二 遺傳的基本規(guī)律
知識(shí)梳理
疑難突破
1.有關(guān)概念的區(qū)別與聯(lián)系
（1）自交、雜交、測(cè)交
①自交：基因型相同的生物間相互交配。植物指自花授粉和同株異花授粉。②雜交：基因型不同的生物間相互交配，指的是不同品種間的交配。③測(cè)交：雜種子一代與隱性個(gè)體相交，用來測(cè)定F1的基因型。
思考討論
生物的性狀是由什么控制的？
提示：基因。
（2）等位基因、相同基因和非等位基因
等位基因是指雜合體內(nèi)，在一對(duì)同源染色體同一位置上，控制著相對(duì)性狀的基因，如D與d；A與a。相同基因是指純合體內(nèi)，在一對(duì)同源染色體的同一位置上的兩個(gè)相同基因，如D與D或d與d。但是，不論是等位基因，還是相同基因，在形成配子時(shí)，均要隨著同源染色體的分開而分離，進(jìn)入到不同的配子中。只不過具有一對(duì)等位基因的個(gè)體可形成兩種不同類型的配子，自交后代出現(xiàn)性狀分離，而具有一對(duì)相同基因的個(gè)體只形成一種配子，自交后代不發(fā)生性狀分離。非等位基因是指存在于異源染色體（不同對(duì)的染色體）上或者同一染色體不同位置上的基因。
思考討論
有人說基因的分離定律適用于所有的生物，這種說法對(duì)嗎？
提示：參見“疑難突破”。
2.基因的分離定律的適用條件
（1）有性生殖生物的性狀遺傳。基因分離定律的實(shí)質(zhì)是等位基因隨同源染色體的分開而分離，而同源染色體的分開是有性生殖生物產(chǎn)生有性生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行減數(shù)分裂特有的行為。
（2）真核生物的性狀遺傳。原核生物或非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物不進(jìn)行減數(shù)分裂，不進(jìn)行有性生殖。
（3）細(xì)胞核遺傳。只有真核生物細(xì)胞核內(nèi)的基因隨染色體的規(guī)律性變化而呈現(xiàn)規(guī)律性變化。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)數(shù)目不穩(wěn)定，遵循細(xì)胞質(zhì)母系遺傳規(guī)律。
（4）一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳。兩對(duì)或兩對(duì)以上相對(duì)性狀的遺傳問題，分離定律不能直接解決，說明分離定律適用范圍的局限性。
3.表現(xiàn)型和基因型與雜交中相對(duì)性狀的對(duì)數(shù)
表現(xiàn)型是指生物個(gè)體表現(xiàn)出來的性狀的類型；基因型是指與表現(xiàn)型有關(guān)的基因組成的類型，是肉眼看不到的，通常用各種符號(hào)來表示。表現(xiàn)型是基因型的表現(xiàn)形式，基因型是表現(xiàn)型的內(nèi)在因素。表現(xiàn)型相同，基因型不一定相同，如DD和Dd兩種基因型均表現(xiàn)為高莖。基因型相同，環(huán)境條件不同，表現(xiàn)型也不一定相同。即表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境條件。雜交中包括的相對(duì)性狀的對(duì)數(shù)與基因型和表現(xiàn)型的關(guān)系如下表：
| 雜交中包括的相對(duì)性狀的對(duì)數(shù) | 顯性完全時(shí)子二代的表現(xiàn)型數(shù) | 子一代雜種形成的配子數(shù) | 子二代的基因型數(shù)組合數(shù) | 子二代配子的可能 | 子二代性狀分離比 |
| 1 | 2 | 2 | 3 | 4 | （3∶1）1 |
| 2 | 4 | 4 | 9 | 16 | （3∶1）2 |
| 3 | 8 | 8 | 27 | 64 | （3∶1）3 |
| 4 | 16 | 16 | 81 | 256 | （3∶1）4 |
