本 章 整 合
专题一 基因的分离定律、基因的自由组合定律的比较
说明:“n”是独立遗传的相对性状的对数。
专题二 基因型和表现型的推导
1.已知双亲基因型求子代基因型、表现型
(1)规律:利用分离定律解决自由组合问题。基因型已知的亲本杂交,子代基因型(或表现型)种类数等于将各性状拆开后,各自按分离定律求出子代基因型(或表现型)种类数的乘积。
(2)典例:AaBbCc与AaBbCC杂交,其子代有多少种基因型?多少种表现型?
解题思路:
Aa×Aa→子代有3种基因型,2种表现型;
Bb×Bb→子代有3种基因型,2种表现型;
Cc×CC→子代有2种基因型,1种表现型;
因此AaBbCc×AaBbCC→子代有3×3×2=18种基因型,有2×2×1=4种表现型。
2.已知子代表现型及分离比推测亲本基因型
(1)基因填充法
①规律:先根据亲代表现型写出能确定的基因,如显性性状可用基因A来表示,那么隐性性状基因型只有一种,即aa,根据子代中一对基因分别来自两个亲本,可推出亲代中未知的基因。
②典例:番茄紫茎(A)对绿茎(a)为显性,缺刻叶(B)对马铃薯叶(b)为显性。
紫茎缺刻叶×绿茎缺刻叶→321紫茎缺刻叶∶101紫茎马铃薯叶∶310绿茎缺刻叶∶107绿茎马铃薯叶,试确定亲本的基因型。
解题思路
a.根据题意,确定亲本的基因型为A_B_、aaB_。
b.根据后代有隐性性状绿茎(aa)与马铃薯叶(bb)可推得每个亲本都至少有一个a与b。因此亲本基因型为AaBb×aaBb。
(2)性状分离比推断法
①9∶3∶3∶1→AaBb×AaBb
②1∶1∶1∶1→AaBb×aabb或Aabb×aaBb
③3∶3∶1∶1→AaBb×Aabb或AaBb×aaBb
④3∶1→Aabb×Aabb、AaBB×AaBB、AABb×AABb、aaBb×aaBb
专题三 概率的基本运算法则
(1)加法定理:两个互不相容的事件A与B的和的概率,等于事件A与B的概率之和,即P(A+B)=P(A)+P(B)。如豌豆豆粒颜色是“黄色”或“绿色”的概率,等于它们各自概率之和(其和为1)。
(2)乘法定理:两个(或两个以上)独立事件同时出现的概率,等于它们各自概率的乘积,P(AB)=P(A)·P(B)。如豌豆豆粒出现“黄色”同时又出现“圆粒”的概率是它们各自概率之积。
第一节 基因的分离定律
一
二
三
一、基因的分离定律
1.1对相对性状的杂交实验
(1)实验过程
P 紫花×白花
↓
F1 紫花
↓
F2 紫花 白花
3 ∶ 1
?
一
二
三
(2)相关概念
①P代表亲本;F1代表子一代;F2代表子二代;×代表杂交; 代表自交。
②性状与相对性状
生物体的形态、结构和生理特性等特征称为性状;一种生物的同一种性状的不同表现类型,叫做相对性状。如白花和紫花。
③具有1对相对性状的亲本杂交,通常把F1表现出来的亲本性状称为显性性状,如紫花性状;没有表现出来的亲本性状称为隐性性状,如白花性状。
④F1自花受粉(自交)产生的子二代中,有些植株表现显性性状,有些植株表现隐性性状,这种在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象,称为性状分离。
?
一
二
三
2.对分离现象的解释和验证
(1)解释
①在卵细胞和花粉细胞中存在着控制性状的遗传因子。
②遗传因子在亲本体细胞中成对存在。
③杂种F1体细胞内的遗传因子A和a彼此保持独立,在形成生殖细胞时,F1可以产生数量相等的A型和a型花粉,也可以产生数量相等的 A型和a型卵细胞。
④F1自交时,不同类型的两性生殖细胞(花粉和卵细胞)之间结合的概率相等,产生3种类型的F2。
一
二
三
⑤遗传图解:
⑥遗传学家将控制性状的遗传因子称为基因,将一对同源染色体上决定相对性状的基因称为等位基因。
一
二
三
(2)分离假设的验证
①方法:测交,即让F1与隐性纯合子杂交。
②测交实验图解:
?
③结论:测交后代分离比接近1∶1,符合预期的设想,从而证实F1是杂合子,产生A和a两种配子,这两种配子的比例是1∶1。
一
二
三
[自主思考]孟德尔在1对相对性状的杂交实验中,得出F2的性状分离比为3∶1。请思考,若F2共得到20株豌豆,矮茎个体一定是5株吗?说明其原因。
提示:不一定。因为孟德尔实验中的比例是在实验材料足够多的情况下统计出来的。若实验材料较少,则不一定得到这样的结果。
一
二
三
3.分离定律
在细胞进行减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随着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。这就是基因的分离定律。
4.分离定律的应用
(1)在育种实践中,如果发现某一个体的某种性状在生产上具有增加产量或提高产品质量的价值,就可以应用基因的分离定律设计育种过程。
(2)基因的分离定律在医学实践中的应用
在医学实践中,人们常利用基因的分离定律对遗传病的基因型和 发病概率做出科学的推断。
一
二
三
[自主思考]种子公司培育的玉米种子一般都是杂种,目的是发挥玉米的杂种优势,产量高,但是该玉米不能留种,若第二年种植将会大量减产,原因是什么?
提示:该玉米是杂种,自交后代会出现性状分离。
一
二
三
二、孟德尔获得成功的原因
1.正确地选用实验材料是孟德尔实验获得成功的首要原因。
2.由单因子到多因子的研究方法,也是孟德尔获得成功的重要因素。
3.应用统计学方法对实验结果进行分析,是孟德尔获得成功的另一个重要因素。
4.孟德尔科学设计了实验程序,在对大量实验数据进行分析的基础上,合理地进行了推断,提出了解释问题的假说并设计了新的实验来验证推断的正确性。
一
二
三
三、豌豆作杂交实验材料的优点
1.豌豆是严格的自花受粉植物,在自然情况下一般都是纯种。
2.豌豆花大,易去雄和人工授粉。
3.豌豆具有稳定的、易于区分的相对性状,如植株茎的高与矮,种子的圆粒与皱粒等。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
基因的分离定律
问题导引
请结合紫花和白花豌豆的杂交实验,思考:在杂交过程中,若选紫花作为父本(提供花粉),白花作为母本(接受花粉),应如何操作?
