第二节 遗传的基本规律 一 基因的的分离定律

教学建议（二）

对分离现象的解释
　　孟德尔认为，生物的性状是由遗传因子（推测，后来被证实，即为基因）控制的。①显性性状由显性基因控制，常用大写英文字母（如D，R表示；隐性性状由隐性基因控制，常用小写英文字母（如d，r）表示。②在生物的体细胞中，控制性状的基因都是成对存在的。如纯种高茎豌豆的体细胞中含成对的DD；纯种矮茎豌豆的体细胞中含成对的dd；而 杂种豌豆的体细胞中含成对的Dd等。根据上述观点，我们可作出如下图解，对豌豆一对相对性状的遗传试验作出解释。

　　值得一提的是，孟德尔推测的基因（遗传因子）的存在状况，正好与减数分裂过程中的染色体状况成对应关系。即体细胞中成对的基因正好位于成对的同源染色体上，进行减数分裂时，同源染色体必然带着上面的基因一起分离，故在生殖细胞中基因是成单存在。结合以上图解，亲代高茎（DD）只形成含D基因的配子，矮茎（dd）只形成含d基因的配子，雌雄配子相互结合得 是Dd，由于D对d有显性作用，故 只表现出高茎性状。 （Dd）产生配子时，D与d随同源染色体的分开而分离，必然形成含D和d的两种配子，每一种又有雌雄之别。所以在受精作用形成 时有四种组合方式，但只形成三种基因组合；DD、Dd和dd，并且其数量比接近1：2：1，而性状表现则只有高茎（DD、Dd）和矮茎（dd）两种类型，数量比接近3：1。
　　 为了验证对分离现象解释的合理性，孟德尔又做了下列的实验加以验证，即让 与隐性纯合体杂交。孟德尔推测，如果上述对分离现象的解释是正确的话，让 与亲代隐性类型杂交， 应产生含D和d两种基因型的配子，且数目相等；而亲代隐性类型只产生一种含d基因的配子（如下图所示一对相对性状测交实验的分析图解）。在它们的后代中，应该是一半数目为高茎，另一半数目为矮茎，即两种性状的数量比接近1：1。

　　孟德尔用于一代高茎豌豆（Dd）与矮茎豌豆（dd）杂交，在所得到的的64株后代中，高茎30株，矮茎34株，即分离比接近1：1。孟德尔的这个实验，证实了 （Dd）能形成两种不同类型的配子。在遗传学上将这类试验命名为测交，即用来测定 的基因组合。测交试验证实了对分离现象的解释是正确的。
关于基因分离定律的教学手段的建议
　　一．如何激发学生的学习兴趣
　　教材中基因的分离规律是孟德尔以豌豆做为实验材料总结出来的，而基因的分离规律教学安排却在每年的3月下旬，学生对豌豆的高茎、矮茎和花的结构等知识缺乏感性认识，学起来枯燥无味。为了解决这一矛盾，可在学校的温室中种植具有相对性状的豌豆，待3月下旬学习时，学生亲自到温室中观察豌豆的相对性状，增加感性认识，激发兴趣。
　　二．如何培养学生初步的科学分析能力
　　学习了孟德尔的一对相对性状的遗传实验后，为了进一步激发学生的学习兴趣，贴近生活实际，教师可安排各班学生调查统计人类的相对性状情况。例如，让某班统计周围人群中的有耳垂和无耳垂情况。此班共56人，要求每生统计20人，但不能重复，统计对象为邻居和亲属。举例说明如下：某班学生统计出如下结果：有耳垂和无耳垂总数分别是891人和229人，有耳垂和无耳垂之比约为4：1。注意此比例既不是3：1，也不是1∶1，约为4∶1，这不符合孟德尔的典型杂交比例。为了引导学生分析并深入研究这个比例，教师可将学生分成若干小组，让学生查找有关的资料，看哪个小组能最先找出合理的解释（允许小组间交流）。学生通过查找资料、到医院去询问大夫，经过相互讨论并经老师点拨，最后有7个小组得出正确的结论：因孟德尔一对相对性状的杂交实验是显性纯合体和隐性纯合体杂交，得到 代， 代自交得到 代， 代分离比为3∶1； 代测交后代的表现型的比为1∶1。而人群中有耳垂的基因型为：AA、Aa，无耳垂的基因型为aa。适龄男女青年婚配，从基因型上看，组合方式有：①AA×Aa ②AA×Aa ③AA×aa ④Aa×Aa ⑤Aa×aa ⑥aa×aa等共6种，不符合孟德尔关于一对相对性状的杂交实验过程。另外，由于被统计人群的数量还比较小，不可能出现3∶1或1∶1的分离比。

