第01讲遗传因子的发现

第1讲遗传因子的发现
【学习目标】
1.通过对孟德尔豌豆杂交实验的学习与分析，能够运用分离定律和自由组合定律解释生活中常见的遗传现象，促进生命观念、科学思维和科学探究等素养的提升。

2.基于对孟德尔豌豆杂交实验过程的分析，解释假说—演绎法的基本思路，尝试在今后的学习与探究中运假说—演绎法分析和解决问题，促进学生科学思维、科学探究和社会责任等素养的提升。

3.通过分析孟德尔遗传规律的探究过程，认同在科学探究中正确地选用实验材料、运用数学统计方法、提：新概念以及应用符号体系表达概念的重要性，并尝试将其运用于科学探究中，提升学生4命观念、科学思维和科学探究等学科素养。

4.基于孟德尔遗传规律的得出及再发展的认识，认同孟德尔敢干质疑的科学精神、缜密的科学思维、大胆的想象和创新，以及他对科学的热爱和锲而不舍的探索精神，激发自身的科学探究精神和社会责任感。

【基础知识】
一、豌豆用作遗传实验材料的优点和操作方法
1．豌豆用作遗传实验材料的优点
2．人工异花传粉的过程
去雄：除去母本未成熟花的全部雄蕊
↓
套袋：套上纸袋，避免外来花粉的干扰
↓
传粉：待去雄花的雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉，涂在去雄花的雌蕊的柱头上↓
再套袋：防止外来花粉的干扰，保证杂交所得到的种子是人工授粉后所结
二、一对相对性状的杂交实验
1．实验过程
2．实验中相关符号及含义
3．相关概念
(1)杂交：遗传因子组成不同的个体间的相互交配。

(2)正交和反交：正交和反交是相对而言的，若甲类型个体作父本，乙类型个体作母本，称为正交，则甲类型个体作母本，乙类型个体作父本，称为反交。

(3)显性性状：具有相对性状的两纯合亲本杂交，子一代显现出来的性状。

(4)隐性性状：具有相对性状的两纯合亲本杂交，子一代未显现出来的性状。

(5)性状分离：杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象。

三、对分离现象的解释
1．提出假说
(1)生物的性状是由遗传因子决定的。

(2)在体细胞中，遗传因子是成对存在的。

(3)生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。

配子中只含有每对遗传因子中的一个。

(4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。

2．分离现象的解释
(1)配子的结合方式：4种。

(2)遗传因子组成：3种，分别为DD、Dd、dd，其比例为1∶2∶1。

(3)产生后代的性状表现：2种，分别为高茎、矮茎，其比例为3∶1。

四、分离定律和假说—演绎法
1．分离定律
(1)描述对象：有性生殖生物。

(2)发生时间：在形成配子时。

(3)内容：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。

2．假说—演绎法
一般程序：发现问题→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。

五、两对相对性状的杂交实验 1．相对性状的分离比
(1)每对性状都遵循分离定律。

(2)两对性状自由组合，共有4种不同性状表现，即： ①两种亲本类型：黄色圆粒、绿色皱粒。

②两种新类型(重组类型)：黄色皱粒、绿色圆粒。

六、对自由组合现象的解释和验证 1．理论解释
(1)两对相对性状分别由两对遗传因子控制。

(2)F 1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。

(3)F 1产生的雌配子和雄配子各有4种，且它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。

(4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。

2．F 2中各种性状表现对应的遗传因子组成类型 (1)双显性：黄色圆粒：YYRR 、YyRR 、YYRr 、YyRr 。

(2)一显性一隐性⎩
⎪⎨⎪⎧
黄色皱粒：YYrr 、Yyrr
绿色圆粒：yyRR 、yyRr
(3)双隐性：绿色皱粒：yyrr 。

3．验证方法：测交。

(1)杂种子一代产生4种类型且比例为1∶1∶1∶1的配子，杂种子一代是双杂合子。

(2)杂种子一代在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。

七、自由组合定律
1．发生时间：形成配子时。

2．遗传因子间的关系：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。

3．实质：在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。

2．孟德尔遗传规律的再发现
(1)1909年，丹麦生物学家约翰逊将“遗传因子”命名为基因，并提出了表型和基因型的概念。

①表型：指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。

②基因型：指与表型有关的基因组成，如DD 、Dd 、dd 等。

③等位基因：指控制相对性状的基因，如D 和d 。

(2)孟德尔被后人公认为“遗传学之父”。

八、孟德尔遗传规律的应用
1．杂交育种
(1)概念：有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。

