二、基因的自由組合定律 教學目的1、基因的自由組合定律及其在實踐中的應用（c：理解）2、孟德爾獲得成功的原因（c：理解）教學重點1、對自由組合現象的解釋2、基因的自由組合定律的實質3、孟德爾獲得成功的原因教學難點對自由組合現象的解釋教學用具豌豆粒色遺傳和粒形遺傳的雜交示意圖、兩對相對性狀雜交試驗分析圖解，兩對相對性狀測交試驗圖教學方法講授法、討論法課時安排2課時教學過程第一課時上一節課我們學習了基因的分離定律。下面我們來復習一下：1、基因分離定律的實質是什么？（基因分離定律是：在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性，生物體在進行減數分裂形成配子時，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代）2、分析孟德爾的另外兩個一對相對性狀的遺傳試驗豌豆粒色試驗 豌豆粒形試驗p 黃色x綠色 p 圓形x皺形 f1 黃色 f1 圓形 f2 f2 （f1黃色豌豆自交產生兩種表現型：黃色和綠色，比例為：3：1；f1圓形豌豆自交產生f2有兩種類型：圓粒和皺粒，比例為3：1）這節課我們在學習了基因的分離定律的基礎上，來學習基因的自由組合定律。首先我們來了解孟德爾的兩對相對性狀的遺傳試驗。（一）兩對相對性狀的遺傳試驗孟德爾的基因分離定律是在完成了對豌豆的一對相對性狀的研究后得出的。那么，豌豆的相對性狀很多，如果同一植株有兩對或兩對以上的純合親本性狀，如：豌豆的黃色相對于綠色為顯性性狀，圓粒相對于皺粒為顯性性狀。我們將同時具有黃色、圓粒兩種性狀的純親本植株和具有綠色、皺粒兩種性狀的純親本植株放到一起來研究它們雜交情況的話，會出現什么樣的現象呢？它是否還符合基因的分離規律呢？于是，孟德爾就又做了一個有趣的試驗，試驗的過程是這樣的。1、純種黃色圓粒豌豆和純種綠色皺粒豌豆的雜交試驗p 黃色圓粒 x 綠色皺粒 f1 黃色圓粒 f 黃色圓粒 ：綠色圓粒 ：黃色皺粒 ：綠色皺粒 315粒 ：108粒 ： 101粒 ：32粒 9 ： 3 ： 3 ： 1孟德爾選用了豌豆的粒色和粒形這樣兩個性狀來進行雜交，即純種黃色圓粒豌豆和純種綠色皺粒豌豆做親本進行雜交。無論是正交還是反交，結出的種子都是黃色圓粒的。以后，孟德爾又讓f植株進行自交。產生的f2中，不僅出現了親代原有的性狀黃色圓粒和綠色皺粒，還產生了新組合的性狀綠色圓粒和黃色皺粒。在所結的556粒種子中，有黃色圓粒的315粒、綠色圓粒的108粒、黃色皺粒的101粒、綠色皺粒32粒。四種表現型的數量比接近9：3：3：1。2、兩對相對性狀的遺傳試驗的主要特點（1）f均為黃色圓粒，為顯性性狀；（2）f2有四種表現型，這四種表現型的數量比接近9：3：3：1；（3）f2中的綠色圓粒和黃色皺粒是不同相對性狀間的重組新類型；（4）正交和反交的結果相同。（二）對自由組合現象的解釋為什么會出現以上這樣的結果呢？這一試驗結果又是否符合基因的分離定律呢？我們首先從一對性狀（粒色、粒形）入手，看看試驗結果是否符合基因的分離定律。1、每一對相對性狀的遺傳都符合基因的分離定律粒色：黃色 315101416綠色 108 32140黃色 ：綠色 = 416 ：140，接近于3：1粒形：圓粒 315108423皺粒 101 32133圓粒 ：皺粒 = 423 ：133， 接近于3：1由此可見，從一對相對性狀的角度去衡量這一試驗是符合基因的分離定律的。2、兩對相對性狀的分離是各自獨立的兩對相對性狀在共同的遺傳過程中性狀分離和等位基因的分離是互不干擾、各自獨立的，是隨機的。那么，新組合的性狀又是如何產生的呢？通過對上述遺傳試驗的分析，在f2不僅出現了與親本性狀相同的后代，而且出現了兩個新組合的性狀即黃色皺粒和綠色圓粒，并且這兩對相對性狀的分離比接近3：1。這表明在f形成配子后，配子在組合上發生了自由配對的現象。3、不同對的相對性狀之間自由組合由于一對性狀的分離是隨機的、獨立的，那么，兩對性狀在遺傳的過程中必然會發生隨機組合。如果我們利用概率計算的原理進行計算，能得到怎樣的結果呢？