基因的分离定律教学案

20×20学习目标：1.遗传学中一些基本概念的含义2．用豌豆做遗传实验容易成功的原因3．基因与性状的关系4．基因分离定律的实质和内容5．孟德尔的一对相对性状的杂交实验6．分析孟德尔遗传实验的科学方法7．运用分离定律解释一些遗传现象[教材梳理]一、遗传、变异与性状1．遗传：子代与亲代个体之间相似的现象。2．变异：亲代与子代之间，以及子代的不同个体之间出现差异的现象。3．性状：生物个体所表现出来的形态特征或生理特征，是遗传与环境相互作用的结果。二、基因的分离定律1．孟德尔一对相对性状的杂交实验(1)相关概念及符号：①显性性状：F1表现出来的亲本性状。②隐性性状：F1没有表现出来的亲本性状。③性状分离：在杂种后代中出现不同亲本性状的现象。④常见的遗传学符号及含义符号PF1F2×⊗20×20♀♂含义亲本子一代子二代杂交自交母本父本(2)实验过程：2.孟德尔对实验现象的解释(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，在F1体细胞内各自独立，互不混杂。(3)F1可以产生数量相等的含有不同遗传因子的配子。(4)F1自交时，不同类型的配子(花粉和卵细胞)结合的机会均等。(5)决定一对相对性状的两个基因称为等位基因，它们位于一对同源染色体上。(6)遗传图解：3．性状分离比的模拟实验模拟实验中，1号罐中小球代表2种雌配子，2号罐中小球代表2种雄配子，红球代表基因A，绿球代表基因a。4．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。5．基因分离定律的实质成对的等位基因位于一对同源染色体上，当细胞进行减20×20数分裂时，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。三、孟德尔获得成功的原因1．恰当地选择实验材料。2．由单因子到多因子的研究方法。3．应用统计学的方法对实验结果进行统计分析。4．科学地设计了实验的程序。四、分离定律的应用1．有助于正确地解释生物界的某些遗传现象。2．预测杂交后代的类型和各种类型出现的概率。3．指导动植物育种实践和医学实践。[牛刀小试]一、相关概念辨析[判断正误]1．凡子代表现出来的性状即显性性状，子代不能表现的性状即隐性性状。(×)2．在杂种后代中出现不同亲本性状的现象称为性状分离。(√)3．同源染色体上控制同一性状的两个基因称为等位基因。(×)4．基因型相同时表现型一定相同，表现型相同时基因型也一定相同。(×)二、一对相对性状的杂交实验1．举例说明性状和相对性状的关系，如何判断两性状是否为相对性状？20×20提示：例如：身高是性状，高和矮是相对性状。相对性状是一种生物的同一种性状的不同表现类型，可以根据此定义来判断两性状是否为相对性状。2．根据相对性状的概念，对下列实例进行分析判断，并说明理由。(1)狗的长毛与兔的短毛。提示：不是。狗与兔不属于同一种生物。(2)玉米的早熟与晚熟。提示：是。早熟与晚熟是玉米成熟这一性状的不同表现类型。3．结合教材P27图3－1豌豆1对相对性状的杂交实验，请思考：(1)在自然状态下，图3－1中的紫花和白花两亲本能实现杂交吗？提示：不能，因为豌豆是严格的自花受粉植物。(2)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)，请讨论应如何操作。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。(3)若F2共获得20株豌豆，白花个体一定是5株吗？说明原因。提示：不一定。样本数量太少，不一定完全符合3∶1分离比，20×20孟德尔实验中的比例是在实验材料足够多的情况下得出的。(4)紫花和白花豌豆杂交，后代出现了紫花和白花，该现象属于性状分离吗？为什么？提示：不属于。因为性状分离是杂种后代中出现不同亲本性状的现象。三、对分离现象的解释1．根据纯合子、杂合子的概念判断下列说法是否正确，说明理由。(1)纯合子自交后代一定是纯合子。提示：正确。纯合子只能产生一种类型的配子，相同类型的雌雄配子结合，形成合子发育成的个体一定是纯合子。(2)纯合子杂交后代一定是纯合子。提示：错误。显性纯合子与隐性纯合子杂交，后代全为杂合子。(3)杂合子自交后代一定是杂合子。提示：错误。杂合子自交，后代中既有纯合子也有杂合子，各占1/2。2．假如雌雄配子的结合不是随机的，F2中还会出现3∶1的性状分离比吗？提示：不会。因为满足孟德尔实验的条件之一是雌、雄配子结合机会相等，即任何一个雄配子(或雌配子)与任何一个雌配子(或雄配子)的结合机会均相等，这20×20样才能出现3∶1的性状分离比。四、对分离现象解释的验证、分离定律的实质及应用1．结合教材，思考下列问题：(1)为什么用测交的方法能证明F1产生配子的类型及比例？提示：因为隐性个体所产生的配子中的遗传因子为隐性，它不会影响F1产生的配子中所含遗传因子的表达，所以测交后代决定于F1所产生的配子的类型及比例。根据测交后代就可反映出F1产生配子的情况。(2)测交实验除测定F1的遗传因子组成外，能否测定其他个体的遗传因子组成？提示：能。2．结合教材中自交、测交、杂交等方法的描述，完成下表。目的方法确定个体的遗传因子组成判断显隐性提高纯合度判断纯合子和杂合子提示：测交杂交、自交自交测交、自交3．连线4．农户种植的玉米和小麦，能否自行留种用于来年种植？提示：农户种的小麦是纯种，子代不会发生性状分离，所以可以连年留种。而玉米是杂种，子代会发生性状分离，所以不能留种。5．某多指患者为防止生20×20出多指患儿，婚前特意做了多指切除手术，他(她)能否达到目的？提示：不能，切除多指并不能改变其基因型，后代仍有患病可能。[重难突破]一、分离定律的细胞学基础及适用范围1．细胞学基础：减数分裂中随同源染色体分离，等位基因分开，如图所示：2．适用范围：(1)真核生物有性生殖的细胞核遗传。(2)一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。二、遗传规律相关概念辨析1．