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1、第二节 基因的自由组合定律,一,二,三,一、基因的自由组合定律 1.2对相对性状的杂交实验 (1)实验过程 P 黄色圆粒绿色皱粒 F1 黄色圆粒 F2 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒 比例 9 3 3 1,一,二,三,(2)实验分析 亲本具有2对相对性状 a.粒色:黄色与绿色。 b.粒形:圆粒与皱粒。 F1的性状为显性 a.粒色:黄色对绿色为显性。 b.粒形:圆粒对皱粒为显性。 F2的性状 a.每对性状都遵循分离定律,即黄色绿色=31,圆粒皱粒=31。 b.2对性状自由组合,共有4种性状,其中黄色皱粒、绿色圆粒是不同于亲本性状的重组类型。,一,二,三,2.对自由组合现象的解释 (1)孟
2、德尔认为,2对相对性状的遗传彼此是独立的,控制不同对相对性状的遗传因子之间可以自由组合。 (2)1对相对性状的分离与不同相对性状之间的自由组合是彼此独立、互不干扰的。 (3)F1(YyRr)产生的雌、雄配子各有4种,分别是YR、Yr、yR、yr,其数量比接近于1111。F1自交,4种雌配子与4种雄配子随机结合,可形成16种组合,9种基因型,4种表现型,即黄圆、黄皱、绿圆和绿皱,它们之间的数量比接近于 9331。,一,二,三,3.对自由组合现象解释的验证 (1)方法:测交,即让F1与隐性纯合子杂交。 (2)测交遗传图解 (3)结果 孟德尔测交实验结果与预期的结果相符,从而证实了: F1产生了4种
3、类型且比例相等的配子; F1是双杂合子; F1在形成配子时,等位基因发生了分离,非等位基因自由组合。,一,二,三,4.自由组合定律 在减数分裂形成配子时,一个细胞中同源染色体上的等位基因彼此分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。这就是基因的自由组合定律。 5.杂交育种 将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法称为杂交育种。 自主思考由分离定律可知,雌雄配子的结合是随机的,基因的自由组合是由配子的随机结合造成的吗? 提示:不是,基因的自由组合定律的实质是减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。,一,二,三,二
4、、性别决定 1.细胞内的染色体 (1)常染色体:与性别决定无关。 (2)性染色体:1对,决定性别。 2.雌雄异体的生物性别决定的方式 (1)XY型 雄性:常染色体+XY(异型)。 雌性:常染色体+XX(同型)。 生物类型:全部哺乳动物、部分昆虫及大多雌雄异体的植物等。 (2)ZW型 雄性:常染色体+ZZ(同型)。 雌性:常染色体+ZW(异型)。 生物类型:鸟类、部分昆虫、部分两栖类和部分爬行类等。,一,二,三,三、伴性遗传 1.由性染色体上的基因决定的性状,在遗传时与性别相关联,这类性状的遗传被称为伴性遗传。 2.伴性遗传又叫性连锁遗传,这是因为位于性染色体上决定生物 其他性状的基因总是与某种
5、性别连锁在一起遗传,常见的人类伴性遗传病是红绿色盲、血友病等。 自主思考雌雄同株的植物细胞内有性染色体吗?生物的性别决定一定是由性染色体决定的吗?哪些因素可以影响生物的性别? 提示:一般情况下,雌雄同株的植物细胞内无性染色体。生物的性别不一定是由性染色体决定的。性别作为一种性状,主要受遗传物质的控制,同时也受环境因素的影响,如温度(爬行类)、日照长短(大麻)、幼体的营养(蜜蜂)等。,探究点一,探究点二,易错点排查,探究点三,当堂检测,基因的自由组合定律的实质 问题导引 在孟德尔的2对相对性状的杂交实验中,F2出现4种表现型的根本原因是什么? 提示:F1减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因
6、彼此分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。,探究点一,探究点二,易错点排查,探究点三,当堂检测,名师精讲 1.自由组合定律研究的是两对(或多对)相对性状,每对相对性状都由一对等位基因控制,控制这些性状的等位基因分别位于两对(或多对)非同源染色体上,所以这些等位基因的分离和组合是互不干扰的。 2.组合时间:减数第一次分裂后期。 3.遗传行为:以精子的形成为例,在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合(见下图)。,探究点一,探究点二,易错点排查,探究点三,当堂检测,特别提醒孟德尔遗传定律中“自由组合”的主体是非同源染色体上的非等位基因(如图A所
