第四章 孟德尔遗传定律
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孟德尔的遗传定律
福尔摩斯·卡尔·孟德尔是20世纪著名的遗传学家,他发现了即使在低概率发生的情况下,遗传基因也会传承下去,这就是现在所称的孟德尔遗传定律。
孟德尔早年是德国农业科学家,关注谷物实验、育种和方舟计划。
他受到统计学家费正清的影响,发展了遗传定律。
在1901年的一篇论文中,他介绍了一种新的遗传法则,根据这种法则,关于自身状况及特性会遗传给下一代的个体有一定的几率,这就是广为人知的孟德尔遗传定律。
首先,孟德尔遗传定律根据基因的二级传播规律,以及基因组成的互补机制,得出了以下遗传规律:
1)染色体对等遗传规律:每个个体拥有同一对来源且类型一样的受精卵(即拥有同一对父母),每一对染色体上都有一一对应的基因,基因的性状会以二进制的形式传递下去,以表示一个子代的特征。
2)分离遗传规律:每个个体都有四组染色体,每组染色体都会与另一半的染色体进行分离,这意味着每组遗传基因在第二代中,母体对相同性质基因的传递率比父体要高,而单倍体则具有更大的异质性,也就是两个父母具有相同等位基因,如果有一种特征更为突出,那它在子代中的传承率会更高。
3)独立分裂遗传规律:每组基因在其中的一个染色体上的传递是独立的,在不同的染色体之上,以及由于环境、染色体隔离等原因,基因的传递是没有联系的。
从而,孟德尔遗传定律表明,一个基因的传递存在概率,且下一代子代中有可能出现因某种基因特性由父母遗传而来的不一致情况。
孟德尔遗传定律为19世纪后期的遗传学发展提供了基础,对当代的遗传研究都有巨大的影响。
孟德尔遗传定律高中
孟德尔遗传定律是高中生物课程中的重要内容,主要包括基因分离定律和基因自由组合定律。
基因分离定律是指决定同一性状的成对遗传因子彼此分离,独立地遗传给后代。
简单来说,就是每一对遗传因子会分别遗传给下一代,独立地传递遗传信息。
基因自由组合定律则是指决定不同遗传性状的遗传因子间可以自由组合。
也就是说,当两对或两对以上的等位基因同时存在于一个生物个体时,这些基因可以在遗传给下一代时进行组合,形成不同的基因型组合,从而表现出不同的性状。
孟德尔通过豌豆杂交实验发现了这两个定律,他利用数学和逻辑推理,将生物学问题转化为数学问题,从而更加精确地描述了生物体的遗传规律。
这些定律为现代遗传学和育种学的发展奠定了基础,对农业、医学和生物技术等领域产生了深远的影响。
4、AaBb的个体,减数分裂后,产生的配子组合是()。
A、Aa AA aa Bb BB bbB、 A a B bC 、AB Ab aB ab D、 Aa Ab aB Bb5、人类白化症是常染色体单基因隐性遗传病,这意味着白化症患者的双亲必须()。
A、双亲都是白化症患者B、双亲之一是携携带者C、双亲都是纯合体D、双亲都是致病基因携带者6、己知黑尿症是常染色体单基因隐性遗传,两个都是黑尿症基因携带者男女结婚,预测他们的孩子患黑尿症的概率是()。
A、1.00B、0.75C、0.50D、0.257、有一个杂交组合:AaBbCc × AaBbCc。
假定这三个位点都是自由组合的,并呈完全显性,并有不同的表型。
那么在后代中,表型完全同亲代的概率是()。
A、1/64B、3/64C、27/64D、1/48、杂种植株AaBbCc自交,如果所有的座位都在常染色体上,无连锁关系,与自交亲本表现型不同的后代比例是:()A、1/8B、1/4C、37/64D、7/89、在AAbbCC aaBBcc的杂交后,F代的纯合隐性个体的比率是()A、0B、1/8C、1/3D、1/32E、1/6410、小鼠中,黑色由常染色体隐性基因决定。
两个正常毛色的小鼠交配,产生了一个黑色雄鼠,该黑色雄鼠与一个正常毛色雌鼠再进行兄妹间交配,那么所产生的第一个小鼠是黑色的概率是(假设没有发生突变)()A、0B、1/4C、1/3D、1/2E、1/811、苯丙酮尿症是一种隐性纯合的严重的代谢缺陷病症,基因位于常染色体上。
如果两个正常的双亲,生了一个患病的女儿,一个正常表型的儿子,那么儿子是此病基因携带者的概率是()A、3/4B、2/3C、1/2D、1/4E、1/812、一对等位基因在杂合的情况下,两种基因的作用都可以完全表现出来,这叫做()。