提示:开花前(花蕾期)剪去白花的雄蕊→套袋→待雌蕊成熟后,授以紫花的花粉→套袋,防止其他花粉的干扰。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
名师精讲
基因的分离定律
1.常用符号的含义
2.关于遗传规律的几组概念
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
3.基因分离定律的实质、验证方法、适用范围
(1)分离定律的实质——减数分裂中同源染色体分离基础上的等位基因分离(见下图)。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
掌握基因分离的规律,应抓住以下三点。
①等位基因的独立性:等位基因虽然存在于一个细胞内,但分别位于一对同源染色体上,既不融合,也不混杂,各自保持独立。
②等位基因的分离性:正是由于等位基因在杂合子内独立存在,才使得等位基因在减数分裂形成配子时,会随同源染色体的分开而彼此分离,分别进入不同的配子中。
③随机组合性:受精作用中雌雄配子结合的机会均等,等位基因随配子遗传给子代。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
(2)基因分离定律的验证方法
①测交法:杂种F1与隐性纯合子杂交,后代出现两种基因型与表现型的个体,证明了杂种F1产生了两种配子,即等位基因彼此分离。
②自交法:杂种F1自交,后代F2中出现显、隐性两种表现型的个体,也是由于F1产生了两种配子,即等位基因彼此分离。
③花粉鉴定法:非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同颜色,杂种非糯性水稻的花粉遇碘液呈现两种不同颜色,且比例为1∶1,从而直接证明了杂种非糯性水稻在产生花粉的减数分裂过程中,等位基因彼此分离。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
(3)基因分离定律的适用范围
①进行有性生殖的生物的性状遗传:进行有性生殖的生物产生生殖细胞时,控制同一性状的遗传因子发生分离,分别进入不同的配子中。
②细胞核遗传:真核生物细胞核内有染色体规律性的变化,而细胞质中的遗传物质在遗传过程中随机分配,变化无规律。
③一对相对性状的遗传:2对或2对以上的相对性状的遗传,每一对相对性状的遗传,仍遵循分离定律。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
典例剖析
【例题1】老鼠毛色有黑色和黄色,这是一对相对性状(由一对遗传因子B、b控制)。有下列三组交配组合,请据此回答相关问题。
(1)根据交配组合 可判断显性性状是 ,隐性性状是 。?
(2)表中亲本的遗传因子组成最可能依次是:甲为 ;乙为 ;丙为 ;丁为 。属于纯合子的有 。?
(3)第②组交配组合产生的子代中,能稳定遗传的概率为 。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
解析:根据交配组合①可判断出相对性状的显隐性:具有相同性状的双亲交配,产生的后代发生了性状分离,新出现的不同于双亲的性状(黄色)为隐性性状,且双亲均为杂合子,即丙、乙的遗传因子组成均为Bb。组合③中,具有相对性状的双亲杂交,后代全为一种性状(黑色),又由①判断出黑色是显性性状,故甲和丁的遗传因子组成最可能分别是bb、BB。交配组合②相当于测交实验,即bb(甲)×Bb(乙)→Bb(黑色)、bb(黄色),后代中黄色个体为纯合子,能稳定遗传,而黑色个体为杂合子,不能稳定遗传。
答案:(1)① 黑色 黄色
(2)bb Bb Bb BB 甲和丁
(3)1/2
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
典型方法性状显隐性的判断方法
1.根据定义判断
具有一对相对性状的两纯合亲本杂交,后代只表现出一种性状,该性状为显性。
2.根据性状分离现象进行判断
具有相同性状的两亲本杂交,后代出现性状分离,则分离出来的性状为隐性,亲本性状为显性。
3.根据性状分离比判断
具有一对相同性状的亲本杂交,子代性状分离比为3∶1,则比例大的性状为显性。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
当堂检测
基因分离定律的应用
问题导引
控制双眼皮的基因是显性基因(A),小王夫妇都是单眼皮,他们夫妇二人很想生一个双眼皮女儿,从理论上讲,他们的想法能实现吗?
提示:不能实现。因为他们夫妇的基因型均为aa,所生子女只能是单眼皮(aa),不会是双眼皮(AA或Aa)。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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名师精讲
1.在育种实践中,可用于选育优良品种。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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2.在医学实践中的应用
(1)单基因遗传病显、隐性的判断
根据性状分离现象,判断患病与正常这对相对性状的显隐性。
如上图中图1所示遗传病为显性遗传病,图2所示遗传病为隐性遗传病。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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(2)为禁止近亲结婚提供科学的依据
近亲结婚的双方很可能是同一种致病基因的携带者,他们的子女患隐性遗传病的机会会大大增加,因此我国禁止近亲结婚。
如果某一家庭中有一个隐性致病基因的携带者,其后代在近亲结婚的情况下,发病情况图解如下:
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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典例剖析
【例题2】 水稻抗瘟病对易感瘟病为显性,现有甲、乙两种抗瘟病的水稻,其中一种为杂合子。现在需要鉴别和保留纯合的抗瘟病水稻,下列方法中最为简便、易行的是 ( )
A.甲×乙
B.甲×乙得F1再自交
C.甲、乙分别与隐性类型测交
D.让甲、乙分别自交
解析:自交的优点是简便易行,子代数量较多时,能根据子代是否发生性状分离判断亲本的基因组成,缺点是子代数量较少时不可靠;测交能较可靠地判断亲本的基因组成,但子代中显性性状的个体全为杂合子,操作起来也比自交复杂;杂交可根据子代性状表现判断显隐性并得到杂合子,但必须以亲本是纯合子为前提。
答案:D
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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变式训练1已知豌豆的高茎对矮茎为显性,现有一株高茎豌豆甲,要确定甲的遗传因子组成,最简便易行的办法是( )
A.选另一株矮茎豌豆与甲杂交,子代中若有矮茎出现,则甲为杂合子
B.选另一株矮茎豌豆与甲杂交,子代若都表现为高茎,则甲为纯合子
C.让甲豌豆进行自花传粉,子代中若有矮茎出现,则甲为杂合子
D.让甲与多株高茎豌豆杂交,子代中若高、矮茎之比接近3∶1,则甲为杂合子
解析:要确定甲的遗传因子组成,最简便易行的办法是让甲豌豆进行自花传粉,子代中若有矮茎出现,则甲为杂合子。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
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分离定律的解题方法、技巧
问题导引
杂合子Aa连续自交,第n代中纯合子、杂合子的比例具有什么特点?
提示:①具有一对相对性状的杂合子自交,后代中纯合子的比例随自交代数的增加而增大,最终接近于1,且显性纯合子和隐性纯合子各占一半。
②具有一对相对性状的杂合子自交,后代中杂合子比例随自交代数的增加而递减,最终接近于零。
坐标曲线图如下:
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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1.最基本的6种交配组合
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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2.根据后代的表现型及比例推断亲代的基因型
(1)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),即Bb×Bb→3B_∶1bb。
(2)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,即Bb×bb→1Bb∶1bb。
(3)若后代性状只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子,即BB×BB或BB×Bb或BB×bb。
(4)若后代只有隐性性状,则双亲一定都是隐性纯合子(bb)。
3.后代基因型(表现型)及比例的计算
(1)概率计算方法
①用经典公式计算:概率=(某性状组合数/总组合数)×100%。
②用配子的概率计算: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概率相乘,相关个体的概率相加即可。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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【实例】 一对表现正常的夫妇,生了一个患白化病的孩子。如果他们再生一个孩子,表现正常的概率是多少?患白化病的概率是多少?
分析:首先确定双亲的基因组成。正常双亲生了一个患病的孩子,说明双亲都是杂合子,设基因组成是Aa。因此正常孩子的基因组成是AA或Aa,患病孩子的基因组成是aa。
方法一: 用分离比直接推出?
