高中生物人教版必修2孟德尔的杂交实验.docx
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高中生物人教版必修2孟德尔的杂交实验
高中生物人教版必修2孟德尔的杂交实验
一、考点突破
1.孟德尔遗传实验的科学方法（Ⅱ）
2.基因的分离定律和自由组合定律（Ⅱ）
二、重难点提示
1.基因的分离定律和自由组合定律
2.遗传图谱的分析
本讲我们主要复习孟德尔的豌豆杂交实验——基因的分离定律和自由组合定律。
该部分内容高考中考查得比较多，一直是各地高考命题的重中之重。
遗传规律是高中生物的主干知识，是高考考查的重点内容之一。
它是后面遗传育种知识的理论依据，在实际生产生活中被广泛应用。
从近几年的高考来看，高考试题往往会在孟德尔遗传实验过程、分子水平的解释、遗传图解、遗传图谱的判定等内容上做文章，特别是将减数分裂与不同基因的传递过程联系在一起，可以出一些大型的综合型题目，成为每年各地高考考查的必考内容之一。
此类题在高考占的分值比较大。
从选择题型来看，单科考试一般有两道左右的选择题；综合考试一般会有一道非选择题。
所以在第一轮复习的过程中，该部分内容应该作为复习的重点，要结合减数分裂来复习，结合人们的生产生活实践来复习。
切忌脱离生产，大搞题海战术。
专家点拨：
一、本讲内容框架图
二、重点知识点拨
（一）基本概念的区分
1.区分性状、相对性状、显性性状、隐性性状、性状分离
（1）性状：
是对生物体的形态特征和生理特征的总称。
（2）相对性状：
同种生物，同一性状的不同表现类型叫相对性状。
（3）显性性状、隐性性状：
若具有相对性状的纯合子亲本相交，则F1表现出的那个亲本性状为显性性状，F1未表现出的那个亲本性状为隐性性状，在有些生物性状遗传中，一对等位基因间无明显的显隐关系，若F1的性状表现介于显性和隐性亲本之间，则这种显性表现叫做不完全显性。
（4）性状分离：
具相同性状的亲本相交，后代有不同性状表现的现象。
2.区分基因型、表现型、纯合子、杂合子
（1）基因型与表现型
①基因型：
是生物的内在遗传组成，是由亲代遗传得来的基因组合，它是生物个体性状表现的内因。
基因通过控制蛋白质合成而控制生物的性状。
因此，生物的性状表现从根本上讲是由于基因控制的缘故，即DNA决定mRNA，mRNA决定蛋白质，蛋白质体现性状。
②表现型：
是生物个体表现出来的性状。
其体现者是蛋白质。
③基因型与表现型存在如下关系：
基因型（决定）＋环境（影响）＝表现型
表现型是基因型与环境共同作用的结果，基因型是性状表现的内在因素，而表现型是基因型的表现形式，在同一环境中，基因型相同时表现型一定相同，而表现型相同时基因型未必相同。
（2）纯合子、杂合子
①纯合子：
遗传因子组成相同的个体为纯合子。
②杂合子：
遗传因子组成不同的个体为杂合子。
③显性纯合子与杂合子的特点：
纯合子能稳定遗传，自交后代不发生性状分离；
杂合子不能稳定遗传，自交后代往往会发生性状分离。
3.区分等位基因、显性基因、隐性基因
（1）等位基因：
在一对同源染色体的同一位置上控制着相对性状的基因。
（2）显性基因：
控制显性性状的基因
（3）隐性基因：
控制隐性性状的基因
4.区分杂交、自交、测交、回交、正反交、自由交配
（1）杂交（×）：
两个基因型不同的个体相交也指不同品种间的交配。
植物可指不同品种间的异花传粉。
（2）自交
：
两个基因型相同的个体相交。
对于植物是指自花传粉和雌雄异花的同株受粉。
（3）测交：
是让F1与隐性纯合子杂交，用来测定F1基因型的方法。
其原理是：
