第五章遗传的基本规律

第五章遗传的基本规律第一节分离定律（lawofsegregation）孟德尔（G.J.Mende1，1822—1884），奥地利人，现代遗传学的奠基人。从1857年开始，孟德尔以豌豆为实验材料做杂交实验，经过八年的艰苦研究，于1865年发表了著名的《植物杂交实验》的论文，提出了分离定律和自由组合定律这两个遗传学的基本规律。孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有一天要来临”豌豆孟德尔选择了豌豆作为遗传试验材料解释:PF1F2子一代子二代♀♂×⊕亲本母本父本杂交自交性状：生物所具有的形态的、功能的或生物化学的特点。孟德尔发现，豌豆的一些品种之间具有易于区分的性状，例如，豌豆中有高茎的（高度1.5～2.0m），也有矮茎的（高度0.3m左右）；有结圆粒种子的，也有结皱粒种子的。像这样，一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫做相对性状。观察的现象相对性状运用科学的研究方法传粉去雄♀♂子代豌豆杂交实验（人工异花授粉示意图）基本步骤：1.去雄（未成熟时,去除两性花的雄蕊）2.套袋3.扫粉4.授粉5.套袋P:高×矮│↓F1高│⊕↓F2高787矮277比例3：1结果:1.F1全为显性性状(高茎)2.F2出现性状分离，且分离比为3:1。∆显性性状(dominantcharacter)：把在杂合体中能够表达出来的性状。∆隐性性状(recessivecharacter)：把在杂合体中不能表达出来的性状。∆性状分离：在杂合后代中出现不同性状的现象P圆滑（纯）×皱缩（纯）F1圆滑F2圆滑皱缩数量5474粒1850粒比例3:1显性性状隐性性状性状分离分离比性状F2的表现显性隐性显性:隐性种子的形状园粒5474皱粒18502.96:1茎的高度高茎787矮茎2772.84:1子叶的颜色黄色6022绿色20013.01:1花的颜色紫红705白色2243.15:1豆荚的形状饱满882不饱满2992.95:1未熟豆荚颜色绿色428黄色1522.82:1花的位置腋生651顶生2073.14:1豌豆七对相对性状杂交实验结果分离现象的解释1.生物的遗传性状是由细胞中遗传因子（基因）决定的,可在上下代传递。2.基因在生物体细胞中成对存在。形成配子时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只有成对基因中的一个。3.形成合子时，雌雄配子结合机会均等，合子中基因又恢复成对状态。相关概念∆基因（gene）:是遗传的物质基础，是DNA或RNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列。∆显性基因(dominantgene)：决定显性性状的基因，用大写英文字母表示。∆隐性基因(recessivegene)：决定隐性性状的基因，用小写英文字母表示。∆等位基因(allele):位于一对同源染色体同一座位上,控制相对性状的一对基因，如：R和r表现型(phenotype)：指生物体所表现出的性状.如:圆滑和皱缩基因型(genotype):生物个体性状的基因组成。如：RR、Rr、rr杂合体(heterozygote)：一对基因彼此不同的个体称为杂合体。如：Rr。纯合体(homozygote):一对基因彼此相同的个体称为纯合体。显性纯合体,如：RR；隐性纯合体,如：rr。对分离现象的遗传分析一对相对性状的遗传实验P圆滑（纯）×皱缩（纯）F1圆滑F2圆滑皱缩数量5474粒1850粒比例3:1显性性状隐性性状性状分离分离比RR×RrP配子F1圆滑豌豆一对相对性状杂交实验分析rrRr圆滑圆滑圆滑皱缩3：1RrRrF1配子F2RrRrRrRrRR×rr圆滑皱缩1:1RrRr测交配子子代rRr×让F1与隐性亲本杂交,来测定F1的基因型。分离假设的验证--测交实验rrrr分离定律内容及其细胞学基础∆控制性状的一对基因在杂合体中保持相对的独立性，在形成配子时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中去，这称为分离定律，也称为孟德尔第一定律。