從實驗結果來看，在f2中：粒色：黃色：3/4 粒形：圓形：3/4綠色：1/4 皺形：1/4也就是說，在3/4的黃色種子中，應該有3/4是圓粒的，1/4是皺粒的；在1/4的綠色種子中，應該有3/4是圓粒的，1/4是皺粒的。反過來也一樣，即在34的圓粒種子中，應該有3/4是黃色的，有1/4是綠色的；在1/4的皺粒種子中，應該有3/4是黃色；1/4是綠色。因此，兩對性狀結合起來，在556粒種子中應出現的性狀及比例為 黃色圓粒：34x3/4916556x916313 黃色皺粒：34xl4316 556x316104 綠色圓粒：14x34316556x316104 綠色皺粒：14xl4116 556xl1634雜交實驗的結果也正是如此。在556粒種子中，黃色圓粒315粒，黃色皺粒101粒，綠色圓粒108粒，綠色皺粒32粒，正好接近：916：316：316：116，即：9：3：3：1。孟德爾對上述的自由組合現象是怎樣解釋的呢？請同學們看課本p31以上數據表明至p32第二自然段結束。4、孟德爾對自由組合現象進行了解釋孟德爾對自由組合現象進行了解釋，其要點是：（1）豌豆的粒色和粒形分別由一對遺傳因子（等位基因）控制，即黃色和綠色分別由遺傳因子（等位基因）y和y控制；圓粒和皺粒分別由遺傳因子（等位基因）r和r控制。由于子一代表現為黃色圓粒，說明親本中黃色相對于綠色為顯性性狀，圓粒相對于皺粒為顯性性狀。這樣，兩個親本中，純種黃色圓粒的遺傳因子組成（基因型）為yyrr；純種綠色皺粒的遺傳因子組成（基因型）為yyrr。（2）形成配子時，兩個親本yyrr產生的配子為yr，yyrr產生的配子為yr。（3）受精后，f的遺傳因子組成（基因型）為yyrr，其表現型為黃色圓粒。（4）f形成配子時，每對遺傳因子（等位基因）表現為分離。與此同時，在不同對的遺傳因子（非等位基因）之間表現為隨機自由結合，而且是彼此獨立、互不干擾的。這樣，f產生的雌雄配子各有4種，即yr、yr、yr、yr，其比例為1：l：l：1。關于雜種f產生配子的種類和比例是發生基因自由組合的根本原因，也是這節課的難點?，F在我們一起來分析f產生配子的過程。雜種f（yyrr）在減數分裂形成配子時，等位基因y和y、r和r會隨著同源染色體的分離進入不同的配子，而不同對的等位基因之間隨機組合在同一配子中。f基因型等位基因分離非等位基因之間自由組合yr yryryr 1 ：1 ：1 ：1由于y與r和r組合的幾率相同，r與y和y組合的幾率也相同，所以4種配子的數量相同。（5）雜種f形成配子后，受精作用時雌雄配子的結合是隨機的，即各種類型的雌雄配子的結合機會均等。因此，f的配子的結合方式有16種，其中有9種基因型、4種表現型，表現型數量比接近于9：3：3：1。5、黃色圓粒豌豆和綠色皺粒豌豆雜交試驗分析圖解p yyrr x yyrr 配子 yr yr f yyrrf基因型1/16 yyrr 1/16 yyrr 1/16 yyrr 1/16 yyrr 2/16 yyrr 2/16 yyrr 2/16 yyrr 2/16 yyrr4/16 yyrr表現型 9/16黃色圓粒 3/16綠色圓粒 3/16黃色皺粒 1/16 綠色皺粒孟德爾在完成了對豌豆一對相對性狀的研究以后，沒有滿足已經取得的成績，而是進一步探索兩對相對性狀的遺傳規律，揭示出了遺傳的第二個規律基因的自由組合定律。在揭示這一規律時，他不僅很準確地把握住了兩對相對性狀的顯隱性特點，進行了雜交試驗；并在產生f后，對f進行自交，分析出因為在（減數分裂）形成配子時，各產生了4種雌雄配子。由于雌雄配子的自由組合，才在f中出現了新組合性狀這一規律。板書二、基因的自由組合定律（一）兩對相對性狀的遺傳試驗1、純種黃色圓粒豌豆和純種綠色皺粒豌豆的雜交試驗p 黃色圓粒 x 綠色皺粒 f1 黃色圓粒 f 黃色圓粒 ：綠色圓粒 ：黃色皺粒 ：綠色皺粒 315粒 ：108粒 ： 101粒 ：32粒 9 ： 3 ： 3 ： 12、兩對相對性狀的遺傳試驗的主要特點（1）f均為黃色圓粒，為顯性性狀；（2）f2有四種表現型，這四種表現型的數量比接近9：3：3：1；（3）f2中的綠色圓粒和黃色皺粒是不同相對性狀間的重組新類型；（4）正交和反交的結果相同。