隐性纯合子只产生一种带隐性基因的配子，不会掩盖F1配子中基因的表现，因此测交后代表现型及其分离比能准确反映出F1产生配子的基因型及分离比，从而推知F1的基因型。
（4）回交：
是指杂种与双亲之一相交（其中，杂种与隐性亲本回交即测交）。
（5）正交和反交：
若甲作父本，乙作母本作为正交实验，则乙作父本，甲作母本就是反交实验（实际上两种实验是相对的，即前者称反交，后者就是正交）。
（6）自由交配：
在一定范围内的随机交配。
（二）孟德尔的杂交实验
1.遗传规律的实验思路（假说—演绎法）：
实验现象（提出问题）
理论解释（作出假设）
测交实验（验证）
实质（得出结论）
2.遗传基本定律的适用范围：
①真核生物的性状遗传②有性生殖生物的性状遗传③细胞核遗传
④基因的分离定律适用于一对相对性状的遗传，只涉及一对等位基因。
基因的自由组合定律适用于两对或两对以上相对性状的遗传，涉及两对或两对以上的等位基因且分别位于两对或两对以上的同源染色体上（即非同源染色体上的非等位基因）。
3.基因的分离定律和自由组合定律的F1和F2要表现特定的分离比应具备的条件：
①所研究的每一对性状只受一对等位基因控制，而且等位基因要完全显性
②不同类型的雌、雄配子都发育良好，且受精的机会均等
③所有后代都处于比较一致的环境中，而且存活率相同
④供实验的群体要大，个体数量要足够多
4.遗传学上用豌豆、玉米和果蝇作实验材料的优点：
（1）豌豆：
①是严格的自花传粉植物，而且是闭花传粉，便于自交；
②有许多易于区分的相对性状，便于分析；
③生长周期短；
④后代数量多，便于统计分析
（2）玉米：
①雌雄同株，雌花和雄花分别着生在不同部位，便于杂交；
②有许多易于区分的相对性状，便于分析；
③生长周期短；
④后代数量多，便于统计分析
（3）果蝇：
①容易饲养，繁殖快；
②染色体数目少，便于观察；
③有许多易于区分的相对性状，便于分析
（三）基因分离定律的解题思路
1.显、隐性性状的判断
（1）据定义，杂种子一代显现的亲本的性状为显性性状，未显现的亲本性状为隐性性状。
（2）据F2的表现型判断：
2.基因型与表现型的互推
（1）隐性纯合子突破法隐性性状一旦表现，必定是纯合子（用bb表示）。
因而由隐性纯合子能推知其亲代或后代体细胞中至少含有一个隐性基因。
然后再根据其他条件来推知亲代个体或子代个体的另一个基因为B还是b。
（2）根据后代分离比直接推知
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）。
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组合。
若后代性状只有显性性状，则双亲中至少有一方为显性纯合子。
3.遗传概率计算
概率是对某一可能发生事件的估计，是指可能事件与总事件的比例，其范围为0～1。
（1）概率计算中的两个基本原理
乘法原理：
两个或两个以上独立事件同时出现的概率是它们各自概率的乘积。
加法原理：
如果两个事件是非此即彼的或相互排斥的，那么出现这一事件或另一事件的概率是它们各自概率之和。
（2）概率计算中的常用方法
①根据分离比推理计算
后代基因型概率分别是aa1/4，Aa1/２；
表现型概率：
显性性状3/４，隐性性状1/4。
②根据配子的概率计算
先计算出亲本产生每种配子的概率，再根据题意要求用相关的两种配子的概率相乘，即可得出某一基因型个体的概率，计算表现型概率时，再将相同表现型个体的概率相加即可。
例如：
Aa×Aa，两亲本产生A、a配子的概率各是1/2，则：
后代中AA、Aa和aa出现的概率分别为
1/2A×1/2A=1/4AA，1/2A×1/2a×2=1/2Aa，1/2a×1/2a=1/4aa。