∆减数分裂时同源染色体的分离是分离定律的细胞学基础。∆分离定律适用于由一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。解释下面几个问题:表现型和基因型以及它们的关系性状的表现=基因型+环境基因型是决定表现型的主要因素。基因型相同，表现型一般相同。表现型相同，基因型不一定相同。在相同的环境中，基因型相同，表现型一定相同。为什么要禁止近亲结婚我国婚姻法规定：直系血亲和三代以内的旁系血亲之间禁止结婚同一个家族携带相同的隐性致病基因可能性较大，如果结亲结婚后代的隐性致病基因结合的几率就大，出现遗传病的机会大大增加。AAAaAaAAaaAAAaAa表兄妹1/21/2子代患病率：1/4×1/2×1/2=1/16分离定律的普遍性水稻：有芒×无芒→有芒3有芒∶1无芒小麦：无芒×有芒→无芒3无芒∶1有芒番茄：红果×黄果→红果3红果∶1黄果猪毛色：白猪×黑猪→白猪3白猪∶黑猪∆孟德尔分离定律对一切有性生殖过程中的遗传现象具有普遍意义。鸽子羽毛颜色鸡冠的形状单片冠胡桃冠豌豆冠玫瑰冠第二节自由组合定律在分析了一对性状传递规律的基础上，Mendel进一步进行了两对相对性状杂交的遗传分析。他选择了这样两个亲本进行杂交：一个是双显性亲本：种子是圆形的，种子的颜色为黄色；一个是双隐性亲本：种子是皱缩的，种子的颜色为绿色。遗传学第二定律：自由组合定律P黄圆(纯)绿皱（纯）╳黄圆F1F2黄圆╳绿皱绿圆黄皱数量31510810132比例9：3：3：1两对相对性状的遗传实验一、两对相对性状的杂交实验（1）黄色和绿色、圆粒和皱粒中何为显性性状,何为隐性性状?（2）F2中何为亲本性状?何为重组性状(新的性状)？（3）对每一对相对性状单独进行分析,能够说明什么问题？自由组合现象的假设PYYRR黄圆绿皱╳F1配子YRYryRyryrYyRr黄圆F1配子F2YRYYRRYyRRYYRrYyRrYryRyrYRYyRRyyRRYyRryyRrYYRrYyRrYyRryyRr╳yyrryyrrYyrrYyrrYYrr黄圆：绿圆：黄皱：绿皱9:3:3:1黄:绿=3:1圆:皱=3:1提出问题9︰3︰3︰1与3︰1有没有数学联系呢？分析：先对每一对相对性状单独进行分析。315+108=423101+32=133315+101=416108+32=140粒形圆粒皱粒31:31:说明了什么问题？⒈每对性状遵循分离定律⒉不同对性状发生自由组合粒色黄色绿色YyRr╳YRYryRyryrYyRryyRr1：1：1：1测交配子测交后代自由组合假设的验证：测交F1黄圆隐性亲本绿皱黄圆黄皱绿圆绿皱yyrryyrrYyrr自由组合定律内容及其细胞学基础∆自由组合定律：生物在减数分裂形成配子的过程中，不同对的基因独立行动，可分可和，以均等的机会组合到一个生殖细胞中去。这也称为孟德尔第二定律。∆减数分裂时，非同源染色体自由组合进入一个生殖细胞是自由组合定律的细胞学基础。分离定律VS自由组合定律①两大遗传定律在生物的性状遗传中______进行，______起作用。②分离定律是自由组合定律的________。同时同时基础遗传定律研究的相对性状涉及的等位基因F1配子的种类及比例F2基因型种类及比例F2表现型种类及比例基因分离定律基因自由组合定律两对或多对等位基因两对或多对一对一对等位基因两种1∶1四种1∶1∶1∶1三种1∶2∶1九种(1∶2∶1）2两种3∶1四种9∶3∶3∶1知识网络：减数分裂同源染色体分离分离定律重组类型亲本类型自由组合定律雌雄配子随机受精性状分离实质实质等位基因分离非同源染色体自由组合非等位基因自由组合性状重组孟德尔的遗传实验获得成功的主要原因成功原因具体内容1.科学选材豌豆：1.自花传粉且闭花授粉，自然状态纯合2.豆粒留在豆荚中，便于观察和计数3.相对性状稳定、易于区分2.科学设计实验设计：1.首先只针对一对相对性状进行研究，再对多对相对性状进行研究2.采用去雄和套袋技术3.科学分析第一次将统计学原理应用到遗传学的研究上4.