由图示可知,这对夫妇若再生一个孩子,表现正常的概率是3/4,患白化病的概率是1/4。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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方法二: 用配子的概率计算
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。Aa亲本产生A、a配子的概率都是1/2。
a.后代为aa的概率=a(♀)概率×a(♂)概率=1/2×1/2=1/4;
b.后代为AA的概率=A(♀)概率×A(♂)概率=1/2×1/2=1/4;
c.后代为Aa的概率=a(♀)概率×A(♂)概率+a(♂)概率×A(♀)概率=1/2×1/2+1/2×1/2=1/2。
③对于随机交配的种群,用配子的概率计算
探究点一
探究点二
探究点三
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【实例】 假设某植物种群非常大,可以随机交配,没有迁入和迁出,基因不产生突变。抗病基因R对感病基因r为完全显性。现种群中感病植株rr占1/9,抗病植株RR和Rr各占4/9,抗病植株可以正常开花和结实,而感病植株在开花前全部死亡。则子一代中感病植株占多少?
分析:根据题干信息“感病植株在开花前全部死亡”,可知亲代参与交配的全为抗病植株,且RR∶Rr=1∶1,由此可计算出产生R配子的概率为1/2×1+1/2×1/2=3/4,产生r配子的概率为1/2×1/2=1/4。当随机交配时,遗传图解如下:
由此可见,子一代中感病植株占1/16。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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(2)特殊情况下的性状分离比
①不完全显性:具有相对性状的纯合亲本杂交,F1表现中间类型的现象。如红花的基因型为AA,白花的基因型为aa,杂合子的基因型为Aa,开粉红花。
②致死现象:自然界中由于致死原因造成的比例异常问题。
a.隐性致死:隐性基因成对存在时,对个体发育有致死作用。如植物中白化基因(bb),使植物不能形成叶绿素,植物因不能进行光合作用而死亡。
b.显性致死:显性基因具有致死作用。如人的神经胶质症(皮肤畸形生长,智力严重缺陷,出现多发性肿瘤等症状)。
c.配子致死:指致死基因在配子时期发生作用,从而不能形成有活力的配子的现象。
d.合子致死:指致死基因在胚胎时期或成体阶段发生作用,从而不能形成活的幼体或个体夭折的现象。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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实验设计
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③从性遗传:由常染色体上的基因控制的性状,在表现型上受个体性别影响的现象。如绵羊的有角和无角受常染色体上一对等位基因控制,有角基因H为显性,无角基因h为隐性,在杂合子(Hh)中,公羊表现为有角,母羊则表现为无角。
注意:上述情况下虽出现异常的分离比,但遗传时仍遵循基因的分离定律。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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规律总结F2出现3∶1的性状分离比的条件
①所研究的每一对相对性状只受一对遗传因子控制,且相对性状为完全显性;
②每一代不同类型的配子都能发育良好,且不同配子结合机会相等;
③所有后代都处于比较一致的环境中,且存活率相同;
④供实验的群体要大,个体数量要足够多。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
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拓展延伸ABO血型
人类的ABO血型也是一种遗传性状,是由3个基因控制的,它们是IA、IB、i,其中IA和IB都对i为显性,而IA与IB为共显性。但是,对每个人来说,每个细胞只能有其中的两个基因。
人类的血型与基因型的关系
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
当堂检测
典例剖析
【例题3】 番茄的红果(R)对黄果(r)为显性,杂合的红果番茄自交得F1,淘汰F1中的黄果番茄,然后让F1自交,则F2中RR、Rr、rr三种基因型的比例是( )
A.1∶2∶1 B.4∶4∶1
C.3∶2∶1 D.9∶3∶1
解析:由题意可知,F1的基因型为1/4RR、1/2Rr、1/4rr,淘汰rr后,则RR∶Rr=1∶2。RR自交,后代基因型全为RR,Rr自交,后代基因型为1/4RR、1/2Rr、1/4rr,故F2中RR∶Rr∶rr=(1/3+2/3×1/4)∶(2/3×1/2)∶(2/3×1/4)=3∶2∶1。
答案:C
探究点一
探究点二
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实验设计
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变式训练2一对夫妇的血型分别为A型和B型,他们生了一个血型为O型的男孩,他们再生一个血型为O型的男孩的概率是( )
A.1/6 B.1/8 C.1/4 D.1/2
解析:解答本题的关键是判断该男孩父母的血型基因型。由该夫妇的表现型——A型和B型可知,其中一方一定有IA,另一方一定有IB,又因为生了一O型血男孩,可知该夫妇都有i基因,所以该夫妇的基因型为IAi、IBi,他们再生一个O型血男孩的概率是1/4×1/2=1/8。
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
当堂检测
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
1.豌豆的高茎和矮茎是一对相对性状。( )
提示:√
2.纯合子自交后代都是纯合子,杂合子自交后代都是杂合子。( )
提示:× 纯合子自交后代都是纯合子,但是杂合子自交后代既有杂合子,又有纯合子。例如,Dd自交后代既有Dd,又有DD和dd。
3.在杂种后代中,同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做性状分离。( )
提示:√
4.凡子代表现出来的性状即是显性性状,子代不能表现的性状是隐性性状。( )
提示:× 具有一对相对性状的亲本杂交,F1表现出来的亲本的性状是显性性状,F1未表现出来的亲本的性状是隐性性状。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
当堂检测
5.体细胞中成对的遗传因子在形成配子时彼此分离,互不干扰。( )
提示:√
6.豌豆是严格的自花受粉植物,具有一些稳定的、容易区分的相对性状。( )
提示:√
7.采用由多因子到单因子的研究方法是孟德尔遗传实验获得成功的原因之一。( )
提示:× 孟德尔采用的是由单因子到多因子的研究方法。
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探究点二
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实验设计
当堂检测
性状分离比的模拟实验
【实验指导】
1.实验原理
进行有性生殖的生物,在形成配子时,等位基因随着同源染色体的分开而彼此分离,分别进入不同的配子中,杂合子将会产生比例相等的两种配子。受精时,比例相等的两种雌配子和比例相等的两种雄配子随机结合,结果是后代发生性状分离。实验操作的模拟对象见下表。
探究点一
探究点二
探究点三
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实验设计
当堂检测
