

（2）一矮茎黄色圆粒植株（ddY_R_）与植株X杂交，子代中矮茎黄色圆粒植株（ddY_R_）占3/16，而杂交是基因型不同的个体间交，因此结合题意可将3/16拆解为（1/2）×（3/4）×（1/2），这说明双亲的基因组成中，有两对基因的交配方式为测交，有一对基因的交配方式相当于自交，进而推知，该矮茎黄色圆粒植株的基因型为ddYyRr，植株X的基因型为DdYyrr或DdyyRr。

[答案]　

（1）3/8　1/2　

（2）ddYyRr　DdYyrr或DdyyRr

不同对基因在染色体上位置关系的判断与探究

（1）判断基因是否位于不同对同源染色体上

以AaBb为例，若两对等位基因分别位于两对同源染色体上，则产生四种类型的配子。

在此基础上进行测交或自交时会出现特定的性状分离比，如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1（或9∶7等变式），也会出现致死背景下特殊的性状分离比，如4∶2∶2∶1、6∶3∶2∶1。

在涉及两对等位基因遗传时，若出现上述性状分离比，可考虑基因位于两对同源染色体上。

（2）完全连锁遗传现象中的基因确定

基因完全连锁（不考虑交叉互换）时，不符合基因的自由组合定律，其子代也呈现特定的性状分离比，如图所示：

5．（2018·全国卷Ⅲ）某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验，杂交涉及的四对相对性状分别是：

红果（红）与黄果（黄）、子房二室

（二）与多室（多）、圆形果（圆）与长形果（长）、单一花序（单）与复状花序（复）。

实验数据如下表。

组别

杂交组合

F1表现型

F2表现型及个体数

甲

红二×黄多

红二

450红二、160红多、150黄二、50黄多

红多×黄二

红二

460红二、150红多、160黄二、50黄多

乙

圆单×长复

圆单

660圆单、90圆复、90长单、160长复

圆复×长单

圆单

510圆单、240圆复、240长单、10长复

回答下列问题：

（1）根据表中数据可得出的结论是：

控制甲组两对相对性状的基因位于________________上，依据是_________________________；控制乙组两对相对性状的基因位于________（填“一对”或“两对”）同源染色体上，依据是__________________________________。

（2）某同学若用“长复”分别与乙组的两个F1进行杂交，结合表中数据分析，其子代的统计结果不符合______________的比例。

[解析]　

（1）依据甲组实验可知，不同性状的双亲杂交，子代表现出的性状为显性性状（红二），F2出现9∶3∶3∶1的性状分离比，所以控制红果与黄果、子房二室与多室两对性状的基因位于非同源染色体上；同理可知乙组中，圆形果单一花序为显性性状，F2中圆∶长＝3∶1、单∶复＝3∶1，但未出现9∶3∶3∶1的性状分离比，说明两对等位基因的遗传遵循分离定律但不遵循自由组合定律，所以控制乙组两对性状的基因位于一对同源染色体上。

（2）根据乙组表中

的数据分析可知，乙组的两个F1“圆单”为双显性状，则“长复”为双隐性状，且F2未出现9∶3∶3∶1的性状分离比，说明F1“圆单”个体不能产生1∶1∶1∶1的四种配子，因此用“长复”分别与乙组的两个F1进行测交，其子代的统计结果不符合1∶1∶1∶1的比例。

[答案]　

（1）非同源染色体　F2中两对相对性状表现型的分离比符合9∶3∶3∶1　一对　F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1，而两对相对性状表现型的分离比不符合9∶3∶3∶1　

（2）1∶1∶1∶1

6．（2019·武汉模拟）果蝇的灰身（B）对黑身（b）为显性；长翅（V）对残翅（v）为显性，这两对等位基因位于常染色体上。

一对灰身残翅与黑身长翅的果蝇杂交，子代出现灰身长翅、灰身残翅、黑身长翅、黑身残翅，比例为1∶1∶1∶1。

请根据杂交结果，回答下列问题：

（1）杂交结果说明雌雄果蝇均产生了__________种配子。

实验结果____________（填“能”或“不能”）证明这两对等位基因位于两对同源染色体上，理由是_______________________________。

（2）请用上述杂交实验的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，要求这两个实验都能独立证明两对基因位于两对同源染色体上。

实验1：

杂交组合为____________，子代表现型的种类数和比例为________________________________。

实验2：

杂交组合为________，子代表现型的种类数和比例为__________________________。

[解析]　

（1）一对灰身残翅与黑身长翅的果蝇杂交，子代出现灰身长翅、灰身残翅、黑身长翅、黑身残翅，则亲本的基因型为Bbvv和bbVv；这两对等位基因位于一对同源染色体上时，亲本所产生的配子为Bv、bv和bV