实验程序科学严谨问题假设验证总结规律（结论）应用自由组合定律解题的方法方法二：分支法把两对相对性状分开来考虑，然后再组合起来。该方法比较常用，解题相对简单省时。方法一：棋盘法把父本的配子写成一行，母本的配子写成一列。配子两两结合成子代。从棋盘中寻找问题的答案。该方法比较基础，但解题相对复杂费时。自由组合定律的意义1.理论上为生物的多样性提供了依据在有性生殖过程中，由于基因重组产生新基因型从而产生变异，是生物多样性的原因之一。2.实践上指导杂交育种工作人们根据需要，把具有不同优良性状的两个亲本进行杂交，使两个亲本的优良性状组合到一起，选育优良品种。3.在医学中，分析遗传病的发病情况在医学的遗传咨询中，医生可以根据父母遗传病的发病情况以及该遗传病的遗传特点，估算出生孩子的发病概率，并建议咨询者采取相应的措施。自由组合定律发现自由组合现象提出问题提出假说演绎推理实验验证得出结论等位基因分离的同时，非等位基因自由组合测交第三节连锁与互换定律摩尔根(MorganT.H.1866-1945)美国著名的生物学家。1910年摩尔根和他的学生们用果蝇进行实验研究，提出了遗传学的第三定律——基因的连锁与互换定律，并结合当时的细胞学成就，创立了以染色体遗传为核心的细胞遗传学。摩尔根于1933年获得了诺贝尔生理学或医学奖。重要模式生物——果蝇（1）黑腹果蝇∆一种模式生物∆双翅目昆虫∆繁殖能力强∆生活周期短（约10天）∆突变种类多∆染色体仅4对，且形态特点明显白眼雄红眼雌雄性红眼雄白眼雄50%50%“眼睛的颜色基因（R）与性别决定的基因是结合在一起的，即在X染色体上。”雌性红眼雌100%伴性遗传：重要模式生物——果蝇（4）一、完全连锁遗传(completelinkage)P灰身长翅×黑身残翅F1BBVVbbvv灰身长翅BbVvBVbv生殖细胞×F1灰身长翅♂♀黑身残翅BbVvbbvvBVbvBbVvBbvvbbVvbbvv按照自由组合律应形成4种精子，预测后代应出现4种果蝇，比例为1:1:1:1。可实验结果出人意料，后代只出现了和亲代相同的2种果蝇，比例为1:1，没有出现新类型。BvbVbv××P♀F1♂bvbvbvBVbvbvbvBVbvbvBVBV这种现象叫做完全连锁。BVbv生殖细胞bv基因连锁（genelinkage):多个基因位于同一条染色体上的现象。完全连锁遗传的分析灰身长翅果蝇的灰身基因和长翅基因位于同一染色体上，以表示。黑身残翅果蝇的黑身基因和残翅基因位于同一染色体上，以表示。经过杂交，F1是灰身长翅，其基因型是BbVv()。F1雄果蝇形成精子时，位于同一染色体上的两个基因（B和V、b和v）不分离，而是连锁在一起随同该染色体一起传递。在生殖细胞形成时，同源染色体的非姐妹单体之间发生交叉，染色体交换片断，基因也发生了交换（连锁的基因发生了部分交换）。二、不完全连锁遗传F1♀×♂41.5%8.5%8.5%41.5%因而后代中出现与亲本表型不同的重组合，且重组合占少数，亲组合占多数的现象，叫不完全连锁。重组合亲组合亲组合F1雌果蝇的位于同一个染色体上的两个基因大多是连锁遗传，因此生成的BV和bv两种卵子多；但也有小部分因为交叉互换而产生两种新的基因组合，因此形成Bv和bV两种卵子数量少。F1测交雌BVbvBvbV×bvbv雄bvBVbvBvbVBVbvbvbvBvbvbVbv黑身长翅8.5%灰身长翅41.5%黑身残翅41.5%灰身残翅8.5%生殖细胞测交后代bvbvbv基因的连锁与互换定律∆在生物体进行减数分裂形成配子时∆①位于同一条染色体上的基因联合在一起随同该染色体一起传递称为基因的连锁定律；∆②同源染色体上的等位基因之间可以发生交换，使原来连锁的基因发生改变，形成新的基因连锁关系,称为基因的互换定律。∆减数分裂时，同源染色体的联会和交叉是连锁与互换定律的细胞学基础。名称类别分离定律自由组合定律连锁与互换定律亲代相对性状的对数区别F1基因在染色体上的位置F1形成配子的种类和比例测交后代比例一对相对性状两对相对性状两对相对性状RrYyRrBbVv2种：R：r=1：14种：YR:yr:Yr:yR=