特别提醒①本实验没有模拟等位基因分离的过程即分离定律的实质。②两个小罐的小球总数可以不相等,但每个小罐内的两种颜色的小球的数量一定要相等。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
2.实验注意事项
(1)代表配子的物品必须为球形,以便充分混合,球的大小要一致,质地要统一,手感要相同。
(2)装小球的容器避免用方形的,便于小球均匀分布。
(3)抓球时应双手同时进行,或由两位同学同时抓取,而且要闭眼,以避免主观因素的干扰,减少人为误差。
(4)罐内两种球的数量必须相等,每做一次模拟实验,要将小球放回原来的小罐内并摇匀,然后做下一次模拟实验。
(5)多重复几次模拟实验,重复次数越多,结果越准确。
(6)实验结果为小组统计和全班综合统计相结合。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
【设计体验】
关于性状分离比的模拟实验,下列叙述不正确的是 ( )
A.甲、乙两个小罐分别代表雌、雄生殖器官
B.甲、乙两个小罐内的小球分别代表雌、雄配子
C.每次抓取的小球都要放回原罐中再进行下一次抓取
D.两个小罐中小球的数量一定要相等
解析:性状分离比的模拟实验的实验原理:甲、乙两个小罐分别代表雌、雄生殖器官,甲、乙小罐内的小球分别代表雌、雄配子,用不同小球随机组合模拟生物在生殖过程中雌、雄配子的随机结合。两个小罐中小球的数量可以不相等,但每个小罐中两种颜色的小球的数量必须相等;要随机抓取,且抓完一次后要将小球放回原小罐并摇匀;重复的次数要足够多。
答案:D
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
1.下列各组中不属于相对性状的是( )
A.水稻的早熟和晚熟
B.豌豆的紫花和红花
C.小麦的抗病和不抗病
D.绵羊的长毛和细毛
解析:相对性状是指同种生物同一性状的不同表现形式。所以绵羊的长毛对短毛、细毛对粗毛分别是一对相对性状。
答案:D
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
2.下图能正确表示基因分离定律实质的是( )
解析:基因分离定律的实质是减数分裂时同源染色体上的等位基因分离,分别进入不同的配子。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
3.下列有关性状分离比的模拟实验的叙述,错误的是( )
A.两种小球的大小、形状、质地、重量等要一致
B.每次抓小球以前必须摇动小罐,使小球充分混合
C.抓小球时应双手同时进行,最好闭眼
D.每次抓出的小球在统计后不必放回罐内,共进行多次即可
解析:每次抓出的小球在统计后都要放回原来的小罐内摇匀,保证罐内两种小球数量相等,重复做50~100次,重复的次数越多,越接近理论比。
答案:D
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
4.两株高茎豌豆杂交,后代中高茎和矮茎的比例如右图所示,则亲本的遗传因子组成为 ( )
A.GG×gg
B.GG×Gg
C.Gg×Gg
D.gg×gg
解析:题图中显示后代中高茎和矮茎的比例为3∶1,而A、B项后代都是高茎,D项后代都是矮茎。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
5.水稻的非糯性(W)和糯性(w)是一对相对性状,前者花粉(含W遗传因子)遇碘变蓝,后者花粉(含w遗传因子)遇碘不变蓝。把WW和ww杂交得到的种子种下去,长大开花后取一个成熟的花药,挤出全部花粉,滴上碘液,显微镜下看到颜色有 ,比例是 ,原因是 。这株水稻穗上所结米粒的非糯性的遗传因子组成是 ,糯性的遗传因子组成是 ,这符合孟德尔的 定律。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
实验设计
当堂检测
解析:遗传因子组成为WW与ww的两亲本杂交,得到的后代的遗传因子组成是Ww。具有这种遗传因子组成的水稻植株在形成配子(花粉)时,W和w这对遗传因子分离,分别进入两个配子中,即形成比例相等的含W遗传因子的配子(花粉)与含w遗传因子的配子(花粉)。含W遗传因子的配子(花粉)遇碘变蓝,含w遗传因子的配子(花粉)遇碘不变蓝。这株水稻(Ww)穗上所结的米粒为其子代,既有非糯性的(WW和Ww),也有糯性的(ww),符合基因的分离定律。
答案:蓝色和非蓝色 1∶1 形成配子时,成对的遗传因子分离 WW和Ww ww 分离
第二节 基因的自由组合定律
一
二
三
一、基因的自由组合定律
1.2对相对性状的杂交实验
(1)实验过程
P 黄色圆粒×绿色皱粒
↓
F1 黄色圆粒
↓
F2 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒
比例 9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1
?
一
二
三
(2)实验分析
①亲本具有2对相对性状
a.粒色:黄色与绿色。
b.粒形:圆粒与皱粒。
②F1的性状为显性
a.粒色:黄色对绿色为显性。
b.粒形:圆粒对皱粒为显性。
③F2的性状
a.每对性状都遵循分离定律,即黄色∶绿色=3∶1,圆粒∶皱粒=3∶1。
b.2对性状自由组合,共有4种性状,其中黄色皱粒、绿色圆粒是不同于亲本性状的重组类型。
一
二
三
2.对自由组合现象的解释
(1)孟德尔认为,2对相对性状的遗传彼此是独立的,控制不同对相对性状的遗传因子之间可以自由组合。
(2)1对相对性状的分离与不同相对性状之间的自由组合是彼此独立、互不干扰的。
(3)F1(YyRr)产生的雌、雄配子各有4种,分别是YR、Yr、yR、yr,其数量比接近于1∶1∶1∶1。F1自交,4种雌配子与4种雄配子随机结合,可形成16种组合,9种基因型,4种表现型,即黄圆、黄皱、绿圆和绿皱,它们之间的数量比接近于 9∶3∶3∶1。
一
二
三
3.对自由组合现象解释的验证
(1)方法:测交,即让F1与隐性纯合子杂交。
(2)测交遗传图解
?
(3)结果
孟德尔测交实验结果与预期的结果相符,从而证实了:
①F1产生了4种类型且比例相等的配子;
②F1是双杂合子;
③F1在形成配子时,等位基因发生了分离,非等位基因自由组合。
一
二
三
4.自由组合定律
在减数分裂形成配子时,一个细胞中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。这就是基因的自由组合定律。
5.杂交育种
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法称为杂交育种。
[自主思考]由分离定律可知,雌雄配子的结合是随机的,基因的自由组合是由配子的随机结合造成的吗?
提示:不是,基因的自由组合定律的实质是减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
一
二
三
二、性别决定
1.细胞内的染色体
(1)常染色体:与性别决定无关。
(2)性染色体:1对,决定性别。
2.雌雄异体的生物性别决定的方式
(1)XY型
①雄性:常染色体+XY(异型)。
雌性:常染色体+XX(同型)。
②生物类型:全部哺乳动物、部分昆虫及大多雌雄异体的植物等。
(2)ZW型
①雄性:常染色体+ZZ(同型)。
雌性:常染色体+ZW(异型)。
②生物类型:鸟类、部分昆虫、部分两栖类和部分爬行类等。
一
二
三
三、伴性遗传
1.由性染色体上的基因决定的性状,在遗传时与性别相关联,这类性状的遗传被称为伴性遗传。
2.伴性遗传又叫性连锁遗传,这是因为位于性染色体上决定生物 其他性状的基因总是与某种性别连锁在一起遗传,常见的人类伴性遗传病是红绿色盲、血友病等。
[自主思考]雌雄同株的植物细胞内有性染色体吗?生物的性别决定一定是由性染色体决定的吗?哪些因素可以影响生物的性别?
提示:一般情况下,雌雄同株的植物细胞内无性染色体。生物的性别不一定是由性染色体决定的。性别作为一种性状,主要受遗传物质的控制,同时也受环境因素的影响,如温度(爬行类)、日照长短(大麻)、幼体的营养(蜜蜂)等。
探究点一
探究点二
易错点·排查
探究点三
当堂检测
基因的自由组合定律的实质
问题导引
在孟德尔的2对相对性状的杂交实验中,F2出现4种表现型的根本原因是什么?