(2)优点：可以把多个亲本的优良性状集中在一个个体上。

2．医学实践
人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。

【考点剖析】
考点一豌豆用作遗传实验材料的优点
1．下列不属于孟德尔选用豌豆作为遗传实验材料原因的是()
A．豌豆花比较大，易于做人工杂交实验
B．豌豆具有易于区分的相对性状
C．豌豆在自然状态下一般都是纯种
D．豌豆是单性花，易于操作
答案D
解析豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物，在自然状态下一般都是纯种；豌豆具有多对易于区分的性状，为两性花，且花比较大，易于操作，D项符合题意。

2．用豌豆进行遗传实验时，下列操作错误的是()
A．杂交时，须在花粉尚未成熟时除去母本的雄蕊
B．自交时，雌蕊和雄蕊都无需除去
C．杂交时，须在花粉尚未成熟时除去母本的雌蕊
D．人工授粉后，应套袋
答案C
解析豌豆属于自花传粉、闭花受粉植物。

自然状态下自交，是纯种。

杂交时，要在花粉尚未成熟时除去母本的雄蕊，保留其雌蕊并套袋，然后对其进行人工授粉，授粉后为避免外来花粉的干扰，应对其继续做套袋处理。

考点二一对相对性状的杂交实验
3．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人工授粉，实现了亲本间的杂交
B．孟德尔研究豌豆花的构造，但无须考虑雌蕊、雄蕊的发育程度
C．用豌豆做杂交实验需要高茎豌豆作父本，矮茎豌豆作母本
D．孟德尔利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性
答案D
解析进行实验时，要考虑雌蕊和雄蕊的发育程度，在花蕾期雌蕊未成熟时进行去雄、套袋，待雌蕊成熟
时进行人工授粉，以确保实现亲本杂交，A、B错误；孟德尔豌豆杂交实验中，不一定要以高茎豌豆作父本，矮茎豌豆作母本，C错误；孟德尔选用豌豆作为实验材料，利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性，这样可避免外来花粉的干扰，D正确。

4．孟德尔在豌豆杂交实验中，发现问题是建立在孟德尔的________实验基础之上的()
A．正、反交B．测交、自交
C．杂交、自交D．杂交、测交
答案C
5．下列各项中属于性状分离的是()
A．紫花豌豆自交后代全是紫花
B．紫花豌豆自交后代有紫花和白花
C．白花豌豆自交后代全是白花
D．白花豌豆与紫花豌豆杂交后代有白花和紫花
答案B
解析紫花豌豆自交后代全是紫花，没有发生性状分离，A错误；紫花豌豆自交后代有紫花和白花，其中白花是新出现的性状，所以属于性状分离，B正确；白花豌豆自交后代全是白花，没有发生性状分离，C错误；白花豌豆与紫花豌豆杂交后代有白花和紫花，前后代都是两种性状，没有发生性状分离，D错误。

考点三对分离现象的解释
6．孟德尔对分离现象的原因提出了假说，下列不属于该假说内容的是()
A．杂种F1自交后代会产生3∶1的性状分离比
B．豌豆种子的圆粒和皱粒是由一对遗传因子控制的
C．形成下一代新的植株时，雌雄配子的结合是随机的
D．植物配子中只含有每对遗传因子中的一个
答案A
解析杂种F1自交后代会产生3∶1的性状分离比是提出问题的基础，不属于假说内容，A错误。

7．遗传因子组成为Aa的动物产生的雌雄配子间的数量关系是()
A．雌雄配子数量相等B．雌配子∶雄配子＝3∶1
C．雌配子∶雄配子＝1∶1D．雄配子数量比雌配子数量多
答案D
解析遗传因子组成为Aa的动物，产生的雌配子和雄配子的种类各有两种，雄配子的数量远远多于雌配子的数量，D正确。

8．下图是红花豌豆和白花豌豆杂交的图解，请据图回答下列问题：
(1)图中P表示________，F1表示________，F2表示________，F3表示________。

图中“×”表示________，“⊗”表示________。

(2)图中AA和Aa全表现为红花，这是因为___________________________________。

(3)图中F1进行自花传粉，可产生________种配子，其类型有________。

(4)F3的性状表现说明，纯合子进行自花传粉，其性状能_______遗传，杂合子进行自花传粉，其后代会发生______________。

答案(1)亲本子一代子二代子三代杂交自交(2)显性遗传因子具有显性决定作用(3)两A、a (4)稳定性状分离
考点四性状分离比的模拟实验
9．某同学利用红球(表示D)和白球(表示d)进行“性状分离比的模拟”实验，下列相关叙述错误的是() A．在代表雌性生殖器官的小桶中放入两色小球各50个，在代表雄性生殖器官的小桶中放入两色小球各100个
B．用不同小球的随机组合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机结合
C．每次抓取之前摇匀桶中小球，抓取之后将抓取的小球放回原来的小桶中
D．统计40次，小球组合中DD、Dd、dd的数量应为10、20、10
答案D
解析统计数量较少时，不一定符合DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，所以统计40次，小球组合中DD、Dd、dd 的数量不一定为10、20、10，D错误。

