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1、遗传与进化遗传与进化必修必修2第第1 1章章 遗传因子的发现遗传因子的发现第第1节节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）孟德尔的豌豆杂交实验（一）o红墨水与蓝墨水混合后的颜色？红墨水与蓝墨水混合后的颜色？o混合后能否再将这两种墨水分开？混合后能否再将这两种墨水分开？o因此，人们曾认为生物的遗传也是这样，双亲的遗传物因此，人们曾认为生物的遗传也是这样，双亲的遗传物质混合后，自带的性状介于双亲之间；这种观点称为融质混合后，自带的性状介于双亲之间；这种观点称为融合遗传。合遗传。+品红色（介于红品红色（介于红色和蓝色之间）色和蓝色之间）孟德尔大胆质疑：生物的遗传真是这样的吗？孟德尔大胆质疑：生物的遗传真是这样
2、的吗？不能不能问题探讨：问题探讨：o不同颜色的牡丹：不同颜色的牡丹：红牡丹和白牡丹杂交后，子代的牡丹花会是红牡丹和白牡丹杂交后，子代的牡丹花会是什么颜色？什么颜色？（Mendel,1822-1884）遗传学的奠基人遗传学的奠基人-孟德尔孟德尔八年耕耘源于对科学的痴迷，八年耕耘源于对科学的痴迷，一畦畦豌豆蕴藏遗传的秘密。一畦畦豌豆蕴藏遗传的秘密。实验设计开辟了研究的新路，实验设计开辟了研究的新路，数学统计揭示出遗传的规律。数学统计揭示出遗传的规律。孟德尔生平孟德尔生平o孟德尔（孟德尔（G.Mendel,1822-1884)是现代是现代遗传学的奠基人，出生于贫苦农民家庭，年轻遗传学的奠基人，出生于
3、贫苦农民家庭，年轻时进入修道院。时进入修道院。o1851年被派到维也纳大学学习。年被派到维也纳大学学习。o1854年返回修道院任职。年返回修道院任职。o1857年开始在修道院的花园做豌豆遗传试验。年开始在修道院的花园做豌豆遗传试验。1865年发表了题为年发表了题为“植物杂交实验植物杂交实验”的划时的划时代论文。但当时并未引起人们注意。代论文。但当时并未引起人们注意。o直到直到1900年才引起遗传学家、育种家的高度年才引起遗传学家、育种家的高度重视，现代遗传学迅速发展起来。重视，现代遗传学迅速发展起来。为什么用豌豆做遗传实验易成功？为什么用豌豆做遗传实验易成功？豌豆是豌豆是自花传粉自花传粉，闭花
4、受粉闭花受粉植物。植物。原因一：原因一：为什么用豌豆做遗传实验容易取得成功？为什么用豌豆做遗传实验容易取得成功？两性花两性花的花粉，落到的花粉，落到同同一朵花的雌蕊柱头一朵花的雌蕊柱头上的过程。上的过程。自花传粉自花传粉闭花传粉闭花传粉 花花未开放未开放时，已经完成受粉的过程。时，已经完成受粉的过程。异花传粉异花传粉 两朵花两朵花之间之间的传粉过程。的传粉过程。豌豆有一些豌豆有一些稳定稳定的、的、易于区分易于区分的的性状性状。原因二：原因二：为什么用豌豆做遗传实验容易取得成功？为什么用豌豆做遗传实验容易取得成功？相对性状相对性状一种生物一种生物的的同一种性状同一种性状的的不同表现类型不同表现类
5、型。性状性状如：茎的高度、花的颜色及种子性状等。如：茎的高度、花的颜色及种子性状等。原因三原因三 首先针对一对相对性状进行研究，即首先针对一对相对性状进行研究，即 化繁为简的方法。化繁为简的方法。原因四原因四 用统计学方法对结果进行分析用统计学方法对结果进行分析 基因的分离规律是孟德尔通过碗豆的一对基因的分离规律是孟德尔通过碗豆的一对相对性状相对性状 的遗传实验总结出来的，他共做了的遗传实验总结出来的，他共做了7对对相对性状的杂交实验，得到相同的结果，下面讲相对性状的杂交实验，得到相同的结果，下面讲其中的一个实验。其中的一个实验。1 1）牵牛花的阔叶与小麦的窄叶）牵牛花的阔叶与小麦的窄叶 （）