（二）對自由組合現象的解釋1、每一對相對性狀的遺傳都符合基因的分離定律2、兩對相對性狀的分離是各自獨立的3、不同對的相對性狀之間自由組合4、孟德爾對自由組合現象的解釋5、黃色圓粒豌豆和綠色皺粒豌豆雜交試驗分析圖解p yyrr x yyrr 配子 yr yr f yyrrf 基因型 1/16 yyrr 1/16 yyrr 1/16 yyrr 1/16 yyrr 2/16 yyrr 2/16 yyrr 2/16 yyrr 2/16 yyrr4/16 yyrr表現型 9/16黃色圓粒 3/16綠色圓粒 3/16黃色皺粒 1/16 綠色皺粒反饋練習：1、用結白色扁形果實（基因型是wwdd）的南瓜植株自交，是否能夠培養出只有一種顯性性狀的南瓜？你能推算出具有一種顯性性狀南瓜的概率是多少？2、具有兩對相對性狀的純種個體雜交，按照基因的自由組合定律，f出現的性狀中：1）能夠穩定遺傳的個體數占總數的。2）與f性狀不同的個體數占總數的。第二課時上節課我們用實驗和統計學的辦法分析了性狀的自由組合現象。孟德爾為了驗證對自由組合現象的解釋是否正確，又進行了測交試驗。根據孟德爾的解釋，出現性狀的自由組合主要是由于f1產生了4種雌雄配子。因此，要證明自由組合現象是正確的，就必須證明f1產生了4種配子。（三）對自由組合現象解釋的驗證測交試驗1、目的選用雙隱性的植株與f1雜交，測出f1的基因型，從而驗證自由組合現象解釋的正確性。2、理論分析根據孟德爾的解釋，f1應產生4種配子yr、yr、yr和yr，并且其比例為1 ：1 ：1 ：1；雙隱性個體只產生一種隱性（yr）配子。所以測交結果應該產生4種類型的后代，即黃色圓粒、綠色圓粒、黃色皺粒和綠色皺粒，并且4種表現型的數量比應為1：1：l：1。3、雜交實驗雜種子一代 隱性純合 yyrr yyrr yr yr yr yr yr yyrr yyrr yyrr yyrrf1作母本 31 27 26 26f1作父本 24 22 25 26 1 ： 1 ：1 ：1測交的結果是產生了4種后代，即黃色圓粒、綠色圓粒、綠色皺粒和黃色皺粒，并且它們數量基本相同。4種表現型的數量比接近1：1：l：1。4、結論測交時無論是正交還是反交，實驗與分析相符，驗證了對自由組合現象的解釋是正確的。并且證明了f1的基因型為yyrr，既能產生4種雄配子，又能產生4種雌配子，從而證實了f1在形成配子時，不同對等位基因是自由組合的。（四）基因自由組合定律的實質孟德爾的雜交試驗從實踐的角度論證了自由組合定律的存在和規律?，F在，我們從現代遺傳學的角度去解釋這一規律。1、基因自由組合定律的實質基因自由組合定律的實質是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的。在細胞減數分裂形成配子的過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。2、細胞學基礎發生在減數第一次分裂的后期3、核心內容同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。請同學們思考(見幻燈片5、6)：（1）孟德爾所說的兩對基因是指什么？ （位于1、2號同源染色體上的y和y及位于3、4號的另一對同源染色體上的r和r）（2）1號染色體上的y基因的非等位基因是那些基因？ （3、4號染色體上的r和r）（3）非同源染色體上的非等位基因在形成配于時的結合方式是什么？ （自由組合）（4）這種非同源染色體上的非等位基因自由組合發生在哪一過程中？ （發生在細胞減數分裂形成配子時）（5）基因自由組合定律的實質是什么？ （位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的。在細胞 減數分裂形成配子的過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合）（五）基因自由組合定律在實踐中的應用1、在育種中的應用使不同親本的優良性狀的基因組合到一個個體內，創造出優良品種 基因的自由組合定律為我們的動、植物育種和醫學實踐開闊了廣闊的前景，人類可以根據自己的需求，不斷改良動植物品種，為人類造福。