生物（2019版）必修二同步学案：1.1.2 分离定律及其应用

生物（2019版）必修二知识梳理及训练
1.1.2 分离定律及其应用
1.体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维。
2.通过对孟德尔一对相对性状杂交实验的分析,培养归纳与演绎的科学思维,认同勇于创新、探索求真的科学精神。
3.运用分离定律解释或预测一些遗传现象。
新知探究一　分离定律
资料:家兔的褐毛与黑毛是一对相对性状,由一对遗传因子A和a控制,现有两只黑毛兔子交配,子代中有黑毛兔和褐毛兔。
问题:亲本黑毛兔的遗传因子是什么 形成的配子有几种
提示:Aa。配子有两种即A和a。
(1)分离定律的内容
①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。
②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。
(2)分离的时间:有性生殖形成配子时。
1.分离定律的适用范围是(　A　)
A.进行有性生殖的生物细胞核内遗传因子的遗传
B.原核生物细胞中的遗传因子的传递规律
C.细胞质的遗传因子的遗传
D.真核细胞的细胞核和细胞质遗传因子的遗传
解析:分离定律只适用于进行有性生殖的生物细胞核内遗传因子的遗传。
新知探究二　分离定律的概率计算
资料1:鼠毛色的灰色与白色为一对相对性状,某鼠家系的遗传图解如图所示,相关遗传因子用A、a表示。
问题(1):写出图中1号个体的遗传因子组成,并简述依据。
提示:Aa。由遗传图解可知,1号和2号均为灰色鼠,其子代发生性状分离,则亲本遗传因子组成均为Aa。
问题(2):4号个体与5号个体再生1只白色鼠的概率是多少 说明理由。
提示:1/4。分析遗传图解可知,4号和5号个体的遗传因子组成均为Aa,由分离定律可知:Aa×Aa→3A　∶1aa,即子代出现白色鼠(aa)的概率为1/4。
问题(3):图中7号个体为杂合子的概率是多少 (简单写出推导过程)
提示:2/3。分析遗传图解可知,4号和5号个体的遗传因子组成均为Aa,其子代为1/4AA、1/2Aa、1/4aa,由于7号为显性个体,其遗传因子组成为1/3AA、2/3Aa,故其为杂合子的概率为2/3。
问题(4):若4号个体与5号个体再生1只小鼠,其为杂合子的概率是多少 (简单写出推导过程)
提示:1/2。分析遗传图解可知,4号和5号个体的遗传因子组成均为Aa,依据Aa×Aa→1/4AA、1/2Aa、1/4aa,可知4号个体与5号个体再生1只小鼠,其为杂合子的概率为1/2。
资料2:豌豆为两性花且自花传粉,自然状态均进行自交。玉米为雌雄同株异花传粉,自然状态可进行自交也可进行杂交。现有一株高茎(Dd)豌豆和一株黄粒(Ee)玉米,二者分别在自然状态下繁殖两代。
问题(5):豌豆子二代中,高茎与矮茎的分离比是多少 (写出推导过程)
提示:豌豆自然状态下均为自交,Dd个体连续自交两代,即
故子二代中高茎∶矮茎=5∶3。
问题(6):若在生长过程中,淘汰矮茎豌豆,则子二代高茎个体中杂合子所占比例是多少 (写出推导过程)
提示:连续自交两代,每代淘汰隐性个体,即
故子二代高茎个体中杂合子所占比例为2/5。
问题(7):玉米子二代中,黄粒与白粒的分离比是多少 (写出推导过程)
提示:玉米子一代中,1/4EE、2/4Ee、1/4ee;玉米自然状态为自由交配,即玉米产生的♀、配子可以随机结合,此时可采用群体产生配子比例进行计算,即子一代所产生雌、雄配子的种类及比例均为E∶e=1∶1,则子二代中EE=1/2×1/2=1/4、Ee=2×1/2×1/2=1/2、ee=1/2×1/2=1/4,故黄粒∶白粒=3∶1。
(1)概率的计算
①利用公式计算:概率=(某性状或遗传因子组合数/总组合数)×100%,如杂合子Bb自交后代中BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,则子代中Bb个体的概率为1/2。
②利用配子分析:个体的遗传因子组成是由雌雄配子共同决定的,依据配子的概率即可计算相应个体的概率。如Aa的个体自交,其雌雄配子均有A和a两种,且各占1/2,雌雄配子随机结合,结果如图所示。
(2)杂合子概率的两种情况(亲本的遗传因子组成均为Aa)
①若求显性性状的子代中Aa所占的比例,则显性个体遗传因子组成及比例为AA∶Aa=1∶2,得Aa的概率为2/3。
②若子代个体性状未知,则其遗传因子组成及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,得Aa的概率为1/2。