A、不完全显性遗传B、显性遗传C、隐性遗传D、共显性遗传13、两个都是黑尿症基因携带者的男女结婚(黑尿症属单基因常染色体隐性遗传),他们的孩子患黑尿症的概率是()A、100%B、75%C、50%D、25%E、12.5%14、豌豆中,高茎(T)对矮茎(t)为显性,黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性,假定这两个位点的遗传符合孟德尔第二定律,若把真实遗传的高茎黄子叶个体与矮茎绿子叶个体进行杂交,F2代中矮茎黄子叶的概率是()A、1/16B、1/8C、3/16D、1/4E、1/215、老鼠中,毛色基因位于常染色体上,黑毛对白毛为完全显性,如果白毛与黑毛杂合体交配,子代将显示()A、全部黑毛B、黑毛:白毛=1:1C、黑毛:白毛=3:1D、所有个体都是灰色16、有一豌豆的杂交试验,P:绿子叶黄子叶F 1全部黄子叶F2:1绿子叶:3黄子叶。
孟德尔遗传学定律以下是孟德尔遗传学定律:一、分离定律。
1.定义:在杂合子细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性;在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
2.实质:进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中,位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而彼此分开,分别进入不同的配子中。
3.适用范围:真核生物的细胞核基因的遗传。
二、自由组合定律。
1.定义:当进行有性生殖的生物进行减数分裂产生配子时,位于非同源染色体上的非等位基因的组合也会发生自由组合。
2.实质:在进行减数分裂产生配子的过程中,位于非同源染色体上的非等位基因的组合会发生自由组合。
3.适用范围:真核生物的细胞核基因的遗传。
三、遗传平衡定律。
1.定义:在理想状态下,各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的,即保持着基因平衡。
该理想状态要满足5个条件:①种群足够大;②种群中个体间可以随机交配;③没有突变发生;④没有新基因加入;⑤没有自然选择。
此时各基因频率和各基因型频率存在如下等式关系并且保持不变。
2.实质:各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的。
3.适用范围:真核生物的细胞核基因的遗传。
四、分离重组定律。
1.定义:在减数分裂过程中,同源染色体的分离是随机的,这种分离在遗传学上被称为基因重组。
2.实质:同源染色体的随机性分离导致非等位基因的重组。
3.适用范围:真核生物的细胞核基因的遗传。
五、显性定律。
1.定义:如果具有相对性状的纯合亲本杂交后产生的杂合子一代中,显现出的亲本某一性状的为显性性状。
在生物个体的表现型中,控制同一性状的成对的基因处于杂合状态时,这一相对性状才能表现出来。
显性纯合子与隐性纯合子杂交后代为杂合子自交后代。
2.实质:具有相对性状的纯合亲本杂交后产生的杂合子一代中,显现出的亲本某一性状为显性性状。
一、名词解释:1、性状2、相对性状3、显性性状与隐性性状4、性状分离现象5、等位基因6、自交7、回交8、测交9、基因型与表现型10、纯合体与杂合体11、真实遗传二、填空题:1、在遗传学上,把生物表现出来的形态特征和生理特征统称为。
2、孟德尔用红花豌豆与白花豌豆这对相对性状杂交,F1代全为红花豌豆,孟德尔把F1表现出来的性状叫,F1不表现出来的性状叫。
3、χ2测验的公式为。
4、豌豆中,高茎(T)对矮茎(t)为显性,黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性,假设这两个位点的遗传符合自由组合规律,若把真实遗传的高茎黄子叶个体与矮茎绿子叶个体进行杂交,F2中矮茎黄子叶的概率为。
5、杂种植株AaBbCc 自交,如果所有的座位都在常染色体上,无连锁关系,与自交亲本表现型相同的后代比例是。
6、在AaBbCcDd×AaBbCcDd 的杂交中,① 每一亲本能产生种配子② 后代的基因型种类有种。
