遗传因子的发现归纳.doc

第一章：遗传因子的发现归纳第一节：孟德尔的豌豆杂交实验（一）最早的时候，人们认为两个双亲杂交以后，双亲的遗传物质会在体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状融合遗传的观点例如：1.红墨水与蓝墨水混合另外一种颜色（紫色）分不清红色和蓝色讲述：如果按照融合遗传的观点，红色花与白色花杂交子代应该为粉色可是！事实上，我们看到的现象不是这样子的！1.红色的牡丹花与白色的牡丹花杂交大部分是红色的或是白色的，几乎没有粉色的。2.黑毛羊与白毛羊杂交子代有黑色的，有白色的，但几乎没有灰色的。说明生物的遗传不遵循“融合遗传”的客观事实。问：那生物遗传的基本规律应该是怎样的呢？这个遗传规律，在140年前，被一个修道士揭示了，这个修道士就是鼎鼎大名的孟德尔。问：孟德尔为什么能揭示这一科学奥秘？我们先初步了解一下孟德尔这个人。P2谁愿意起来给我介绍一下孟德尔：孟德尔简介：孟德尔自幼酷爱自然科学，通过对自然科学和数学的学习，孟德尔具有了杂交可使生物产生变异的进化思想，以及应用数学方法分析遗传学问题的意识。在实践中孟德尔选用豌豆、玉米、山柳菊等植物，连续进行了多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆实验。当时科学界开展对多种动植物的杂交实验，孟德尔总结了前人的经验，创新研究方法，如从单一性状入手观察分析遗传结果；用前人从未在生物学研究领域用过的数学统计方法进行分析研究；敢于挑战传统的观点，提出了颗粒遗传的思想等。问：豌豆具有哪些特点？为什么说孟德尔最成功的杂交实验是豌豆杂交实验？孟德尔是如何揭示生物遗传奥秘的？为什么用豌豆作实验材料，结果会可靠？豌豆的特点： 豌豆自花传粉（且闭花受粉），结果是：自花传粉（自交）产生纯种。自交：具有相同遗传因子（基因型）的生物体间相互交配的过程。（指植物体中自花传粉和雌雄异花植物的同株受粉）杂交：具有不同遗传因子（基因型）的生物体间相互交配的过程。 豌豆花大，易于进行人工杂交；即去雄套袋（防止其他花粉的干扰）授粉（采集另一种豌豆的花粉，授到去掉雄蕊的花的柱头上），获得真正的杂种 具有稳定遗传的、易于区分的性状，如豌豆茎的高度有悬殊的差异，通过观察很容易区分，进行数据统计。知识点一：一对相对性状的杂交实验一. 性状与相对性状什么叫做性状？性状：生物体在形态，结构和生理功能特性等方面的特征成为性状。如，豌豆的高矮，豌豆花的颜色，种子的形状，子叶的颜色等等。讲述：一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫做相对性状。例如：花的颜色红花和白花 种子的形状圆滑的和皱缩的 豌豆的茎的高矮高茎和矮茎问：在人体上存在哪些相对性状?(答：有耳垂和无耳垂，单眼皮和双眼皮，蓝眼和褐眼) 例1.下列各组生物性状中，属于相对性状的是（ ）A.棉花的短绒和粗绒 B.绵羊的白毛和黑毛 C.家鸽的长腿和鸡的毛腿 D.豌豆的黄粒和圆粒解析：抓住两个相同：“同种生物”和“同种性状”；一个不同：“不同表现类型”讲述：由于不同品种的豌豆之间同时具有多对相对性状，便于分析，他首先对每一对相对性状的遗传分别进行分析。（这就是孟德尔的聪明之处，如果他所有性状一起分析，最后他还会成功吗？前人做过很多研究，一起统计，最后都很乱，统计不出什么规律）二. 纯种的高茎豌豆和纯种的矮茎豌豆杂交实验P4图示：高茎豌豆做母本（父本），矮茎豌豆做父本（母本）用P表示，进行杂交，得子一代（F1表示），F1自交得子二代（F2表示）。不管是正交还是反交，现象都一样现象：1.FI代全部都是高茎，F2代中有高茎也有矮提问：子一代为什么全是高茎；矮茎性状哪里去了?消失了吗？子二代出现的两种性状，能提示我们什么？（答：说明子一代的矮茎性状在子一代中并没有消失，只是没有表现出来。）讲述：孟德尔把杂种子一代中显现出来的性状，叫做显性性状，如高茎；把未显现出来的性状。叫隐性性状，如矮茎。子二代中同时显现显性性状和隐性性状的现象，在遗传学上叫做性状分离。同时孟德尔对子二代两性状的株数进行了统计分析，他发现，在所得到的1064个子二代豌豆植株中，有787株是高茎，277株是矮茎，高茎与矮茎的数量比接近3l。请问学们注意这个比例。设疑:豌豆的其他相对性状杂交情况如何呢?P4（教师出示:孟德尔做的豌豆杂交试验的结果投影。学生观察、比较，发现杂交子二代都出现了性状分离现象，且显性性状与隐性性状的数量比接近31，具有规律性。）知识点二：对分离现象的解释一，孟德尔遗传因子假说提问：孟德尔是如何解释子一代只出现显性性状的？为什么子二代会出现性状分离，且分离比为31？