(3)杂合子(Aa)连续自交n代的子代情况分析
项目 杂 合子 纯 合子 显性 纯合子 隐性 纯合子 显性性 状个体 隐性性 状个体
所占 比例 1- (1- ) (1- ) (1+ ) (1- )
说明:对于淘汰隐性个体的连续自交问题,可按照杂合子连续自交进行计算,最后去除隐性个体即可,可得纯合子所占比例为(2n-1)/(2n+1)、杂合子所占比例为2/(2n+1)。
(4)杂合子Aa连续随机交配n代,杂合子、显性纯合子和隐性纯合子的比例
项目 杂合子 显性纯合子 隐性纯合子
所占比例 1/2 1/4 1/4
2.已知一批遗传因子组成为AA和Aa的豌豆和玉米种子,其中纯合子与杂合子的比例均为2∶1,分别间行种植,则在自然状态下,豌豆和玉米子一代的显性性状纯合子与隐性性状个体的比例分别为(　D　)
A.3∶1、3∶1 B.3∶1、4∶1
C.9∶1、9∶1 D.9∶1、25∶1
解析:豌豆在自然状态下只能进行自交,亲本中AA∶Aa=2∶1,则子一代显性性状纯合子(AA)与隐性性状个体(aa)的比例为(2/3+1/3×1/4)∶(1/3×1/4)=9∶1。玉米在自然状态下进行自由交配,亲本中AA∶Aa=2∶1,可知群体雌配子A∶a=5∶1,雄配子A∶a=5∶1,则子一代显性性状纯合子(AA)与隐性性状个体(aa)的比例为(5/6×5/6)∶(1/6×1/6)=25∶1。
3.某生物种群中,隐性个体的成体没有繁殖能力。一个杂合子(Aa)自交,得到子一代(F1)个体。F1个体自交,F2中有繁殖能力的个体占F2总数的(　C　)
A.8/9 B.1/9 C.5/6 D.2/3
解析:根据题意,F1个体中有AA、Aa和aa三种遗传因子组成,但aa的成体没有繁殖能力,F1个体自交:1/3AA自交后代不发生性状分离,而2/3Aa自交后代发生性状分离(1/4AA、1/2Aa、1/4aa),因此F2中有繁殖能力的个体占F2总数的比例为1-aa=1-2/3×1/4=5/6。
新知探究三　分离定律的应用和特定条件下的遗传情况分析
资料1:家鼠的灰毛和黑毛由一对等位基因控制,灰毛(D)对黑毛(d)为显性。
问题(1):现有一只灰毛雄鼠,想确定其是否为纯合子,请设计实验方案,预测结果并得出结论。
提示:让该雄鼠与多只黑毛雌鼠进行交配,统计后代的性状表现及比例,若后代均为灰毛,则该雄鼠为纯合子,若后代灰毛∶黑毛接近1∶1,则该雄鼠为杂合子。
问题(2):若让多只灰毛家鼠随机交配,发现每一代都出现1/3的黑毛家鼠,其余均为灰毛,试分析其原因。
提示:多只灰毛家鼠随机交配,后代的性状表现比例为灰∶黑=2∶1,推测可能是显性纯合(DD)致死。
问题(3):若灰毛雄鼠产生的配子D致死,而雌性不存在配子致死,则两只杂合灰毛家鼠杂交后代的性状表现及比例是什么
提示:雌性家鼠可以产生D、d两种类型配子且比例为1∶1,雄性家鼠只有d一种类型配子参与受精作用,故后代的性状表现及比例为灰毛∶黑毛=1∶1
问题(4):若灰毛家鼠产生的雄配子D有50%致死,则两个杂合灰毛家鼠杂交后代的性状表现及比例是什么
提示:雄配子D有50%致死,则雄性产生的雄配子D∶d=1∶2。而雌性产生的雌配子D∶d=1∶1,故后代灰毛=1/6+1/6+2/6=4/6,黑毛=2/6,故灰毛∶黑毛=2∶1(见表)。
　　　雌配子 雄配子　　　 1/2D 1/2d
1/3D 1/6DD 1/6Dd
2/3d 2/6Dd 2/6dd
资料2:绵羊的有角与无角为一对相对性状,其遗传因子组成与性状表现如表所示:
项目 HH Hh hh
公羊 有角 有角 无角
母羊 有角 无角 无角
问题(5):若一只有角母羊生了一只无角小羊,该小羊的遗传因子组成和性别分别是什么
提示:有角母羊的遗传因子组成一定是HH,则子代无角小羊中一定含H,其遗传因子组成应为Hh,性别为雌性。
问题(6):一只杂合有角公羊和一只杂合的无角母羊杂交,写出子代的性状表现和比例。
提示:双亲基因型均为Hh,则子代雄性个体中有角与无角的比例为3∶1,雌性个体中有角与无角的比例为1∶3,故子代有角∶无角为1∶1。
资料3:紫茉莉的花色有红色、粉红色和白色。红色花与白色花杂交,子代全为粉红色花,粉红色花自交,子一代中有25株开白花、25株开红花、50株开粉红色花。
问题(7):若子一代中粉红花植株自交,请写出子二代的性状表现及比例。
提示:红花∶粉红花∶白花=1∶2∶1。
(1)纯合子与杂合子的判断
①测交法(在已确定显隐性性状的条件下)
a.方法:待测个体×隐性纯合子→子代
b.
