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第27讲 基因的显性与隐性
同学们,你认为开红花的植株与开白花的植株杂交,其子代所开的花是粉红色,还是红色或白色呢?自然界性状的遗传到底有怎样的规律,我们一起来了解孟德尔的故事吧。
孟德尔出生于奥地利,在修道院担任神父,1856年,孟德尔开始了他长达8年的豌豆杂交实验。他从种子商那里弄来了34个品种的豌豆,从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种可以易于区分的稳定性状,例如高茎与矮茎、圆粒与皱粒、花的紫色与白色、花顶生与花腋生等。8年间,他种植了近万株豌豆,挑了近5万颗种子,精心培育细心统计。由此发现了遗传学三大基本规律中的两个,揭示了生物遗传奥秘的基本规律。
虽然孟德尔将他的研究成果整理成了论文并顺利地发表,但由于伟大的孟德尔思维和实验在当时太超前了,时人不能与之共识。孟德尔晚年曾经充满信心地对他的好友,布鲁恩高等技术学院大地测量学教授尼耶塞尔说:“看吧,我的时代来到了。”这句话成为伟大的预言。直到孟德尔逝世16年后,豌豆实验论文正式出版后34年,他从事豌豆试验后43年,预言才变成现实。孟德尔作为遗传学的奠基人,被誉为“现代遗传学之父”。
本堂课,让我们走进“第27讲 基因的显性和隐性”,通过2个概念,跟随着孟德尔以豌豆的高茎和矮茎这对相对性状来探讨遗传规律。并请你推测:能卷舌的父亲与不能卷舌的母亲,他们所生的孩子到底能不能卷舌呢?
要充分理解这个概念,我们需要通过以下9个问题来进一步探究。
1.什么是显性性状和隐性性状?(P34-35)
相对性状有显性性状和隐性性状之分。
(1)显性性状:具有相对性状的两个纯种个体杂交时,子一代表现出来的性状叫做 。
(2)隐性性状:具有相对性状的两个纯种个体杂交时,子一代没有表现出来的性状叫做 。
概念 生物体的性状主要由基因控制
1
显性性状
隐性性状
×
P(亲代)
?
F1(子一代)
父本
母本
纯种高茎
纯种矮茎
全部高茎
×
P(亲代)
F1(子一代)
父本
母本
高茎
矮茎
高茎
相对性状有显性性状和隐性性状之分。
显性性状:在杂合子一代所表现出来的性状
隐性性状:在杂合子一代未表现出来的性状
显性性状
显性性状
隐性性状
2.什么是显性基因和隐性基因?(P35)
控制相对性状的基因有显性和隐性之分。习惯上,用同一英文字母的大、小写(如D、d)分别表示控制相对性状的显性基因和隐性基因。
(1)显性基因:控制显性性状的基因称为显性基因,如“ ”。
(2)隐性基因:控制隐性性状的基因称为隐性基因,如“ ”。
D
d
Dd
DD
dd
高茎
相对性状:高茎和矮茎
高茎为显性性状,矮茎为隐性性状
D为显性基因,控制显性性状,即高茎
又因为基因在体细胞中成对存在,所以DD控制高茎这种性状。那Dd呢?
高茎
矮茎
3.在体细胞和生殖细胞中,基因如何表示?(P35)
(1)体细胞中的基因是成对存在的:有3种表示形式,即 。
(2)生殖细胞中只有成对基因中的一个:有2种表示形式,即 。
DD、Dd、dd
D、d
4.在相对性状的遗传中,显性性状的基因组成有几种,隐性性状的基因组成有几种?(P35)
(1)显性性状的基因组成有2种,即 。
(2)隐性性状的基因组成只有1种,即 。
DD、Dd
dd
Dd
DD
dd
显性性状
显性性状
隐性性状
5.孟德尔的豌豆杂交实验过程是怎样的呢?(P34)
(1)实验过程:
(2)孟德尔发现两个奇妙的现象,分别是什么?并对此提出了什么疑问?
①纯种高茎和纯种矮茎杂交,得到的子一代全为 。矮茎为什么“消失”了?