表现为显性性状的概率为1/4AA+1/2Aa=3/4。
（3）在亲代的基因型未确定的情况下，求其后代某一性状发生的概率：
解题分三步：
首先确定亲代的遗传因子组成及其概率；
其次假设亲代的遗传因子组成，并保证后代会出现所求性状；
再次运用数学的乘法定理或加法定理计算所求某一性状出现的概率。
4.概率求解范围的确认
（1）在所有后代中求某种病的概率：
不考虑性别，凡其后代都属求解范围。
（2）只在某一性别中求某种病的概率：
避开另一性别，只求所在性别中的概率。
（3）连同性别一起求概率：
此种情况下，性别本身也属求解范围，应先将该性别的出生率（1/2）列入范围，再在该性别中求概率。
（4）计算概率时，应注意自由交配和自交不同，若为自交，则根据概率的相关原理进行计算；若为自由交配，则一般先计算基因频率，然后再根据基因频率计算基因型频率。
5.遗传学试题的解题方法：
（1）正推类型题（由亲代求子代）：
一般用棋盘法（根据遗传图解推理）或分枝法等。
（2）逆推类型题（由子代推亲代）：
①隐性法：
隐性性状一旦出现，一定是隐性纯合子，可直接写出其基因型，再推得亲代基因型或表现型（两个隐性基因一个来自父方，一个来自母方）
②性状比例法：
常染色体上的基因控制的性状遗传时，子代表现型或基因型种类的比值之和等于亲代产生的配子的组合方式数，再根据亲本产生的配子情况，推出亲代的基因型或表现型
③分离组合法：
多对基因遗传时，各对基因（非同源染色体上）之间互不干扰，各自保持一定的独立性，因此，在求解时，可对每一对基因分别求解，然后再组合在一起，即可得到正确答案（注意是否有表现型限制，若没有表现型的限制，则可能不是唯一答案）。
此外，还有分析法等方法
6.基因分离定律和基因的自由组合定律的区别
分离定律
自由组合定律
相对性状
一对
两对或两对以上
控制相对性状的等位基因
一对
两对或两对以上
等位基因与染色体的关系
位于一对同源染色体上（A与a）
分别位于两对或两对以上同源染色体上（A与a，B与b）
细胞学基础
（染色体的活动）
减Ⅰ后期同源染色体分离
减Ⅰ后期非同源
染色体自由组合
遗传实质
等位基因分离
非同源染色体上非等位基因之间的重组互不干扰
F1
基因对数
1
2或n
配子类型
及其比例
2
1：
1
22或2n
数量相等
配子组合数
4
42或4n
F2
基因型种类
3
32或3n
亲本类型
2
2
重组类型
0
2或2n-2
表现比
3：
1
（3：
1）2或（3：
1）n
F1（测交子代）
基因型种类
2
22或2n
表现型种类
2
2或2n
表现比
1：
1
（1：
1）2
状元典例
能力提升类
例1父亲是多指症（由显性基因P控制）患者，母亲外观正常，他们婚后生了一个手
指正常但患先天聋哑（由两个纯合隐性基因dd控制）的孩子，问他们生一个只患一种病的孩子的概率是多少？
一点通：
首先根据自由组合定律分析父母的基因型，可知父亲的基因型应该为PpDd，
母亲的基因型应该为ppDd。
方法一：
分类棋盘格法：
第一步分别按1对相对性状考虑；Pp×pp后代1/2正常，1/2
患多指；Dd×Dd后代3/4正常，1/4聋哑；第二步把这两对相对性状组合在一起，用棋盘格法得出答案。
方法二：
分类讨论法：
第一步同上，第二步分类，子代患一种病的情况是：
只患多指，和只患聋哑。
其概率之和为3/4×1/2+1/4×1/2＝1/2。
方法三：
逆向思维法：
首先求出不符合条件情形的概率，再用总概率1减去不符合条件情形的概率。
子代正常（不患病）的概率为3/4×1/2＝3/8，两病兼患的概率为1/4×1/2＝1/8，所以子代患一种病的概率是1－3/8－1/8＝1/2。
答案：
1/2