②自交法
a.方法:待测个体子代
b.
(2)特定条件下的遗传情况分析
①不完全显性:如遗传因子A和a分别控制红花和白花,在完全显性时,Aa自交后代中红花(AA、Aa)∶白(aa)=3∶1;在不完全显性时,Aa自交后代中红花(AA)∶粉红花(Aa)∶白花(aa)=1∶2∶1。
②某些遗传因子致死导致性状分离比改变
a.隐性纯合致死:由于aa死亡,所以Aa自交后代中只有一种性状表现,遗传因子组成及比例为AA∶Aa=1∶2。
b.显性纯合致死:由于AA死亡,所以Aa自交后代中有两种性状表现,遗传因子组成及比例为Aa∶aa=2∶1。
c.配子致死:致死遗传因子在配子时期发挥作用,不能形成有活力的配子。例如，雄配子A致死,则Aa自交后代中有两种性状表现,遗传因子组成及比例为Aa∶aa=1∶1。
4.下列各项实验中应采取的最佳交配方式分别是(　B　)
①鉴别一只白兔是否为纯合子　②鉴别一株小麦是否为纯合子　③不断提高水稻品种的纯合度
④鉴别一对相对性状的显隐性关系
A.杂交、测交、自交、测交
B.测交、自交、自交、杂交
C.杂交、测交、自交、杂交
D.测交、测交、杂交、自交
解析:鉴别一只白兔是否为纯合子应采用测交;鉴别一株小麦是否为纯合子的最佳交配方式是自交;连续自交能提高水稻品种的纯合度;通过杂交的方法可以鉴别一对相对性状的显隐性关系。
5.一个杂合子(Aa)植株自交时,含有隐性配子的花粉有50%的死亡率,则自交后代遗传因子组成的比例是(　C　)
A.1∶1∶1 B.4∶4∶1
C.2∶3∶1 D.1∶2∶1
解析:根据题意可知,Aa植株中雌配子有1/2A、1/2a,雄配子a有50%致死,说明雄配子是1/2A、1/2×1/2a,即2/3A、1/3a,则有如表情况:
　　　　雄配子 雌配子　　　　 1/3a 2/3A
1/2a 1/6aa 2/6Aa
1/2A 1/6Aa 2/6AA
后代各种遗传因子组成及比例为AA∶Aa∶aa=2∶3∶1。
6.人类秃顶与非秃顶由一对遗传因子控制,其遗传因子组成及性状表现关系如表所示。下列分析正确的是(　B　)
项目 BB Bb bb
男 非秃顶 秃顶 秃顶
女 非秃顶 非秃顶 秃顶
A.一对非秃顶夫妇的子代一定是非秃顶
B.非秃顶男性的女儿一定非秃顶
C.非秃顶女性与秃顶男性的子代性状分离比为3∶1
D.秃顶夫妇的子代一定秃顶
解析:非秃顶男性(BB)与非秃顶女性所生孩子一定是B　,若为男孩,则可能为秃顶(Bb);非秃顶男性的女儿(B　)一定非秃顶;非秃顶女性(B　)与秃顶男性(Bb或bb)的子代性状分离比不一定是3∶1;秃顶夫妇所生孩子不一定是秃顶,如Bb与bb所生的女儿(Bb)为非秃顶。
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
[科研情境]
豌豆花的位置分为叶腋和茎顶两种,分别受遗传因子T和t控制。种植遗传因子组成为TT和Tt的豌豆(两者数量之比是2∶1。两种类型的豌豆繁殖率相同)得F1。
探究:(1)自然状态下豌豆的传粉方式是什么
提示: 自花传粉、闭花受粉。
(2)在自然状态下,F1中遗传因子组成为TT、Tt、tt的数量之比为多少
提示:亲本中的TT占2/3,Tt占1/3,豌豆在自然状态下进行自花传粉,因此自交后代中TT占2/3+(1/3)×(1/4)=9/12,Tt占(1/3)×(1/2)=2/12,tt占(1/3)×(1/4)=1/12。因此TT、Tt、tt的数量之比为9∶2∶1。
(3)在自然状态下,F1性状表现及比例是怎样的
提示:叶腋∶茎顶=11∶1。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.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。 2.分离定律在生物的遗传中具有普遍性。 3.有性生殖的生物,一对相对性状的遗传普遍遵循分离定律,可以利用该定律对后代的性状表现进行预测。