例如：水稻中，有芒（a）對無芒（a）是顯性，抗?。╮）對不抗病（r）是顯性。其中，無芒和抗病是人們需要的優良性狀。現有兩個水稻品種，一個品種無芒、不抗病，另一個品種有芒、抗病。請你想辦法培育出一個無芒、抗病的新品種。根據自由組合定律，這樣的品種占總數的316。我們得到的這種具有雜種優勢的品種可以代代遺傳嗎？（不可以，因為其中有2/16的植株是雜合體，它的下一代會出現性狀分離）那么，如何能得到可以代代遺傳的優勢品種？（要想得到可以代代遺傳的優勢品種，就必須對所得到的無芒、抗病品種進行自交和育種，淘汰不符合要求的植株，最后得到能夠穩定遺傳的無芒、抗病的類型）2、在醫學和優生優育中的應用在現代醫學上，我們也常用基因的自由組合規律來分析家族遺傳病的發病規律。并且推斷出其后代的基因型和表現型以及它們出現的依據。這對于遺傳病的預測和診斷以及優生、優育工作都有現實意義。例如：在一個家庭中，父親是多指患者（由顯性致病基因p控制），母親的表現型正常，他們婚后卻生了一個手指正常但先天聾啞的孩子（由隱性致病基因d控制，基因型為dd），其父母的基因型分別是什么？這樣的例子在我們日常生活中是經常遇到的，那么，我們一起來分析，雙方都未表現出來先天聾啞癥狀的父母，為什么會生出一個先大聾啞的孩子呢？（首先，先天聾啞一定是遺傳病，其父母均未表現出來，說明其父母均是隱性基因的攜帶者。加之其父親為多指，可以判定其父親的基因型為：ppdd；其母親表現型正常，可以判斷其母的基因型為：ppdd）根據上面的分析，其父母可能出現的配子是什么？其子女中可能出現的表現型有幾種？（其母親可能出現的配子類型為：pd、pd，其父親可能出現的配子類型為pd、pd、pd、pd。）他們的后代可能出現的表現型有4種：只患多指（基因型為ppdd、ppdd），只患先天聾?。ɑ蛐蚿pdd），既患多指又患先天聾?。ɑ蛐蚿pdd），表現型正常（基因型ppdd，ppdd）由上面的例子可以看出，孟德爾發現的這兩個遺傳規律對于我們人類認識自然，了解人類自己有多么重要的意義。尤其在當前，我們正處于一個新世紀的開始，如何解決好我們國家發展過程中提高糧食產量，提高人口素質，特別是在計劃生育政策下，進行優生優育等很多問題都有待我們利用我們所學到的遺傳學知識去研究、去解決。在今后的工作中我們將面臨眾多的課題，這不僅需要我們掌握好現代科學知識，而且，要學習孟德爾的科學精神。（六）孟德爾獲得成功的原因我們都知道，孟德爾并不是進行遺傳學研究的第一人，在孟德爾之前，有不少學者都做過動植物的雜交試驗，試圖發現這其中的規律，但都未總結出規律來。孟德爾卻以他的科學精神和科學方法發現了遺傳的兩大規律。為什么孟德爾會取得這么大的成果呢？我們從中應該得到那些啟示呢？1、正確地選擇了實驗材料。 2、在分析生物性狀時，采用了先從一對相對性狀入手再循序漸進的方法（由單一因素到多因素的研究方法）。3、在實驗中注意對不同世代的不同性狀進行記載和分析，并運用了統計學的方法處理試驗結果。4、科學設計了試驗程序。孟德爾試驗的成功給了我們以很大的啟示，即進行科學實驗必須具備的幾點精神：1、科學的工作態度和方法：采取循序漸進的方法，由簡單到復雜；并注意觀察試驗現象，不放過任何一個試驗現象。2、運用先進的科學成果，如孟德爾首先將統計學的方法用于生物實驗的分析。3、科學地選擇試驗的材料。4、有一整套的科學工作的方法和程序。（七）自由組合定律與分離定律的比較分離定律自由組合定律研究的相對性狀一對兩對或兩對以上等位基因數量及在染色體上的位置一對等位基因位于一對同源染色體上兩對或兩對以上等位基因分別位于不同的同源染色體上細胞學基礎減數第一次分裂中（后期）同源染色體分離減數第一次分裂中（后期）非同源染色體隨機組合遺傳實質等位基因隨同源染色體的分開而分離非同源染色體上的非等位基因自由組合聯系都是以減數分裂形成配子時，同源染色體的聯會和分離作基礎的。減數第一次分裂中（后期），同源染色體上的每對等位基因都要按分離定律發生分離；非同源染色體上的非等位基因，則發生自由組合。實際上，等位基因分離是最終實現非等位基因自由組合的先決條件。所以，分離定律是