苏教版（2019）高中生物： 必修2 第1章 第2节 第2课时 孟德尔获得成功的原因、分离定律的应用 教案 Word版含答案

第2课时　孟德尔获得成功的原因、分离定律的应用

一、孟德尔获得成功的原因

1．孟德尔被称为“遗传学的奠基人”。

2．正确地选用实验材料是孟德尔获得成功的首要原因

(1)豌豆是严格的自花传粉、闭花授粉植物，在自然状态下豌豆一般为纯合子。

(2)豌豆具有一些稳定的、容易区分的相对性状(如花有紫色和白色性状)。

(3)成熟后的豆粒(种子)都留在豆荚中，这些都有利于实验者的观察和计数。

3．由单因子到多因子的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。

(1)在分析生物性状时，孟德尔开始只研究一对相对性状的遗传情况。

(2)在弄清一对相对性状的遗传情况后，他再进行两对或更多对相对性状的遗传研究。

4．应用数学方法对实验结果进行处理和分析是孟德尔获得成功的又一个重要原因。

5．更重要的是，孟德尔还科学地设计了实验程序。他从观察和分析着手，提出问题，作出假设，通过精心设计实验，运用演绎与推理等思维方式得出结论，并独创了测交的实验方法检验结论。

6．当然，他所具有的持之以恒的探索精神和严谨求实的科学态度也是他获得成功的重要原因。

二、分离定律的应用

1．分离定律既有助于人们正确地解释生物的遗传现象，也能指导动植物的育种工作。

2．分离定律在医学上也有一定应用价值，我们可以应用分离定律判断某些遗传病的发病概率。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．豌豆是严格自花传粉、闭花授粉植物。 (　　)

2．“若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则测交后代中两种性状比接近1∶1”属于孟德尔在发现分离定律时的“作出假设”过程。              (　　)

3．多指症由显性基因控制，一对夫妇，丈夫多指，妻子正常，婚后生了一个手指正常的孩子，这对夫妻再生一手指正常女孩的概率为1/2。              (　　)

4．已知一批遗传因子组成为DD和Dd的豌豆种子，其数目之比为1∶1，将这批种子种下，自然状态下(假设结实率相同)其子一代中遗传因子组成为DD的种子所占的比例为1/2。              (　　)

[答案]　1．√

2．×　提示：演绎就是从一般性的前提出发，通过推导即“演绎”，得出具体陈述或个别结论的过程，即从一般到特殊的推理过程。孟德尔在发现分离定律时的演绎过程：若假说成立，则F1产生配子时，成对的遗传因子会分离，测交后代会出现比例接近1∶1的两种性状。

3．×　提示：这对夫妻再生一手指正常女孩的概率为1/4。

4．×　提示：子一代中遗传因子组成为DD的种子所占比例为1/2＋1/2×1/4＝5/8。

　孟德尔获得成功的原因

1．首要原因：正确地选用实验材料

选用豌豆作实验材料的优点：

(1)严格的自花传粉、闭花授粉植物。

(2)在自然状态下一般为纯合子，保证杂交实验的准确性。

(3)具有一些稳定的、容易区分的相对性状，使获得的实验结果比较可靠。

2．重要因素

(1)采用由单因子到多因子的研究方法。孟德尔首先观察和分析一对相对性状的差异，最大限度地排除各种干扰，发现了基因的分离定律，在此基础上，再将不同性状综合起来分析研究发现了基因的自由组合定律。

(2)应用数学方法分析处理实验结果。孟德尔收集了大量的数据并精确地进行统计分析，排除了结果的偶然性。

(3)科学设计实验程序，首创了测交方法。孟德尔通过对实验数据的分析发现了问题，然后合理地提出假说进行解释，并且设计了测交实验来验证假说，证实了其推断的正确性，最后得出了基因的分离定律。

(4)具有坚忍的意志和持之以恒的探索精神，严谨求实的科学态度和正确的研究方法。

1．下列关于孟德尔杂交实验获得成功的原因分析，错误的是(　　)

