【高考突破方案】必修二 专题5 第1讲　基因的分离定律 -讲义（教师版） 高考生物一轮复习

专题5　遗传的基本规律和伴性遗传
第1讲　基因的分离定律
　　阐明有性生殖中基因的分离现象及对分离现象的解释 生命观念 阐明遗传学基本概念，分析基因分离定律的实质，从细胞水平建立遗传与变异、进化与适应的观点
科学思维 1.理解孟德尔遗传实验的科学方法，利用假说—演绎法，培养归纳与概括、演绎与推理等能力 2.熟悉分离定律的基本解题规律，运用基本方法解决实际问题
科学探究 掌握验证分离定律的实验方法，能够分析实验现象、交流实验结果、得出实验结论，培养经典遗传学实验设计能力；运用假说—演绎法解决现实生活中的遗传学问题
社会责任 形成严谨求实的科学态度和勇于质疑、敢于创新的科学精神
一、豌豆用作遗传实验材料的优点
1.传粉方面：豌豆花是__两性__花，在未开放时，进行__自花__传粉(也叫自交)，避免了外来花粉的干扰，所以豌豆在自然状态下一般都是__纯__种。
2.性状方面：具有多对易于__区分__且能稳定遗传的性状。
3.操作方面：花大，便于进行__人工异花传粉__操作。
4.生长方面：豌豆的生长周期短且易栽培，一次产生的后代数量多。
二、孟德尔遗传实验的杂交方法与程序
玉米作为遗传实验材料的相关知识点
(1)玉米作为遗传实验材料，其优点有：①单性花，雌雄同株，便于进行人工杂交；②具有多对易于区分的性状，且能稳定遗传；③易栽培，生长周期短，一次产生的后代数量多。
(2)利用玉米进行人工杂交时，不需要在开花前对母本去雄，其原因是玉米是单性花，即雌雄异花，只需在开花前对母本的雌花进行套袋，即可避免自交和外来花粉的干扰。
(3)利用玉米进行人工杂交时，主要的操作流程：开花前对雌花套袋→(开花时)采集花粉→人工传粉→套袋。
【易错易混自纠】
(1)豌豆杂交实验中人工去雄后及人工传粉后均需套袋处理。( √ )
(2)豌豆在杂交时，父本需要人工剪除雌蕊。( × )
提示：利用豌豆进行杂交实验时，需要对母本进行去雄处理，而父本不需要处理。
(3)孟德尔研究豌豆花的构造，但无须考虑雌蕊、雄蕊的发育程度。( × )
提示：豌豆自花传粉、闭花受粉，要在花粉成熟前去雄，花粉成熟后人工传粉，所以在人工传粉时需要研究豌豆花的构造，考虑雌蕊、雄蕊的发育程度。
(4)玉米雄花的花粉落在同一植株的雌花的柱头上，所完成的传粉过程属于自交。( √ )
三、一对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析
(1)提出问题是建立在杂交和自交实验基础上的，不包括测交实验。
(2)演绎过程不等于测交实验，前者只是理论推导，后者则是进行杂交实验对演绎推理的结论进行验证。
(3)F2出现理论上的3∶1的性状分离比，需要同时满足以下条件：
①条件1：F1雌(雄)性个体形成的不同种类雌(雄)配子数目相等且生活力相同。
②条件2：不同类型的雌(雄)配子，受精的机会相等。
③条件3：不同受精卵发育形成新个体的能力和存活率相同。
④条件4：杂合子的性状表现程度与显性纯合子完全相同(即显性遗传因子对隐性遗传因子为完全显性)。
⑤条件5：用于观察并统计的子代样本数目足够多。
四、基因的分离定律
(1)细胞学基础
(2)研究对象、发生时间、实质及适用范围
【易错易混自纠】
(1)F1产生雌、雄配子的比例为1∶1，此比例为雌、雄配子的数量之比。( × )
提示：杂合子F1产生A、a两种类型的雌配子或雄配子，每种配子的A∶a＝1∶1。一般来说，生物产生的雄配子数远远多于雌配子数。
(2)依据遗传因子假说，若让F1(Dd)与隐性类型(dd)杂交，理应出现两种类型的子代，其比例为1∶1，这属于“演绎推理”阶段。( √ )
(3)隐性性状是生物体不能表现出来的性状，而显性性状是杂合子表现出来的性状。( × )
提示：隐性性状是F1未显现出来的性状，表现显性性状的个体可能是杂合子，也可能是纯合子。
(4)符合基因分离定律并不一定出现3∶1的性状分离比。( √ )
(5)孟德尔巧妙设计的测交方法既可测定个体的基因型，也可测定个体产生配子的比例。( √ )
(6)孟德尔所作假设的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子”。( × )
提示：孟德尔所作假设的核心内容是“生物体形成配子时成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中”。
(7)基因分离定律发生在下图的过程①②中。( √ )