P5请同学们结合图解看课本，概括一下孟德尔假说的要点。（1）生物体的性状是由遗传因子决定的，遗传因子之间既不会相互融合，也不会在传递中消失每个因子决定这一种性状，决定显性性状显性遗传因子（D）决定隐性性状隐性遗传因子（d）（2）体细胞中遗传因子是成对存在的。纯种高茎豌豆的体细胞中成对的遗传因子DD 纯合子纯种矮茎豌豆的体细胞中成对的遗传因子dd纯合子F1代自交出现显性性状和隐性性状，说明虽然F1表现显性性状，存在显性因子，同时也存在隐性因子Dd杂合子（3）生物体在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离。分别进入不同的配子中。（4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。说明F2有三种遗传因子，即DD Dd和dd 且比例接近为1：2：1，DD Dd为高茎，dd为矮茎，所以高茎：矮茎=3:1 提示：F1产生配子时，雌配子有D和d两种，比例为1:1，雄配子有D和d两种，比例为1:1但雄配子数远远多于雌配子数设疑：引导学生课后思考：孟德尔假说与“融合遗传”观点的本质区别是什么？在人们还没有认识到配子的形成和受精过程中染色体的行为变化时，你如何认识孟德尔假说？遗传因子分离、配子随机组合真的能出现31的结果吗？实验：性状分离比的模拟设疑：孟德尔在不知道遗传因子是什么的情况下，用抽象的遗传因子来分析杂交实验结果。提出了遗传因子在体细胞中成对存在，在配子中单个出现的假说，是超越自己时代的一种非凡的设想。生物体在进行有性生殖时，遗传因子分离，配子随机组合真能出现31的性状分离现象吗？让我们通过模拟实验来体验孟德尔的假说。学生阅读性状分离比的模拟实验，思考以下问题：1.两个小桶代表什么？两个小桶中的D小球和d小球代表什么？(两个小桶分别代表生物体的精巢和卵巢；D小球和d小球分别代表含有显性遗传因子的配子和含有隐性遗传因子的配子)2. 为什么每个小桶内的d小球和D小球数目都是10个？（每个小桶内的d小球和D小球数目都是10个，确保每个个体自己产生的两种配子的比例数目相等）3.分别从两个小桶内抓取一个小球组合在一起的含义是什么？（分别从两个小桶内抓取一个小球组合在一起的含义是：模拟雌雄配子的随机结合）4. 将抓取的小球放回原来的小桶内，摇匀，按步骤（3）重复做50100次的含义是什么？（将抓取的小球放回原来的小桶内，摇匀，按步骤（3）重复做50100次，是为了确保观察样本数目足够多。雌、雄配子结合的机会相等）提问：如果孟德尔在研究遗传实验时，只统计10株豌豆杂交结果，他还能正确解释性状分离现象吗？（次数多了，出现某一事件的概率也相应会多，便于统计，易于发现规律，数目太少，太不到规律性）知识点三：对分离现象的解释的验证设疑：孟德尔假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验。但是作为一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能预测另一些实验结果。孟德尔是如何实验这一目的？孟德尔做了一个实验：测交实验测交：亲本存在隐性纯合子的杂交实验F1代与隐性纯合子杂交提问：如果孟德尔对遗传现象的解释是正确的，实验的结果应该是怎样的？高茎：矮茎=？（如果F1的遗传因子组成为Dd,则F1与dd杂交，实验结果应该是高茎：矮茎=1:1）展示孟德尔的测交实验结果，即用子一代高茎豌豆（Dd）与矮茎豌豆（dd）测交，在得到的64株后代中，30株是高茎，34株式矮茎，两种性状之比接近1:1预测结果与实际结果完全符合。从而验证了孟德尔的假说孟德尔通过测交实验不仅证明了自己的假说，而且用可见的测交实验的结果，来体现了生物在形成配子时，遗传因子的行为变化规律。介绍假说演绎法。观察实验提出问题解释问题的假说通过实验检验演绎推理一对相对性状的杂交实验为什么出现那些实验现象？假说测交验证知识点四：分离定律依据一对相对性状的遗传实验，归纳分离定律分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不想融合；在形成配子时，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，随配子遗传给后代。基因分离定律小结概念：自交：具有相同遗传因子（基因型）的生物体间相互交配的过程。（指植物体中自花传粉和雌雄异花植物的同株受粉）DD与DD。dd与dd杂交：具有不同遗传因子（基因型）的生物体间相互交配的过程。例如：DD与dd。Dd与DD。Dd与dd测交：让F1与隐性纯合子杂交。（可用来测定F1的基因型，属于杂交）性状：生物体在形态，结构和生理功能特性等方面的特征成为性状。