10．在“性状分离比的模拟实验”中，某同学连续抓取五次，小球的组合有四次是Dd，一次是DD，则他第六次抓取的小球组合是Dd的概率是()
A．1/4 B．1
C．0 D．1/2
答案D
解析由于两小桶内的D∶d都等于1∶1，且每一次抓取都是独立的，因此，该同学第六次抓取的小球组合是Dd的概率是1/2。

考点五对分离现象解释的验证
4．测交是用F1与矮茎豌豆杂交。

下列关于测交的说法不正确的是()
A．孟德尔对分离现象解释后，预期了测交结果才进行杂交实验
B．测交实验过程中需要进行去雄的操作
C．测交不能用矮茎豌豆作母本
D．测交过程中需要两次套纸袋的操作
答案C
解析测交过程F1与隐性纯合子无论哪个作母本结果都相同，即正反交结果相同，C错误。

11．关于测交，下列说法不正确的是()
A．测定待测个体的遗传因子组成
B．判断待测个体的显隐性
C．验证是否符合分离定律
D．推测待测个体产生的配子种类
答案B
解析测交可以验证某一个体是纯合子还是杂合子，但不能推测性状的显隐性。

考点六分离定律的内容、假说—演绎法
12．分离定律的适用范围是()
A．进行有性生殖的真核细胞的细胞核内遗传因子的遗传
B．原核生物细胞中的遗传因子的传递规律
C．细胞质的遗传因子的遗传
D．真核细胞的细胞核和细胞质遗传因子的遗传
答案A
13．下列不符合孟德尔分离定律的内容的是()
A．在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在
B．在形成配子时，成对的遗传因子会发生分离
C．在生物的配子中，控制同一性状的遗传因子成对出现
D．在生物的受精卵中，控制同一性状的遗传因子成对出现
答案C
解析在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代的现象叫作孟德尔分离定律。

综上所述，C符合题意。

14．老鼠的毛色有黑色和黄色，这是一对相对性状(由一对遗传因子B、b控制)。

有下列三组交配组合，请据此回答相关问题：
(1)根据交配组合______，可判断显性性状是________，隐性性状是________。

(2)表中亲本的遗传因子组成最可能是：甲________；乙________；丙________；丁________，其中属于纯合子的是________。

(3)第②组交配组合产生的子代中，能稳定遗传的概率为________。

答案 (1)①或③ 黑色 黄色 (2)bb Bb Bb BB 甲和丁 (3)1
2
解析 (1)根据交配组合①可判断出相对性状的显隐性：具有相同性状的双亲交配，产生的后代发生了性状分离，新出现的不同于双亲的性状(黄色)为隐性性状。

也可根据交配组合③判断：具有相对性状的一对亲本杂交，后代显现出来的一种性状(黑色)为显性性状，未显现出来的性状(黄色)为隐性性状。

(2)根据交配组合①中，子代黑色∶黄色＝3∶1可推知，双亲均为杂合子，即丙、乙的遗传因子组成均为Bb 。

交配组合③中，具有相对性状的双亲杂交，子代全为一种性状(黑色)，故甲和丁的遗传因子组成分别是bb 、BB ，均为纯合子。

(3)交配组合②相当于测交实验，即bb(甲)×Bb(乙)→Bb(黑色)、bb(黄色)，可见黄色个体为纯合子，能稳定遗传，其概率为12。

考点七 两对相对性状的杂交实验
15．孟德尔用豌豆做两对相对性状的杂交实验不必考虑的是( ) A ．亲本的双方都必须是纯合子 B ．两对相对性状各自要有显隐性关系 C ．对母本去雄，授以父本花粉 D ．显性亲本作父本，隐性亲本作母本 答案 D
解析 孟德尔的豌豆杂交实验正反交的结果是一样的。

16．白色盘状南瓜与黄色球状南瓜杂交，F 1全是白色盘状南瓜，若F 1自交得到的F 2中白色球状南瓜有4 000株，则黄色盘状南瓜有( )
A ．1 333株
B ．2 000株
C ．4 000株
D ．8 000株 答案 C
解析 具有两对相对性状的南瓜杂交，F 1只表现白色盘状，说明白色对黄色为显性，盘状对球状为显性。