提示:F1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。
探究点一
探究点二
易错点·排查
探究点三
当堂检测
名师精讲
1.自由组合定律研究的是两对(或多对)相对性状,每对相对性状都由一对等位基因控制,控制这些性状的等位基因分别位于两对(或多对)非同源染色体上,所以这些等位基因的分离和组合是互不干扰的。
2.组合时间:减数第一次分裂后期。
3.遗传行为:以精子的形成为例,在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合(见下图)。
探究点一
探究点二
易错点·排查
探究点三
当堂检测
特别提醒孟德尔遗传定律中“自由组合”的主体是非同源染色体上的非等位基因(如图A所示)。但是同源染色体上的非等位基因(如图B中的A、a、C、c)并不遵循自由组合定律。
探究点一
探究点二
易错点·排查
探究点三
当堂检测
4.理解自由组合定律还应注意的几点
(1)同时性:决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离与决定不同性状的遗传因子自由组合同时进行。
(2)独立性:决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离与决定不同性状的遗传因子自由组合,互不干扰,各自独立分配到配子中去。
(3)普遍性:自由组合定律广泛存在于生物界,发生在配子形成过程中。
探究点一
探究点二
易错点·排查
探究点三
当堂检测
典例剖析
【例题1】 据下图,下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( )
解析:位于非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律,而A(a)与D(d)位于同一对同源染色体上,不遵循自由组合定律。
答案:A
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
应用分离定律解决自由组合问题
问题导引
F1产生的雌雄配子结合时是随机的,当雄性配子1/4YR与雌性配子1/4Yr结合后,形成的个体的遗传因子组成是怎样的?该遗传因子组成在F2中所占的比例是多少?
提示:①配子YR与配子Yr结合后,形成的个体的遗传因子组成为YYRr。
②因雌雄配子的结合是随机的,所以该遗传因子组成在F2中所占的比例为1/4×1/4=1/16。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
名师精讲
应用分离定律解决自由组合问题
1.思路: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。如AaBb×Aabb可分解为如下两个分离定律:Aa×Aa,Bb×bb。
2.题型
(1)配子类型的问题
如:AaBbCc产生的配子种类数
Aa Bb Cc
↓ ↓ ↓
2 × 2 × 2 =8种
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
(2)配子结合方式的问题
如:AaBbCc与AaBbCC杂交,配子的结合方式有多少种?
①先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子。
AaBbCc——8种配子
AaBbCC——4种配子
②再求两亲本配子间结合方式。由于两性配子的结合是随机的,因而AaBbCc与AaBbCC的配子有8×4=32种结合方式。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
(3)基因型类型的问题
如:AaBbCc与AaBBCc杂交,其后代有多少种基因型?
先分解为三个分离定律问题:
Aa×Aa→后代有3种基因型(1AA∶2Aa∶1aa);
Bb×BB→后代有2种基因型(1BB∶1Bb);
Cc×Cc→后代有3种基因型(1CC∶2Cc∶1cc)。
因而AaBbCc×AaBBCc
↓
后代有3×2×3=18种基因型
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
(4)表现型类型的问题
如:AaBbCc×AabbCc杂交,其后代可能有多少种表现型?
可分为三个分离定律问题:
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。
所以AaBbCc×AabbCc
↓
后代有2×2×2=8种表现型
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
(5)基因型和表现型的概率的计算
已知双亲基因型求后代某一基因型或者表现型的概率。如AaBbCc与AabbCc杂交,其后代中aabbcc占多少?后代各性状均为显性的个体占多少?
先将问题分解为分离定律问题:
Aa×Aa→后代中aa占1/4,表现显性的A_占3/4;
Bb×bb→后代中bb占1/2,表现显性的B_占1/2;
Cc×Cc→后代中cc占1/4,表现显性的C_占3/4。
因而这两种个体的杂交后代中aabbcc占1/4×1/2×1/4=1/32;各性状均为显性的后代占3/4×1/2×3/4=9/32。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
3.探究具有“自由组合”关系的两种遗传病的各种患病情况
当两种遗传病(患甲病的概率为m,患乙病的概率为n)之间具有“自由组合”关系时,各种患病情况的概率如下表。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
典例剖析
【例题2】人类并指(D)为显性遗传病,白化病(a)是一种隐性遗传病,已知控制这两种疾病的基因都位于常染色体上,而且是独立遗传。一个家庭中,父亲并指,母亲正常,他们有一个患白化病但手指正常的孩子,如果他们再生一个孩子,则:
(1)这个孩子表现正常的概率是多少?
(2)这个孩子只患一种病的概率是多少?
(3)这个孩子同时患有两种遗传病的概率是多少?
(4)这个孩子患病的概率是多少?
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
解析:根据双亲及孩子的性状表现,可推导出双亲的基因型分别为:父AaDd,母Aadd。因此他们再生一个孩子,其患病的概率:患并指的概率为1/2;患白化病的概率为1/4;同时患有两种病的概率为1/2×1/4=1/8;只患一种病的概率为1/2+1/4-2×1/8=1/2;表现正常的概率为1/2×3/4=3/8;患病的概率为1-3/8=5/8。
答案:(1)3/8 (2)1/2 (3)1/8 (4)5/8
典型方法基因的自由组合定律是基因的分离定律的拓展和延伸,是控制不同相对性状的基因的自由组合,但每对等位基因仍然遵循分离定律。因此,解答自由组合定律的题目时,可以先用分解法分析每对性状,然后再将多对性状综合起来进行分析。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
当堂检测
变式训练1某紫花植株自交,子代表现为紫花植株∶白花植株=9∶7,则下列叙述正确的是( )
A.该性状可以由两对等位基因控制
B.子代紫花植株中能稳定遗传的占1/16
C.子代白花植株的基因型有3种
D.亲代紫花植株测交后代紫花∶白花=1∶1
解析:出现了9∶7是9∶3∶3∶1的变式,是两对等位基因自由组合的结果,故A项正确。紫花中能稳定遗传的占1/9,故B项错误。子代白花植株的基因型有5种,故C项错误。亲代紫花植株测交后紫花∶白花=1∶3,故D项错误。
答案:A
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
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规律总结自由组合的双杂合子自交后代的特殊比例
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
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伴性遗传与常染色体遗传及与遗传规律之间的关系
问题导引
对于红绿色盲患者来说,为什么女患者的父亲和儿子一定患红绿色盲?
