高考生物一轮复习第五单元遗传的基本规律与伴性遗传第14讲基因自由组合定律课件 45页

遗传的基本规律与伴性遗传 第五单元 第 14 讲　基因自由组合定律 等级考 (2017 级 ) 课标要求 内容标准 活动要求 1 ．分析孟德尔遗传实验的科学方法。 2 ．阐明基因的自由组合定律。 1 ． 两对相对性状的杂交实验 —— 发现问题 考点一　自由组合定律的发现 绿圆　 绿皱　 9 ： 3 ： 3 ： 1 　 2 ． 对自由组合现象的解释 —— 提出假说 (1) 理论解释 ① F 1 产生配子时， ______ 基因分离，非同源染色体上的 ________ 基因可以自由组合，产生数量相等的 4 种配子。 ②受精时，雌雄配子的结合方式有 ______ 种。 ③ F 2 的基因型有 ____ 种，表现型为 4 种，比例为 ________________ 。 等位 　 非等位 　 16 　 9 　 9∶3∶3∶1 　 (2) 遗传图解 3 ． 对自由组合现象的验证 —— 演绎推理、验证假说 (1) 方法：测交实验 (2) 目的： ____________________________ 。 (3) 遗传图解： 测定 F 1 的基因型或基因组成 　 YR 　 Yr 　 yR 　 yr 　 1 : 1 : 1 : 1 　 (4) 结论：实验结果与演绎结果相符，假说成立。 4 ． 自由组合定律 5 ． 孟德尔成功的原因 [ 归纳整合 ] 1 ． F 2 基因型和表现型的种类及比例的归纳 2 ． 重组类型的内涵及常见错误提醒 (1) 明确重组类型的含义：重组类型是指 F 2 中表现型与亲本不同的个体，而不是基因型与亲本不同的个体。 (2) 含两对相对性状的纯合亲本杂交， F 2 中重组类型所占比例并不都是 6/16 。 ①当亲本基因型为 YYRR 和 yyrr 时， F 2 中重组类型所占比例是 6/16 。 ②当亲本基因型为 YYrr 和 yyRR 时， F 2 中重组类型所占比例是 1 /16 ＋ 9/ 16 ＝ 10/16 。 3 ． 基因自由组合定律细胞学基础的模型构建 4 ． 解读基因分离定律与自由组合定律的关系及相关比例 [ 思维探究 ] 观察甲、乙两图，请分析： 甲 乙 (1) 甲图表示基因在染色体上的分布情况，其中哪组不遵循基因的自由组合定律？为什么？ 提示： A 、 a 与 D 、 d 和 B 、 B 与 C 、 c 分别位于同一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律。只有位于非同源染色体上的非等位基因之间，其遗传时才遵循自由组合定律。 (2) 乙图中哪些过程可以发生基因重组？为什么？ 提示： ④⑤过程。基因重组发生于产生配子的减数第一次分裂过程中，而且是非同源染色体上的非等位基因之间的重组，故①～⑥过程中仅④、⑤过程发生基因重组，图中①、②过程仅发生了等位基因分离，未发生基因重组，⑥过程是雌雄配子的随机结合过程。 [ 教材深挖 ] 1 ．观察思考教材 P 9 图 1 － 7 ：黄色圆粒豌豆种子中的黄色指的是种皮颜色还是子叶的颜色？ 提示： 子叶的颜色。 2 ．教材必修 2P 10 “ 旁栏思考 ” ：两对相对性状实验中 9∶3∶3∶1 数量比与一对相对性状实验中的 3∶1 有什么关系？ 提示： 从数学角度分析 9∶3∶3∶1 是 (3∶1) 2 的展开式，由此推知两对相对性状的遗传结果，是两对相对性状独立遗传结果 3∶1 的乘积 —— (3∶1) 2 。 3 ．教材必修 2P 11 “ 思考与讨论 ” ：在豌豆杂交实验之前，孟德尔曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，其原因主要有哪些？ 提示： ①山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状。②当时没有人知道山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖。③山柳菊的花小、难以做人工杂交实验。 命题点一　自由组合定律发生的条件及过程分析 1 ． (2019 · 重庆调研 ) 在孟德尔两对相对性状杂交实验中， F 1 黄色圆粒豌豆 (YyRr) 自交产生 F 2 。下列表述正确的是 ( 　　 ) A ． F 1 产生 4 个配子，比例为 1∶1∶1∶1 B ． F 1 产生基因型为 YR 的卵细胞和基因型为 YR 的精子数量之比为 1∶1 C ．基因自由组合定律是指 F 1 产生的 4 种类型的精子和卵细胞可以自由组合 D ． F 1 产生的精子中，基因型为 YR 和基因型为 yr 的比例为 1∶1 D 　 解析　 在孟德尔两对相对性状的遗传实验中， F 1 (YyRr) 在进行减数分裂时可产生 4 种比例相等的配子，而不是 4 个，且卵细胞的数量要远远少于精子的数量；基因的自由组合定律是在 F 1 产生配子时起作用，其实质是减数分裂形成配子时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。 