6、2 2）兔的白毛与黑毛）兔的白毛与黑毛 （）3 3）狗的长毛与卷毛）狗的长毛与卷毛 （）请判断下列性状是否为相对性状：请判断下列性状是否为相对性状：不是不是是是不是不是下面都不属于相对性状的是下面都不属于相对性状的是 （）红葡萄与白葡萄红葡萄与白葡萄 黄菊花与白菊花黄菊花与白菊花 黑头发与黄皮肤黑头发与黄皮肤 白猫与黑狗白猫与黑狗 高杆水稻与矮杆水稻高杆水稻与矮杆水稻 黄牛与奶牛黄牛与奶牛 A、B、C、D、C 父本父本异花传粉时，异花传粉时，供应供应花粉的植株。花粉的植株。母本母本异花传粉时，异花传粉时，接受接受花粉的植株。花粉的植株。去雄去雄除去除去未成熟未成熟花的全部花的全部雄雄蕊蕊.一对
7、相对性状的杂交实验一对相对性状的杂交实验异花传粉异花传粉父本父本母本母本去雄去雄常用符号：常用符号：1）父本：）父本：一对相对性状的杂交实验一对相对性状的杂交实验2）母本：）母本：3）亲本：）亲本：P6）杂种后代：）杂种后代：F F4）杂交：）杂交：7）杂种子一代：）杂种子一代：F F1 18）杂种子二代：）杂种子二代：F F2 25）自交：）自交：实验过程：实验过程：一对相对性状的杂交实验一对相对性状的杂交实验P 纯高茎纯高茎 纯矮茎纯矮茎 F1高茎高茎高茎高茎 F2高茎高茎矮茎矮茎显性性状显性性状在杂种子一代在杂种子一代(F F1 1)中中显现显现出来的性状。出来的性状。隐性性状隐性性状性
8、状分离性状分离 在杂种子二代在杂种子二代(F F2)中，同时出现显性性状和中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。隐性性状的现象。(高茎高茎)在杂种子一代在杂种子一代(F F1 1)中中未显现未显现出的性状。出的性状。(矮茎矮茎)红红果果西西红红柿柿与与黄黄果果西西红红柿柿杂杂交交，F1所所结结的的果果实实全全是是红红色色。这这说说明明西西红红柿柿果果实实红红色色是是_性性状状，黄黄色色是是_性性状状。将将F1产产生生的的种种子子种种下下，100株株F2中中将将有有_株株是是结结红红色色果实的。果实的。显性显性隐性隐性75想一想想一想想一想想一想 一一株株高高杆杆小小麦麦自自花花传传粉粉产产生生
9、200粒粒种种子子，长长出出的的幼幼苗苗中中148株株为为高高杆杆，52株株为为矮矮杆杆。可可知，知，_是显性的，是显性的，_是隐性的。是隐性的。高杆高杆矮杆矮杆想一想想一想想一想想一想实验结果：实验结果：一对相对性状的杂交实验一对相对性状的杂交实验P 纯高茎纯高茎 纯矮茎纯矮茎 F1高茎高茎高茎高茎 F2高茎高茎矮茎矮茎787 277植株统计植株统计比值比值3 3 :1 1 孟德尔做了豌豆七孟德尔做了豌豆七对相对性状的杂交试对相对性状的杂交试验，并用统计学方法验，并用统计学方法对结果进行分析，都对结果进行分析，都得出了惊人相似的结得出了惊人相似的结果，即果，即F2代的显性代的显性:隐隐性性=
10、3:1。为什么子一代只出现显性性状？为什么子一代只出现显性性状？为什么子二代出现了性状分离？为什么子二代出现了性状分离？为什么性状分离比接近于为什么性状分离比接近于3:13:1？1）性状由遗传因子）性状由遗传因子决定决定,每个因子决定着一种特定每个因子决定着一种特定的性状。的性状。孟德尔提出假说：孟德尔提出假说：决定决定显性性状显性性状(如如高茎高茎)的遗传因子。的遗传因子。用用大写字母大写字母表示。（表示。（D、B、P）如：高茎的显性遗传因子为如：高茎的显性遗传因子为D。决定决定隐性性状隐性性状(如如矮茎矮茎)的遗传因子。的遗传因子。用用小写字母小写字母表示。（表示。（d、b、p）如：矮茎的