7、示)。但是同源染色体上的非等位基因(如图B中的A、a、C、c)并不遵循自由组合定律。,探究点一,探究点二,易错点排查,探究点三,当堂检测,4.理解自由组合定律还应注意的几点 (1)同时性:决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离与决定不同性状的遗传因子自由组合同时进行。 (2)独立性:决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离与决定不同性状的遗传因子自由组合,互不干扰,各自独立分配到配子中去。 (3)普遍性:自由组合定律广泛存在于生物界,发生在配子形成过程中。,探究点一,探究点二,易错点排查,探究点三,当堂检测,典例剖析 【例题1】 据下图,下列选项中不遵循基因自由组合定律的是( ),解析:位于非同源染
8、色体上的非等位基因遵循自由组合定律,而A(a)与D(d)位于同一对同源染色体上,不遵循自由组合定律。 答案:A,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,应用分离定律解决自由组合问题 问题导引 F1产生的雌雄配子结合时是随机的,当雄性配子1/4YR与雌性配子1/4Yr结合后,形成的个体的遗传因子组成是怎样的?该遗传因子组成在F2中所占的比例是多少? 提示:配子YR与配子Yr结合后,形成的个体的遗传因子组成为YYRr。 因雌雄配子的结合是随机的,所以该遗传因子组成在F2中所占的比例为1/41/4=1/16。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,名师精讲 应用分离定律解决
9、自由组合问题 1.思路:将自由组合问题转化为若干个分离定律问题。 在独立遗传的情况下,有几对基因就可以分解为几个分离定律。如AaBbAabb可分解为如下两个分离定律:AaAa,Bbbb。 2.题型 (1)配子类型的问题 如:AaBbCc产生的配子种类数 Aa Bb Cc 2 2 2 =8种,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,(2)配子结合方式的问题 如:AaBbCc与AaBbCC杂交,配子的结合方式有多少种? 先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子。 AaBbCc8种配子 AaBbCC4种配子 再求两亲本配子间结合方式。由于两性配子的结合是随机的,因而AaBbCc与
10、AaBbCC的配子有84=32种结合方式。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,(3)基因型类型的问题 如:AaBbCc与AaBBCc杂交,其后代有多少种基因型? 先分解为三个分离定律问题: AaAa后代有3种基因型(1AA2Aa1aa); BbBB后代有2种基因型(1BB1Bb); CcCc后代有3种基因型(1CC2Cc1cc)。 因而AaBbCcAaBBCc 后代有323=18种基因型,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,(4)表现型类型的问题 如:AaBbCcAabbCc杂交,其后代可能有多少种表现型? 可分为三个分离定律问题: AaAa后代有2种表现型;
11、 Bbbb后代有2种表现型; CcCc后代有2种表现型。 所以AaBbCcAabbCc 后代有222=8种表现型,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,(5)基因型和表现型的概率的计算 已知双亲基因型求后代某一基因型或者表现型的概率。如AaBbCc与AabbCc杂交,其后代中aabbcc占多少?后代各性状均为显性的个体占多少? 先将问题分解为分离定律问题: AaAa后代中aa占1/4,表现显性的A_占3/4; Bbbb后代中bb占1/2,表现显性的B_占1/2; CcCc后代中cc占1/4,表现显性的C_占3/4。 因而这两种个体的杂交后代中aabbcc占1/41/21/4=1/
12、32;各性状均为显性的后代占3/41/23/4=9/32。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,3.探究具有“自由组合”关系的两种遗传病的各种患病情况 当两种遗传病(患甲病的概率为m,患乙病的概率为n)之间具有“自由组合”关系时,各种患病情况的概率如下表。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,典例剖析 【例题2】人类并指(D)为显性遗传病,白化病(a)是一种隐性遗传病,已知控制这两种疾病的基因都位于常染色体上,而且是独立遗传。一个家庭中,父亲并指,母亲正常,他们有一个患白化病但手指正常的孩子,如果他们再生一个孩子,则: (1)这个孩子表现正常的概率是多少? (2