例2基因型为AAbbCC与aaBBcc的小麦进行杂交，这3对等位基因分别位于非同源染色体上，F1杂种形成的配子种类数和F2的基因型种类数分别是（）
A.4和9B.4和27C.8和27D.32和81
一点通：
AAbbCC×aaBBcc→F1：
AaBbCc，F1产生配子种类数为2×2×2＝8种，F1自交产生F2，F2的基因型种类数为3×3×3＝27种。
答案：
C
综合运用类
例1已知玉米高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，控制上述性状的基因位于两对非同源染色体上。
现用两个纯种的玉米品种甲（DDRR）和乙（ddrr）杂交得F1，再用F1与玉米丙杂交（图1），结果如图2所示，则玉米丙的基因型为（）
A.DdRrB.ddRRC.ddRrD.Ddrr
一点通：
依题意，F1的基因型为DdRr，其与丙杂交，后代高秆与矮秆之比为1∶1，抗病∶易感病＝3∶1，可以推测出丙的基因型为ddRr。
答案：
C
例2小磊家庭院中，有一种开红花的草本植物，小磊收集了种子，第二年播种后，却
开出了红花、紫花和白花三种不同颜色的花，小磊统计了一下，发现红花∶紫花∶白花＝9∶6∶1，则由此可知，此花色遗传受对基因控制。
亲本的基因型是，子代中紫花的基因型是。
一点通：
根据以上解题指导，当F1（AaBb）自交后代出现9∶6∶1特殊比例时，要考虑是两对基因控制一对性状的特殊遗传现象，9∶6∶1三数之和仍为16，验证了符合基因的自由组合定律，此时存在一种显性基因（A或B）时表现为另一种性状，其余正常表现。
所以亲代基因型是AaBb×AaBb；子代紫花的基因型有4种，AAbb、Aabb、aaBB、aaBb。
答案：
2AaBb、AaBbAAbb、Aabb、aaBB、aaBb
思维拓展类
例1（实验设计）小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子（有一对基因杂合即可称为杂合子），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。
请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序，要求用遗传图解表示并加以简要说明。
（写出包括亲本在内的前三代即可）
一点通：
本题中有几组关键词我们必须注意到，第一组：
“小麦品种是纯合子”，“马铃薯品种是杂合子”，即我们现有的小麦、马铃薯原始品种分别是“纯合子”和“杂合子”。
因此小麦亲本的基因型只能是AABB、aabb，马铃薯亲本的基因型只能是yyRr、Yyrr。
第二组：
要求设计的分别是“小麦品种间杂交育种”程序，以及“马铃薯品种间杂交育种”程序，即设计的育种程序必须是杂交育种。
第三组：
小麦“用种子繁殖”，马铃薯“用块茎繁殖”，因此在育种过程中，小麦可通过选择和连续自交获得理想的小麦纯合新品种，马铃薯可通过选择和块茎繁殖，获得理想的马铃薯杂合新品种。
答案：
种植F2代，选择矮抗个体连续自交，直至不发生性状分离就可得到纯合的矮抗小麦种子。
例2已知豌豆红花对白花、高茎对矮茎、子粒饱满对子粒皱缩为显性，控制它们的3对基因可自由组合。
以纯合的红花高茎子粒皱缩与纯合的白花矮茎子粒饱满植株杂交，F2理论上为（）
A.12种表现型
B.高茎子粒饱满∶矮茎子粒皱缩为15∶1
C.红花子粒饱满∶红花子粒皱缩∶白花子粒饱满∶白花子粒皱缩为1∶1∶1∶1
D.红花高茎子粒饱满∶白花矮茎子粒皱缩为27∶1
一点通：
假设花色由A、a基因控制，高度由B、b基因控制，粒形由C、c基因控制，由题意知：
AABBcc×aabbCC―→AaBbCc