高茎
②子一代自交得到子二代,子二代中既有高茎,又有矮茎,而且高茎∶矮茎接近 。
为什么子二代中又出现了矮茎?由此推测,在子一代中,隐性基因控制的性状不表现,是否是隐性基因没有传递给子代?为了解开以上的谜团,我们需要通过以下几个问题来探究。
3∶1
6.利用遗传图解来解释实验过程中出现的两个奇妙现象,用D、d来表示基因。
(1)遗传图解:
(2)解开谜团:
①纯种高茎(DD)和纯种矮茎(dd)杂交,得到的子一代基因组成全为Dd,全部表现为高茎,所以矮茎“消失”了。
②子一代(Dd)自交得到子二代,子二
代的基因组成有DD、Dd、dd三种,
所以子二代中既有高茎,又有矮茎,
而且高茎∶矮茎接近3∶1。
由此推测,子一代虽表现为高茎,
但仍然把 基因遗传给了子
二代。所以虽然隐性基因控制的性状不表现,但隐性基因并没有消失,还是会 下去。
矮茎
遗传
(3)子一代、子二代的基因组成和性
状表现分别有哪几种?
子一代:基因组成有 种,性状
表现有 种。
子二代:基因组成有 种,且
其比例为 ;性状表现有
种,且其比例为 。
1
1
3
1∶2∶1
2
3∶1
F1的性状
F1的基因
生殖细胞
的基因
受精卵可
能的基因
F2的性状
高茎
×
高茎
Dd
Dd
D
d
D
d
DD
Dd
Dd
dd
高茎
高茎
高茎
矮茎
基因组成是Dd的个体只表现D控制的性状不表现d控制的性状,但d不受D影响还会继续遗传去。
Dd
×
基因有三种:DD、Dd、dd
性状有两种:高茎和矮茎
7.做遗传题的方法步骤:先确定显、隐性性状→写出已知个体的基因型→推出其他个体的基因型,计算概率、数量。
(1)如何判断显性性状、隐性性状?
①“凭空消失的为隐性”:具有相对性状的两个纯种个体杂交时,子一代“消失”的性状(未表现出来的性状)即为隐性性状。
②“无中生有的为隐性”:两个具有相同性状的亲本杂交时,子一代表现出来的与亲本不同的新性状即为隐性性状。
(2)在遗传题中常出现的专业名词:
①基因组成即基因型
②性状即表现型
③显性纯合子,如:
④杂合子(或携带者),如:
⑤隐性纯合子(或隐性个体),如:
DD
Dd
dd
题型2:已知亲、子代的性状,推测性状的显隐性、基因型,并计算概率
例:人的肤色正常和肤色白化(白化病)是由一对基因控制的相对性状,下图是一个家族白化病的遗传图谱,请回答(用B、b来表示这一对相对性状):
(1)你通过 个体
可以判断出 为隐性性状。
(2)请你分别写出Ⅱ4、Ⅲ8个体的基因型
、 。
(3)Ⅲ8的基因型为Bb的概率是 ,
Ⅱ3和Ⅱ4再生一个基因型为Bb的概率是 。
(4)Ⅱ3和Ⅱ4再生一个肤色正常的
孩子的概率是 。
(5)Ⅲ9携带致病基因的概率是 ,Ⅱ5和Ⅱ6再生一个携带致病基因的孩子的概率是 。
Ⅱ3、Ⅱ4、Ⅲ7/Ⅱ5、Ⅱ6、Ⅲ10
肤色白化/白化病
Bb
BB或Bb
2/3
1/2
3/4
2/3
3/4
例:有两株圆粒豌豆杂交,结出的豌豆中既有圆粒也有皱粒。(用A、a表示)
(1)若结出的豌豆中圆粒有600粒,则基因型为AA的圆粒有 粒,皱粒有 粒。
(2)若结出的圆粒、皱粒豌豆共有600粒,则圆粒有 粒,基因型为AA的圆粒有 粒,皱粒有 粒。
200
200
450
150
150
例:已知有酒窝由显性基因(B)控制,没有酒窝由隐性基因(b)控制。
(1)一对夫妇分别为有酒窝、没有酒窝,请推测这对夫妇的基因型,后代的表现型及其概率。
(2)一对夫妇都没有酒窝,请推测这对夫妇的基因型,后代的表现型及其概率。
(3)一对夫妇都能卷舌,请推测这对夫妇的基因型,后代的表现型及其概率。
有两种可能:①这对夫妇的基因型分别是BB、bb; 后代全为有酒窝;②这对夫妇的基因型分别是Bb、bb; 后代可能有酒窝、可能没有酒窝,且概率都为50%。
题型2:已知性状的显隐性和表现型,推测基因型和概率
这对夫妇的基因型分别是bb、bb; 后代全为没有酒窝。
有三种可能性分析。
8.在植物的杂交过程中,判断基因型、性状的方法。
两株植物杂交,所结果实其果皮的颜色、果实的口味、果肉(或果皮)的基因组成、种皮的颜色(或基因组成),都只由提供子房的植株决定;唯独胚的基因组成与两个亲本都有关,因为它是由 发育而来。你掌握了这种方法吗?请通过下面这个实例来理解这种方法的应用。
如果一株红果番茄的花(Ee),接受了一株黄果番茄的花粉(ee),则该植株结出的番茄果实颜色是 ,果皮的基因型是 ;其结出的番茄种皮的基因型是 ,胚的基因型是 。
受精卵
红色
Ee
Ee
Ee或ee
9.判断某个显性性状个体的基因型是BB还是Bb的方法。
(1)动物:将该显性性状的个体与隐性性状的个体杂交。结果:①若后代个体全为 ,则说明该显性性状的个体的基因型为BB;②若后代出现 的个体,则说明该显性性状的个体的基因型为Bb。
(2)植物:
方法一:将显性性状的个体与隐性性状的个体杂交,结果同上。
方法二:自交,结果:①若后代个体全为 , 则说明该显性性状的个体的基因型为BB;②若后代出现 的个体,则说明该显性性状的个体的基因型为Bb。
显性性状
隐性性状
显性性状
隐性性状
鉴定植物的基因型一般采取方法二,想一想这是为什么?
