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孟德尔的豌豆杂交实验（二）第2课时
第1章 遗传因子的发现
八年耕耘源于对科学的痴迷，一畦畦豌豆蕴藏遗传的秘密。
实验设计开辟了研究的新路，数学统计揭示出遗传的规律。
>>>2019人教版高中生物学必修2课件
第2节
任务单（三）
请同学们自主阅读教材P12-P13的内容，思考讨论并回答下列问题：
（1）自由组合定律的内容、特点、适用范围
（2）孟德尔能够获得成功的原因有哪些？他的研究方法和探索精神给我们哪些启示？
（3）孟德尔在总结遗传规律时，除了运用“假说-演绎法”，是否用到了归纳法？
（4）孟德尔遗传规律在生产和生活中有哪些应用？
自主学习
自由组合定律
自由组合定律（law of independent assortment，孟德尔第二定律）：
自由组合定律的适用范围：
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。
（1）只适用于进行有性生殖的真核生物。
（2）只适用于真核生物细胞核中遗传因子的遗传，不适用于原核生物、细胞质的遗传因子的遗传。
（3）只适用于研究两对或两对以上控制不同相对性状的遗传行为。
自由组合定律的特点：
决定同一性状的遗传因子的分离与决定不同性状的遗传因子的自由组合同时进行且互不干扰。
孟德尔实验方法的启示
1、用豌豆作杂交实验的材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起着怎样的作用？
思考
讨论
请同学们阅读教材P12“思考·讨论：分析孟德尔获得成功的原因”，回答下列问题，并总结孟德尔实验方法的启示。
豌豆适合杂交实验材料的优点有 : (1)具有稳定的易于区分的相对性状，如高茎和矮茎，高茎高度为1.5~2.0m，矮茎高度仅为0.3m左右，易于观察和区分；(2)豌豆严格自花传粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交可获得杂合子；(3)豌豆花比较大，易于做人工杂交实验。孟徳尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计。若孟德尔一味地用山柳菊做实验，就很可能揭示不了生物遗传的规律。所以，科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。
孟德尔实验方法的启示
2、如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他能不能对分离现象作出解释？
思考
讨论
请同学们阅读教材P12“思考·讨论：分析孟德尔获得成功的原因”，回答下列问题，并总结孟德尔实验方法的启示。
如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难对分离现象作出解释。因为通过数学统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣；同时这也使孟德尔意识到数学概率也适用于生物遗传的研究，从而将数学方法引入对遗传实验结果的处理和分析中。
孟德尔实验方法的启示
3、孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？
思考
讨论
请同学们阅读教材P12“思考·讨论：分析孟德尔获得成功的原因”，回答下列问题，并总结孟德尔实验方法的启示。
一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另外一些实验的结果，并通过实验来验证。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的；反之，则认为假说是错误的。孟德尔基于他对豌豆杂交实验作出的假说，设计测交实验，其实验结果与预测相符，由此证明自己提出的假说是正确的。
孟德尔实验方法的启示
4、孟德尔使用不同的字母作为代表不同遗传因子的符号，这与他在大学进修过数学有没有关系？这对他进行逻辑推理有什么帮助？
思考
讨论
请同学们阅读教材P12“思考·讨论：分析孟德尔获得成功的原因”，回答下列问题，并总结孟德尔实验方法的启示。
有关系，数学包含许多符号，数学符号也被普遍应用于概括、表述和研究数学的过程中。孟德尔创造性地应用符号体系，并用于表达抽象的科学概念，与应用数学符号研究数学有异曲同工之妙，这跟他曾在大学进修过数学有关。数学符号能简洁、准确地反映数学概念的本质。孟德尔用这种方法，也更加简洁、准确地反映抽象的遗传过程，使他的逻辑推理更加顺畅。
孟德尔实验方法的启示
5、孟德尔在总结遗传规律时，是否用到了归纳法？
思考
讨论
请同学们阅读教材P12“思考·讨论：分析孟德尔获得成功的原因”，回答下列问题，并总结孟德尔实验方法的启示。