提示:红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,女性患者的基因型为XbXb,其中一个Xb一定来自于父亲,并且其中一个Xb也一定会传给其儿子,所以女患者父亲和儿子的基因型为XbY,一定患色盲。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
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名师精讲
1.性染色体和基因(以XY型为例)
X染色体与Y染色体是一对同源染色体,X染色体稍大,Y染色体较小,它们的不同区段分布着不同的基因,每个区段的遗传情况各不相同。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
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(1)X染色体A段上的基因,在Y染色体C区段上存在对应的等位基因区,遗传时,相当于常染色体中一对同源染色体上等位基因的遗传。但是后代的表现型具有性别差异,如XaXa和XaYA的后代中,雌性全为隐性性状,雄性全为显性性状。
(2)X染色体B区段属X染色体的非同源区段,该区段上的基因在Y染色体上没有对应的基因,故表现为伴X染色体遗传,如人类的红绿色盲、血友病的致病基因即位于此区段。
(3)Y染色体D区段属于Y染色体的非同源区段,该区段上的基因在X染色体上没有对应的基因,故只能随Y染色体遗传给雄性后代,表现为伴Y染色体遗传,如人类的外耳道多毛症的致病基因位于此区段。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
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2.性染色体遗传和常染色体遗传的相同点
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
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3.伴性遗传与基因的分离定律的关系
(1)伴性遗传遵循基因的分离定律。伴性遗传是由性染色体上的基因所控制的遗传,若就一对相对性状而言,则为一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
(2)伴性遗传有其特殊性。
①雌雄个体的性染色体组成不同,有同型、异型两种形式。
②有些基因只存在于X(或Z)染色体上,Y(或W)染色体上无相应的等位基因,从而存在单个隐性基因(XbY或ZbW)控制的性状也能体现。
③Y(或W)染色体非同源区段上携带的基因,在X(或Z)染色体上无相应的等位基因,只限于在相应性别的个体之间传递。
④性状的遗传与性别相联系,在写表现型和统计后代时一定要与性别联系。
探究点一
探究点二
探究点三
易错点·排查
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4.伴性遗传与基因的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的基因控制的两对或以上性状的遗传时,由性染色体上的基因控制的性状按照伴性遗传处理,由常染色体上的基因控制的遗传性状按照分离定律处理,整体上则按自由组合定律处理。
注意:在写配子的基因组成、个体的基因型时,若性染色体上的基因和常染色体上的基因需一同写出时,通常情况下,先写常染色体上的基因,再写性染色体及其上面的基因,且性染色体上的基因写在性染色体的右上角,如AaXbY。
探究点一
探究点二
探究点三
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典例剖析
【例题3】 人类的血友病是一种伴性遗传病。由于控制血友病的基因是隐性的,且位于X染色体上,以下不可能发生的是( )
A.携带此基因的母亲把基因传给他的儿子
B.患血友病的父亲把基因传给儿子
C.患血友病的父亲把基因传给女儿
D.携带此基因的母亲把基因传给女儿
解析:伴X染色体隐性遗传具有隔代交叉遗传的特点,男性的X只能传给其女儿,儿子体内的X只能来自母亲,不可能来自父亲。血友病遗传与色盲病的遗传规律相同,致病基因不能由男性传给男性。
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
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变式训练2下列有关人类遗传病的系谱图(图中深颜色表示患者)中,不可能表示人类红绿色盲遗传的是 ( )
解析:红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,女性患者的父亲和儿子必患病,C项不符合。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
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判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
1.表现型相同的生物,基因型一定相同。( )
提示:× 基因型不同,表现型也可能相同,如AA和Aa。
2.控制两对相对性状的基因是彼此独立的,即Y与y分离、R与r分离是彼此独立和互不干扰的。( )
提示:√
3.在自由组合遗传实验中,先进行等位基因的分离,再实现非等位基因的自由组合。( )
提示:× 减数第一次分裂后期,在等位基因分离的同时,非等位基因自由组合。
4.并非所有的非等位基因均能“自由组合”。( )
提示:√
探究点一
探究点二
探究点三
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5.F1(YyRr)产生的雌雄配子各有四种,分别是YR、Yy、yR、yr,其数量比为1∶1∶1∶1,且雌雄配子数量相等。( )
提示:× 一般雄配子数量多于雌配子数量。
6.自由组合定律可发生在有丝分裂和减数分裂过程中。( )
提示:× 自由组合定律发生在减数分裂过程中。
7.生物的性别并非只由性染色体决定。( )
提示:√ 有些生物体细胞中没有性染色体,其性别与染色体数目有关,如蜜蜂等昆虫。此外,环境因素也可影响性别。
8.X、Y染色体上不存在等位基因。( )
提示:× 在X、Y染色体的同源区段,基因是成对存在的,即存在等位基因,而非同源区段则不存在等位基因。
探究点一
探究点二
探究点三
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当堂检测
1.基因型分别为aaBbCCDd和AABbCCdd的两种豌豆杂交,其子代中纯合子的比例为( )
A.1/4 B.1/8 C.1/16 D.0
解析:由于AA与aa的子代的基因型一定是Aa,所以子代都是杂合子,纯合子的比例为0。
答案:D
2.在两对等位基因自由组合的情况下,双杂合子自交后代的性状分离比是12∶3∶1,则其测交后代的性状分离比是( )
A.1∶3 B.3∶1 C.2∶1∶1 D.1∶1
解析:正常情况下,双杂合子自交后代的性状分离比应该是9∶3∶3∶1,现在比例为12∶3∶1,说明其中一个3所表现出来的性状与9相同,所以正常测交比例为1∶1∶1∶1,对应于本题应该为2∶1∶1。
答案:C
探究点一
探究点二
探究点三
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3.下列关于伴性遗传的叙述,错误的是( )
A.性染色体上的基因都与性别决定有关
B.遗传上总是和性别相关联
C.伴性遗传也遵循孟德尔遗传定律
D.表现型具有性别差异
答案:A
4.下列有关红绿色盲的叙述,正确的是( )
A.父亲正常,儿子一定正常 B.女儿色盲,父亲一定色盲
C.母亲正常,儿子和女儿正常 D.女儿色盲,母亲一定色盲
解析:红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,母亲正常,儿子和女儿也有可能患病;父亲正常,女儿一定正常,但儿子不确定;女儿患病,父亲一定患病,但母亲不确定。
答案:B
探究点一
探究点二
探究点三
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5.黄色圆粒豌豆和绿色圆粒豌豆杂交,对其子代表现型按每对相对性状进行统计,结果如下图所示。请回答下列问题。
?
(1)实验中所用亲本的基因型为 。?
(2)子代中各种表现型及其所占的比例是 。?
(3)子代中,性状能稳定遗传的个体占 ,自交能产生性状分离的个体占 。?
(4)子代中表现型为重组类型的个体所占的比例为 。重组类型中能作为品种保留下来的占重组类型的 。?
探究点一
探究点二
探究点三
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答案:(1)YyRr,yyRr
(2)黄色圆粒3/8,黄色皱粒1/8,绿色圆粒3/8,绿色皱粒1/8
(3)1/4 3/4
(4)1/4 1/2
第三节 染色体变异及其应用
一
二
三
一、染色体结构变异
一
二
三
二、染色体数目变异
(一)染色体组:细胞中形态和功能各不相同,但互相协调、共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体,称为一个染色体组。
(二)染色体数目变异:染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少,个别染色体的增加或减少,都称为染色体数目的变异。
1.非整倍性变异:在正常染色体组中,丢失或添加了一条或几条完整的染色体。
一
二
三
2.整倍性变异:细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。
(1)单倍性变异:指体细胞含有的染色体数等于配子染色体数的变异。
(2)多倍性变异
①概念:多倍性变异是指与同种的二倍体细胞相比,具更多染色体组的变异。
②特点:具有偶数染色体组的多倍体植物,在减数分裂中染色体若能配对,一般可育;具有奇数染色体组的多倍体植物,在减数分裂中染色体不能配对,则是不可育的。
[自主思考]染色体变异能通过显微镜观察吗?染色体变异与基因有什么关系?
提示:染色体变异一般都能通过显微镜观察确认,染色体变异将会导致许多基因发生变化。
一
二
三
三、染色体变异在育种上的应用
染色体结构和数目的改变统称为染色体变异,染色体变异在育种上有广泛的应用。
1.单倍体育种
(1)单倍体植株弱小,高度不育。
(2)方法:花药离体培养→单倍体幼苗 纯合二倍体。
(3)优点:明显缩短育种年限。
一
二
三
2.多倍体育种
(1)多倍体植株:茎秆粗壮,叶片、果实和种子较大,糖类、蛋白质等营养物质的含量也较高。
(2)方法:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
(3)成因:秋水仙素抑制纺锤体的形成。
(5)实例:三倍体无子西瓜的培育。
[自主思考]无子西瓜没有种子而且很甜,它是几倍体?可育吗?