| n | 2n | 2n | 3n | 4n | （3∶1）n |
4.基因分離定律的應(yīng)用
（1）親代和子代的基因型
已知親代的表現(xiàn)型及后代表現(xiàn)型，通過顯隱性狀的關(guān)系一般可以推出親代基因型。如一對(duì)正常夫婦生出一個(gè)白化病的孩子，就可以直接用遺傳圖解推出親代基因型、表現(xiàn)型及比例。
（2）概率計(jì)算
熟練掌握分離定律的有關(guān)計(jì)算，是進(jìn)行遺傳學(xué)概率計(jì)算的關(guān)鍵。計(jì)算的關(guān)鍵地方是要能準(zhǔn)確地計(jì)算出各種類型的配子比例，當(dāng)然理解了后代分離比1∶2∶1的來源，計(jì)算更簡(jiǎn)便。
①用分離比直接計(jì)算：如人類白化病遺傳：Aa×Aa→AA∶2Aa∶aa，雜合雙親再生正常孩子的概率是3/4，生白化病孩子的概率為1/4。
②用配子的概率計(jì)算：先算出親本產(chǎn)生幾種配子，求出每種配子產(chǎn)生的概率，用相關(guān)的兩種配子的概率相乘。如白化病遺傳，Aa×Aa→AA∶2Aa∶aa。父方產(chǎn)生A、a配子的概率各是1/2，母方產(chǎn)生A、a配子的概率也各是1/2，因此再生一個(gè)白化病孩子的概率為1/2×1/2=1/4。
5.自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)
自由組合定律主要說明位于不同對(duì)的同源染色體上的兩對(duì)或多對(duì)等位基因，在等位基因發(fā)生分離的同時(shí)非等位基因自由組合，平均分配到配子中去。也就是說，一對(duì)等位基因與另一對(duì)等位基因的分離和組合是互不干擾、各自獨(dú)立的。
在減數(shù)分裂的過程中，同源染色體的聯(lián)會(huì)和同源染色體的分開，為基因的分離和自由組合定律提供了細(xì)胞學(xué)上的依據(jù)。例如，雜種中有兩對(duì)位于不同對(duì)同源染色體上的基因，就能產(chǎn)生四種類型的數(shù)目均等的配子，這是因?yàn)閹в羞@兩對(duì)等位基因的兩對(duì)同源染色體，在減數(shù)第一次分裂的中期，染色體的組合有兩種可能性，并且這種組合是隨機(jī)的（如下圖），這樣就會(huì)得到下列四種配子：AB、ab、Ab、aB，它們之間的比例是1∶1∶1∶1。
6.基因分離定律與自由組合定律的關(guān)系
基因分離定律與自由組合定律的區(qū)別在于研究的對(duì)象不同?；蚍蛛x定律研究存在于一對(duì)同源染色體上的等位基因在減數(shù)分裂形成配子時(shí)的分離情況，而基因的自由組合定律研究的是分別位于幾對(duì)同源染色體上的等位基因分離和非等位基因自由組合的情況。自由組合定律中的等位基因仍然遵循基因分離定律，運(yùn)用基因分離定律進(jìn)行有關(guān)自由組合定律的計(jì)算非常簡(jiǎn)便。
典例剖析
【例1】（2004年廣東、廣西，12）基因型為AAbbCC與aaBBcc的小麥進(jìn)行雜交，這三對(duì)等位基因分別位于非同源染色體上，F1雜種形成的配子種類數(shù)和F2的基因型種類數(shù)分別是
A.4和9 B.4和
剖析：考查基因自由組合定律，能力要求B。AabbCC與aaBBcc雜交，產(chǎn)生的F1基因型是AaBbCc，讓其自交，則產(chǎn)生配子種類數(shù)為23，基因型種類數(shù)33。
答案：C
【例2】 桃的果實(shí)成熟時(shí)，果肉與果皮黏連的稱為黏皮，不黏連的稱為離皮，果肉與果核黏連的稱為黏核，不黏連的稱為離核。已知離皮（A）對(duì)黏皮（a）為顯性，離核（B）對(duì)黏核（b）為顯性，現(xiàn)將黏皮、離核的桃（甲）與離皮、黏核的桃（乙）雜交，所產(chǎn)生的子代出現(xiàn)4種表現(xiàn)型。由此推斷，甲、乙兩株桃的基因型分別是
A.AABB、aabb B.aaBB、AAbb
C.aaBB、Aabb D.aaBb、Aabb