11、隐性遗传因子为如：矮茎的隐性遗传因子为d。显性遗传因子显性遗传因子隐性遗传因子隐性遗传因子对分离现象的解释对分离现象的解释杂交杂交两个具有不同遗传因子组成的个体两个具有不同遗传因子组成的个体间雌雄配子的结合。间雌雄配子的结合。互交互交杂交时，父本母本杂交时，父本母本相互交换相互交换。分为。分为正交正交和和反交反交。自交（自花传粉）自交（自花传粉）对分离现象的解释对分离现象的解释2）体细胞中遗传因子）体细胞中遗传因子成对成对存在。存在。如：纯高茎遗传因子是如：纯高茎遗传因子是DD，纯矮茎遗传因子是纯矮茎遗传因子是dd。孟德尔提出假说：孟德尔提出假说：遗传因子遗传因子组成相同组成相同的个体。的个体
12、。如：纯高茎如：纯高茎DD，纯矮茎，纯矮茎dd。遗传因子遗传因子组成不同组成不同的个体。的个体。如：如：F1中的高茎中的高茎Dd。纯合子纯合子杂合子杂合子隐性个体一定是纯合子隐性个体一定是纯合子纯合子的性状能稳定遗传纯合子的性状能稳定遗传杂合子的性状不能稳定遗传杂合子的性状不能稳定遗传对分离现象的解释对分离现象的解释3）生物体形成）生物体形成生殖细胞生殖细胞配子配子时，成对的时，成对的遗传因子遗传因子彼此彼此分离分离，分别进入不同的配子中。，分别进入不同的配子中。配子中只含每对遗传因子中的一个。配子中只含每对遗传因子中的一个。孟德尔提出假说孟德尔提出假说 D对对d有有显性作用显性作用，F1(D
13、d)只表现为高茎。只表现为高茎。对分离现象的解释对分离现象的解释4）受精时，雌雄配子的）受精时，雌雄配子的结合结合是是随机随机的。的。孟德尔提出假说：孟德尔提出假说：F F2 2DDDdddDd高茎高茎高茎高茎高茎高茎高茎高茎高茎高茎高茎高茎矮茎矮茎矮茎矮茎成对遗传因子分离成对遗传因子分离雌雄配子随机结合雌雄配子随机结合DD:Dd:dd=1:2:1高茎高茎:矮茎矮茎=3:1=3:1性状分离比的模拟实验性状分离比的模拟实验性状分离比的模拟实验性状分离比的模拟实验实验原理：实验原理：精巢精巢精巢精巢卵巢卵巢卵巢卵巢雄配子雄配子雄配子雄配子(精子精子精子精子)雌配子雌配子雌配子雌配子(卵子卵子卵子卵
14、子)模拟生殖过程中，模拟生殖过程中，模拟生殖过程中，模拟生殖过程中，雌雄配子随机结合雌雄配子随机结合雌雄配子随机结合雌雄配子随机结合性状分离比的模拟实验性状分离比的模拟实验性状分离比的模拟实验性状分离比的模拟实验如果孟德尔当时只统计如果孟德尔当时只统计10株豌豆杂交的结果，株豌豆杂交的结果，他还能正确地解释性状分离现象吗？他还能正确地解释性状分离现象吗？很难正确解释，因为实验统计的样本数很难正确解释，因为实验统计的样本数目足够多，是孟德尔能够正确分析实验结果目足够多，是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一。若对的前提条件之一。若对1010株豌豆的个体做统株豌豆的个体做统计，会出现较大的误差
15、。计，会出现较大的误差。将模拟实验的结果与孟德尔的杂交实验结果相将模拟实验的结果与孟德尔的杂交实验结果相比较，你认为孟德尔的假说是否合理？比较，你认为孟德尔的假说是否合理？模拟实验的结果与孟德尔的假说是相吻模拟实验的结果与孟德尔的假说是相吻合的，出现了合的，出现了3131的结果。但证明某一假说的结果。但证明某一假说还需实验验证。还需实验验证。对分离现象解释的验证对分离现象解释的验证杂种子一代杂种子一代隐性纯合子隐性纯合子测定测定F F1 1的基因型的基因型测交试验：测交试验：测交测交测交测交后代后代后代后代ddDd高茎高茎高茎高茎矮茎矮茎矮茎矮茎1 :11 :1测交结果符合预期设想：测交结果符
