高中生物北师的版必修二第四章第2节 基因的自由组合规律

第2节 基因的自由组合规律
第一课时
一、教学目标
(1)孟德尔两对相对性状的杂交试验
(2)两对相对性状与两对等位基因的关系
(3)两对相对性状的遗传实验，F2中的性状分离比例
(4)基因的自由组合定律及其在实践中的应用
二、重难点、重点：
1.重点：
(1)对自由组合现象的解释。
(2)基因的自由组合定律的实质。
(3)孟德尔获得成功的原因
2.难点：
对自由组合现象的解释。
三、板书设计：
(一)两对相对性状的遗传试验
(二)对自由组合现象的解释
(三)对自由组合现象解释的验证
(四)基因自由组合定律的实质
四、教学过程：
导言：孟德尔发现并总结出基因的分离定律，只研究了一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。但任何生物都不是只有一种性状，而是具有许多种性状，如豌豆在茎的高度上有高茎和矮茎；在种子的颜色上有黄色和绿色；在种子的形状上有圆粒和皱粒；在花的颜色上有红色和白色等等。那么，当两对或两对以上的相对性状同时考虑时，它们又遵循怎样的遗传规律呢?孟德尔通过豌豆的两对相对性状杂交试验，总结出了基因的自由组合定律。
(一)两对相对性状的遗传试验
学生活动:阅读并分析教材。
教师列出如下讨论题纲:
(1)孟德尔以豌豆的哪两对相对性状进行实验的?
(2)Fl代的表现型是什么?说明了什么问题?
(3)F2代的表现型是什么?比值是多少?为什么出现了两种新的性状?
(4)分析每对性状的遗传是否遵循基因的分离定律?
学生展开热烈的讨论并自由回答，教师不忙于评判谁对谁错，出示挂图“黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆的杂交试验”，对实验过程和结果进行指导分析:
(1)相对性状指同一生物同一性状的不同表现类型，不能把黄与圆、绿与皱看作相对性状。
(2)Fl代全为黄色圆粒，说明黄色对绿色为显性，圆粒对皱粒为显性。
(3)F2代有四种表现型:黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒，前后代比较发现，出现了亲代不曾有的新性状--黄色皱粒和绿色圆粒，这又恰恰是两亲本不同性状的重新组合类型。这四种表现型比为9∶3∶3∶l，恰是(3∶1)2的展开，表明不同性状的组合是自由的、随机的。那么，孟德尔是如何解释这一现象的呢?
(二)对自由组合现象的解释
学生活动:阅读并分析教材。教师列出如下讨论题纲:
(1)孟德尔研究控制两对相对性状的基因是位于一对还是两对同源染色体上?
(2)孟德尔假设黄色圆粒和绿色皱粒两纯种亲本的基因型是什么?推出Fl代的基因型是什么?
(3)F1代在产生配子时，两对等位基因如何分配到配子中?产生几种配子类型?
(4)F2代的基因型和表现型各是什么?数量比为多少?
学生讨论、总结归纳并争先恐后回答，教师给予肯定并鼓励。
教师强调:
(1)黄色圆粒和绿色皱粒这两对相对性状是由两对等位基因控制的，这两对等位基因分别位于两对不同的同源染色体上，其中用Y表示黄色，y表示绿色；R表示圆粒，r表示皱粒。因此，两亲本的基因型分别为：YYRR和yyrr。板图显示:
它们的配子分别是YR和yr，所以Fl的基因型为YyRr，Y对y显性，R对r显性，所以Fl代全部为黄色圆粒。
(2)F1代产生配子时，Y与y、R与r要分离，孟德尔认为与此同时，不同对的基因之间可以自由组合，也就是Y可以与R或r组合，y也可以与R或r组合。
教师使用多媒体课件，让学生在动态中理解等位基因的分离和不同对基因之间的组合是彼此独立的、互不干扰的。所以F1产生的雌雄配子各有四种,即YR、Yr、yR、yr，并且它们之间的数量比接近于l∶1∶1∶l。
(3)受精作用时，由于雌雄配子的结合是随机的。因此，结合方式有16种，其中基因型有9种，表现型有4种。
学生活动:自己推演黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆的杂交试验分析图解，并归纳总结F2代的基因型和表现型的规律，由一学生上黑板完成，结果如下左图:
师生对F2代进行归纳，得出这样的三角规律来。
a.四种表现型出现在各三角形中，如上右图:
黄色圆粒(Y—1)出现于最大的三角形的三角和三边上(YYRR、YYRr、YyRR、YyRr)；
黄色皱粒(Y—rr)出现于次大三角形的三个角上(YYrr、Yyrr)；
绿色圆粒(yyR_)出现于第三大三角形的三个角上(yyRR、yyRr)；
绿色皱粒(yyrr)出现于小三角形内(yyrr)。
b.基因型:九种基因型中的纯合体(YYRR、YYrr、yyRR、yyrr)与两对基因的杂合体(YyRr)各位于一对角线上，如下左图:
一对基因的杂合体以纯合体对角线为轴而对称，见上右图:
c.九种基因型可作如下规律性的排列(用F2中两对基因组合方式及比率相乘的方法得出如下结果)，每种基因型前的系数即为其比例数，见下表:
(三)对自由组合现象解释的验证
提问:什么叫测交?