F 1为双杂合子，自交结果为9(白色盘状)∶3(白色球状)∶3(黄色盘状)∶1(黄色球状)，F 2中白色球状南瓜有4 000株，则黄色盘状南瓜也应该有4 000株。

考点八 对自由组合现象的解释和验证
17．具有两对相对性状的两个纯合亲本(YYRR 和yyrr ，且控制两对相对性状的两对遗传因子独立遗传)杂交得F 1，F 1自交产生的F 2中，在新类型中能够稳定遗传的个体占F 2总数的( ) A ．3/8 B ．1/3 C ．5/8 D ．1/8
答案D
解析YYRR×yyrr→F1：YyRr，F2中Y_R_∶Y_rr∶yyR_∶yyrr＝9∶3∶3∶1，其中Y_rr与yyR_是两种新类型，能稳定遗传的个体有两种，占F2总数的1/8，故选D。

18．黄色圆粒豌豆(YYRR)与绿色皱粒豌豆(yyrr)杂交，F1全是黄色圆粒，F1自交得到F2，在F2中杂合的绿色圆粒豌豆有2 000个，推测纯合的绿色圆粒豌豆有()
A．500个B．1 000个C．2 000个D．4 000个
答案B
解析由题意分析可知，在F2中杂合的绿色圆粒豌豆(yyRr)占2/16，共有2 000个，则F2中纯合的绿色圆粒豌豆(yyRR)占1/16，其个数应有2 000÷2＝1 000(个)，故选B。

考点九自由组合定律
19．下列生物的遗传物质可适用于孟德尔遗传规律的是()
①埃博拉病毒②酵母菌③大肠杆菌④念珠蓝细菌⑤水稻
A．①②B．②⑤C．③④D．①④
答案B
解析埃博拉病毒为非细胞生物，不适用孟德尔遗传规律，①错误；酵母菌为真核生物，可进行有性生殖，适用于孟德尔遗传规律，②正确；大肠杆菌为原核生物，不适用孟德尔遗传规律，③错误；念珠蓝细菌为原核生物，不适用孟德尔遗传规律，④错误；水稻为真核生物，可进行有性生殖，适用于孟德尔遗传规律，⑤正确。

故选B。

20．在孟德尔利用豌豆进行两对相对性状的杂交实验中，可能具有1∶1∶1∶1比例关系的是()
①F1自交后代的性状表现比例
②F1产生配子种类的比例
③F1测交后代的性状表现比例
④F1自交后代的遗传因子组成比例
⑤F1测交后代的遗传因子组成比例
A．①③⑤B．②④⑤
C．②③⑤D．①②④
答案C
解析F1自交后代性状表现比例为9∶3∶3∶1，与题意不符，①错误；F1产生配子种类的比例为1∶1∶1∶1，符合题意，②正确；F1测交后代的性状表现比例为1∶1∶1∶1，符合题意，③正确；F1自交后代的遗传因子组成比例为1∶2∶2∶4∶1∶2∶1∶2∶1，与题意不符，④错误；F1测交后代的遗传因子组成比例为1∶1∶1∶1，符合题意，⑤正确；故正确的有②③⑤，C正确。

21．家兔的毛色，灰色(A)对白色(a)是显性，毛的长度，短毛(B)对长毛(b)是显性，两对相对性状独立遗传。

现将长毛灰兔和短毛白兔两纯种杂交，获得F1，让F1自交得到F2，请回答：
(1)F2中出现纯合子的概率为________。

(2)F2中出现的纯合子最多有________种，遗传因子组成分别为____________________。

(3)用F2中的一只短毛灰兔作亲本与长毛白兔杂交，假定一共生了20只兔子，若短毛灰兔和长毛灰兔各有10只，则该亲本短毛灰兔的遗传因子组成是________；若20只兔子全为短毛灰兔，则该亲本短毛灰兔的遗传因子组成是________。

(4)在F2的短毛灰兔中，纯合子的概率为________。

答案(1)1/4
(2)4AABB、AAbb、aaBB、aabb
(3)AABb AABB
(4)1/9
解析(1)由题意可知，Aa×Aa出现纯合子的概率为1/2，Bb×Bb出现纯合子的概率为1/2，F2中出现纯合子的概率为1/2×1/2＝1/4。

(3)F2中的短毛灰兔遗传因子组成为A_B_，与长毛白兔aabb杂交，若后代短毛灰兔和长毛灰兔各有10只，则亲本短毛灰兔的遗传因子组成是AABb，若后代20只兔子全为短毛灰兔，则可以认为该亲本短毛灰兔的遗传因子组成是AABB。