F2，利用分解组合法得到（Aa×Aa）（Bb×Bb）（Cc×Cc），分析知，F2共有8种表现型，27种基因型，高茎子粒饱满∶矮茎子粒皱缩为9∶1，红花高茎子粒饱满∶白花矮茎子粒皱缩为（
×
×
）∶（
×
×
），等于27∶1。
答案：
D
状元笔记
一、显（隐）性性状的判断
二、杂合子和纯合子的鉴别方法：
（判断某显性性状的个体的基因型）
注意：
植物可以用测交法，也可以用自交法，但对于自花传粉的植物来说，自交法更简便易行；动物只能用测交法。
三、基因分离定律的验证
①测交法（测交后代有两种表现型，比值为1：
1）
②自交法（自交后代有两种表现型，比值为3：
1）
③花粉鉴定法（不同基因型的花粉与特定物质作用会呈现出不同的两种颜色，且比值为1：
1）
四、遗传定律与减数分裂的关系
遗传的基本规律发生在减数第一次分裂的后期，而不是受精作用过程中，等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。
五、判断性状遗传是否遵循孟德尔遗传规律的基本思路
一般采用自交法或杂交法，按孟德尔遗传规律推测实验结果（表现型种类及比例），若实验结果与推测相同，则遵循孟德尔遗传规律；若实验结果与推测不同，则不遵循孟德尔遗传规律。
六、两对基因控制一对性状的特殊遗传现象
某些生物的性状由两对等位基因控制，这两对基因在遗传的时候遵循自由组合定律，但是F1自交后代的表现型却出现了很多特殊的性状分离比如9∶3∶4；15∶1；9∶7；9∶6∶1等，分析这些比例，我们会发现比例中数字之和仍然为l6，这也验证了基因的自由组合定律，具体有下列常见比例。
亲代基因型
子代比例
原因分析
F1（AaBb）自交
9∶7
A、B同时存在时表现为一种性状，
否则表现为另一种性状
9∶3∶4
aa（或bb）成对存在时，表现为双隐性状，
其余表现正常
9∶6∶1
存在一种显性基因（A或B）时表现为另一种性状，其余表现正常
15∶1
只要存在显性基因（A或B）就表现为同一种性状，其余表现正常
高频疑点
1.让杂合体Aa连续自交，从理论上算，第n代中杂合体出现的概率应为（）
A.1/2nB.1－1/2nC.（1+2n）1/2n+1D.（2n－1）1/2n+1
答案：
A
解析：
以一对相对性状的杂合子（Aa）连续自交为例，有以下的遗传图解：
由上图可知，一对相对性状的杂合子（Aa）连续自交，第n代的比例如下表所示：
2.下列有关遗传规律的叙述中错误的是（）
A.出现性状分离的根本原因是等位基因的分离
B.纯合子和纯合子杂交，后代不一定是纯合子
C.纯合黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交的F2中，将出现1/4变异性状
D.母亲色盲，父亲正常，就不可能生出色盲的女儿
答案：
C
解析：
A正确，基因控制性状，性状分离就是指杂合子自交后代出现了不同于亲代的性状,即出现了相对性状中的显性性状和隐性性状。
而控制相对性状的基因称为等位基因，所以说性状分离的根本原因是等位基因的分离。
B正确，如AA和aa都是纯合子，杂交后代Aa是杂合子；而AA间交配后代是纯合子。
C错误，纯合黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交的F2中，不同于亲本的黄色皱粒豌豆与绿色圆粒豌豆是变异性状,两者占后代的3/8，每种占后代的3/16。
D正确，母亲色盲XbXb，父亲正常XBY，他们的女儿基因型都是XBXb，正常。
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