A．实验材料好，豌豆是自花传粉、闭花授粉的植物，且有易于区分的性状

B．由现象到本质，通过观察F1产生的配子种类及比例来解释性状分离现象

C．从简单到复杂，先研究一对相对性状的遗传，再进行多对相对性状遗传的研究

D．研究方法科学，先提出假说解释现象，再通过演绎推理和测交实验验证假说

B　[孟德尔杂交实验获得成功的原因之一是取材正确，即选取豌豆作为实验材料，而豌豆是一种严格的自花传粉、闭花授粉植物，且具有易于区分的相对性状，A项正确；由现象到本质，通过观察F2产生的性状种类及比例提出假说，来解释性状分离现象，B项错误；孟德尔杂交实验获得成功的原因之一是从简单到复杂，先研究一对相对性状的遗传，再进行多对相对性状遗传的研究，C项正确；孟德尔运用的研究方法科学，先提出假说解释现象，再通过演绎推理和测交实验验证假说，D项正确。]

2．(多选)孟德尔在探索遗传规律时，运用了“假说—演绎法”，下列相关叙述中正确的是(　　)

A．“一对相对性状的遗传实验和结果”属于假说的内容

B．“测交实验”是对推理过程及结果的检验

C．“生物性状是由遗传因子决定的”“体细胞中遗传因子成对存在”“配子中遗传因子成单存在”“受精时雌雄配子随机结合”属于假说内容

D．“F1(Dd)能产生数量相等的两种配子(D∶d＝1∶1)”属于推理内容

BCD　[孟德尔通过豌豆一对相对性状的杂交实验，在观察和数学统计分析的基础上，发现了F2中高茎豌豆与矮茎豌豆的分离比为3∶1，从而提出“该分离比出现的原因是什么”这一问题；通过推理和想象，提出“生物性状是由遗传因子决定的”“体细胞中遗传因子成对存在”“配子中遗传因子成单存在”“受精时雌雄配子随机结合”等假说；根据这些假说，推出F1(高茎)的遗传因子组成及其产生配子的类型，进一步推出F2中各种豌豆的遗传因子组成及其比例，最后通过巧妙地设计“测交实验”检验演绎推理的结论。选项A属于问题和现象，是事实不是假说。]

　分离定律的应用

1．基因分离定律的应用

(1)正确解释某些遗传现象

根据性状分离现象，判断某些遗传病的显隐性关系，如果患病的双亲生出无病的孩子，即“有中生无”，则该病肯定是显性遗传病；如果正常的双亲生出患病的孩子，即“无中生有”，则该病一定是隐性遗传病。