家族 分组 父母 性状 家族 数量 学生性状及数量 能卷舌 不能卷舌
一 一能卷舌一不能卷舌 40 30 10
二 均为能卷舌 145 120 25
三 均为不能卷舌 15 0 15
不能卷舌为隐性性状,能卷舌为显性性状。
判断显隐性方法2:两个亲本高茎杂交,后代都是高茎,则高茎为显性。
组别 亲本蚕茧的性状 子代蚕茧的性状 金黄色 白色
一 金黄色和金黄色 有 有
二 金黄色和白色 有 有
三 白色和白色 无 有
白色为隐性性状,金黄色为显性性状。
隐性
≈3:1
隐性性状
要充分理解这个概念,我们需要通过以下2个问题来进一步探究。
1.什么是遗传病?(P36)
(1)遗传病:通常是指由遗传物质改变而引起的、可遗传的疾病,其中相当一部分是由 引起的。
(2)致病基因有显性的和隐性的,遗传病可分为隐性遗传病(如:白化病、红绿色盲、苯丙酮尿症、血友病等)和显性遗传病(如:并指征、多指症等)。
概念 遗传信息发生改变可以引起生物变异
2
致病基因
2.什么是近亲?为什么禁止近亲结婚?(P36-37)
(1)近亲是指直系血亲和三代以内的旁系血亲。
(2)因为如果一个家族中曾经有过某种隐性遗传病,其后代携带该致病基因的可能性就大。如果近亲之间再婚配生育,产生隐性纯合的机会增加,这种遗传病出现的机会就会增加。所以禁止近亲结婚,可以 后代患遗传病的概率。
降低
白化病
21-三体综合征
近亲关系图
直系血亲
旁系血亲
请阅读下列资料:
资料一:“八年耕耘源于对科学的痴迷,一畦畦豌豆蕴藏着遗传的秘密”。让我们从孟德尔的豌豆杂交实验开启探索遗传的奥秘。豌豆植株有许多易于区分的性状,而且它是闭花传粉(自然状态下,花粉只能落到同一朵花的雌蕊柱头上)。孟德尔把纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆杂交,获得杂交子一代种子,由杂交子一代种子长成的植株都是高茎的;孟德尔又把子一代杂种高茎豌豆的种子种下去,结果发现长成的子二代植株有高茎的,也有矮茎的。
资料二:达尔文是19世纪伟大的生物学家,也是
进化论的奠基人。达尔文到了晚年,他意识到自
己婚姻的悲剧在于近亲,所以他把这个深刻的教
训写进了自己的论文。
资料三:果蝇个体小,饲养容易,繁殖力强,在25℃时,12天就可繁殖一代,每对果蝇一次可繁殖几百个后代,而且果蝇体细胞中染色体数目少。因此,在遗传学研究中,果蝇是一种极好的实验材料。其翅型的遗传具有如图所示的特点。
据此,完成典例和变式1—7题。
根据资料一,分析下列关于孟德尔杂交实验的解释,错误的是( )
A.相对性状有显性性状和隐性性状之分
B.控制相对性状的基因有显性和隐性之分
C.生殖细胞中的基因只含成对中的一个
D.隐性基因控制的性状不能遗传给下一代
典例 1
D
变式1 如图为某生物体细胞中基因位于染色体上的示意图,有关该图解的叙述,不正确的是( )
A.染色体上的A、B分别表示两个显性性状
B.如果B来自父方,则b来自母方
C.该个体表现为B控制的性状,b控制的性状不表
现,但能遗传给后代
D.该图可以看出成对的基因位于成对的染色体上
A
让我们从孟德尔的豌豆杂交实验开启探索遗传的奥秘。下表是孟德尔的豌豆杂交实验及实验结果,能推断出高茎是显性性状的一组是( )
典例 2
B
组别 亲代杂交组合 子代性状
A 高茎×高茎 全是高茎
B 高茎×高茎 既有高茎,又有矮茎
C 高茎×矮茎 既有高茎,又有矮茎
D 矮茎×矮茎 全是矮茎
变式2 如下表是某生物兴趣小组的同学对部分家庭的子女有无耳垂(用A、a表示)的情况进行调查的结果。你认为以下说法合理的是( )