剖析：考查自由組合定律在實(shí)踐中的應(yīng)用，能力要求B。根據(jù)題目給出的表現(xiàn)型可以寫出其基因型是甲：aaB_，乙：A_bb，再根據(jù)兩者所產(chǎn)生的子代有4種表現(xiàn)型這一條件，可以判斷出兩個(gè)親本各產(chǎn)生兩種配子，由于兩個(gè)親本各有一對(duì)純合基因，所以另一對(duì)基因一定是雜合的，即：甲aaBb，乙：Aabb。
答案：D
【例3】（2005年南京市質(zhì)量檢測(cè)題）對(duì)某生物進(jìn)行測(cè)交試驗(yàn)，后代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型。數(shù)目為58∶60∶56∶61，下列4種基因型中，不可能是該生物基因型的是（不考慮連鎖）
A.AaBbCc B.AABbCc C.AaBbCC D.AaBBCc
剖析：測(cè)交后代比例約為1∶1∶1∶1，則該生物含有2對(duì)等位基因。
答案：A
【例4】（2004年全國(guó)理綜，4）讓雜合高莖豌豆自交，后代中出現(xiàn)高莖和矮莖兩種豌豆，且兩者的比例大約為3∶1，這種現(xiàn)象在遺傳學(xué)家上稱為
A.性狀分離 B.誘發(fā)突變
C.染色體變異 D.自然突變
剖析：在一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳中,雜合子中的一對(duì)等位基因分離進(jìn)入不同的配子中,使后代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比。
答案：A
【例5】（2004年遼寧、廣東大綜合，23）已知水稻高稈（T）對(duì)矮稈（t）為顯性，抗病（R）對(duì)感?。?/font>r）為顯性，這兩對(duì)基因在非同源染色體上。現(xiàn)將一株表現(xiàn)型為高稈、抗病的植株的花粉授給另一株表現(xiàn)型相同的植株，所得后代表現(xiàn)型是高稈∶矮稈=3∶1，抗病∶感病=3∶1。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，判斷下列敘述錯(cuò)誤的是
A.以上后代群體的表現(xiàn)型有4種
B.以上后代群體的基因型有9種
C.以上兩株親本可以分別通過不同雜交組合獲得
D.以上兩株表現(xiàn)型相同的親本，基因型不相同
剖析：考查基因的自由組合定律，能力要求B。兩株表現(xiàn)型為高稈（T_）抗銹?。?/font>R_）的植株雜交，其后代出現(xiàn)了高稈∶矮稈=3∶1，抗病∶感病=3∶1比例，根據(jù)分離定律和自由組合定律可知，這兩個(gè)親本的兩對(duì)基因都是雜合的，即TtRr×TtRr，說明這兩株表現(xiàn)型相同的親本，其基因型亦是相同的。在題目給出的選項(xiàng)中，選項(xiàng)D不正確。
答案：D
【例6】（2004年全國(guó)理綜Ⅰ，30）已知柿子椒果實(shí)圓錐形（A）對(duì)燈籠形（a）為顯性，紅色（B）對(duì)黃色（b）為顯性，辣味（C）對(duì)甜味（c）為顯性，假定這三對(duì)基因自由組合?，F(xiàn)有以下4個(gè)純合親本：
| 親 本 | 果 形 | 果 色 | 果 味 |
| 甲 | 燈籠形 | 紅色 | 辣味 |
| 乙 | 燈籠形 | 黃色 | 辣味 |
| 丙 | 圓錐形 | 紅色 | 甜味 |
| 丁 | 圓錐形 | 黃色 | 甜味 |
（1）利用以上親本進(jìn)行雜交，F2出現(xiàn)燈籠形、黃色、甜味果實(shí)的植株的親本組合有_______________________________________________________________________________。