2 ． (2019 · 山西太原一模 ) 若保证两对相对性状杂交实验， F 2 出现四种性状类型，数量比为 9∶3∶3∶1 。产生上述结果的必要条件不包括 ( 　　 ) A ． F 1 雌雄配子各有四种，数量比均为 1∶ 1∶ 1∶ 1 B ． F 1 雌雄配子的结合是随机的 C ． P 的一方是双显纯合子，另一方是双隐纯合子 D ． F 2 的个体数量足够多 C 　 解析　 F 1 雌雄配子各有四种且数量比均为 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 是自由组合定律应用的必要条件，另外还要遵循雌雄配子的结合是随机的。 F 2 的个体数量应足够多，才能避免实验的偶然性，但是亲本的一方是一显一隐纯合子，另一方是一隐一显纯合子也会得到 F 1 双杂合子。 命题点二　自由组合定律的实质及验证 3 ．某单子叶植物非糯性 (A) 对糯性 (a) 为显性，叶片抗病 (T) 对易染病 (t) 为显性，花粉粒长形 (D) 对圆形 (d) 为显性，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，非糯性花粉遇碘液变蓝，糯性花粉遇碘液为棕色。现有四种纯合子，其基因型分别为：① AATTdd ，② AAttDD ，③ AAttdd ，④ aattdd ，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律，应选择亲本①和③杂交 B ．若采用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律，可以选择亲本①和②杂交 C ．若培育糯性抗病优良品种，应选用①和④杂交 D ．若将①和④杂交所得 F 1 的花粉用碘液染色，可观察到比例为 1∶1∶1∶1 的四种花粉粒 C 　 解析　 根据题意，若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律，应选择亲本 ① ×④ 或 ② ×④ 或 ③ ×④ ，然后再自交；若采用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律，应选择亲本 ② ×④ ；若培育糯性抗病优良品种，应选用 ① 和 ④ 杂交；将 ① 和 ④ 杂交所得 F 1 的基因型为 AaTtdd ，由于只有非糯性和糯性花粉遇碘出现颜色变化，因此 F 1 花粉用碘液染色，可观察到比例为 1 ∶ 1 的两种花粉粒。 4 ． (2019 · 河南新乡一模 ) 已知三对基因在染色体上的位置情况如图所示，且三对基因分别单独控制三对相对性状，则下列说法正确的是 ( 　　 ) B 　 A ．三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律 B ．基因型为 AaDd 的个体与基因型为 aaDd 的个体杂交的后代会出现 4 种表现型，比例为 3∶3∶1∶1 C ．如果基因型为 AaBb 的个体在产生配子时没有发生交叉互换，则它只产生 4 种配子 D ．基因型为 AaBb 的个体自交后代会出现 4 种表现型，比例不一定为 9∶3∶3∶1 解析　 A 、 a 和 D 、 d 基因的遗传遵循基因的自由组合定律， A 、 a 和 B 、 b 基因的遗传不遵循基因的自由组合定律，如果基因型为 AaBb 的个体在产生配子时没有发生交叉互换，则它只产生 2 种配子；由于 A 、 a 和 B 、 b 基因的遗传不遵循基因的自由组合定律，因此，基因型为 AaBb 的个体自交后代不一定会出现 4 种表现型且比例不一定为 9∶3∶3∶1 。 5 ．实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于第 Ⅱ 号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点 ( 说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖存活 ) 。 请设计一套杂交方案，同时研究以下两个问题： 问题一：研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制，并做出判断。 问题二：研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于第 Ⅱ 号同源染色体上，并做出判断。 (1) 杂交方案： _________________________________________________ 。 (2) 对问题一的推断及结论： _________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 (3) 对问题二的推断及结论： __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 解析 　 (1) 对于问题一，应采用先杂交，再自交的方法进行，然后根据 F 2 的性状分离比是否为 3 ∶ 1 来确定是否受一对等位基因控制。 (2) 对于问题二，应采用两对相对性状的纯合子杂交，再让 F 1 自交，观察统计 F 2 的表现型是否符合 9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1 ，从而做出相应的推断。 如果 F 2 出现性状分离，且性状分离比为 3 ∶ 1 ，符合孟德尔分离定律，则控制灰体和黑檀体的基因是一对等位基因。反之，则不是由一对等位基因控制 如果 F 2 出现四种表现型，其性状分离比为 9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1 ，说明符合基因的自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于第 Ⅱ 号同源染色体上。反之，则可能是位于第 Ⅱ 号同源染色体上 验证孟德尔两大定律的三种常用方法 验证方法 结论 自交法 F 1 自交后代的分离比为 3 ∶ 1 ，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制 F 1 自交后代的分离比为 9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1( 或其变式 ) ，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制 测交法 F 1 测交后代的性状比例为 1 ∶ 1 ，则符合分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制 F 1 测交后代的性状比例为 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 ，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制 花粉 鉴定法 F 1 若有两种花粉，比例为 1 ∶ 1 ，则符合分离定律 F 1 若有四种花粉，比例为 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 ，则符合自由组合定律 题型一　利用 “ 拆分法 ” 解决自由组合定律问题 考点二　自由组合定律重点题型 题型分类 解题规律 示例 种类问题 配子类型 ( 配子种类数 ) 2 n ( n 为等位基因对数 ) AaBbCCDd 产生配子种类数为 2 3 ＝ 8 配子间结 合方式 配子间结合方式种类数等于配子种类数的乘积 AABbCc × aaBbCC 配子间结合方式种类数＝ 1 × 4 × 2 ＝ 8 子代基因型 ( 或表现型 ) 种类 双亲杂交 ( 已知双亲基因型 ) ，子代基因型 ( 或表现型 ) 等于各性状按分离定律所求基因型 ( 或表现型 ) 的乘积 AaBbCc × Aabbcc ，基因型为 3 × 2 × 2 ＝ 12 种，表现型为 2 × 2 × 2 ＝ 8 种 题型分类 解题规律 示例 概率问题 基因型 ( 或表 现型 ) 的比例 按分离定律求出相应基因型 ( 或表现型 ) ，然后利用乘法原理进行组合 AABbDd × aaBbdd ， F 1 中 AaBbDd 所占的比例为 1 × 1 /2 × 1/ 2 ＝ 1/4 纯合子或杂 合子出现的 比例 按分离定律求出纯合子的概率的乘积为纯合子出现的比例，杂合子概率＝ 1 －纯合子概率 AABbDd × AaBBdd 杂交， AABBdd 所占比例为 1 /2 × 1/ 2 × 1 /2 ＝ 1/ 8 [ 对应训练 ] 1 ． (2015 · 海南卷， T12) 下列叙述正确的是 ( 　　 ) A ．孟德尔定律支持融合遗传的观点 B ．孟德尔定律描述的过程发生在有丝分裂中 C ．按照孟德尔定律， AaBbCcDd 个体自交，子代基因型有 16 种 D ．按照孟德尔定律，对 AaBbCc 个体进行测交，测交子代基因型有 8 种 D 　 解析　 孟德尔定律的前提是遗传因子独立存在，不相互融合， A 错误；孟德尔定律描述的过程发生在减数分裂中， B 错误；按照孟德尔定律， AaBbCcDd 个体自交，子代基因型有 3 × 3 × 3 × 3 ＝ 81 种， C 错误；按照孟德尔定律，对 AaBbCc 个体进行测交，测交子代基因型有 2 × 2 × 2 ＝ 8 ， D 正确。 2 ． (2019 · 广东江门一模 ) 某二倍体植物花瓣的大小受一对等位基因 A 、 a 控制，基因型为 AA 的植株表现为大花瓣， Aa 为小花瓣， aa 为无花瓣。花瓣颜色 ( 红色和黄色 ) 受另一对等位基因 R 、 r 控制， R 对 r 为完全显性，两对基因独立遗传。下列有关叙述错误的是 ( 　　 ) A ．