13、)这个孩子只患一种病的概率是多少? (3)这个孩子同时患有两种遗传病的概率是多少? (4)这个孩子患病的概率是多少?,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,解析:根据双亲及孩子的性状表现,可推导出双亲的基因型分别为:父AaDd,母Aadd。因此他们再生一个孩子,其患病的概率:患并指的概率为1/2;患白化病的概率为1/4;同时患有两种病的概率为1/21/4=1/8;只患一种病的概率为1/2+1/4-21/8=1/2;表现正常的概率为1/23/4=3/8;患病的概率为1-3/8=5/8。 答案:(1)3/8 (2)1/2 (3)1/8 (4)5/8 典型方法基因的自由组合定律是基因的
14、分离定律的拓展和延伸,是控制不同相对性状的基因的自由组合,但每对等位基因仍然遵循分离定律。因此,解答自由组合定律的题目时,可以先用分解法分析每对性状,然后再将多对性状综合起来进行分析。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,变式训练1某紫花植株自交,子代表现为紫花植株白花植株=97,则下列叙述正确的是( ) A.该性状可以由两对等位基因控制 B.子代紫花植株中能稳定遗传的占1/16 C.子代白花植株的基因型有3种 D.亲代紫花植株测交后代紫花白花=11 解析:出现了97是9331的变式,是两对等位基因自由组合的结果,故A项正确。紫花中能稳定遗传的占1/9,故B项错误。子代白花植株
15、的基因型有5种,故C项错误。亲代紫花植株测交后紫花白花=13,故D项错误。 答案:A,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,规律总结自由组合的双杂合子自交后代的特殊比例,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,伴性遗传与常染色体遗传及与遗传规律之间的关系 问题导引 对于红绿色盲患者来说,为什么女患者的父亲和儿子一定患红绿色盲? 提示:红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,女性患者的基因型为XbXb,其中一个Xb一定来自于父亲,并且其中一个Xb也一定会传给其儿子,所以女患者父亲和儿子的基因型为XbY,一定患色盲。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,名师精讲
16、1.性染色体和基因(以XY型为例) X染色体与Y染色体是一对同源染色体,X染色体稍大,Y染色体较小,它们的不同区段分布着不同的基因,每个区段的遗传情况各不相同。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,(1)X染色体A段上的基因,在Y染色体C区段上存在对应的等位基因区,遗传时,相当于常染色体中一对同源染色体上等位基因的遗传。但是后代的表现型具有性别差异,如XaXa和XaYA的后代中,雌性全为隐性性状,雄性全为显性性状。 (2)X染色体B区段属X染色体的非同源区段,该区段上的基因在Y染色体上没有对应的基因,故表现为伴X染色体遗传,如人类的红绿色盲、血友病的致病基因即位于此区段。 (3
17、)Y染色体D区段属于Y染色体的非同源区段,该区段上的基因在X染色体上没有对应的基因,故只能随Y染色体遗传给雄性后代,表现为伴Y染色体遗传,如人类的外耳道多毛症的致病基因位于此区段。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,2.性染色体遗传和常染色体遗传的相同点,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,3.伴性遗传与基因的分离定律的关系 (1)伴性遗传遵循基因的分离定律。伴性遗传是由性染色体上的基因所控制的遗传,若就一对相对性状而言,则为一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。 (2)伴性遗传有其特殊性。 雌雄个体的性染色体组成不同,有同型、异型两种形式。 有些基因只存在于
18、X(或Z)染色体上,Y(或W)染色体上无相应的等位基因,从而存在单个隐性基因(XbY或ZbW)控制的性状也能体现。 Y(或W)染色体非同源区段上携带的基因,在X(或Z)染色体上无相应的等位基因,只限于在相应性别的个体之间传递。 性状的遗传与性别相联系,在写表现型和统计后代时一定要与性别联系。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,4.伴性遗传与基因的自由组合定律的关系 在分析既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对或以上性状的遗传时,由性染色体上的基因控制的性状按照伴性遗传处理,由常染色体上的基因控制的遗传性状按照分离定律处理,整体上则按自由组合定律处理。 注意:在写配子的基因