16、合预期设想：1）证实）证实F1是杂合子；是杂合子；2）在形成配子时，成对的）在形成配子时，成对的遗传因子发生了分离，分遗传因子发生了分离，分别进入到不同的配子中。别进入到不同的配子中。测交结果：测交结果：高茎高茎:矮茎矮茎=30:34 1:1假说假说假说假说演绎法演绎法演绎法演绎法1）提出问题（观察和分析）提出问题（观察和分析）2）提出假说（推理和想象）提出假说（推理和想象）3）演绎推理）演绎推理4）检验结论（实验）检验结论（实验）5）实验结果与预期相符）实验结果与预期相符假说正确假说正确 实验结果与预期不符实验结果与预期不符假说错误假说错误分离定律分离定律 在生物的体细胞中，控制同一性状的在
17、生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子遗传因子成对存在成对存在，不相融合；在，不相融合；在形成配形成配子时子时，成对的遗传因子发生，成对的遗传因子发生分离分离，分离后，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。子遗传给后代。（五）相关公式（五）相关公式亲代亲代 子代子代 子代性状比例子代性状比例（1）AA AA （2）aa aa （3）AA aa （4）AA Aa（5）Aa Aa（6）Aa aa AA aa Aa AA、Aa 1AA、2Aa、1aa 3:1 Aa、aa 1:1 练练 习习1 1）下下列列几几组组植植物物杂杂交交中中，其其实实验验
18、结结果果可可以以用用分离规律加以解释的是分离规律加以解释的是 （）A A、抗病、抗病早熟早熟 F F1 1 F F2 2 B B、杂高、杂高纯矮纯矮 F F1 1 F F2 2 C C、高杆、高杆抗病抗病 F F1 1 F F2 2 D D、纯高、纯高纯高纯高 F F1 1 F F2 2?B 练练 习习2 2）一个杂交组合的后代）一个杂交组合的后代(F F1 1)，呈呈3:13:1的性状分离，这个杂交组合是（的性状分离，这个杂交组合是（）呈呈1:11:1的性状分离，这个杂交组合是（的性状分离，这个杂交组合是（）A A、DDdd BDDdd B、Dddd Dddd C C、DdDd DDdDd
19、D、dddddddd?C B 练练 习习3 3）一一只只白白色色公公羊羊与与一一只只黑黑色色母母羊羊交交配配，生生出出的小羊全部表现为白色，这是因为（的小羊全部表现为白色，这是因为（）A A、黑色母羊必为杂合子、黑色母羊必为杂合子 B B、白色小羊必为纯合子、白色小羊必为纯合子 C C、控制黑色的基因消失、控制黑色的基因消失 DD、控制黑色的基因未消失，但不表现、控制黑色的基因未消失，但不表现?D 练练 习习4 4）下列个体中属于纯合子的是）下列个体中属于纯合子的是 （）A A、aaBB aaBB B B、AABb AABb C C、AaBB AaBB D D、aaBb aaBb?A 练练 习