教学建议（三）

关于“细胞质遗传”的分析
　　1．细胞质遗传与细胞核遗传的比较
　　细胞核遗传：生物的大多数性状是受染色体上的DNA控制的，染色体上的DNA存在细胞核内，受细胞核内DNA控制的遗传叫细胞核遗传。
　　细胞质遗传：细胞质中DNA所控制的遗传叫细胞质遗传。
　　2．细胞质遗传的主要特点有二
　　（1）特点一
　　细胞质遗传都表现为母系遗传。例如，用具有一对相对性状差别的亲本杂交，不论正交或反交， 总表现出母本的性状，这种遗传方式叫母系遗传，该细胞核遗传则不论正交式或反交， 总是表现出显性亲本的性状。例如，课文中讲的豌豆杂交实验中，不论是高茎豌豆作母本，还是矮茎豌豆作母本， 都是高茎豌豆， 则呈3高1矮的比。
　　细胞质遗传为什么会显示母系遗传？这从精子和卵细胞的体积大小就可以知道；卵细胞体积大，含有大量的细胞质，而精子，特别是它进入卵细胞的部分——头部，含有细胞质则极少。这就是说，受精卵细胞质几乎全部是卵细胞中的细胞质，因此，细胞质遗传总是表现为母系遗传。
　　（2）特点二
　　杂交后代性状都不出现一定的分离比例。其原因是：细胞进行分裂时，细胞质中的遗传物质不像细胞核中染色体和DNA分子那样进行有规律的分离，而是随机地分配到子细胞中去。
　　为什么细胞质也表现有遗传现象呢？在“细胞”一章中已经讲过，细胞质中的一些细胞器（叶绿体、线粒体）中都含有遗传物质DNA，这些遗传物质当然对一定的性状具有控制作用，这种遗传物质叫做细胞质基因。
遗传实验中相关的概念
　　两性花：同一朵花中既有雄蕊又有雌蕊，这样的花称为两性花。
　　单性花：一朵花中只有雄蕊或只有雌蕊，这样的花称为单性花。
　　自花传粉：两性花的花粉，落在同一朵花的雌蕊柱头上的过程，叫自花传粉。
　　异花传粉：两朵花之间的传粉过程，叫异花传粉。
　　母本：接受花粉的植株叫做母本（♀）。
　　父本：供应花粉的植株叫做父本（♂）。
　　闭花传粉：花在未开放前，因雄蕊和雌蕊都紧紧地被花瓣包裹着，雄蕊花药中的花粉传到雌蕊的柱头上，称之为闭花传粉。
　　雄蕊：包括花药和花丝两部分，花药中有花粉。花药成熟后，花粉散发出来。
　　雌蕊：由柱头、花柱、子房三部分组成。子房发育成果实，子房中的胚珠发育成种子；胚珠中受精卵发育成胚，受精极核发育成胚乳。
　　去雄：在花未成熟前，拔开花瓣除去末成熟花的全部雄蕊，叫做去雄。
　　相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫做相对性状。如豌豆植株种子形状：圆滑与皱缩；子叶颜色：黄色与绿色；花的位置：叶腋与茎顶；但，狗的白毛与猫的黑毛不是相对性状，因为它们分别为两种动物；豌豆子叶黄色与豆荚绿色，虽为同一生物，但不是同一种性状，所以也不是相对性状。
　　正交与反交：这是一对相对的概念，如以高茎豌豆作母本，矮茎豌豆作父本为“正交”，则以高茎豌豆作父本、矮茎豌豆作母本为“反交”。
　　显性性状与隐性性状：在杂种子一代中显现出来的性状，叫做显性性状，如高茎、圆粒等；把子一代中未显现出来的性状，叫做隐性性状，如矮茎、皱粒等。
　　性状分离：在杂种后代中，同时显现出显性性状和隐性性状的现象，在遗传学上叫做性状分离。
　　等位基因：在遗传学上，把位于一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因叫等位基因。如D和d就是一对等位基因纯合体：由相同基因的配子结合成的合于发育成的个体，叫做纯合子。纯合体能稳定地遗传。
　　杂合体：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体，叫做杂合子。杂合体不能稳定地遗传。
　　基因型：与表现型有关的基因组成。如豌豆的高茎基因型是Dd和DD，矮茎的基因型是dd等。基因型又有纯合体和杂合体之分。
　　表现型：生物个体表现出来的性状，也即是生物个体表现出的某种形态、结构或生理方面的特征，如豌豆的高茎、矮茎等。
关于概率在遗传分析中的应用
　　在对遗传学问题进行分析时，常常采用棋盘法或分枝法，这两种方法的主要依据都是概率中的两个定理——乘法定理和加法定理。
　　（1）加法定理。当一个事件出现时，另一个事件就被排除，这样的两个事件为互斥事件或交互事件。这种互斥事件出现的概率是它们各自概率的和。例如：肤色正常(A)对白化(a)是显性。一对夫妇的基因型都是Aa，他们的孩子的基因型可是： ,概率都是 。然而这些基因型都是互斥事件，一个孩子是AA，就不可能同时又是其他。所以一个孩子表现型正常的概率是 。
　　（2）乘法定理。当一个事件的发生不影响另一事件的发生时，这样的两个独立事件同或相继出现的概率是它们各自出现概率的乘积。例如，生男孩和生女孩的概率都分别是 ，由于第一胎不论生男还是生女都不会影响第二胎所生孩子的性别，因此属于两个独立事件。第一胎生女孩的概率是 ，第二胎生女孩的概率也是 ，那么两胎都生女孩的概率是 。
如何计算遗传题中某性状或某基因型出现的几率
　　主要依据数学中概率的两个定理：乘法定理和加法定理。
　　如下题：让YyRr基因型豌豆自交，问后代中出现YYRR的豌豆几率是多少?黄皱豌豆出现的概率是多少?
　　我们知道，后代中YY出现不影响RR的出现，属独立事件，符合乘法定理。我们可先将Yy、Rr这两对基因分别考虑。若只考虑一对等位基因Rr自交时RR出现的概率，就是分离规律了。前面知道，分离规律 自交产生的 中，显性纯合体占 的1/4。同理，Rr自交产生的后代中RR出现的概率也是1/4。Yy自交后代中YY也占1/4，则二者同时出现的概率即为 ，(单对计算出概率后相乘法)完全符合自由组合规律中“双显性”纯合体所占的比例1/16。
　　黄皱豌豆有两种基因型， 可先求出YYrr和Yyrr分别出现的概率，YYrr出现的概率是 ，Yyrr出现的概率是 。由于是YYrr就不可能是Yyrr, 属互斥事件，符合加法定律，则二者同时出现的概率为 ，所以自由组合实验中黄皱豌豆出现的比例占3/16。