③ 后代的表型种类有种(假定4 对基因均为完全显性)。
④后代中表现A_B_C_D_表型的占。
⑤后代中表现aabbccdd 表型的占。
7、人类中,苯丙酮尿症的常染色体隐性纯合体是一种严重的代谢缺馅。
如果正常的双亲生了一个患病的女儿,一个正常表型的儿子。
问:儿子是此病基因携带者的概率是。
8、玉米种子的淀粉性(A)基因对砂糖性基因(a)为显性,一个纯系砂糖性玉米的雌蕊接受了淀粉性的花粉,它所产生的种子的胚乳的基因型是。
9、设有一杂交组合为AABBEE×aabbee,其F1的基因型为,F1产生的配子有共8 种。
10、大麦中,密穗对稀穗为显性,抗条诱对不抗条诱为显性。
一个育种工作者现有一个能真实遗传的密穗染病材料和一个能真实遗传的稀穗抗病材料,他想用这两个材料杂交,以选出稳定的密穗抗病品种,所需要类型有第代就会出现,所占比例为,到第代才能肯定获得,如果在 F3代想得到 100 个能稳定遗传的目标株系,F2代至少需种植株。
11、在对玉米的杂交实验中,父本的基因为Aa,母本的基因型为aa,则F1代的果皮基因型为,胚乳基因型为或,胚基因型为或。
孟德尔定律的内容
孟德尔定律,也称遗传规律,是研究遗传物质传递和表达的遗传
规律。
孟德尔定律主要包括以下几点:
1. 亲缘关系:孟德尔定律表明,遗传物质在染色体上沿着两条链(一对同源染色体)传递,即染色体的某一侧包含遗传信息,另一侧则
不包含。
2. 传递方式:孟德尔定律揭示了遗传物质的传递方式,即染色体
上的物质在一代接着一代传递,一代传递物质一代,代代相传。
3. 遗传变异:孟德尔定律还表明,遗传变异是普遍存在的,并且
遗传变异的类型和强度与亲缘关系有关。
亲缘关系越近,遗传变异越
显著,反之则较小。
4. 分离规律:孟德尔定律揭示了染色体在生殖细胞中的分离规律,即减数分裂时,染色体的一对同源染色体在减数第一次分裂时分离,而非同源染色体则不分离。
孟德尔定律是经过长期研究和实践验证的遗传规律,对于遗传学、分子生物学等领域具有重要的应用价值。
第四章孟德尔遗传定律本章重点:1.分离定律与自由组合定律;2.非等位基因之间相互关系;3.细胞质遗传。
本章难点:1.显隐性关系的相对性;2. 非等位基因之间相互关系。
繁殖是生命的一个基本特征,通过繁殖产生后代。
遗传和变异是繁殖的两大特征。
遗传---性状传递的稳定性变异---繁殖过程产生差异种瓜得瓜,种豆得豆!遗传的奥秘是什么呢?这些相似与变异的原因是什么?为什么人工杂交的方法可以获得更大变异的后代?第一节分离定律豌豆杂交实验性状:有机体所表现出的固有的可鉴别的表型特征(如种子颜色、花色)在F1代表现出的性状为显性,在F1代被隐藏,F2代重新出现的性状为隐性Mendel对7组相对性状分别进行杂交实验,统计了子二代植株显隐性状比例3:1规律提出假说:控制花色的是一对因子(genetic factor),成对存在,一个来自父本,一个来自母本,形成配子(生殖细胞,精、卵)时相互分离。
------即是分离定律。
分离定律的要点:1.个体的性状由基因决定2.基因在体细胞中成对存在,称为等位基因,形成配子时相互分离3.一对等位基因有显性和隐性之分回交—杂种一代与亲代进行杂交测交—未知基因型的显性表现型个体与纯合隐性个体杂交。
第二节自由组合定律P 黄圆 X 绿皱YYRR yyrrF1黄圆YyRrF2黄圆黄皱绿圆绿皱Y-R- Y-rr yyR- yyrr315 101 108 329 : 3 : 3 : 1分析:黄绿3:1 圆皱3:1自由组合定律:两对(多对)遗传因子彼此独立,互不干涉,形成配子时,不同对因子自由组合。
第三节孟德尔定律的扩展一、显隐性关系的相对性(一)显性现象的表现1. 完全显性F1代所表现的性状与具有显性性状的亲本完全相同,若与该亲本种在一起,根据该性状无法将亲本与F1代区别开来。
2. 不完全显性杂种F1的性状表现趋向于某一亲本,但并不等同于该亲本的性状,或者F1的性状表现是双亲性状的中间型,这称为不完全显性。
例如,紫茉莉(Mirabilis jalapa)花色的遗传,红花亲本(RR)和白花亲本(rr)杂交,F1(Rr)的花色不是红色,而是粉红色。
3. 共显性如果双亲的性状同时在F1个体上表现出来,双亲的性状融为一体,对后代的影响力相同,这种显性表现称为共显性,或称并显性。