19、组成、个体的基因型时,若性染色体上的基因和常染色体上的基因需一同写出时,通常情况下,先写常染色体上的基因,再写性染色体及其上面的基因,且性染色体上的基因写在性染色体的右上角,如AaXbY。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,典例剖析 【例题3】 人类的血友病是一种伴性遗传病。由于控制血友病的基因是隐性的,且位于X染色体上,以下不可能发生的是( ) A.携带此基因的母亲把基因传给他的儿子 B.患血友病的父亲把基因传给儿子 C.患血友病的父亲把基因传给女儿 D.携带此基因的母亲把基因传给女儿 解析:伴X染色体隐性遗传具有隔代交叉遗传的特点,男性的X只能传给其女儿,儿子体内的X只能
20、来自母亲,不可能来自父亲。血友病遗传与色盲病的遗传规律相同,致病基因不能由男性传给男性。 答案:B,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,变式训练2下列有关人类遗传病的系谱图(图中深颜色表示患者)中,不可能表示人类红绿色盲遗传的是 ( ),解析:红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,女性患者的父亲和儿子必患病,C项不符合。 答案:C,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。 1.表现型相同的生物,基因型一定相同。( ) 提示: 基因型不同,表现型也可能相同,如AA和Aa。 2.控制两对相对性状的基因是彼此独立的,即Y与y分离、R与r分
21、离是彼此独立和互不干扰的。( ) 提示: 3.在自由组合遗传实验中,先进行等位基因的分离,再实现非等位基因的自由组合。( ) 提示: 减数第一次分裂后期,在等位基因分离的同时,非等位基因自由组合。 4.并非所有的非等位基因均能“自由组合”。( ) 提示:,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,5.F1(YyRr)产生的雌雄配子各有四种,分别是YR、Yy、yR、yr,其数量比为1111,且雌雄配子数量相等。( ) 提示: 一般雄配子数量多于雌配子数量。 6.自由组合定律可发生在有丝分裂和减数分裂过程中。( ) 提示: 自由组合定律发生在减数分裂过程中。 7.生物的性别并非只由性染色
22、体决定。( ) 提示: 有些生物体细胞中没有性染色体,其性别与染色体数目有关,如蜜蜂等昆虫。此外,环境因素也可影响性别。 8.X、Y染色体上不存在等位基因。( ) 提示: 在X、Y染色体的同源区段,基因是成对存在的,即存在等位基因,而非同源区段则不存在等位基因。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,1.基因型分别为aaBbCCDd和AABbCCdd的两种豌豆杂交,其子代中纯合子的比例为( ) A.1/4 B.1/8 C.1/16 D.0 解析:由于AA与aa的子代的基因型一定是Aa,所以子代都是杂合子,纯合子的比例为0。 答案:D 2.在两对等位基因自由组合的情况下,双杂合子自
23、交后代的性状分离比是1231,则其测交后代的性状分离比是( ) A.13 B.31 C.211 D.11 解析:正常情况下,双杂合子自交后代的性状分离比应该是9331,现在比例为1231,说明其中一个3所表现出来的性状与9相同,所以正常测交比例为1111,对应于本题应该为211。 答案:C,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,3.下列关于伴性遗传的叙述,错误的是( ) A.性染色体上的基因都与性别决定有关 B.遗传上总是和性别相关联 C.伴性遗传也遵循孟德尔遗传定律 D.表现型具有性别差异 答案:A 4.下列有关红绿色盲的叙述,正确的是( ) A.父亲正常,儿子一定正常 B.女
24、儿色盲,父亲一定色盲 C.母亲正常,儿子和女儿正常 D.女儿色盲,母亲一定色盲 解析:红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,母亲正常,儿子和女儿也有可能患病;父亲正常,女儿一定正常,但儿子不确定;女儿患病,父亲一定患病,但母亲不确定。 答案:B,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,5.黄色圆粒豌豆和绿色圆粒豌豆杂交,对其子代表现型按每对相对性状进行统计,结果如下图所示。请回答下列问题。 (1)实验中所用亲本的基因型为 。 (2)子代中各种表现型及其所占的比例是 。 (3)子代中,性状能稳定遗传的个体占 ,自交能产生性状分离的个体占 。 (4)子代中表现型为重组类型的个体所占的比例为 。重组类型中能作为品种保留下来的占重组类型的 。,探究点一,探究点二,探究点三,易错点排查,当堂检测,答案:(1)YyRr,yyRr (2)黄色圆粒3/8,黄色皱粒1/8,绿色圆粒3/8,绿色皱粒1/8 (3)1/4 3/4 (4)1/4 1/2,