随堂反馈
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.紫茉莉的花色由R、r控制,其中RR为红色,Rr为粉红色,rr为白色。红花紫茉莉与白花紫茉莉杂交得F1,F1自交产生F2。下列关于F2个体的叙述不正确的是(　B　)
A.白花个体所占比例为1/4
B.红花个体所占比例为3/4
C.杂合子所占比例为1/2
D.纯合子所占比例为1/2
解析:根据题意可知,F2中遗传因子组成及比例为RR∶Rr∶rr=1∶2∶1,即白花个体所占比例为1/4;红花个体遗传因子组成为RR,故F2个体中红花个体所占比例为1/4;F1(Rr)自交产生的F2个体中杂合子(Rr)所占比例为1/2;RR和rr均为纯合子,因此纯合子所占比例为1/2。
2.豌豆种群杂合子(Aa)作为亲本,连续自交,每代除去隐性个体,得到的F3中纯合子所占比例为(　D　)
A.3/4 B.9/16 C.2/5 D.7/9
解析:自花传粉,闭花受粉的豌豆杂合子,其遗传因子组成为Aa,逐代自交3次,在F3中纯合子比例为1-(1/2)3=7/8,杂合子的比例为(1/2)3=1/8。又因为F3中显性纯合子=隐性纯合子=(1/2)×(7/8)=7/16。虽然每一代都除去隐性个体,但是在计算时可以等同于第三代一同除去隐性个体,也就是在F3中AA=7/16,Aa=1/8,所以纯合子所占的比例是7/9。
3.家蚕幼体体色的黑色(A)与淡赤色(a)是一对相对性状。在某杂交实验中,后代有50%的幼体体色为黑色,则其亲本的遗传因子组成是(　A　)
A.Aa×aa B.AA×Aa
C.Aa×Aa D.AA×aa
解析:已知家蚕幼体体色的黑色(A)与淡赤色(a)是一对相对性状,遵循基因的分离定律。亲本Aa×aa,后代Aa∶aa=1∶1,黑色的概率为50%。
4.某种自花传粉植物的花色有红色、粉色和白色三种类型,由一对等位基因控制。红花植株与白花植株杂交所得F1植株均表现为粉花,F1自交产生F2。下列相关叙述错误的是(　B　)
A.亲代红花植株和白花植株均为纯合子
B.F1植株自交的过程中,对母本去雄后不需要套袋处理
C.F2中粉花植株∶白花植株≈2∶1
D.F2植株的花色有3种类型,且纯合子∶杂合子≈1∶1
解析:根据题目信息判断该植物花色的遗传为不完全显性,AA、aa和Aa分别表现红花、白花和粉花,因此亲代红花植株和白花植株均为纯合子。F2中粉花植株∶白花植株≈2∶1。F2植株的花色有3种类型,且纯合子∶杂合子≈1∶1。因为该植物是自花传粉,因此F1植株自交的过程中不用对母本去雄。
5.在一些性状遗传中,具有某种遗传因子组成的合子不能完成胚胎发育,导致后代中不存在该遗传因子组成的个体,从而使性状的分离比发生变化,小鼠毛色的遗传就是一个例子。一个研究小组经大量重复实验,在小鼠毛色遗传的研究中发现:
A.黑色鼠与黑色鼠杂交,后代全部为黑色鼠
B.黄色鼠与黄色鼠杂交,后代黄色鼠与黑色鼠的数量比为2∶1
C.黄色鼠与黑色鼠杂交,后代黄色鼠与黑色鼠的数量比为1∶1
根据上述实验结果,回答下列问题(控制毛色的显性遗传因子用A表示,隐性遗传因子用a表示)。
(1)黄色鼠的遗传因子组成是　　　　,黑色鼠的遗传因子组成是　　　　。
(2)推测不能完成胚胎发育的合子的遗传因子组成是　　　　。
(3)写出上述B、C两个杂交组合的遗传图解。
解析:根据B组中黄色鼠的后代出现黑色鼠可知,B组亲本黄色个体为杂合子(Aa),且黄色对黑色为显性,黑色个体都是隐性纯合子(aa)。由B组亲本黄色个体为杂合子(Aa)可知,其后代的遗传因子组成为1AA(黄色)∶2Aa(黄色)∶1aa(黑色),推测AA个体在胚胎发育过程中死亡,则存活的黄色鼠遗传因子组成为Aa。
答案:(1)Aa　aa　(2)AA
(3)如图