（2）上述親本組合中，F2出現(xiàn)燈籠形、黃色、甜味果實(shí)的植株比例最高的親本組合是_____________________，其基因型為_____________________，這種親本組合雜交F1的基因型和表現(xiàn)型是________，其F2的全部表現(xiàn)型有________________________________________，燈籠形、黃色、甜味果實(shí)的植株在該F2中出現(xiàn)的比例是__________。
剖析：考查基因自由組合定律及應(yīng)用，能力要求C。題目雖然給出了3對(duì)相對(duì)性狀，但由于4個(gè)親本都是純合體，雜交形成的F1最多有3對(duì)等位基因，因此我們可以根據(jù)教材提供的F1自交產(chǎn)生的F2的基因型和表現(xiàn)型的情況，對(duì)該題進(jìn)行比較，并進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。
甲、乙、丙、丁都是純合體，根據(jù)表現(xiàn)型推知其基因型分別是aaBBCC、aabbCC、AABBcc、AAbbcc，他們之間雜交能夠產(chǎn)生符合要求的表現(xiàn)型的親本組合，分別是甲與丁、乙與丙和乙與丁，在這3種組合中，產(chǎn)生符合要求表現(xiàn)型的親本比例最高的組合是乙與丁，占整個(gè)F2代的1/16。
答案：（1）甲與丁，乙與丙，乙與丁 （2）乙與丁 aabbCC與AAbbcc AabbCc，圓錐形黃色辣味 圓錐形黃色辣味、圓錐形黃色甜味、燈籠形黃色辣味、燈籠形黃色甜味 1/16
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●教學(xué)點(diǎn)睛
在復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)過程中，建議用8～10課時(shí)完成，相關(guān)內(nèi)容可用2～3課時(shí)，三個(gè)優(yōu)化訓(xùn)練可用7課時(shí)。
本塊知識(shí)包括：《基因的分離定律》《基因的自由組合定律》兩節(jié)內(nèi)容和《性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)》一個(gè)實(shí)驗(yàn)。
《遺傳的基本定律》是本章內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，復(fù)習(xí)中應(yīng)以減數(shù)分裂和有性生殖細(xì)胞的成熟為基礎(chǔ)，在理解和掌握減數(shù)分裂過程中同源染色體的行為規(guī)律的前提下，復(fù)習(xí)本節(jié)知識(shí)會(huì)起到事半功倍的效果?；虻姆蛛x定律是學(xué)習(xí)基因的自由組合定律、伴性遺傳的基礎(chǔ)，是本部分的重點(diǎn)知識(shí)。對(duì)分離現(xiàn)象和自由組合現(xiàn)象的解釋，以及基因分離定律和基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)分析，是理解和掌握遺傳定律的關(guān)鍵，也是解釋自然界中各種遺傳現(xiàn)象的科學(xué)依據(jù)，是本部分的重點(diǎn)知識(shí)。
《基因的分離定律》是其他遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)，同時(shí)又是鞏固和加深對(duì)減數(shù)分裂的再認(rèn)識(shí)。本小節(jié)復(fù)習(xí)要點(diǎn)有三：一是孟德爾對(duì)一切相對(duì)性狀的雜交試驗(yàn)結(jié)果的分析，提出假設(shè)和對(duì)假設(shè)的驗(yàn)證的過程，以及對(duì)性狀分離現(xiàn)象的解釋；二是基因分離定律的概念、實(shí)質(zhì)與減數(shù)分裂的關(guān)系；三是有關(guān)一對(duì)等位基因的雜交、自交、測(cè)交的概率計(jì)算和單基因系譜題的求解方法技巧，均是本節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。