(2)指导农作物的育种实践

①如果选用的品种是隐性性状，则隐性性状一旦出现，即可稳定遗传。

②如果选用的品种是显性性状，需通过连续自交的方法选育，直到后代不发生性状分离为止，一般要经过5～6代的选育。

③若优良性状为杂合子，两个纯合的不同性状个体杂交后代就是杂合子，但每年都要育种。

(3)预防遗传病的发生

①显性基因控制的遗传病

例如，人类的多指是受显性基因控制的，如果双亲的一方为多指(AA或Aa)，他们的子女中患多指的概率为1或1/2。

②隐性基因控制的遗传病

每人都可能是5～6种不同的隐性致病基因的携带者。近亲结婚的双亲从共同祖先获得相同隐性基因的概率增加，后代患隐性遗传病的概率增加，因此要禁止近亲结婚。

2．分离定律的验证方法

(1)自交法：若自交后代的性状分离比为3∶1，则证明杂种F1产生了两种比例相等的配子，即成对的遗传因子发生分离。

(2)测交法：若测交后代的性状分离比为1∶1，则证明杂种F1产生了两种比例相等的配子，即成对的遗传因子发生分离。

(3)花粉鉴定法：取杂合子的花粉，对花粉进行特殊处理后，用显微镜观察并计数，若花粉粒类型(颜色)比例为1∶1，则可直接验证基因的分离定律。

3．用分离定律进行概率计算的方法

(1)用分离定律进行概率计算时会运用到数学中的乘法原理和加法原理

①乘法原理：如果一个事件是否发生不影响另一个事件发生的概率，那么这两个事件同时或相继发生的概率是它们各自发生概率的乘积。

②加法原理：不能同时发生的两个事件叫做互斥事件。互斥事件出现的概率是它们各自概率之和。

(2)概率计算中的常用方法

①用经典公式计算：概率＝某性状或遗传因子组合数/总性状或组合数。一般呈现方式为分数或百分数。如AA∶Aa＝1∶2，则Aa的概率为2/3。

②用配子的概率计算：个体的遗传因子组成是由雌、雄配子共同决定的，因此，利用雌、雄配子出现的概率及乘法原理和加法原理，可以计算后代中某种遗传因子组成(或性状表现类型)出现的概率。

　利用分离定律的解题方法

1．由亲代推断子代的遗传因子组成、表现类型(正推法)

(1)若亲代中有显性纯合子(AA)，则子代一定表现为显性性状(A_)。

(2)若亲代中有隐性纯合子(aa)，则子代中一定含有隐性遗传因子(_a)。

2．由子代推断亲代的遗传因子组成、表现类型(逆推法)

(1)遗传因子填充法

先根据亲代性状表现写出能确定的遗传因子，如显性性状的遗传因子组成可用A_来表示，那么隐性性状的遗传因子组成只有一种aa，根据子代中一对遗传因子分别来自两个亲本，可推出亲代中未知的遗传因子组成。

(2)隐性突破法

如果子代中有隐性个体存在，隐性个体是纯合子(aa)，因此亲代遗传因子组成中必然都有一个a基因，再根据亲代的表现类型做进一步的推断。

(3)根据分离定律中规律性比值来直接判断

①若后代性状分离比为显性∶隐性＝3∶1，则双亲一定是杂合子(Aa)。即Aa×Aa→3A_∶1aa。

②若后代性状分离比为显性∶隐性＝1∶1，则双亲一定是测交类型。即Aa×aa→1Aa∶1aa。

③若后代只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子(AA)。即AA×AA或AA×Aa或AA×aa。

1．一对性状表现正常的夫妇，他们的双亲也正常，但男方有一个患白化病的妹妹，女方有一个患白化病的哥哥，这对夫妇生出白化病孩子的概率为(　　)

A．1/4　　　B．1/9　　　C．4/9　　　D．1/16

B　[根据题意，双亲正常，生有患白化病的孩子，可推知白化为隐性性状，相关遗传因子用A、a表示。男方有一个患白化病的妹妹，则男方父母的遗传因子组成均为Aa，其后代遗传因子组成及比例是1/4AA、1/2Aa、1/4aa，而男方表现正常，其遗传因子组成不会是aa，只可能是AA或Aa，且两者的比例为1∶2，因此他的遗传因子组成为Aa的概率为2/3；同理，女方的遗传因子组成为Aa的概率也为2/3。他们生出白化病孩子的概率为(2/3)×(2/3)×(1/4)＝1/9。]

2．将亲本遗传因子组成为Aa的植物进行连续的自交，并逐代淘汰其中的隐性个体，则在子三代中淘汰了隐性个体后，Aa所占的比例是(　　)

A．2/3   B．2/5

C．2/33   D．2/9

D　[遗传因子组成为Aa的该植物连续自交，且每代子代中均去除aa个体，子一代中AA占1/3，Aa占2/3；子一代自交，子二代中是1/3AA＋2/3Aa×(1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa)，淘汰掉aa以后，得到的后代F2是3/5AA＋2/5Aa；子二代自交，子三代中是3/5AA＋2/5Aa×(1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa)，则AA占3/5＋(2/5)×(1/4)＝7/10，Aa占(2/5)×(1/2)＝2/10，aa占(2/5)×(1/4)＝1/10，淘汰掉aa以后，Aa所占的比例为2/10÷(7/10＋2/10)＝2/9。]