20、习5 5）下下列列哺哺乳乳动动物物细细胞胞中中，一一般般不不存存在在成成对对遗传因子的细胞遗传因子的细胞 （）A A、精子细胞、精子细胞 B B、合子、合子 C C、受精卵、受精卵 DD、神经元、神经元?A 练练 习习6 6）一对杂合的黑色豚鼠交配，）一对杂合的黑色豚鼠交配，生出黑色小鼠的概率是生出黑色小鼠的概率是 （）生出黑色小鼠为杂合子的概率是（生出黑色小鼠为杂合子的概率是（）A、2/3 B、3/4 C、1/2 D、1/4?B A 练练 习习7 7）一一对对杂杂合合的的黑黑色色豚豚鼠鼠交交配配，生生出出四四只只豚豚鼠，它们的性状可能是鼠，它们的性状可能是 （）A A、全部白色或全部黑色、全
21、部白色或全部黑色 B B、三黑一白或一黑三白、三黑一白或一黑三白 C C、二黑二白、二黑二白 DD、以上任何一种、以上任何一种?D 练练 习习8 8）一一对对夫夫妇妇均均正正常常，且且他他们们的的双双亲亲也也都都正正常常，但但双双方方都都有有一一白白化化病病的的兄兄弟弟，求求他他们们婚后生白化病孩子的几率是多少？婚后生白化病孩子的几率是多少？?解：（解：（1）确定该夫妇的遗传因子及其几率。）确定该夫妇的遗传因子及其几率。Aa的几率是的几率是2/3，AA的几率是的几率是1/3。（2）假设该夫妇为）假设该夫妇为Aa，后代患病可能性为后代患病可能性为1/4。（3）生白化病小孩的几率是：）生白化病小孩
22、的几率是：2/3 2/3 1/4=1/9 P5o不会。因为满足孟德尔实验条件之一是雌、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）的结合机会相等，这样才能出现31的性状分离比。o3.（1）在F1水稻细胞中含有一个控制合成支链淀粉的遗传因子和一个控制合成直链淀粉的遗传因子。在F1形成配子时，两个遗传因子分离，分别进入不同配子中，含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉，遇碘变橙红色；含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉，遇碘变蓝黑色，其比例为11。o（2）孟德尔的分离定律。即在F1形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中。o（3）2。o
23、4.（1）白色；黑色。o（2）性状分离；白毛羊为杂合子，杂合子在自交时会产生性状分离现象。1.（1）将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种，这样可在一个季节里产生多匹杂交后代。（2）杂交后代可能有两种结果：一是杂交后代全部为栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子；二是杂交后代中既有白色马，又有栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子。2.提示：选择适宜的实验材料是确保实验成功的条件之一。孟德尔在遗传杂交实验中，曾使用多种植物如豌豆、玉米、山柳菊做杂交实验，其中豌豆的杂交实验最为成功，因此发现了遗传的基本规律。这是因为豌豆具有适于研究杂交实验的特点，例如，豌豆严格自花受粉，在自然状态下是纯种，这样确保了通过杂交实验可以获得真正的杂种；豌豆花大，易于做人工杂交实验；豌豆具有稳定的可以区分的性状，易于区分、统计实验结果。3.提示：凯库勒提出苯分子的环状结构、原子核中含有中子和质子的发现过程等，都是通过假说演绎法得出结论的。19世纪以前科学家对遗传学的研究，多采用从实验结果出发提出某种理论或学说。而假说演绎法，是从客观现象或实验结果出发，提出问题，作出假设，然后设计实验验证假说的研究方法，这种方法的运用促进了生物科学的研究，使遗传学由描述性研究进入理性推导和实验验证的研究阶段。