学生回答:是用F1代与亲本的隐性类型杂交。目的是测定F1的基因型。请一位学生到黑板上仿照分离定律的测交验证模式，写出测交及其结果的遗传图解。
教师指导:这是根据孟德尔对自由组合现象的解释。从理论上推导出来的结果，如果实验结果与理论推导相符，则说明理论是正确的，如果实验结果与理论推导不相符，则说明这种理论推导是错误的，实践才是检验真理的惟一标准。
学生活动:阅读教材P31。孟德尔用F1作了测
交实验，实验结果完全符合他的预想。证实了他
理论推导的正确性。
设疑:用F1(YyRr)作母本和父本测交的试验结
果怎样呢?
学生争先恐后推演，教师出示投影，比较测
交结果，师生结论是:两种情况是相同的，这说明
F1在形成配子时，不同对的基因是自由组合的。
第二节 基因的自由组合规律
第二课时
(四)基因自由组合定律的实质
教师介绍:豌豆体细胞有7对同源染色体，控制颜色的基因(Y与y)位于第l对染色体上，控制形状的基因(R与r)位于第7对染色体上。
学生活动:观看减数分裂多媒体课件。巩固在减数分裂过程中，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合，从而理解位于非同源染色体上的非等位基因之间的动态关系，即非等位基因的分离或组合是互不干扰的。
设疑:如果在同一对同源染色体上的非等位基因能不能自由组合?
学生展开热烈讨论。
教师出示投影，显示如图:
思考:在此图中哪些基因能自由组合?哪些不能自由组合?为什么?
学生回答:YR与D或d能自由组合，yr与D或d能自由组合，Y不能与R或r组合，y不能与R或r组合。因为在减数分裂过程中，同源染色体要分离，等位基因也要分离，只有非同源染色体上的非等位基因才自由组合。
设疑:基因的分离定律和自由组合定律有哪些区别和联系呢?