A.无耳垂是显性性状,有耳垂是隐性性状
B.第Ⅰ组所有父亲的基因组成全是AA
C.第Ⅲ组任一对夫妇都能生出有耳垂的孩子
D.第Ⅱ组中肯定有基因组成为Aa的夫妇
D
组别 父亲 母亲 家庭数目 子女有耳垂人数 子女无耳垂人数
Ⅰ 有耳垂 无耳垂 342 271 106
Ⅱ 有耳垂 有耳垂 527 397 167
Ⅲ 无耳垂 无耳垂 201 0 233
(2023·邵阳改编)“八年耕耘源于对科学的痴迷,一畦畦豌豆蕴藏着遗传的秘密”。豌豆豆荚的颜色绿色(B)对黄色(b)为显性。现将绿色豌豆(Bb)的花粉传授到黄色豌豆的柱头上,则当年黄色豌豆植株所结豌豆豆荚的颜色及种子中子叶的基因组成是( )
A.绿色、bb B.黄色、bb
C.绿色、Bb或bb D.黄色、Bb或bb
典例 3
D
变式3 (原创)如图为玉米种子的结构示意图,①~⑥表示玉米种子的各组成部分,下列各组结构中基因组成全部相同的一组是( )
A.⑤⑥
B.①②③④⑤
C.①②③④
D.①②③④⑥
C
达尔文是19世纪伟大的生物学家,也是进化论的奠基人。达尔文晚年意识到自己婚姻的悲剧在于近亲,从生物学的角度来看其原因是( )
A.近亲结婚不符合我国的风俗习惯
B.近亲结婚会引发家族矛盾
C.近亲结婚后代一定会患遗传病
D.近亲结婚后代患遗传病的可能性较大
典例 4
D
变式4 《红楼梦》是以贾宝玉和林黛玉的爱情悲剧为主线的古典名著,书中人物众多,如图展示了部分人物与贾宝玉的关系。根据我国民法典规定,下列人物中可以与宝玉结婚的是( )
A.林黛玉 B.花袭人 C.薛宝钗 D.王熙凤
B
(2024·长沙)肤色正常和白化病是一对相对性状(由基因A、a控制)。一个白化病患者(其父母肤色正常)和一个肤色正常的人婚配,下列推测正确的是( )
A.白化病是由显性基因A控制
B.该患者的子女一定患白化病
C.患者父亲的基因组成为AA或Aa
D.该患者的子女一定含a基因
典例 5
D
变式5 先天性耳聋是一种由常染色体上的基因引起的遗传病,某家族该病的遗传图谱如图所示(用E和e分别表示控制相关性状的显性基因和隐性基因)。相关叙述错误的是( )
A.该病的致病基因是隐性基因
B.5号个体的基因组成是Ee
C.8号个体的基因组成可能是EE或Ee
D.9号个体携带致病基因的概率是2/3
C
(2024·湖南改编)果蝇的长翅、残翅受一对基因控制,如图甲、乙所示。研究者做了如下实验,选用一只长翅果蝇与一只残翅果蝇作为亲代,进行多次杂交,得到的子代(子一代)全为长翅。再让子一代长翅果蝇雌、雄个体进行杂交,得到的子代(子二代)果蝇的性状和占比如图丙所示。请回答问题:
(1)果蝇的长翅和残翅是一对相对性状,长翅为 性状。
(2)亲代残翅果蝇的基因组成是图乙中的 (填序号)。
典例 6
显性
③
(3)图丙中,子二代果蝇的长翅与残翅的数量比是 ,其中长翅果蝇的基因组成是图乙中的 (填序号)。现从子二代中任取一只长翅雄果蝇,请设计一个实验来证明其基因组成。请简要说明你设计的实验步骤并预期实验结果。
实验步骤:让该长翅雄果蝇与多只 果蝇杂交,观察子代的翅型。 。
3:1
①或②
残翅雌
若子代全是长翅,则该长翅雄果蝇的基因组成为AA;若子代既有长翅,也有残翅,则其基因组成为Aa
(4)研究发现,将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培养,会得到一些翅长接近长翅果蝇的成虫,这些成虫在正常环境温度下产生的后代又都是残翅果蝇。这说明了 。