3．(2019·全国卷Ⅲ)玉米是一种二倍体异花传粉作物，可作为研究遗传规律的实验材料。玉米子粒的饱满与凹陷是一对相对性状，受一对等位基因控制。回答下列问题：

(1)在一对等位基因控制的相对性状中，杂合子通常表现的性状是________。

(2)现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米子粒和一些凹陷的玉米子粒，若要用这两种玉米子粒为材料验证分离定律，写出两种验证思路及预期结果。

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[解析]　(1)控制相对性状的一对等位基因(遗传因子)中显性基因通常对隐性基因呈完全显性作用，因此杂合子通常表现为显性性状。              (2)若要验证基因分离定律，则必须获得杂合子。然而这两类自然条件下获得的玉米子粒，我们不能确定它们的显、隐性及是否为杂合子，因此该验证实验就得分情况讨论。思路一：①让两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律；②若这些玉米自交子代均不发生性状分离，则都为纯合子，让其杂交，得到的子代为杂合子，再让其自交，后代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律，或者对得到的杂合子进行测交，子代出现1∶1的性状分离比，也可验证分离定律。思路二：①让这两种玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则F1为杂合子，再让F1自交或对其测交，得到的子代出现3∶1或1∶1的性状分离比，则可验证分离定律；②如果F1表现两种性状且比例为1∶1，则可验证分离定律。

[答案]　(1)显性性状

(2)①两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。

②两种玉米分别自交，在子代中选择两种纯合子进行杂交，F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。

③让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则用F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。

④让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交，如果F1表现两种性状，且表现为1∶1的性状分离比，则可验证分离定律。

[课堂小结]

1．下列有关孟德尔豌豆杂交实验的叙述，正确的是(　　)

A．孟德尔在豌豆开花时进行去雄和授粉，实现亲本的杂交

B．孟德尔研究豌豆花的构造时，无须考虑雌蕊、雄蕊的发育程度

C．孟德尔根据亲本中不同个体的性状来判断亲本是否纯合

D．孟德尔利用了豌豆自花传粉、闭花授粉的特性

D　[本题考查孟德尔的豌豆杂交实验，意在考查学生对豌豆杂交实验的理解。应在花蕾期去雄，花成熟后授粉，A错误；研究豌豆花的构造时，应考虑雌蕊、雄蕊的发育程度，B错误；性状相同，遗传因子组成不一定相同，孟德尔根据子代是否发生性状分离来判断亲本是否纯合，C错误；孟德尔以豌豆为实验材料，利用了豌豆自花传粉、闭花授粉的特性，这样可避免外来花粉的干扰，D正确。]

2．(多选)番茄果实的颜色由一对遗传因子A、a控制，下表是关于番茄果实颜色的3个杂交实验及其结果。下列分析正确的是(　　)

A．番茄的果实颜色中，黄色为隐性性状

B．实验组1的亲本遗传因子组成：红果为AA，黄果为aa

C．实验组2的F1红果番茄均为杂合子

D．实验组3的F1中黄果番茄的遗传因子组成可能为Aa

AC　[根据实验组2或实验组3可判断红色相对于黄色为显性性状，A项正确；实验组1中，子代红果∶黄果≈1∶1，由此可推知其亲本的遗传因子组成：红果为Aa，黄果为aa，B项错误；实验组2中，子代全为红果，则亲本的遗传因子组成为红果AA，黄果aa，F1红果番茄均为杂合子Aa，C项正确；实验组3中，子代红果∶黄果≈3∶1，由此可推知亲本的遗传因子组成均为Aa，F1中黄果番茄的遗传因子组成为aa，D项错误。]

3．对两株高茎玉米(已知高茎为显性性状)分别进行同株异花传粉和异株异花传粉的两次实验(假设每株玉米产生的后代数量相等且都能存活)。下列对其后代性状的叙述，错误的是(　　)