教师出示投影表格，由学生讨论完成。
1、分离定律与自由组合定律的区别与联系
基因的分离定律
基因的自由组合定律
研究对象
一对相对性状
两对及两对以上相对性状
等位基因
一对
两对及两对以上
等位基因与染色体
关系
位于一对同源染色体上
分别位于两对及两对以上的非同源染色体上
细胞学基础
减I后期同源染色体彼此分离
减I后期非同源染色体自由组合
遗传实质
杂合子的细胞中,位于一对同源染色体上
的等位基因具的一定的独立性。F1形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代
位于非同源染色体上的非等位基因的分离与组合是互不干扰的。在减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合
遗传表现
F1配子类型
及比例
2种，1∶1
22或2n，数量相等
F1配子组合数
4种
42或4n
F1测交结果
2种，1∶1
22，(1∶1)2或2n, (1∶1)n
F2基因型
3种, (1∶2∶1)
32种，(1∶2∶1)2或3n种，(1∶2∶1)n
F2表现型
2种，3∶1
22，(3∶1)2或2n, (3∶1)n
应用
作物育种
隐性: 在F2中出现，即能稳定遗传
显性：需连续自交选育
②预防近亲结婚产生遗传病
杂交育种
通过基因重组，有目的地培育具备两个亲本优良性状的新品种
②由于基因重组，引起变异，有利于生物进化
③医学上为遗传病的诊断与预测提供理论依据
联系
在减数分裂形成配子时，两个定律同时发生，在同源染色体上的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。其中分离定律是自由组合定律的基础。
2、基因分离定律和基因自由组合定律的细胞学基础
（1）分离定律的细胞学基础
（2）自由组合定律的细胞学基础
自由组合定律主要说明位于不同对的同源染色体上的两对或多对等位基因，在等位基因发生分离的同时非等位基因自由组合，平均分配到配子中去。也就是说，一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰、各自独立的。
在减数分裂的过程中，同源染色体的联会和同源染色体的分开，为基因的分离和自由组合定律提供了细胞学上的依据。例如，杂种中有两对位于不同对同源染色体上的基因，就能产生四种类型的数目均等的配子，这是因为带有这两对等位基因的两对同源染色体，在减数第一次分裂的中期，染色体的组合有两种可能性，并且这种组合是随机的（如下图），这样就会得到下列四种配子：AB、ab、Ab、aB，它们之间的比例是1∶1∶1∶1。
F1杂合子（AaBb）产生配子的情况可总结如下：
实际能产生配子的种类
一个精原细胞
2种（AB和ab或Ab和aB）
一个雄性个体
4种（AB和ab和Ab和aB）
一个卵原细胞
1种（AB或ab或Ab或aB）
一个雌性个体
4种（AB和ab和Ab和aB）
特别注意：自由组合定律不是发生在受精过程中。
第二节 基因的自由组合规律
第三课时
基因自由组合定律在实践中的应用
学生阅读课本教师叙述：
一．指导杂交育种：可根据需要，把具有不同优良性状的两个亲本的优良性状组合到一起，
原理：通过基因重组，培育具有多个优良性状的新品种，如小麦
矮杆、不抗病×高杆、抗病 矮杆抗病新品种（纯合体）
二．提供遗传病的预测和诊断的理论依据：人们可根据基因的自由组合定律分析家系中两种或两种以上遗传病后代发病的概率。
原理：根据基因的自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发病的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论依据
三．解题过程：
1、怎样理解基因分离定律？
答：基因分离定律是关于等位基因的遗传定律。要理解掌握基因分离定律，必须要搞懂下面关于等位基因的五个要点：
⑴存在：存在于杂合子的所有体细胞中。
⑵位置：位于一对同源染色体的同一位置上。
⑶特点：能控制一对相对性状，具有一定的独立性。
⑷分离的时间：减数分裂的第一次分裂的后期。
⑸遗传行为（基因分离定律的中心内容）：随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
2．基因分离定律与基因自由组合定律有什么关系？