《基因的自由組合定律》主要從兩對(duì)相對(duì)性狀的遺傳試驗(yàn)復(fù)習(xí)入手，分析自由組合的原理，F2基因型、表現(xiàn)型及有關(guān)比例。本節(jié)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)內(nèi)容重點(diǎn)有四：一是自由組合定律的實(shí)質(zhì)；二是與減數(shù)分裂的內(nèi)在聯(lián)系；三是兩對(duì)及兩對(duì)以上（N對(duì)）等位基因有關(guān)概率的計(jì)算；四是實(shí)驗(yàn)應(yīng)用題型的正推、反推求解基因型、表現(xiàn)型及其概率的計(jì)算。
●拓展題例
【例1】（2004年煙臺(tái)市高三期末考試）甲狀腺有缺陷會(huì)導(dǎo)致甲狀腺激素缺乏。有一種耕牛，其甲狀腺缺陷可由兩種原因引起：一是缺碘，二是一種常染色體隱性遺傳性狀。下列有關(guān)這種牛的敘述不正確的是
A.缺少甲狀腺激素的牛，其雙親可以是正常的
B.甲狀腺正常的個(gè)體，可能具有不同的基因型
C.甲狀腺有缺陷的個(gè)體，一定具有相同的基因型
D.雙方有一方是缺陷者，后代可以出現(xiàn)正常個(gè)體
剖析：甲狀腺缺陷病因可能為缺碘（僅由環(huán)境條件引起）,或者為常染色體上隱性遺傳病,所以表現(xiàn)為患者,其基因型不一定相同。
答案：C
【例2】 某植株為顯性類型且為異花授粉。關(guān)于采下該植株上的一粒種子，發(fā)育成的個(gè)體，下列說法正確的是
①可能是顯性純合體 ②可能是隱性純合體 ③可能是雜合體 ④肯定是雜合體
A.① B.①② C.①②③ D.①②③④
剖析：該植株母本的基因型可能為AA、Aa，而父本的基因型可能為AA、Aa、aa，所以后代的基因型不確定。
答案：C
【例3】 家族性高膽固醇血癥是一種遺傳病，雜合體約活到50歲就?；夹募」Ｈ?，純合體常于30歲左右死于心肌梗塞，不能生育。一對(duì)患有家族性高膽固醇血癥的夫妻，已生育一個(gè)完全正常的孩子，如果再生一個(gè)男孩，那么這個(gè)男孩能活到50歲的概率是
A.1/3 B.2/3 C.1/2 D.3/4
剖析：該病為常染色體上顯性遺傳病，夫妻基因型均為Aa，后代中AA個(gè)體死于30歲，其余個(gè)體均可活到50歲，占3/4。
答案：D
【例4】（2004年太原市高三基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試）下圖是科學(xué)家對(duì)果蠅一條染色體上的基因測(cè)序結(jié)果，請(qǐng)看圖回答問題：
（1）圖中朱紅眼與深紅眼兩個(gè)基因是________（供選：A.等位基因 B.非等位基因），遺傳時(shí)二者之間是否遵循基因的分離定律和自由組合定律?________（供選：A.不遵循 B.遵循 C.只遵循分離定律 D.只遵循自由組合定律）。該染色體上的基因在后代中能否全部表達(dá)?_______________________，原因是______________________________。
（2）計(jì)算此染色體上的堿基數(shù)量，是否遵循A＝T，C＝G的原則?________，原因是_______________________________________________________________________________。
（3）假定朱紅眼的基因共有30個(gè)堿基對(duì)，則其控制合成的肽鏈中所含氨基酸數(shù)為__________。
A.10個(gè) B.20個(gè)
C.少于10個(gè) D.多于20個(gè)
剖析：朱紅眼與深紅眼的基因在同一條染色體上不同位置為非等位基因?；虻姆蛛x定律、自由組合定律適用于一對(duì)等位基因及兩對(duì)等位基因。生物體內(nèi)的基因是否表達(dá)與顯、隱性基因及環(huán)境條件有關(guān)。一條染色體上含有一個(gè)DNA分子，DNA雙鏈之間通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)，且編碼區(qū)中只能外顯子對(duì)應(yīng)氨基酸序列。