归纳法是从一类事物的一个个具体事实中总结出这类事物共性的逻辑思维方法。孟德尔在进行豌豆杂交实验时，研究了7对相对性状各异的遗传结果，发现了F2中显性性状个体与隐性性状个体的数量比约为3 : 1，由此总结出遗传因子的传递规律，这个过程中就运用了归纳法。
孟德尔实验方法的启示
6、除了创造性地运用科学方法，你认为孟德尔获得成功的原因还有哪些？
思考
讨论
请同学们阅读教材P12“思考·讨论：分析孟德尔获得成功的原因”，回答下列问题，并总结孟德尔实验方法的启示。
（1）正确选择实验研究材料
（2）采取由单因素到多因素、由简单到复杂的研究策略。
（3）统计学方法的运用和创造性地应用科学符号体系
（4）科学严谨地设计实验程序，提出假说并认真验证。
（5）扎实的知识基础和对科学的热爱、严谨求实的科学态度、勤于思考、勇于实践、敢于向传统挑战等。
孟德尔遗传规律的再发现
1900年，三位科学家分别重新发现了孟德尔的论文，做了许多与孟德尔实验相似的观察，认识到孟德尔提出的理论的重要意义。
1866年，孟德尔发表论文
没有引起人们的重视
德弗里斯
Hugo de Vries
切尔马克
Erich von Tschermak
科伦斯
Carl Correns
1909年，丹麦生物学家约翰逊（W. L. Johannsen）将“遗传因子”叫作“基因”（gene），并提出了表型（phenotype，也叫表现型）和基因型（genotype）的概念。
孟德尔遗传规律的再发现
基因：
表型（表现型）：
基因型：
等位基因：
即，孟德尔的“遗传因子”
生物个体表现出来的性状
与表现型有关的基因组成
同源染色体同一位置控制相对性状的基因
非等位基因：
在多对相对性状中不是控制一对相对性状的基因
孟德尔被后人公认为“遗传学之父”
孟德尔遗传规律的再发现
例如：高茎豌豆的基因型可以是DD，也可以是Dd。
例如：同一株水毛茛，裸露在空气中的叶呈扁平状，浸在水中的叶呈丝状。
（1）基因型是表型的内因，表型是基因型的外在表现。
表型是基因型和环境条件等共同作用的结果
（2）表型相同的个体，基因型不一定相同。
（3）基因型相同，若环境条件不同，表型也可能不同。
基因型和表现型的关系
孟德尔遗传规律的再发现
外界环境，如温度、光照、水分、营养条件等，也会影响显性性状的表现。例如，观赏植物藏报春，让基因型为AA的植株在20～25℃的环境条件下生长，植物开红花。如果把它放在30℃的环境条件下生长，则开白花。
生物体的内在环境，如年龄、性别、生理与营养状况等，都会影响显性性状的表现。例如，中年人秃顶是由一对等位基因（B、b）控制的。秃顶基因的纯合子（BB），无论男女，都表现为秃顶；但对于杂合子（Bb），如果是男性，则表现为秃顶，如果是女性，则表现正常。造成这种差异的原因是由于两性体内性激素的不同。
红花、白花 藏报春
基因型和表现型的关系
孟德尔遗传规律的再发现
用A和a分别表示控制双眼皮的显性基因和控制单眼皮的隐性基因。如果父母是基因型为Aa的杂合子，其表型虽然为双眼皮，但子女可能会表现为单眼皮（基因型为aa）。
生物的性状主要决定于基因型，但也会受到环境因素、个体发育中的其他条件等影响。由此可见，遗传规律虽然通常由基因决定，但也受到环境等多种因素的影响，因而表现得十分复杂。
例题（教材P14“练习与应用：拓展应用 第3题”）：人的双眼皮和单眼皮是由一对等位基因控制的性状，双眼皮为显性性状，单眼皮为隐性性状。如果父母都是双眼皮，后代中会出现单眼皮吗？有的同学父母都是单眼皮，自己却是双眼皮，也有证据表明他（她）确实是父母亲生的，对此, 你能作出合理的解释吗？你由此体会到遗传规律有什么特点？
基因型和表现型的关系
孟德尔遗传规律的应用
动植物育种：
在杂交育种中，人们有目的地用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结合在一起，再筛选出所需要的优良品种。
例1：现有两个不同品种的小麦，一个品种抗倒伏但易染条锈病(DDTT)，另一个易倒伏但能抗条锈病(ddtt)，如何获得既抗倒伏又抗条锈病的纯种(DDtt)？
动植物育种：
DdTt
抗倒伏易染病
ddtt
易倒伏抗病
×
P
DDTT
抗倒伏易染病
F1

F2
D_T_
抗倒伏易染病
ddT_
易倒伏易染病
D_tt
抗倒伏抗病
ddtt
易倒伏抗病

连续自交，直到不再性状分离
★ 杂交育种步骤 ★
集优：通过杂交将控制优良性状的基因集中在同一个体上。
选育：子一代自交，从子二代中选出性状符合要求的个体。
选纯：符合要求的个体连续自交，直到不再出现性状分离。
孟德尔遗传规律的应用
孟德尔遗传规律的应用
动植物育种：
在杂交育种中，人们有目的地用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结合在一起，再筛选出所需要的优良品种。
例2：如何通过长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee）培育纯种长毛折耳猫（BBee）？
长毛立耳猫
（BBEE）
短毛折耳猫
（bbee）
×
稳定遗传的长毛折耳猫
（BBee）
？
动植物育种：
BbEe
长毛立耳
bbee