答：基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。从实质中可知，“非同源染色体上的非等位基因自由组合”的前提是“同源染色体上的等位基因彼此分离”。因此基因的分离定律是基因自由组合定律的基础。
3．显、隐性性状的判断
判断相对性状中的显、隐性性状的方法主要有下两种：
⑴根据显、隐性性状的概念来判断。具有相对性状的亲本杂交，若子一代只显现亲本的一个性状，则子一代所显现出来的那个性状为显性性状，未显现出来的性状为隐性性状。
例题：下表是大豆的花色四个组合的遗传实验结果。根据哪个组合能判断出显性的花色类型？
组合
亲本表现型
F1的表现型和植株数目
紫花
白花
一
紫花×白花
405
411
二
紫花×白花
807
0
三
紫花×紫花
1240
413
四
紫花植株自交
1245
417
具有相对性状的亲本组合只有组一和组二，组一子一代有二种表现型，不符合上述条件；组二子一代只显现亲本的一个性状，因此由组二可判断紫花为显性性状，白花为隐性性状。
⑵根据性状分离的现象来判断。两亲本表现同一性状，子一代中出现了性状分离的现象，则亲本所表现的性状为显性性状，子一代新出现的那个性状为隐性性状；如上例题中的“组三”就是这种情况。或某亲本自交，子一代出现了性状分离的现象，则这一亲本所表现的性状为显性性状，子一代新出现的那个性状为隐性性状；如上例题中的组四。
4．解答与基因自由组合定律有关题的一种方法—分枝法
有关基因自由组合定律的遗传应用题常涉及两对、三对或更多对的等位基因，在分析时，可先考虑一对等位基因的遗传情况，然后把各对等位基因的遗传情况根据乘法原理组合起来。
5、应用分离定律解决自由组合问题
思路：将自由组合问题转化为若干个分离问题。
某个体产生配子的类型数等于各对基因单独形成的配子种类数的乘积；
子代基因型或表现型种类数=各对基因单独自交时产生的基因型或表现型种类数的乘积；
子代中个别基因型或表现型所占比例等于该个别基因型或表现型中各对基因型或表现型出现几率的乘积；
（1）首先将自由组合问题转化为若干个分离定律问题
在独立遗传的情况下，有几对基因就可以分解为几个分离定律问题。如AaBb × Aabb可分解为：Aa×Aa、Bb×aa。
（2）用分离定律解决自由组合的不同类型的问题
①配子类型的问题：
某生物雄性个体的基因型为AaBbcc，这三对基因为独立遗传，则它产生的精子的种类有：
Aa Bb cc
↓ ↓ ↓ 注：某基因型的个体产生的配子类型数＝2n
2 × 2 × 1＝4 ［n＝基因型等位基因对数（杂合基因对数）］
即：某个体产生配子的类型数等于各对基因单独形成的配子种数的乘积。
引申：后代组合数＝两亲本配子数相乘。
②基因型类型的问题：
AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有多少种基因型？
先将问题分解为分离定律问题：
Aa×Aa→后代有3种基因型（AA:Aa:aa=1:2:1）
Bb×BB→后代有2种基因型（BB:Bb=1:1）
Cc×Cc→后代有3种基因型（CC:Cc:cc=1:2:1）
因而AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有3×2×3＝18种基因型。
即：任何两种基因型的亲本相交，产生的子代基因型的种类数等于亲本各对基因单独相交所产生基因型种类数的乘积。
③表现型类型的问题：
AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有多少种表现型？
先将问题分解为分离定律问题：
Aa×Aa→后代有2种表现型
Bb×BB→后代有2种表现型
Cc×Cc→后代有2种表现型
因而AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有2×2×2＝8种表现型。
注：任何两种基因型的亲本相交，产生的子代表现型的种类数等于亲本各对基因单独相交所产生表现型种类数的乘积。
子代个别基因型所占比例等于该个别基因型中每对基因型出现概率的乘积。
子代个别表现型所占比例等于该个别表现型中每对基因的表现型所占比例的乘积。
2、基因分离定律与自由组合定律的关系
基因分离定律与自由组合定律的区别在于研究的对象不同。基因分离定律研究存在于一对同源染色体上的等位基因在减数分裂形成配子时的分离情况，而基因的自由组合定律研究的是分别位于几对同源染色体上的等位基因分离和非等位基因自由组合的情况。自由组合定律中的等位基因仍然遵循基因分离定律，运用基因分离定律进行有关自由组合定律的计算非常简便。
第二节 基因的自由组合定律
第四课时