如，豌豆的高矮，豌豆花的颜色，种子的形状，子叶的颜色等等。相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型。显性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1表现出来的性状。隐性性状：具有相对性状的两个亲本杂交，F1没有表现出来的性状。性状分离：子二代中同时显现显性性状和隐性性状的现象显性遗传因子：控制显性性状的因子隐性遗传因子：控制隐性性状的因子纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体（能稳定的遗传，不发生性状分离）：显性纯合子（如AA的个体）隐性纯合子（如aa的个体）杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体（不能稳定的遗传，后代会发生性状分离）概念图：第二节：孟德尔的豌豆杂交实验（二）导入1：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。导入2 ：孟德尔在完成了豌豆一对相对性状的研究之后，又产生了新的疑问：一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢？于是，他进行了两对相对性状的杂交实验。知识点一：两对相对性状的杂交实验提问：孟德尔以豌豆的哪两对相对性状进行实验的?（纯种的黄色圆粒豌豆和纯种的绿色皱粒豌豆）复习一下之前学过的：找出两对相对性状。我们来看一下整个杂交实验：1.F1代全部都是黄色圆粒，说明了什么？2.F2代出现了新的形状组合：绿色圆粒，黄色皱粒为什么会出现新的形状组合呢？讲述：孟德尔同样对F2中不同的形状类型进行统计发现:黄色圆粒、绿色圆粒、黄色皱粒、绿色皱粒数量依次是315,108,101,102，接近9：3：3：1提问：每对相对性状的遗传是否遵循分离定律?孟德尔对每一对相对性状进行单独的分析，发现每一对相对性状的遗传都遵循了分离定律，看课本P10圆粒：皱粒=3:1；黄色：绿色=3:19：3：3：1这一比例与一对相对性状实验中F2的3:1的数量关系比有联系吗？（3:1）2 =9：3：3：1说明了两对相对性状的遗传结果可以表示为他们各自遗传结果的乘积.推论：豌豆的两队相对性状中，每一对的遗传均遵循分离定律。因为不同对的相对性状可以自由组合，如果组合是随机的（任何可能的组合都可能会出现）。那么，在3/4黄粒种子中，应该有3/4圆粒和1/4皱粒；在1/4绿粒种子中，应该有3/4圆粒和1/4皱粒。反过来在3/4圆粒种子中，应该有3/4黄粒和1/4绿粒；在1/4皱粒种子中，应该有3/4黄粒和1/4绿粒。那么把这两对相对性状组合起来看应该有：黄色圆粒=3/4×3/4=9/16 黄色皱粒=3/4×1/4=3/16 绿色圆粒=1/4×3/4=3/16 绿色皱粒=1/4×1/4=1/16结论：与9：3：3：1这一比例是相符的，说明两队相对性状的遗传史独立的，互不干扰的，不同性状之间的重组是自由的。知识点二：对自由组合现象的解释提问：阅读课本P10 ，孟德尔做出了什么假设？他又是如何解释自由组合现象的？1. 遗传因子决定性状其中用Y表示黄色，y表示绿色；R表示圆粒，r表示皱粒。因此，两亲本的遗传因子组成分别为：YYRR和yyrr。2. F的遗传因子组成亲本黄色圆粒YYRR产生一种YR的配子，绿色皱粒yyrr产生一种yr的配子，两配子结合成F1的遗传因子组成为YyRy，性状表现为黄色圆粒。3. F配子的产生（1） 遗传因子的行为：F在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合。（2） 配子的种类及比例： F产生的雌配子和雄配子各有4种：YR、Yr、yR、yr，数量比为 ll。4.F2的遗传因子组成及性状表现1.受精时，雌雄配子的结合是随机的。雌雄配子的结合方式有16种。2.遗传因子的组合形式有9种，性状表现为4种。3.F2的分析统计：9 黄色圆粒1 YYRR（纯合）2 YyRR（单杂）2 YYRr（单杂）4 YyRy（双杂）3 黄色皱粒1 YYrr（纯合）2 Yyrr（单杂）3 绿色圆粒1 yyRR（纯合）2 yyRr（单杂）1 绿色皱粒1 yyrr（纯合）双显一显一隐一隐一显双隐（1） 在F2中的比例性状表现 9/16（Y_R_） 3/16（Y_r） 3/16（yyR_） 1/16（yyrr）纯合子 1/16（YYRR） 1/16（YYrr） 1/16（yyRR） 1/16（yyrr）杂合子 8/16 2/16 2/16 0（2） 同种性状表现中相应的比例纯合子 1/9 1/3 1/3 1杂合子 8/9 2/3 2/3 0（3） F2的每一种性状表现中都有一种纯合子，纯合子共占4/16。