性状类(1)相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。(2)显性性状：杂种F1中表现出来的亲本的性状。(3)隐性性状：杂种F1中未表现出来的亲本的性状。(4)性状分离：杂种后代中出现不同亲本性状的现象。2．基因类(1)相同基因：同源染色体相同位置上控制相同性状的基因。在纯合子中由两个相同基因组成，控制着相同性状，如图中A和A就叫相同基因。(2)等位基因：生物杂合子中在一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因。如图中B和20×20b、C和c、D和d就是等位基因。(3)非等位基因：非等位基因有两种，即一种是位于非同源染色体上的基因，符合自由组合定律，如图中A和D；还有一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中A和b。3．个体类(1)纯合子：含有相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。如DD、dd、AABBCC、ddeerr。(2)杂合子：含有不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。如Dd、AaBb、DdEeRr。(3)基因型：与表现型有关的基因组成。(4)表现型：生物个体所表现出来的性状。4．交配类(1)杂交将不同优良性状集中在一起，得到新品种显隐性性状的判断(2)自交连续自交可提高种群中纯合子的比例可用于植物纯合子、杂合子的鉴定(3)测交验证遗传基本定律理论解释的正确性高等动物纯合子、杂合子的鉴定[特别提醒]在相同的环境条件下，基因型相同，表现型一定相同；在不同环境中，即使基因型相同，表现型也未必相同。表现型是基因型与环境共同作用的结果。三、基因分离定律常用20×20解题方法归纳1．由亲代推断子代基因型、子代表现型(正推型)亲本子代基因型子代表现型AA×AAAA全为显性AA×AaAA∶Aa＝1∶1全为显性AA×aaAa全为显性Aa×AaAA∶Aa∶aa＝1∶2∶1显性∶隐性＝3∶1Aa×aaAa∶aa＝1∶1显性∶隐性＝1∶1aa×aaaa全为隐性2.由子代推断亲代的基因型(逆推型)方法一：基因填充法。先根据亲代表现型写出能确定的基因，如显性性状的基因型可用A_来表示，那么隐性性状的基因型只有一种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。方法二：隐性纯合突破法。如果子代中有隐性个体存在，则亲代基因型中必然都有一个a基因，然后再根据亲代的表现型做进一步的判断。方法三：根据分离定律中规律性比值来直接判断(用B，b表示相关基因)：(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)若后代只有显性20×20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)。即bb×bb→bb。四、杂合子Aa连续多代自交问题分析1．杂合子Aa连续自交，第n代的比例情况如下表：Fn杂合子纯合子显(隐)性纯合子显性性状个体隐性性状个体所占比例12n1－12n12－12n＋112＋12n＋112－12n＋12.根据上表比例，绘制出的纯合子、杂合子所占比例坐标曲线图为：五、区分自由交配与自交自交是指相同基因型个体的交配；而自由交配是指一个群体中的雄性和雌性个体随机交配的方式，两种交配方式中概率求解方法不同，如：同样为13AA、23Aa的群体，自交时隐性类型所占比例为23×(14AA、24Aa、14aa)得23×14aa＝16aa。而自由交配时隐性类型应为23Aa×23Aa×14aa＝19aa。[考向聚焦][例1](海南高考)某二倍体植物中，抗病和感病这对相对性状由一对等位基因控制，要20×20确定这对性状的显隐性关系，应该选用的杂交组合是()A．抗病株×感病株B．抗病纯合子×感病纯合子C．抗病株×抗病株，或感病株×感病株D．抗病纯合子×抗病纯合子，或感病纯合子×感病纯合子[解析]判断性状的显隐性关系的方法有：(1)定义法――具有相对性状的纯合个体进行正反交，子代表现出来的性状就是显性性状，对应的为隐性性状；(2)相同性状的雌雄个体间杂交，子代出现不同于亲代的性状，该子代的性状为隐性，亲代为显性，故选C。[答案]C相对性状中显隐性判断(设A、B为一对相对性状)(1)定义法(杂交法)①若A×B�D→A，则A为显性，B为隐性。②若A×B�D→B，则B为显性，A为隐性。③若A×B�D→既有A，又有B，则无法判断显隐性，只能采用自交法。(2)自交法[例2]某学校生物小组在一块较为封闭的低洼地里发现了一些野生植株，这些植株的花色有红色和白色两种，茎秆有绿茎和紫茎两种。同学们分两组对该植物的花色、茎色进行遗传方式的探20×20究。请根据实验结果进行分析：第一组：取90对亲本进行实验第二组：取绿茎和紫茎的植株各1株杂交组合F1表现型交配组合F1表现型A：30对亲本红花×红花36红花∶1白花D：绿茎×紫茎绿茎∶紫茎＝1∶1B：30对亲本红花×白花5红花∶1白花E：紫茎自交全为紫茎C：30对亲本白花×白花全为白花F：绿茎自交由于虫害，植株死亡(1)从第一组花色遗传的结果来看，花色隐性性状为______，最可靠的判断依据是________组。(2)若任取B组的一株亲本红花植株使其自交，其子一代表现型的情况是________________________________________________________________________。(3)由B组可以判定，该种群中显性纯合子与杂合子的比例约为________。(4)从第二组茎色遗传的结果来看，隐性性状为______，判断依据的是________组。(5)如果F组正常生长繁殖的话，其子一代表现型的情况是________。(6)A、B两组杂交后代没有出现3∶1或1∶1的20×20分离比，试解释：______________________________________