生物的性状是基因与环境共同作用的结果
变式6 豌豆是遗传学研究的优秀材料。已知豌豆的高茎、矮茎是一对相对性状,由基因D、d控制。分析实验和方案回答下列问题:
(1)该相对性状中,隐性性状是 ,隐性性状个体的基因组成是 。
(2)就该相对性状而言,亲代产生的雌性生殖细胞有 种类型,子一代纯种个体中的性状表现是 。
亲代性状 子一代性状
杂交实验 高茎、高茎 高茎、矮茎
矮茎
dd
两
高茎或矮茎
(3)现有子一代高茎植株一棵,即将形成花芽。欲确定该高茎植株的基因组成,请选择下表中操作上最简单的方案并说明理由。 。
方案一。因为相比于方案二,方案一不需要对植株进行去雄、套袋和人工辅助授粉,操作更简单,且结果易观察。如果后代全都是高茎,则该高茎植株的基因组成是DD;如果后代既有高茎,也有矮茎,则该高茎植株的基因组成是Dd
实验方案 操作简介
方案一 该高茎植株自交 该高茎植株自然生长、自花授粉;收集植株上的所有种子种下,观察子代性状表现
方案二 该高茎植株与dd个体杂交 将dd个体的花粉授给去雄的该高茎植株;收集植株上的所有种子种下,观察子代性状表现
茉莉的红花受A基因控制,白花受a基因控制。用开红花的茉莉品种与开白花的茉莉品种杂交,子一代全都开粉红花。据此请回答下列问题:
(1)红花、白花、粉红花在遗传学上称为 ;出现粉红花的现象在遗传学上称为 。
(2)为了解粉红花的基因组成,将子一代的粉红花继续相互多次杂交,得到子二代表现型以及分离比为红花∶粉红花∶白花=1∶2∶1,由此,可以推测粉红花的基因组成为 。
典例 7
相对性状
变异
Aa
(3)为进一步证实关于粉红花的基因组成推测,用上述植株设计杂交实验进行证明,思路为:用粉红花与花色为 花杂交,子代表现型与分离比为 。
(4)若期待该粉红花子代都是粉红花,可以采取的生殖方式为 ,该生殖方式在生产实践中应用的优点是 。
白色
粉红∶白色=1∶1
无性生殖
有利于保持母体优良性状、繁殖速度快
变式7 牛的有角和无角是一对相对性状(A、a表示相关基因),公牛、母牛的相关基因组成及性状表现如下表,请回答:
(1)有角公牛的子代中出现了有角个体,这一现象称作 。性状的遗传实质是亲代把 传递给了子代。
(2)让无角公牛与一头无角母牛交配,子代中出现了有角牛,则该有角牛的性别是 ,基因组成为 。
遗传
AA Aa aa
公牛 有角 有角 无角
母牛 有角 无角 无角
基因
公牛
Aa
(3)为尽快确认一头有角公牛的基因组成,农场主设计了如下杂交实验,请予以完善。
①让该有角公牛与多头有角母牛交配,产生大量子代。
②统计子代中 (填“公牛”或“母牛”)角的情况,可判断该有角公牛的基因组成。结果预测:
a.若子代中 ,则该有角公牛的基因组成为 。
b.若子代中 ,则该有角公牛的基因组成为 。
AA Aa aa
公牛 有角 有角 无角
母牛 有角 无角 无角
母牛
母牛全为有角
AA
母牛有的有角,有的无角
Aa
(一)思维模型构建
①
②
③
④
⑤
遗传效应
染色体
细胞核
隐性基因
显性性状
(二)一“境”到底,本课小结
结合“创设情境”中的内容,能卷舌的父亲与不能卷舌的母亲,他们所生的孩子到底能不能卷舌呢?(能卷舌是显性性状,受A基因控制;不能卷舌是隐性性状,受a基因控制。)
答:父亲能卷舌,其基因组成可能是AA或Aa,母亲不能卷舌,其基因组成是aa。如果父亲的基因组成是AA,则孩子的基因组成为Aa,性状表现为能卷舌。如果父亲的基因组成为Aa,则孩子的基因组成可能为Aa(能卷舌)或aa(不能卷舌),且能卷舌和不能卷舌的概率各占50%。