1.孟德尔的一对相对性状的豌豆杂交实验中，F1产生比例相等的两种配子的细胞遗传学基础是__F1在减数分裂形成配子时，在减数分裂Ⅰ后期等位基因随同源染色体的分开而分离__。
2.(必修2 P7图1－5)孟德尔验证实验中用隐性纯合子对F1进行测交实验的原因是__隐性纯合子只能产生一种隐性配子，分析测交后代的性状表现及比例即可推知被测个体产生的配子种类及比例__。
教材拾遗
1.(必修2 P2相关信息)有些植物(如玉米)的花为单性花，花中只有雄蕊的叫__雄花__；只有雌蕊的，叫__雌花__。玉米雄花的花粉落在同一植株的雌花的柱头上，所完成的传粉过程也属于__自交__。
2.(必修2 P8拓展应用)非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉，遇碘变__蓝黑色__，而糯性花粉中所含的是支链淀粉，遇碘变__橙红色__。
考点1　遗传学基本概念
1.基因类概念辨析
(1)相同基因：同源染色体相同位置上控制相同性状的基因，如图中A和A。
(2)等位基因：同源染色体的同一位置上控制相对性状的基因，如图中B和b、C和c、D和d。
(3)非等位基因(有两种情况)：一种是位于非同源染色体上的非等位基因，如图中B/b和C/c；另一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中C/c和D/d。
2.交配类型的辨析及应用
交配 类型 杂交 自交 测交 正交和反交
概念 基因型不同的个体间交配 同一个体或基因型相同的个体间交配 F1与隐性纯合子杂交 正交和反交是一对相对概念，若正交为♂A(性状)×♀B(性状)，则反交为♀A(性状)×♂B(性状)，反之亦然
应用 ①通过杂交将不同优良性状集中于一体，得到新品种； ②通过后代性状表现判断显隐性性状 ①不断提高种群中纯合子的比例； ②用于植物纯合子、杂合子的鉴定 ①测定F1的基因组成，产生配子的种类及比例； ②高等动、植物纯合子、杂合子的鉴定 ①常用于判断待测性状是细胞核遗传还是细胞质遗传； ②用于判定基因是位于常染色体上还是位于性染色体上
注：玉米的同株异花传粉也属于自交。
3.验证分离定律的方法
结合遗传学相关概念，考查生命观念
1.下列有关遗传学基本概念的叙述中，正确的是(　　)
①纯合子杂交产生子一代所表现的性状就是显性性状
②基因型相同，表型一定相同
③杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象叫作性状分离
④一对同源染色体的同一位置上控制相对性状的基因叫等位基因
⑤同种生物的同一性状的不同表现类型，叫作相对性状
A.①②⑤　　　　　 B.①③④
C.③④⑤ D.①④⑤
【答案】C
围绕交配类型的应用，考查科学思维
2.(2024·黑龙江月考)下列关于杂交、自交和测交的叙述，错误的是(　　)
A.用高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，后代都表现为高茎
B.杂合子水稻逐代自交，则后代中的纯合子比例不断提高
C.测交是指用隐性纯合子与未知基因型个体杂交，以推知其基因型的方法
D.一株番茄自交后代出现性状分离，则可判断该个体为显性个体
【解析】A　用高茎豌豆(DD或Dd)和矮茎豌豆杂交，后代可能表现矮茎(dd)，A错误。
结合分离定律的验证及假说—演绎法，考查科学思维和科学探究
3.假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法。下列说法正确的是(　　)
A.“F2中高茎与矮茎的性状分离比接近3∶1”属于演绎过程
B.孟德尔所作假说的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
C.“推测测交后代有两种表型，比例为1∶1”属于实验验证环节
D.孟德尔在豌豆纯合亲本杂交和F1自交遗传实验基础上提出研究问题
【解析】D　“F2中高茎与矮茎的性状分离比接近3∶1”属于实验现象，A错误；孟德尔所作假说的核心内容是“性状是由遗传因子决定的”，B错误；“推测测交后代有两种表型，比例为1∶1”属于演绎推理环节，C错误。
考点2　显、隐性判断及纯合子、杂合子
鉴定的解题方法
1.显、隐性性状的判断
(1)根据子代性状判断
①具有一对相对性状的亲本杂交?子代只出现一种性状?子代所出现的性状为显性性状。
②具有相同性状的亲本杂交?子代出现不同性状?子代所出现的新性状为隐性性状。
?