A．自交后代可能没有性状分离，全为显性类型

B．自交后代可能出现1∶1的性状分离比

C．杂交后代可能出现3∶1的性状分离比

D．杂交后代可能没有性状分离，全为显性类型

B　[当高茎玉米的遗传因子组成为AA时，自交后代可能没有性状分离，全为显性类型，A正确；无论高茎玉米的遗传因子组成为AA还是Aa，自交后代都不可能出现1∶1的性状分离比，B错误；当两株高茎玉米的遗传因子组成均为Aa时，杂交后代可出现3∶1的性状分离比，C正确；当两株玉米的遗传因子组成均为AA，或者一方为AA、另一方为Aa时，杂交后代没有性状分离，全为显性类型，D正确。]

4．人类某种遗传病的遗传因子组成为EE都患病，Ee有1/3患病，ee都正常。一对新婚夫妇表现正常，妻子的母亲是Ee患者，她的父亲和丈夫的家族中均无该病患者，请推测这对夫妇的子女中患病的概率是(　　)

A．1/4　　　B．1/10　　　C．1/12　　　D．1/15

D　[该新婚夫妇中的女性的遗传因子组成为Ee或ee，由于遗传因子组成为Ee的个体有1/3患病，ee都正常，所以该正常女性的遗传因子组成为Ee的概率是(1/2)×(2/3)÷[1－(1/2)×(1/3)]＝2/5，ee占3/5，由于丈夫的家庭中无该患者，所以丈夫的遗传因子组成为ee。则这对新婚夫妇的子女的遗传因子组成为Ee的概率是(2/5)×(1/2)＝1/5。由于遗传因子组成为Ee的人有1/3患病，ee的人都正常，所以这对夫妇的子女中患病的概率是(1/5)×(1/3)＝1/15。综上分析，D正确，A、B、C错误。]

5．牛的毛色有黑色和棕色，如两头黑牛交配，产生了一头棕色小牛。请回答下列问题：

(1)黑色和棕色哪种毛色是显性性状？________。

(2)若用B与b表示牛的毛色的显性遗传因子与隐性遗传因子，写出上述两头黑牛及子代棕牛的遗传因子组成：________、________、________。

(3)上述两头黑牛产生一黑色子牛的可能性是________。若上述两头黑牛产生一头黑色子牛，该子牛为纯合子的可能性是________。要判断这头黑色子牛是纯合子还是杂合子，与其交配的牛最好选用(　　)

A．纯种黑牛   B．杂种黑牛

C．棕牛   D．以上都不对

(4)若用X雄牛与多头杂种雌牛相交配，共产生20头小牛，若小牛全为黑色，则X雄牛的遗传因子组成最可能是________；若子代中14头牛为黑色，6头牛为棕色，则X雄牛的遗传因子组成最可能是________。

[解析]　(1)(2)两头黑牛交配，产生了一头棕色小牛，说明亲本含有棕色基因，亲本表现为黑色，说明黑色为显性性状。亲本黑牛均为杂合子(Bb)，子代的遗传因子组成及其概率为1/4BB、1/2Bb、1/4bb，子代棕牛为隐性纯合子(bb)。              (3)亲本黑牛均为杂合子Bb，产生一黑色子牛的可能性是1/4＋1/2＝3/4。该黑色子牛为纯合子的可能性是(1/4)/(1/4＋1/2)＝1/3。要判断这头黑色子牛是纯合子还是杂合子，应选择测交方案，即选择隐性纯合子棕牛与其交配。              (4)用X雄牛与多头杂种雌牛相交配，共产生20头小牛，若小牛全为黑色，则X雄牛最可能为显性纯合子，遗传因子组成为BB；若子代中14头为黑色，6头为棕色，则X雄牛含有棕色基因，遗传因子组成最可能是Bb。

[答案]　(1)黑色　(2)Bb　Bb　bb　(3)3/4　1/3　C　(4)BB　Bb