答案：（1）B A 不一定（或不能） 當(dāng)出現(xiàn)雜合體時(shí)，隱性基因不能表達(dá)；基因的表達(dá)與環(huán)境因素有關(guān)（答出一點(diǎn)即可） （2）遵循 一條染色體中有一條DNA，DNA為雙鏈 （3）C
●資料卡片
雜交育種
孟德爾遺傳規(guī)律是從豌豆中得出的，是否具有普遍意義呢？從孟德爾所處時(shí)代到現(xiàn)在，世界各國(guó)的科學(xué)家做了大量的實(shí)驗(yàn)，證明了遺傳規(guī)律在生物界（包括人類）是普遍適用的。隨著生產(chǎn)和實(shí)踐的發(fā)展以及人類改造自然能力的逐步提高，孟德爾遺傳規(guī)律得到越來越廣泛的應(yīng)用。
分離定律說明了雜交種后代的分離具有普遍性，利用這個(gè)定律可以進(jìn)行人工育種。農(nóng)作物產(chǎn)量的高低首先是由種子質(zhì)量的好壞決定的，掌握這一環(huán)節(jié)，對(duì)于解決人類溫飽問題的貢獻(xiàn)將是巨大的。
在雜交育種時(shí)，應(yīng)采用基因純合體作親本，正確識(shí)別表現(xiàn)型和基因型的區(qū)別。對(duì)雜種來說，表現(xiàn)型相同的個(gè)體，基因型卻不一定相同。純合體不再分離，而雜合體后代繼續(xù)出現(xiàn)分離。掌握了這個(gè)原理，就能有效地指導(dǎo)育種工作。
在雜交育種工作中，首先遇到的一個(gè)問題就是要判斷雜交是否成功，以便及時(shí)除去假雜種，避免造成人力物力的浪費(fèi)。根據(jù)分離定律揭示的顯性原理，我們可以把某些穩(wěn)定的顯性性狀，作為標(biāo)記性狀，并在雜交時(shí)用標(biāo)記性狀植株的花粉授粉（父本）。如果雜交后代中出現(xiàn)標(biāo)記性狀時(shí)，就說明雜交成功，是真雜種，否則，就是假雜種，應(yīng)及時(shí)剔除。例如，在三倍體西瓜制種中，就常用瓜皮具有深色條紋（顯性）的種子作父本，無(wú)條紋（隱性）的種子作母本。后代中凡是瓜皮具有深色條紋的，就必然是三倍體的雜種。高粱雜交育種時(shí)，常用紅芽鞘（顯性）的種子作父本，綠芽鞘的種子作母本。玉米雜交育種時(shí)，常用有色子粒（顯性）作父本，白色子粒作母本。這些都是分離定律在育種工作中的具體應(yīng)用。
同分離定律類似，自由組合定律在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也獲得了廣泛的應(yīng)用。通過雜交和基因的自由組合，可以形成對(duì)人類有利的新品種。例如，有一個(gè)小麥品種抗倒伏，但易感染銹病，另一個(gè)小麥品種能抗銹病但易倒伏。讓這兩個(gè)品種雜交，就可能在子二代中找到既抗倒伏又抗銹病的純合體類型。當(dāng)然，也可能在子二代中出現(xiàn)既不抗倒伏又不抗銹病的類型和其他類型。這就需要育種工作者通過人工選擇，保存所需要的類型，淘汰掉不符合要求的類型。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，許多優(yōu)良新品種就是利用自由組合定律通過上述方法獲得成功的。從20世紀(jì)40年代起，世界各國(guó)共同發(fā)起了一場(chǎng)名為“綠色革命”的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)運(yùn)動(dòng)，大大提高了糧食產(chǎn)量。而這一成就斐然、聲勢(shì)浩大的運(yùn)動(dòng)就是科學(xué)家通過雜交育種的育種方式，培育出了許多高產(chǎn)且品質(zhì)優(yōu)良的農(nóng)作物而取得成功的。
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