提示:无子西瓜是三倍体,不可育,原因是减数分裂时同源染色体联会紊乱不能形成正常的生殖细胞。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
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染色体变异
问题导引
染色体结构变异是否产生了新基因?
提示:染色体结构变异可引起基因数量的增加、减少或基因排列顺序的改变,并未产生新基因。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
名师精讲
1.染色体变异
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
当堂检测
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
探究点三
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2.染色体结构变异的原因
染色体结构的变异是内因和外因共同作用的结果。外因是指电离射线、化学物质、温度的骤变和病毒的感染等,内因是指生物体内代谢过程的失调、衰老等。在这些因素的作用下,染色体可能发生断裂,断裂端具有愈合与重接的能力。当染色体在不同区段发生断裂后,在同一条染色体内或不同的染色体之间以不同的方式重接时,就会导致各种结构变异的出现。
探究点一
探究点二
易错点·排查
实验设计
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典例剖析
【例题1】果蝇的一条染色体上,正常基因的排列顺序为123-456789,中间的“-”代表着丝点,下表表示由该正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况。下列有关叙述错误的是( )
A.a是染色体某一段位置颠倒引起的
B.b是染色体某一段缺失引起的
C.c是染色体着丝点改变引起的
D.d是染色体增加了某一片段引起的
探究点一
探究点二
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实验设计
探究点三
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解析:将a、b、c、d分别与正常的基因排列顺序123-456789分别作比较,可知:a是5、6、7这三个基因所在片段的位置颠倒引起的;b是5、6这两个基因所在片段缺失引起的;c是2、3、4、5、6这五个基因所在的片段颠倒而引起的;d则是增加了6、7这两个基因所在的片段而引起的。
答案:C
探究点一
探究点二
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探究点三
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变式训练1某些类型的染色体结构和数目的变异,可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物(由受精卵发育而来)减数第一次分裂时期染色体变异的模式图,它们依次属于 ( )
?
A.三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片段缺失
B.三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加
C.个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D.染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体
探究点一
探究点二
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探究点三
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解析:染色体数目的变异包括两种类型:一类是细胞内个别染色体的增加或减少,另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少,显然a图属于前者,c图属于后者。染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位,b图属于染色体片段的增添造成的重复,d图属于染色体片段的缺失。
答案:C
探究点一
探究点二
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染色体组、单倍体、多倍体与二倍体的比较
问题导引
含有四个染色体组的个体一定是四倍体吗?单倍体一定是一倍体吗?
提示:(1)不一定,如由八倍体生物的配子发育而来的单倍体就含有四个染色体组。
(2)一倍体一定是单倍体,但单倍体不一定是一倍体。
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探究点二
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染色体组、 单倍体、多倍体与二倍体的比较
1.染色体组的概念及确认条件、方法
(1)概念
细胞中形态和功能各不相同,但是互相协调、共同控制生物生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体,称为一个染色体组。
(2)染色体组的判别
要构成一个染色体组应具备以下几个条件:
①一个染色体组中不含有同源染色体;
②一个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同;
③一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息(即含一整套基因,不能重复)。
探究点一
探究点二
探究点三
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(3)某生物体细胞中染色体组数目的判断
?
①根据染色体形态判断:细胞内形态、大小相同的染色体有几条,则该细胞中就含有几个染色体组。如右图,每种形态的染色体有3条,则该细胞中含有3个染色体组。
②根据基因型判断:在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次,该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如,基因型为AAaaBBBB的细胞或生物体,含有4个染色体组。
探究点一
探究点二
探究点三
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③根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。
如下图,共有8条染色体,染色体形态数(形态、大小不相同)为2,所以染色体组数为8÷2=4(个)。
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2.单倍体、多倍体、二倍体比较
探究点一
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典型方法生物体属于几倍体的判别方法
由于多倍体的生殖细胞内含有不止一个染色体组,而这样的生殖细胞直接发育成的个体是单倍体,所以不能根据细胞内染色体组的数目判断。生物是几倍体的判别不能只看细胞内含有多少个染色体组,还要考虑生物个体发育的直接来源。
(1)如果生物体由受精卵或合子发育而成,生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体。
(2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成的,无论细胞内含有几个染色体组,都只能叫单倍体。
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典例剖析
【例题2】下图表示一些细胞中所含的染色体,据图回答问题。
(1)图A所示是含 个染色体组的体细胞,每个染色体组有 条染色体。?
(2)图C所示细胞的生物若由受精卵发育而来,则是 倍体,其中含有 对同源染色体。?
(3)图D表示一个有性生殖细胞,它是由 倍体生物经减数分裂产生的,含 个染色体组。?
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(4)若图B表示一个有性生殖细胞,它是由 倍体生物经减数分裂产生的,由该生殖细胞直接发育成的个体是 倍体,每个染色体组含 条染色体。?
(5)图A处于有丝分裂后期时包括 个染色体组。画出该时期的分裂示意图。?
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解析:图A中染色体是两两相同的,故含有2个染色体组,并且每个染色体组有2条染色体;图B中染色体每三个是相同的,故含有3个染色体组,但如果此生物个体是由配子直接发育成的,则为单倍体;图C中染色体两两相同,故有2个染色体组,每个染色体组有3条染色体,有3对同源染色体;图D中染色体形态、大小各不相同,则只有1个染色体组。
答案:(1)2 2 (2)二 3 (3)二 1 (4)六 单 3 (5)4 示意图如下
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反思领悟正确分析图中各细胞所含有的染色体、同源染色体及染色体组数目是解答本题的关键,然后再结合单倍体、二倍体、多倍体的概念来解答本题。
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变式训练2下列有关水稻的叙述,错误的是( )
A.二倍体水稻的体细胞含有两个染色体组
B.二倍体水稻经秋水仙素处理,可得到四倍体水稻,稻穗、米粒变大
C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交,可得到三倍体水稻,含三个染色体组
D.二倍体水稻的花粉经离体培养,可得到单倍体水稻,稻穗、米粒变小
解析:单倍体植株弱小,且高度不育,故二倍体水稻的花粉经离体培养,所得到的单倍体植株不能结出米粒。
答案:D
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多倍体育种和单倍体育种的比较
问题导引
多倍体植物营养物质丰富的原因是什么?
提示:多倍体植物与二倍体植物比较所含有的基因增多了,基因控制合成的糖类和蛋白质的量增加,使植株长得粗壮。
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1.多倍体育种
2.单倍体育种
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3.比较
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特别提醒①单倍体育种和多倍体育种均用到秋水仙素处理,若处理对象是单倍体植株,则为单倍体育种;若处理对象为正常植株,则为多倍体育种。
②单倍体育种不等于花药离体培养。单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍两个过程,单倍体育种获得的几乎都是纯合子,且有几个染色体组就是几倍体,而花药离体培养得到的都是单倍体。
③多倍体所结果实的不同部分所含染色体组数可能不同,需依据父本和母本的染色体组数来确定。
④单倍体育种一般应用于二倍体植株,因为若为四倍体植株,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。如四倍体植株AAaa产生的配子有三种类型:AA、Aa、aa。由配子Aa发育成的单倍体再经秋水仙素处理得到的植株基因型为AAaa,后代会发生性状分离。
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4.三倍体无子西瓜的培育过程
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(1)关于两次传粉:第一次传粉是杂交得到三倍体种子;第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。
(2)用秋水仙素处理二倍体西瓜使之成为四倍体,秋水仙素应处理萌发的种子或幼苗。因为萌发的种子或幼苗具有分生能力,细胞进行有丝分裂,秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。
(3)秋水仙素处理后,分生组织分裂、分化形成的茎、叶、花等染色体数目加倍,而未处理的根部细胞等染色体数目不变。
(4)四倍体上结的西瓜内的种子的胚含有3个染色体组;果皮、种皮均含有4个染色体组。三倍体西瓜的果皮、种皮分别由三倍体植株的子房壁和珠被发育来,故均含有3个染色体组。
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【例题3】请据图回答下列问题。
?