若基因型为 AaRr 的个体测交，则子代表现型有 3 种，基因型 4 种 B ．若基因型为 AaRr 的亲本自交，则子代共有 9 种基因型， 6 种表现型 C ．若基因型为 AaRr 的亲本自交，则子代有花瓣植株中， AaRr 所占比例约为 1 /3 ，而所有植株中的纯合子约占 1/ 4 D ．若基因型为 AaRr 与 Aarr 的亲本杂交，则子代是红色花瓣的植株占 3/8 B 　 解析　 若基因型为 AaRr 的个体测交，则子代基因型有 AaRr 、 Aarr 、 aaRr 、 aarr 4 种，表现型有 3 种，分别为：小花瓣红色、小花瓣黄色、无花瓣， A 项正确；若基因型为 AaRr 的亲本自交，由于两对基因独立遗传，因此根据基因的自由组合定律，子代共有 3 × 3 ＝ 9 种基因型，而 Aa 自交子代表现型有 3 种， Rr 自交子代表现型有 2 种，但由于 aa 表现为无花瓣，故 aaR_ 与 aarr 的表现型相同，所以子代表现型共有 5 种， B 项错误；若基因型为 AaRr 的亲本自交，则子代有花瓣植株中， AaRr 所占比例约为 2/3 × 1/2 ＝ 1/3 ，子代的所有植株中，纯合子所占比例约为 1/4 ， C 项正确；若基因型为 AaRr 与 Aarr 的亲本杂交，则子代是红色花瓣 (A_Rr) 的植株所占比例为 3/4 × 1/2 ＝ 3/8 ， D 项正确。 题型二　 “ 逆向组合法 ” 推断亲本基因型问题 (1) 方法：将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析，再运用乘法原理进行逆向组合。 (2) 题型示例： ① 9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1 ⇒ (3 ∶ 1)(3 ∶ 1) ⇒ (Aa × Aa)(Bb × Bb) ； ② 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 ⇒ (1 ∶ 1)(1 ∶ 1) ⇒ (Aa × aa)(Bb × bb) ； ③ 3 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1 ⇒ (3 ∶ 1)(1 ∶ 1) ⇒ (Aa × Aa)(Bb × bb) 或 (Aa × aa)(Bb × Bb) ； ④ 3 ∶ 1 ⇒ (3 ∶ 1) × 1 ⇒ (Aa × Aa)(BB × _ _) 或 (Aa × Aa)(bb × bb) 或 (AA × _ _)(Bb × Bb) 或 (aa × aa)(Bb × Bb) 。 [ 对应训练 ] 3 ．若某哺乳动物毛色由 3 对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定，其中， A 基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素； B 基因编码的酶可使该褐色素转化为黑色素； D 基因的表达产物能完全抑制 A 基因的表达；相应的隐性等位基因 a 、 b 、 d 的表达产物没有上述功能。若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交， F 1 均为黄色， F 2 中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑＝ 52∶3∶9 的数量比，则杂交亲本的组合是 ( 　　 ) A ． AABBDD×aaBBdd ，或 AAbbDD×aabbdd B ． aaBBDD×aabbdd ，或 AAbbDD×aaBBDD C ． aabbDD×aabbdd ，或 AAbbDD×aabbdd D ． AAbbDD×aaBBdd ，或 AABBDD×aabbdd D 　 解析　 F 2 中毛色表现型出现了黄 ∶ 褐 ∶ 黑＝ 52 ∶ 3 ∶ 9 的数量比，总数为 64 ，故 F 1 中应有 3 对等位基因，且遵循自由组合定律。 A 错： AABBDD × aaBBdd 的 F 1 中只有 2 对等位基因， AAbbDD × aabbdd 的 F 1 中也只有 2 对等位基因。 B 错： aaBBDD × aabbdd 的 F 1 中只有 2 对等位基因， AAbbDD × aaBBDD 的 F 1 中也只有 2 对等位基因。 C 错： aabbDD × aabbdd 的 F 1 中只有 1 对等位基因，且 F 1 、 F 2 都是黄色， AAbbDD × aabbdd 的 F 1 中只有 2 对等位基因。 D 对： AAbbDD × aaBBdd 或 AABBDD × aabbdd 的 F 1 中只含有 3 对等位基因， F 1 均为黄色， F 2 中毛色表现型会出现黄 ∶ 褐 ∶ 黑＝ 52 ∶ 3 ∶ 9 的数量比。 4 ． (2019 · 河南郑州调研 ) 玉米种子颜色由三对等位基因控制，符合基因自由组合定律。 