（4） F2出现两种重组类型，各占3/16。知识点三：对自由组合现象的解释验证孟德尔用两对相对性状的豌豆进行杂交，其F1代只有一种表现型，F2代出现四种表现型，比例为9331。孟德尔用遗传因子的自由组合作了解释，要确定这种解释是否正确，该怎么办?（用测交法）问：回忆一下什么叫做测交？是用F1代与亲本的隐性类型杂交教师指导: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P10。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。提问：用F1(YyRr)作母本和父本测交的试验结果怎样呢?孟德尔所做的测交实验，无论是正交还是反交，结果都符合预期的设想知识点四：自由组合定律自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。知识点五：孟德尔实验方法的启示提问：为什么孟德尔能够取得成功？1.正确地选用了实验验材料。2.由单因素(即一对相对性状)到多因素(即两对或两对以上相对性状)的研究方法。符合由简单到复杂的认知规律。3.应用统计学方法对实验结果进行分析。4.科学地设计了试验的程序。除了这些，任何一项科学成果的取得，不仅需要有坚韧的意志和持之以恒的探索精神，还需要有严谨求实的科学态度和正确的研究方法。知识点六：孟德尔遗传规律的再发现一，基因型与表现型讲述:1909年，丹麦生物学家约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起了个新的名字，叫做“基因”，并且提出了表现型和基因型的概念。概念：表现型：生物个体表现出来的性状。如：高茎和矮茎。基因型：与表现型有关的基因组成。如：DD、Dd和dd。等位基因：控制相对性状的基因。如：D和d。提问：基因型与表现型有什么关系？1. 基因型是性状表现的内在因素，表现型是基因型的表现形式。2. 表现型相同，基因型不一定相同。例如，在完全显性遗传时，显性杂合子与纯合子的表现型相同，但两者基因型不同。3. 基因型相同，表现型不一定相同，因为受环境影响 即：基因型+环境=表现型二，等位基因及判定提问：AA bb Ab 是不是等位基因？判定等位基因的三个要点：1.在一对同源染色体上 2.在同一位置 3.控制相对性状【例1】纯合高秆（）抗锈病（）与矮秆（）不抗锈病（）的小麦杂交（两对相对性状自由组合关系），2中表现型有_种，基因型有_种，2中能稳定遗传的性状优良的矮秆抗病个体占_，其基因型是_。【分析】 纯合高秆抗锈病（DDTT）与矮秆不抗锈病（ddtt）杂交，F1的基因型是DdTt，F1自交后代F2的基因型有YYRR、YYRr,、YYrr、YyRR、YyRr、 Yyrr、yyRR、yyRr、yyrr九种基因型和高秆抗锈病、高秆不抗锈病、矮秆抗锈病、矮秆不抗锈病四种表现型，其中能稳定遗传的矮秆抗锈病个体的基因型是ddTT，它在F2中占1/16。另介绍一种公式算法，有n对相对性状（自由组合关系）的两纯合植株杂交，F1自交后代即F2中的表现型有2n种，基因型有n种。【答案】4、9、1/16、ddTT分枝法：分枝法应用的理论依据:基因自由组合定律是建立在基因分离定律的基础之上的，研究更多对相对性状的遗传规律，两者并不矛盾。【例2】豌豆的高茎(D)对矮茎(d)是显性，红花(C)对白花(c)是显性。推算亲本DdCc与DdCc杂交后，子代的基因型和表现型以及它们各自的数量比是多少?1.先推出每对性状后代的比例：Dd×Dd1DD2Ddldd；Cc×Cc1CC2Cc1cc2.后代基因型和表现型的比例是各对性状的比值相乘。见右图:子代基因型和它们的数量比是1DDCC2DDCc1DDcc2DdCC4DdCc2Ddcc1ddCC；2ddCc1ddcc。子代表现型和它们的数量比是：9高茎红花：3高茎白花；3矮茎红花：l矮茎白花。1基因型为AabbDD的个体自交后，其后代表现型的比例接近于（ ）A.9331 B.3311 C.121 D.31答案：D。分析：(运用分枝法)AaAa后代为31，bb×bb后代1种，DD×DD后代1种，所以亲本自交后表现型及比例为(31)×1×1=31。2对某植株进行测交，得到后代的基因型为Rrbb、RrBb，则该植株的基因型为（ ）A.RRBb B.RrBb C.rrbb D.Rrbb答案:A。分析：既为测交，一方必为rrbb，去掉后代基因型中的rb，剩余Rb和RB，则另一亲本必为RRBb。知识点七：分离定律与自由组合定律的比较