例如,正常人的红细胞呈碟形,镰形红细胞贫血症患者的红细胞呈镰刀形。
这种贫血症患者和正常人结婚所生的子女,其红细胞既有碟形,又有镰刀形,这就是共显性表现。
MN血型的遗传也具有同样的特点。
4. 镶嵌显性双亲的性状在后代的同一个体不同部位表现出来,形成镶嵌图式,这种显性现象称为镶嵌显性。
例如,异色瓢虫(Harmonia axyridis)色斑的遗传,黑缘型鞘翅(S Au S Au)瓢虫(鞘翅前缘呈黑色)与均色型鞘翅(S E S E)瓢虫(鞘翅后缘呈黑色)杂交,子一代杂种(S Au S E)既不表现黑缘型,也不表现均色型,而出现一种新的色斑,即上下缘均呈黑色。
在植物中,如玉米花青素的遗传也表现出这种现象。
5. 超显型F1代的表现超过亲本的表现的现象称为超显型。
在数量性状遗传中经常能观察到这种遗传现象。
(二)显性与环境的影响当一对相对基因处于杂合状态时,为什么显性基因能决定性状的表现,而隐性基因不能,是否由于显性基因直接抑制了隐性基因的作用?试验证明,相对基因之间的关系,并不是彼此直接抑制或促进的关系,而是分别控制各自所决定的代谢过程,从而控制性状的发育。
显隐性关系有时受到环境的影响,或者为其他生理因素如年龄、性别、营养、健康状况等所左右。
由于环境的影响,显性可以从一种性状表现变为另一种性状表现,这种现象称为条件显性。
例如,将金鱼草(Antirrhinum majus)的红花品种与象牙色花品种杂交,其F1如果培育在低温、强光照的条件下,花为红色;如果在高温、遮光条件下,花为象牙色。
可见环境条件改变时,显隐性关系也可相应地发生改变。
生物的显隐性表现在同一世代个体不同的发育时期还可以发生变化。
在须苞石竹(Dianthus barbatus)中,花的白色和暗红色是一对相对性状。
让开白花的植株与开暗红色花的植株杂交,杂种F1的花最初是纯白的,以后慢慢变为暗红色。
这样个体发育中显隐性关系也可相互转化。
有角羊与无角羊杂交,F1雄性就没有角。
因此,杂种有无角与性别有关。
二、复等位基因所谓复等位基因是指在同源染色体的相同位点上,存在三个或三个以上的等位基因,这种等位基因在遗传学上称为复等位基因。
复等位基因在生物中是比较广泛地存在的,如人类的ABO血型遗传,就是复等位基因遗传现象的典型例子。
人类的ABO血型有A、B、AB、O 四种类型,这四种表现型是由三个复等位基因决定的,这三个复等位基因是I A、I B和I O。
I A与I B之间表示共显性(无显隐性关系),而I A和I B对I O都是显性,所以这三个复等位基因组成六种基因型,但表现型只有四种。
另一复等位现象就是植物的自交不亲和。
例如,在烟草中至少有15个自交不亲和基因S1,S2,…,S15构成一个复等位系列,相互之间没有显隐性关系。
三、致死基因所谓致死基因,是指当其发挥作用时导致个体死亡的基因。
致死基因包括显性致死基因和隐性致死基因。
隐性致死基因只有在隐性纯合时才能使个体死亡。
如植株中常见的白化基因就是隐性致死基因,它使植物成为白化苗,因为不能形成叶绿素,最后植株死亡。
显性致死基因在杂合体状态时就可导致个体死亡。
如人的神经胶症基因只要一份就可引起皮肤的畸形生长,严重的智力缺陷,多发性肿瘤,所以对该基因是杂合的个体在很年轻时就丧失生命。
四、非等位基因间的相互作用(一)互补作用两对独立遗传基因分别处于纯合显性或杂合状态时,共同决定一种性状的发育。
当只有一对基因是显性,或两对基因都是隐性时,则表现为另一种性状。
这种基因互作的类型称为互补作用。
发生互补作用的基因称为互补基因。
例如,在香豌豆(Lathyrus odoratus)的花色遗传。
亲本白花CCpp ×白花ccPPF1 CcPpF29紫花(C P ): 73C pp + 3ccP + 1ccpp)上述试验中,F1和F2的紫花植株表现其野生祖先的性状,这种现象称为返祖遗传(atavism)。
这种野生香豌豆的紫花性状决定于两种基因的互补。
这两种显性基因在进化过程中,如果显性基因C突变成隐性基因c,产生了一种白花品种;如果显性基因P突变成隐性基因p,又产生一种白花品种。
当这两个品种杂交后,两对显性基因重新结合,于是出现了祖先的紫花。