(1)过程④⑤的育种方法是 ,依据的遗传学原理是 。?
(2)若C品种的基因型为AaBbdd,D植株中能稳定遗传的个体占总数的 ,D植株含 个染色体组,是 倍体,F植株为 倍体。
(3)⑤过程使染色体数目加倍的方法是用 处理或 ,这两种方法在原理上的相似之处是 。
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解析:(1)④⑤为单倍体育种过程,其原理为染色体变异。(2)AaBbdd个体中dd这对基因是纯合的,而AaBb自交后代中有1/4是纯合的;D植株细胞含2个染色体组,是二倍体;F植株是由C的花药直接发育成的单倍体经秋水仙素处理后形成的二倍体。(3)低温诱导和秋水仙素处理的原理都是通过抑制纺锤体形成使染色体数目加倍。
答案:(1)单倍体育种 染色体变异
(2)1/4 2 二 二
(3)秋水仙素 低温诱导 抑制纺锤体的形成,影响染色体被拉向两极,使细胞不能分裂,染色体数目加倍
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变式训练3四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开花后,经适当处理,则( )
A.能产生正常配子,结出种子形成果实
B.结出的果实为五倍体
C.能产生正常配子,可形成无子西瓜
D.结出的果实为三倍体
解析:四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的子一代西瓜植株是三倍体,由于其染色体组数为奇数,在减数分裂时同源染色体联会紊乱,因而不能产生正常生殖细胞,所以不能结种子。若经适当处理,如用二倍体花粉刺激其子房,可结出三倍体无子西瓜,该西瓜的果皮由三倍体植株的子房壁发育而来,因此该果实为三倍体。
答案:D
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判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
1.染色体结构变异中的缺失是碱基对的缺失。 ( )
提示:× 染色体结构变异中的缺失是染色体的某一片段缺失。
2.在正常情况下,每种生物的染色体数目都是恒定的,在不同物种之间,染色体数目往往差别很大。( )
提示:√
3.生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。( )
提示:× 染色体组是一组非同源染色体,配子中可含有多个染色体组。
4.正常情况下,一个染色体组中一定不含同源染色体,也不存在等位基因。( )
提示:√
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5.一个染色体组内的染色体其形态、大小和功能两两相同。( )
提示:× 一个染色体组内的染色体互为非同源染色体,其形态、大小和功能各不相同。
6.体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体,含有两个染色体组的生物一定是二倍体。( )
提示:× 由配子发育成的个体,不论体细胞内含有几个染色体组,都是单倍体;由受精卵发育成的个体,其体细胞内含有几个染色体组,就是几倍体。故含有两个染色体组的生物可能是单倍体,也可能是二倍体。
7.秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能分配到两个子细胞中,从而引起细胞内染色体数目加倍。( )
提示:√
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低温诱导植物染色体数目加倍
【实验指导】
1.实验原理
(1)进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。
(2)用低温处理植物组织细胞,使纺锤体的形成受到抑制,导致染色体不能被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,于是,植物细胞染色体数目加倍。
2.实验目的
(1)学习低温诱导植物染色体数目加倍的方法。
(2)理解低温诱导植物细胞染色体数目加倍的作用机制。
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3.实验过程
低温诱导:培养蚕豆根,待蚕豆根长至1.0~1.5 cm时,将培养装置放入冰箱的低温室内(4 ℃),诱导培养36 h
↓
固定形态:剪取诱导处理的根尖约5 mm,放入卡诺氏固定液中浸泡0.5~1 h以固定细胞的形态,然后用体积分数为95%的乙醇溶液冲洗2~3次
↓
制作装片:解离→漂洗→染色→制片
↓
观察:用显微镜观察,并寻找染色体数目发生了变化的细胞
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4.注意事项
除低温诱导外,生产上还常用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗,诱导染色体数目加倍。其原理是当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向两极,从而使细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂,将来就可能发育成多倍体植株。
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【设计体验】
下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述,正确的是( )
A.原理:低温抑制染色体着丝点分裂,使子染色体不能分别移向两极
B.解离:盐酸酒精混合液和卡诺氏固定液都可以使洋葱根尖解离
C.染色:改良苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以使染色体着色
D.观察:显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
解析:低温诱导染色体数目加倍的原理是低温抑制纺锤体的形成,使子染色体不能分别移向两极;卡诺氏固定液用于细胞的固定,盐酸酒精混合液为解离液;改良苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以用于染色体的染色;低温诱导染色体加倍的时期是有丝分裂的前期,而大多数细胞处于间期。
答案:C
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1.若图甲中①和②为一对同源染色体,③和④为另一对同源染色体,图中字母表示基因,“ ”表示着丝点,则图乙~图戊中染色体结构变异的类型依次是( )
?
A.缺失、重复、倒位、易位 B.缺失、重复、易位、倒位
C.重复、缺失、倒位、易位 D.重复、缺失、易位、倒位
答案:A
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2.下列有关单倍体的叙述,正确的有( )
A.未经受精的卵细胞发育成的个体一定是单倍体
B.含有2个染色体组的生物体一定不是单倍体
C.生物的精子或卵细胞一定都是单倍体
D.基因型是aaaBBBCcc的植物一定是单倍体
解析:单倍体是指由配子发育而来,体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体,与染色体组数目无绝对的对应关系。
答案:A
3.用秋水仙素处理幼苗可诱导形成多倍体植物,秋水仙素的主要作用是( )
A.使染色体再次复制 B.使染色体着丝点不分裂
C.抑制纺锤体的形成 D.使细胞稳定在间期阶段
答案:C
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4.根据学过的杂交育种知识,从理论上分析,下列叙述错误的一项是( )
A.二倍体×四倍体→三倍体
B.二倍体×二倍体→二倍体
C.二倍体×六倍体→四倍体
D.三倍体×三倍体→三倍体
解析:三倍体在减数分裂产生配子时同源染色体联会紊乱,不能产生正常配子,所以不育。
答案:D
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5.对下列细胞图中有关染色体变化的描述,不正确的是 ( )
?
A.图甲细胞中有3个染色体组,可能是体细胞,也可能是生殖细胞
B.图甲所示的细胞如果是体细胞,该细胞可以进行有丝分裂
C.图乙所示的细胞中含有1个染色体组
D.图乙中含有4个DNA分子、4个着丝点、4个中心粒
解析:图甲所示的细胞如果是体细胞,该细胞是三倍体生物的体细胞,可以进行有丝分裂产生子细胞;但是图甲也可以表示六倍体生物的生殖细胞。图乙所示细胞无同源染色体,只含一个染色体组;图乙中含有4个DNA分子、2个着丝点、4个中心粒。
答案:D