③测交不能用于判断性状的显隐性关系，因为测交实验是在已知显隐性的基础上进行的验证性实验。
(2)根据遗传系谱图判断
(3)合理设计杂交实验进行判断
2.纯合子与杂合子的鉴定
(1)自交法：此法主要适用于植物，且是最简便的方法。
(2)测交法：此法适用于植物和动物，且需已知显隐性。
(3)花粉鉴定法：此法只适用于花粉粒可鉴别的植物。
结合显、隐性性状的判断和纯合子、杂合子的鉴定，考查科学思维和科学探究
1.番茄果实的颜色由一对等位基因A、a控制。关于番茄果实颜色的三个杂交实验及其结果如下。下列分析正确的是 (　　)
实验1：红果×黄果→F1中红果(492)、黄果(504)。
实验2：红果×黄果→F1中红果(997)、黄果(0)。
实验3：红果×红果→F1中红果(1 511)、黄果(508)。
A.根据三个实验均可判断红果对黄果为显性
B.以上三个实验中的亲本红果均既有纯合子也有杂合子
C.实验3的F1中红果自由交配，产生的子代中红果∶黄果＝8∶1
D.以上三个实验均可验证基因的分离定律
【解析】C　实验1相当于测交实验，不能用其判断显隐性，A错误；实验1的亲本中红果基因型为Aa，实验2的亲本中红果基因型为AA，实验3的亲本中红果基因型均为Aa，B错误；实验3的亲本基因型为Aa，子一代的红果基因型为AA∶Aa＝1∶2，故F1中红果自由交配，产生的子二代中黄果所占比例为2/3×2/3×1/4＝1/9，所以子二代中红果∶黄果＝8∶1，C正确；实验2亲本均为纯合子，不能验证基因的分离定律，D错误。
2.玉米为雌雄同株植物，是遗传学实验经常用到的材料，在自然状态下，花粉既可以落到同一植株的柱头上也可以落到其他植株的柱头上(如图所示)。请回答下列有关问题：
(1)请列举玉米作为遗传学实验材料的两条优点：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)玉米的高茎对矮茎为显性，为探究一高茎玉米植株是纯合子还是杂合子，请你设计最简便的实验思路并预测实验结果。
①实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②预测实验结果：
a.若________________________________________________________________________，则为纯合子；
b.若________________________________________________________________________，则为杂合子。
(3)若通过实验确定这一高茎玉米植株是杂合子，怎样才能获得高茎纯种植株呢？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)具有多对易于区分的相对性状；后代数目多，统计结果更准确；雌雄同株，便于操作；既能自花传粉也能异花传粉
(2)①将高茎玉米植株进行自交，观察子代的表型　②a.子代全为高茎　b．子代既有高茎又有矮茎
(3)将该高茎玉米连续自交，且每一代淘汰掉矮茎个体，直至不再发生性状分离为止
考点3　一对相对性状遗传中亲子代
基因型和表型的解题方
1.由亲代推断子代的基因型和表型(正推型)
亲本基因 型组合 亲本表型 子代表型
AA×_ _ 亲本中至少有一个是显性纯合子 全显
aa×aa 双亲均为隐性纯合子 全隐
Aa×aa 测交类型 显∶隐＝1∶1
Aa×Aa 双亲均为杂合子 显∶隐＝3∶1
2.由子代推断亲代的基因型(逆推型)
结合一对相对性状遗传中亲子代基因型和表型的推断，考查科学思维
　(2024·河南期末)某种动物的毛色有黄色和灰色两种，由位于常染色体上的一对等位基因A、a控制。下表为三组交配组合，下列叙述错误的是(　　)
交配组合 亲本性状 子代性状及比例
组合一 丙(黄色)×乙(黄色) 黄色∶灰色＝3∶1
组合二 甲(灰色)×乙(黄色) 黄色∶灰色＝1∶1
组合三 甲(灰色)×丁(黄色) 全为黄色
A.组合一两亲本的基因型相同，均为Aa
B.根据组合一和组合三都能判断出显性性状为黄色
C.组合三的两亲本均为纯合子，子代均为杂合子
D.组合二产生的子代中，有1/4个体的毛色能稳定遗传
【解析】D　组合一的亲本均为黄色，子代出现了性状分离，说明亲本均为Aa，黄色为显性，A正确；组合三中亲本为灰色和黄色，子代只有黄色，说明黄色为显性，亲本为aa×AA，子一代基因型为Aa，B、C正确；组合二后代中黄色∶灰色＝1∶1，亲本为aa×Aa，子代中能稳定遗传的个体为aa，占1/2，D错误。