短毛折耳
P
BBEE
长毛立耳
F1
×
F2
B_E_
长毛立耳
bbE_
短毛立耳
B_ee
长毛折耳
bbee
短毛折耳
如何确定F2中某长毛折耳猫的基因型？
孟德尔遗传规律的应用
×
杂交
F1间交配
选优
思路：
F2中的长毛折耳猫（基因型：B_ee）与短毛折耳猫（基因型：bbee）进行杂交（测交），观察后代猫的表现型及比例。
结果预测：
（1）若后代全部是长毛折耳猫，则该长毛折耳猫的基因型为BBee。
（2）若后代出现短毛折耳猫，则该长毛折耳猫的基因型为Bbee。
孟德尔遗传规律的应用
指导医学实践：
在医学实践中，人们可以根据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率做出科学判断，从而为遗传咨询提供理论依据。
例如：人类白化病是由隐性基因（a）控制的遗传病，如果一个患者的双亲表现型正常，根据分离定律可知，患者的双亲一定都是杂合子（Aa），则双亲的后代中患病概率为1/4。
孟德尔遗传规律的应用
指导医学实践：
(1)只患并指的概率是________。
(2)只患白化病的概率是________。
(3)既患白化病又患并指的男孩的概率是________。
(4)只患一种病的概率是________。
(5)患病的概率是________。
3/8
1/8
1/16
1/2
5/8
例题：一个表型正常的女人与一个不患白化病但患并指(Bb)的男人结婚，他们生了一个白化病(基因型aa)且手指正常的孩子。若他们再生一个孩子：
分离定律 vs 自由组合定律
分离定律 自由组合定律
研究对象 一对相对性状 两对及两对以上相对性状
F1配子类型及比例 2种，1:1 4种，1:1:1:1
F2基因型种类及比例 3种，1:2:1 9种，(1:2:1)2
F2表现型种类及比例 2种，3:1 4种，9:3:3:1
F1测交后代 表现型种类及比例 2种，1:1 4种，1:1:1:1
遗传实质 F1形成配子时，成对遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中去。 F1形成配子时，控制同一性状的遗传因子彼此分离，控制不同相同形状的遗传因子自由组合。
联系 分离定律是自由组合定律的基础，两者同时进行，互不干扰。
等位基因 对数 配子 自交后代表型 自交后代基因型
种类 比例 组合数 种数 分离比 种数 分离比
1对 (Aa) 2 (1:1)1 4 2 (3:1)1 3 (1:2:1)1
2对 (AaBb) 4 (1:1)2 16 4 (3:1)2 9 (1:2:1)2
3对 (AaBbCc) 8 (1:1)3 64 8 (3:1)3 27 (1:2:1)3
n对 (1:1)n (3:1)n (1:2:1)n
分离定律 vs 自由组合定律
2n
3n
2n
4n
1、基因的自由组合规律主要揭示（ ）基因之间的关系。
A. 等位 B. 非同源染色体上的非等位
C. 同源染色体上非等位 D. 染色体上的
2、具有两对相对性状的纯合体杂交，在F2中能稳定遗传的个体 数占总数的（ ）
A. 1/16 B. 1/8 C. 1/2 D. 1/4
3、具有两对相对性状的两个纯合亲本杂交（AABB和aabb），F1自交产生的F2中，新的性状组合个体数占总数的（ ）
A. 10/16 B. 6/16 C. 9/16 D. 3/16
小试牛刀
B
D
B
小试牛刀
4、关于“自由组合规律意义”的论述，错误的是（ ）
A. 是生物多样性的原因之一 B. 可指导杂交育种
C. 可指导细菌的遗传研究 D. 基因重组
C
5、基因的自由组合规律揭示出( )
A. 等位基因之间的相互作用 B. 非同源染色体上的不同基因之间的关系
C. 同源染色体上的不同基因之间的关系 D. 性染色体上基因与性别的遗传关系
B
6、白色盘状南瓜与黄色球状南瓜杂交，F1全部是白色盘状南瓜，F2杂合的白色球状南瓜有3966株，则F2中纯合的黄色盘状南瓜有（ ）
A. 3966株 B. 1983株 C. 1322株 D. 7932株
B
小试牛刀
8、番茄的高茎对矮茎为显性，红果对黄果为显性。现有高茎黄果的纯合子(TTrr)和矮茎红果的纯合子(ttRR)杂交，按自由组合定律遗传，问：
（1）F2中出现的重组型个体占总数的________。
（2）F2中高茎红果番茄占总数的________，矮茎红果番茄占总数的________，高茎黄果中纯合子占________。
（3）若F2共收获800个番茄，其中黄果番茄约有________个。
5/8
9/16
3/16
1/3
200
7、水稻的有芒（A）对无芒（a）为显性，抗病（B）对感病（b）为显性，这两对基因自由组合，现有纯合有芒感病株和纯合无芒 抗病株杂交，子二代表现型为有芒抗病和无芒感病的比例为( )
A. 3:1 B. 1:1 C. 3:2 D. 9:1
D
第2章 第1节
下节课继续学习《必修2》
减数分裂和受精作用

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