A 、 C 、 R 基因同时存在时为有色，其余基因型都为无色。一棵有色种子的植株 Z 与三棵植株杂交得到的结果为： AAccrr×Z→ 有色∶无色＝ 1∶1 ； aaCCrr×Z→ 有色∶无色＝ 1∶3 ； aaccRR×Z→ 有色∶无色＝ 1∶1 ； Z 植株的基因型为 ( 　　 ) A ． AaCCRr 　　　　 B ． AACCRr C ． AaCcrr D ． AaCcRR A 　 题型三　 “ 十字交叉法 ” 解答自由组合的概率计算问题 (1) 当两种遗传病之间具有 “ 自由组合 ” 关系时，各种患病情况的概率分析如下： (2) 根据序号所示进行相乘得出相应概率再进一步拓展如下表： 序号 类型 计算公式 ① 同时患两病概率 mn ② 只患甲病概率 m (1 － n ) ③ 只患乙病概率 n (1 － m ) ④ 不患病概率 (1 － m )(1 － n ) 拓展求解 患病概率 ① ＋ ② ＋ ③ 或 1 － ④ 只患一种病概率 ② ＋ ③ 或 1 － ( ① ＋ ④ ) [ 对应训练 ] 5 ． (2019 · 湖北孝感模拟 ) 一个正常的女人与一个并指 (Bb) 的男人结婚，他们生了一个白化病且手指正常的孩子。若他们再生一个孩子： (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 　 解析 　 由题意知，第 1 个孩子的基因型应为 aabb ，则该夫妇基因型应分别为妇： Aabb ；夫： AaBb 。依据该夫妇基因型可知，孩子中并指的概率应为 1/2( 非并指概率为 1/2) ，白化病的概率应为 1/4( 非白化病概率应为 3/4) ，则： (1) 再生一个只患并指孩子的概率为：并指概率－并指又白化概率＝ 1/2 － 1/2 × 1/4 ＝ 3/8 。 (2) 只患白化病的概率为：白化病概率－白化病又并指的概率＝ 1/4 － 1/2 × 1/4 ＝ 1/8 。 (3) 生一既白化又并指的男孩的概率为：男孩出生率 × 白化病概率 × 并指概率＝ 1/2 × 1/4 × 1/2 ＝ 1/16 。 (4) 后代只患一种病的概率为：并指概率 × 非白化病概率＋白化病概率 × 非并指概率＝ 1/2 × 3/4 ＋ 1/4 × 1/2 ＝ 1/2 。 (5) 后代中患病的概率为： 1 －全正常 ( 非并指、非白化 ) ＝ 1 － 1/2 × 3/4 ＝ 5/8 。 1 ．在 F 1 黄色圆粒豌豆 (YyRr) 自交产生的 F 2 中，与 F 1 基因型完全相同的个体占 1/4( 　　 ) 2 ． F 2 的黄色圆粒中，只有 YyRr 是杂合子，其他的都是纯合子 ( 　　 ) 3 ．若 F 2 中 Yyrr 的个体有 120 株，则 yyrr 的个体约为 60 株 ( 　　 ) 4 ．若双亲豌豆杂交后子代表现型之比为 1∶1∶1∶1 ，则两个亲本基因型一定为 YyRr×yyrr( 　　 ) 课堂小结 · 内化体系 √ 　 ……………………………………………………………………………………………………………… ◎ × 　 √ 　 × 　 5 ．在进行减数分裂的过程中，等位基因彼此分离，非等位基因表现为自由组合 ( 　　 ) 6 ．某个体自交后代性状分离比为 3∶1 ，则说明此性状一定是由一对等位基因控制的 ( 　　 ) 7 ．孟德尔自由组合定律普遍适用于乳酸菌、酵母菌、蓝藻、各种有细胞结构的生物 ( 　　 ) 8 ．基因分离定律和自由组合定律具有相同的细胞学基础 ( 　　 ) 9 ．能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律 ( 　　 ) 10 ．基因型为 AaBb 的个体测交，后代表现型比例为 3∶1 或 1∶2∶1 ，则该遗传可能遵循基因的自由组合定律 ( 　　 ) × 　 × 　 × 　 × 　 × 　 √ 　 1 ．对自由组合定律发生的时期及基因与染色体的关系区分不清 (1) 发生时期：自由组合发生于配子形成 (MⅠ 后期 ) 过程中，而不是受精作用过程中。 (2) 基因与染色体的关系：能发生自由组合的是位于非同源染色体上的非等位基因，而不仅指 “ 非等位基因 ” ，因为同源染色体上也有非等位基因。 2 ．误认为 YyRr×yyrr 和 yyRr×Yyrr 均为测交 测交是指 F 1 与隐性纯合子杂交。因此虽然 YyRr×yyrr 和 yyRr×Yyrr 这两对组合的后代的基因型相同，但只有 YyRr×yyrr 称为测交。 ……………………………………………………………………………………………………………… ◎ 3 ．自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，而 “ 非等位基因 ” 是指不在同源染色体相同位置上的不同基因，同源染色体上及同一条染色体上都有 “ 非等位基因 ” 。这里的 “ 基因自由组合 ” 发生在配子形成 ( 减 Ⅰ 后期 ) 过程中，不是发生在受精作用过程中。