考点4　自交与自由交配的解题方法
1.自交的概率计算
(1)杂合子Aa连续自交n代，杂合子比例为(1/2)n，纯合子比例为1－(1/2)n，显性纯合子比例＝隐性纯合子比例＝[1－(1/2)n]×(1/2)＝(2n－1)/2n+1。纯合子、杂合子所占比例的坐标曲线如图所示。
(2)杂合子Aa连续自交且逐代淘汰隐性个体的概率计算
第一步：构建杂合子自交且逐代淘汰隐性个体的图解。
第二步：依据图解推导相关公式。连续自交n代，显性个体中，纯合子的比例为，杂合子的比例为。
2.自由交配的概率计算
自由交配问题的两种分析方法：如某种生物基因型BB占1/3，Bb占2/3，个体间可以自由交配，求后代中BB的比例。
(1)解法一：列举法
♀ ♂
1/3BB 2/3Bb
1/3BB 1/9BB 1/9BB、1/9Bb
2/3Bb 1/9BB、1/9Bb 1/9BB、2/9Bb、1/9bb
子代基因型及概率：4/9BB、4/9Bb、1/9bb
子代表型及概率：(4/9＋4/9)B_(显性)、1/9bb(隐性)
(2)解法二：配子法——最直接的方法
1/3BB个体产生一种配子B；2/3Bb个体产生两种数量相等的配子B和b，所占比例均为1/3，则B配子所占比例为2/3，b配子所占比例为1/3。
♂(配子) ♀(配子)
2/3B 1/3b
2/3B 4/9BB 2/9Bb
1/3b 2/9Bb 1/9bb
由表可知：F1基因型的比例为BB∶Bb∶bb＝(4/9)∶(4/9)∶(1/9)＝4∶4∶1；F1表型的比例为B_(显性)∶bb(隐性)＝(8/9)∶(1/9)＝8∶1。
围绕自交、自由交配问题，考查科学思维
1.豌豆种子的黄色(Y)对绿色(y)为显性，现有两株豌豆杂交得到F1，任其自花传粉，若发现F2的表型及比例为黄色∶绿色＝3∶5，那么亲本的基因型可能是____________。若发现F2的表型及比例为黄色∶绿色＝5∶3，那么亲本的基因型可能是____________。
【答案】Yy×yy　Yy×Yy
【解析】方法一(逆向拆分法)：若F2表型及比例为黄色∶绿色＝3∶5，即黄色占3/8，由于F1自花传粉，黄色(Y_)占3/8＝1/2×3/4，可知F1中Yy占1/2，yy占1/2，故亲本基因型为Yy×yy；若F2表型及比例为黄色∶绿色＝5∶3，绿色(yy)占3/8，可以写成1/4＋1/4×1/2，说明F1基因型为YY∶Yy∶yy＝1∶2∶1，故亲本基因型为Yy×Yy。方法二(正向尝试法)：若亲本基因型为Yy×Yy，则F1为1/4YY、1/2Yy、1/4yy，自交子代Y_为1/4＋1/2×3/4＝5/8，即黄色∶绿色＝5∶3，若亲本基因型为Yy×yy，则F1为1/2Yy、1/2yy，自交子代Y_为1/2×3/4＝3/8，即黄色∶绿色＝3∶5。
2.某种昆虫的体色(A、a)有灰身和黑身两种，雌性个体均为黑身，雄性个体有灰身和黑身两种。杂交过程及结果如表所示。下列叙述不正确的是(　　)
项目 实验① 实验②
亲本 黑身雌性×灰身雄性 黑身雌性×黑身雄性
子代 黑身雌性∶灰身雄性∶黑身雄性＝4∶3∶1 黑身雌性∶灰身雄性＝1∶1
A.由实验可知，控制黑身性状的基因是显性基因
B.实验①中亲本雌、雄个体基因型是Aa和Aa
C.实验①中子代雌、雄个体随机交配，理论上其后代灰身个体比例为3/8
D.若用黑身雄性个体与实验②子代中黑身雌性个体杂交，所产生后代的表型和比例为黑身雌性∶灰身雄性∶黑身雄性＝2∶1∶1
【解析】A　某种昆虫雌性个体均为黑身，雄性个体有灰身和黑身两种，实验①子代中，灰身雄性∶黑身雄性＝3∶1，说明亲本的基因型为Aa和Aa，雄性中基因型为Aa的个体表现为灰身，因此控制黑身性状的基因是隐性基因，A错误，B正确；实验①中子代雌、雄个体的基因型及比例均为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，其雌、雄配子的基因型及比例都为A∶a＝1∶1，因此实验①中子代雌、雄个体随机交配，后代中AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，由于灰身个体只出现在雄性中，因此后代灰身个体比例为3/8，C正确；黑身雄性个体(aa)与实验②子代中黑身雌性个体(Aa)杂交，所产生后代的表型和比例为黑身雌性∶灰身雄性∶黑身雄性＝2∶1∶1，D正确。