(二)累加作用在有些试验中,发现两种显性基因同时存在时产生一种性状,单独存在时能表现相似的性状,两种显性基因均不存在时又表现第三种性状,这种基因互作称为累加作用。
例如,南瓜(Cucurbita pepo)有不同的果形,圆球形对扁盘形为隐性,长圆形对圆球形为隐性。
如果用两种不同型的圆球形品种杂交,F1产生扁盘形,F2出现3种果形:9/16扁盘形、6/16圆球形、1/16长圆形。
从以上分析可知,两对基因都是隐性时,形成长圆形;只有显性基因A1或A2存在时,形成圆球;A1和A1同时存在时,则形成扁盘形。
(三)重叠作用当多对基因共同对某一性状起到决定作用时,不论显性基因多少,都影响同一性状的发育,只有隐性纯合体才表现相应的隐性性状,这种基因互作称为重叠作用。
这类表现相同作用的基因,称为重叠基因(duplicate gene)。
如荠菜(Bursa pursapastoria)的蒴果形状的遗传。
亲本三角形A1A1A2A2 ×卵形a1a1a2a2F1 A1a1A2a2F215三角形(9A1A2+ 3A1a2a2 +3 a1a1A2): 1卵形(a1a1a2a2)不同对基因互作时,对表现型产生相同的影响,两对基因的重叠作用,F2产生15 : 1的比例。
当杂交试验涉及3对重叠基因时,则分离比例将相应地为63 : 1,余类推。
在这里它们的显性基因作用虽然相同,但并不表现累积的效应。
基因型内的显性基因数目不等,并不改变性状的表现,只要有一个显性基因存在,就能使显性性状得到发育。
但在有些情况下,重叠基因也表现累积的效应。
(四)显性上位作用两对独立遗传基因共同对一对性状发生作用,而且其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用,这种情形称为上位性。
反之,后者被前者所遮盖,称为下位性。
起遮盖作用的基因如果是显性基因,称为上位显性基因。
如西葫芦颜色的遗传。
亲本白皮WWYY ×绿皮wwyyF1 白皮WwYyF212白皮(9W Y + 3W yy): 3黄皮(wwY ): 1绿皮(wwyy)(五)隐性上位作用在两对互作的基因中,其中一对隐性基因对另一对基因起上位性作用,称为隐性上位作用。
例如,玉米胚乳蛋白质层颜色的遗传。
亲本红色CCprpr ×白色ccPrPrF1 CcPrprF29紫色(C Pr ): 3红色(C prpr): 4白色(3ccPr + 1ccprpr)上位作用和显性作用不同,上位作用发生于两对不同等位基因之间,而显性作用则发生于同一对等位基因的两个成员之间。
(六)抑制作用在两对独立基因中,其中一对显性基因,本身并不控制性状的表现,但对另一对基因的表现有抑制作用,称为抑制基因。
抑制作用的孟德尔比率被修饰为13 : 3。
如家蚕茧色的遗传。
亲本欧洲白茧Iiyy ×黄茧iiYYF1 IiYyF213白茧(9I Y + 3I yy + 1iiyy): 3黄茧(iiY )五、多因一效和一因多效许多基因影响同一个性状的表现,这称为多因一效。
生物体的许多性状都是由多基因互相影响决定的。
例如,已知玉米正常叶绿素的形成与50多对不同的基因有关,其中的任何一对发生改变,都会造成叶绿素的消失或改变。
玉米子粒胚乳蛋白质层的紫色,已知是由A1A2A3CRP 6对不同的显性基因和一对隐性抑制基因i共同决定的。
一个基因也可以影响许多性状的发育,称为一因多效。
水稻的矮生基因也常有多效性的表现,它除表现矮化的作用以外,一般还有提高分蘖力、增加叶绿素含量和扩大栅栏细胞的直径等作用。
从生物个体发育的整体观念出发,多因一效和一因多效现象是不难理解的。
一方面,一个性状的发育是由许多基因所控制的许多生化过程连续作用的结果。
另一方面,如果某一基因发生了改变,其影响虽然只是一个以该基因为主的生化过程,但也会影响与该生化过程有联系的其它生化过程,从而影响其它性状的发育。
第四节细胞质遗传一、细胞质遗传的特点①细胞质遗传一般表现为母系遗传,正交和反交子代的表型不一致,F1代通常只表现母本性状。
②遗传方式是非孟德尔式的,杂种后代的遗传行为不符合孟德尔遗传定律,杂交后代一般不出现一定比例的分离。
③通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换,甚至可以用核移植技术将母本核基因全部置换,但母本细胞质基因及其所控制的性状不会消失。