教学目标
概述性别决定和伴性遗传的特点（B）
知识梳理
二、性别决定和伴性遗传
1、性别决定
(1) 概念 : 是指雌雄异体的生物决定性别的方式。
（2）方式 ：主要有 型和 型。
（3）特点 ：XY型的性别决定方式，雌性体内具有一对同型的性染色体 ，雄性体内具有一对异型的性染色体 。
减数分裂形成精子时，产生了含有X染色体的精子和含有Y染色体的精子。雌性只产生了一种含X染色体的卵细胞。受精作用发生时，X精子和Y精子与卵细胞结合的机会均等，所以后代中出生雄性和雌性的机会均等，比例为1：1。
2、伴性遗传
(1) 概念 : 由 上的基因决定的性状在遗传时与 联系在一起。
(2) 特点
①伴X染色体隐性遗传 （如色盲、血友病、果蝇眼色、女娄菜叶形等遗传）
a.男性患者多于女性患者,属于交叉遗传（隔代遗传）即外公→女儿→外孙
b.女性患者，其父亲和儿子都是患者；男性患病，其母、女至少为携带者
②伴X染色体显性遗传（如抗VD佝偻病、钟摆型眼球震颤）
a.女性患者多于男性患者,具有世代连续现象。
b.男性患者，其母亲和女儿一定是患者。
③Y染色体上遗传（如外耳道多毛症）
致病基因为父传子、子传孙、具有世代连续性，也称限雄遗传。
2、伴性遗传与两大遗传定律的关系
（1）伴性遗传与基因分离定律的关系
伴性遗传是基因分离定律的特例。伴性遗传也是由一对等位基因控制的一对相对遗传性状的遗传，因此它们也符合基因的分离定律。但是性染色体有同型和异型两种组合方式，因而伴性遗传也有它的特殊性：在XY型性别决定的雄性个体中，有些基因只存在于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因；控制性状的基因位于性染色体上，因此该性状的遗传与性别联系在一起，在写表现型和统计比例时，也一定要和性别联系起来。
（2）伴性遗传与基因自由组合定律的关系
在分析既有性染色体又有常染色体上基因控制的两对及两对以上相对性状的遗传现象时，由性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理，由常染色体上的基因控制的遗传性状按分离定律处理，整体上则按基因的自由组合定律来处理。
（3）人类遗传病口诀
无中生有为隐性，生女患病为常隐。 （常隐）
有中生无为显性，生女正常为常显。 （常显）
父患女必患，子患母必患。（伴X显性）
女病父必病，母病子必病。（伴X隐性）
（4）遗传系谱分析
遗传系谱分析题，考查的知识点主要集中在以下几个方面：一是显性或隐性性状遗传的判定；二是常染色体或性染色体遗传的判定；三是亲子代表现型或基因型的确定；四是遗传病发生几率的分析及预测。
解答这类题目主要分三步：
①确定致病基因的显、隐性：a.双亲正常，子代有病，为隐性遗传；b.双亲有病，子代出现正常，为显性遗传。
②确定致病基因在常染色体或性染色体上：a.在隐性遗传中，父亲正常女儿患病或母亲患病儿子正常，为常染色体隐性遗传；b.在显性遗传中，父亲患病女儿正常或母亲正常儿子患病，为常染色体显性遗传；c.不管显隐性遗传，如果父亲正常儿子患病或父亲患病儿子正常，都不可能是Y染色体上的遗传病；d.题目中已告知的遗传性质或课本中讲过的某些遗传病，如白化、多指、色盲或血友病等，可直接确定。
③亲子代基因型的确定及比例分析:a.在隐性遗传中,只有不含显性正常基因才会表现患病，可从常染色体隐性遗传和伴X染色体隐性遗传两个方面分析。b.在显性遗传中,只有不含致病基因才会表现为正常，可从常染色体显性遗传和伴X染色体显性遗传两方面进行分析c.在求出亲子代基因型后，再利用有关分析规律及有关性别和伴性遗传方面的知识正确分析图解，求出题目中所要求的有关个体的基因型和表现型的几率。
例：图22—1为白化病（A—a）和色盲（B—b）两种遗传病的家族系谱图。如Ⅲ8与Ⅲ11结婚，生育一个既是色盲又是白化病孩子的概率为 。
⑴先求生一个白化病孩子的概率。由图可知Ⅲ8为白化病患者，因此她的基因型为aa；Ⅲ11的姐姐为白化病患者，推出他的双亲基因型都为Aa，因此Ⅲ11基因型为Aa的概率是2/3；由此可知，Ⅲ8与Ⅲ11结婚生一个白化病孩子的概率为2/3×1/2=1/3。
⑵再求生一个色盲孩子的概率。Ⅲ8的哥哥为色盲，则她的母亲为色盲基因的携带者，Ⅲ8的基因型为XBXB或XBXb，是XBXb的概率为1/2；Ⅲ11的基因型为XBY；Ⅲ8与Ⅲ11结婚生一个色盲孩子的概率为1/2×1/4=1/8。
⑶最后求生一个既是色盲又是白化病孩子的概率。生一个既是色盲又是白化病孩子的概率为1/8×1/3=1/24。