1.(2022·浙江1月选考)孟德尔杂交试验成功的重要因素之一是选择了严格自花传粉的豌豆作为材料。自然条件下豌豆大多数是纯合子，主要原因是(　　)
A.杂合子豌豆的繁殖能力低
B.豌豆的基因突变具有可逆性
C.豌豆的性状大多数是隐性性状
D.豌豆连续自交，杂合子比例逐渐减小
【答案】D
2.(2021·河北卷)我国科学家利用栽培稻(H)与野生稻(D)为亲本，通过杂交育种的方法并辅以分子检测技术，选育出了L12和L7两个水稻新品系。L12的12号染色体上带有D的染色体片段(含有耐缺氮基因TD)，L7的7号染色体上带有D的染色体片段(含有基因SD)，两个品系的其他染色体均来自H(图1)。H的12号和7号染色体相应片段上分别含有基因TH和SH。现将两个品系分别与H杂交，利用分子检测技术对实验一亲本及部分F2的TD/TH基因进行检测，对实验二亲本及部分F2的SD/SH基因进行检测，检测结果以带型表示(图2)。回答下列问题：
(1)为建立水稻基因组数据库，科学家完成了水稻______条染色体的DNA测序。
(2)实验一F2中基因型TDTD对应的是带型______。理论上，F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为____________。
(3)实验二F2中产生带型α、β和γ的个体数量分别为12、120和108，表明F2群体的基因型比例偏离__________定律。进一步研究发现，F1的雌配子均正常，但部分花粉无活性。已知只有一种基因型的花粉异常，推测无活性的花粉带有______(填“SD”或“SH”)基因。
(4)以L7和L12为材料，选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X(图3)。主要实验步骤包括：①____________________________________；②对最终获得的所有植株进行分子检测，同时具有带型__________的植株即为目的植株。
【答案】(1)12　(2)Ⅲ　1∶2∶1　(3)(基因)分离　SD　(4)①将L7和L12杂交得F1，获得F1后自交得F2　②α和Ⅲ
袁隆平研究杂交水稻，对粮食生产具有突出贡献。回答下列问题：
(1)用性状优良的水稻纯合子(甲)给某雄性不育水稻植株授粉，杂交子一代均表现雄性不育；杂交子一代与甲回交(回交是杂交后代与两个亲本之一再次交配)，子代均表现雄性不育；连续回交获得性状优良的雄性不育品系(乙)。由此推测控制雄性不育的基因(A)位于________(填“细胞质”或“细胞核”)。
(2)将另一性状优良的水稻纯合子(丙)与乙杂交，F1均表现雄性可育，且长势与产量优势明显，F1即为优良的杂交水稻。丙的细胞核基因R的表达产物能够抑制基因A的表达。基因R表达过程中，以mRNA为模板翻译产生多肽链的细胞器是____________。F1自交子代中雄性可育株与雄性不育株的数量比为____________________。
(3)以丙为父本与甲杂交(正交)得F1，F1自交得F2，则F2中与育性有关的表型有______种。反交结果与正交结果不同，反交的F2中与育性有关的基因型有______种。
【答案】(1)细胞质　(2)核糖体　3∶1　(3)1　3
【解析】(1)若控制雄性不育的基因(A)位于细胞核，则杂交子一代的基因型为Aa，甲的基因型为aa，回交应出现基因型为aa的个体，即可育株，不符合题意；若控制雄性不育的基因(A)位于细胞质，则杂交子一代和回交子代均表现为雄性不育，符合题意。(2)基因R表达过程中，以mRNA为模板翻译产生多肽链的细胞器是核糖体。由题意可知，丙的基因型为RR，乙的基因型为rr(A)，括号内为细胞质基因，下同，丙与乙杂交，F1的基因型为Rr(A)，表现为雄性可育，F1自交子代中雄性可育株的基因型为RR(A)、Rr(A)，雄性不育株的基因型为rr(A)，二者的数量比为3∶1。(3)由题意可知，甲的基因型为rr(a)，以丙为父本与甲杂交，F1的基因型为Rr(a)，F2不含基因A，均表现雄性可育，即与育性有关的表型只有1种；反交结果与正交结果不同，说明丙的细胞质基因为A，反交F1的基因型为Rr(A)，F2中与育性有关的基因型有RR(A)、Rr(A)、rr(A)，共3种。