(4)F2中的短毛灰兔遗传因子组成为A_B_，其中4/9AaBb、2/9AaBB、2/9AABb、1/9AABB，故在F2的短毛灰兔中，纯合子的概率为1/9。

考点十孟德尔实验方法的启示及遗传规律的再发现
22．孟德尔发现了遗传因子的分离定律和自由组合定律，他获得成功的原因不包括()
A．正确地选用实验材料
B．先分析一对相对性状的遗传，再分析两对相对性状的遗传
C．先研究遗传因子的行为变化，后研究性状分离现象
D．在观察和分析的基础上提出问题，然后提出假说并进行验证
答案C
解析正确地选用豌豆作为实验材料是孟德尔获得成功的首要条件，A项正确；孟德尔在研究过程中先分析一对相对性状的遗传，再分析两对相对性状的遗传，B项正确；孟德尔采用了假说—演绎法进行研究，即在观察和分析(性状分离现象)的基础上提出问题，然后通过推理和想象提出解释问题的假说并进行验证，C项错误、D项正确。

23．下列有关基因、基因型、表型、等位基因的说法中，错误的是()
A．基因的概念是由丹麦生物学家约翰逊提出的
B．黄色圆粒豌豆的基因型有四种
C．黄色皱粒豌豆的基因型均相同
D．Y与y是等位基因，Y与r是非等位基因
答案C
考点十一孟德尔遗传规律的应用
24．利用杂交育种方法，可培育出具有两种优良性状的作物新品种。

下列说法中错误的是( ) A ．所选的原始材料分别具有某种优良性状且能稳定遗传
B ．杂交一次，得到F 1，若F 1在性状上符合要求，则可直接用于扩大栽培
C ．让F 1自交，得到F 2，从F 2中初步选取性状上符合要求的类型
D ．把初步选出的类型进一步隔离自交和汰劣留良，直到确认不再发生性状分离 答案 B
解析 所选的原始材料应分别具有某种优良性状且能稳定遗传，通过杂交育种可以将不同个体的优良性状集中到一个个体上，A 项正确；直接用于扩大栽培的个体除了性状上符合要求外，还要能稳定遗传，B 项错误；杂交育种的过程是杂交一次，得到F 1，让F 1自交，得到F 2，从F 2中初步选取性状上符合要求的类型，再把初步选出的类型进一步隔离自交和汰劣留良，直到不再发生性状分离，C 、D 项正确。

25．孟德尔的豌豆杂交实验中，将纯种的黄色圆粒豌豆与纯种的绿色皱粒豌豆杂交得到F 1，F 1自交得到F 2，F 2种子有556粒，从理论上推测，F 2种子中基因型和个体数相符的是( )
答案 C
解析 纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆杂交，所得F 1为黄色圆粒(YyRr)，F 1自交得到的F 2中基因型共有9种，则556粒F 2种子中YYRR 的数目为1/16×556≈35(粒)，yyrr 的数目为1/16×556≈35(粒)，YyRr 的数目为4/16×556＝139(粒)，yyRr 的数目为2/16×556≈70(粒)，即C 项符合题意。

26．某校生物兴趣小组选取黄色圆粒和绿色圆粒豌豆作亲本进行杂交实验，子代(F 1)表型的统计结果如下表(控制豌豆子叶颜色和种子形状的基因分别用A 、a 和B 、b 表示，其中豌豆子叶的黄色对绿色为显性，圆粒对皱粒为显性)。

请根据表中数据和基因的自由组合定律回答下列问题：
(1)亲本的基因型是________(黄色圆粒)，__________(绿色圆粒)。

(2)F 1中纯合子所占的比例是________；F 1中黄色圆粒豌豆的基因型是_____________。

(3)如果选取F 1中的全部黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，则后代出现的表型及相应比例为__________________________________________________________________________。

答案 (1)AaBb aaBb (2)1
4 AaBB 、AaBb (3)黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒＝2∶2∶1∶1
解析 (2)F 1中纯合子aaBB ＋aabb ＝12×14＋12×14＝1
4。

F 1中黄色圆粒豌豆的基因型是AaBB 、AaBb 。

(3)F 1中
黄色圆粒豌豆的基因型为AaBB 、AaBb ，分别占13、2
3，绿色皱粒豌豆的基因型为aabb ，杂交后代黄色圆粒
＝13×12×1＋23×12×12＝26，绿色圆粒＝13×12×1＋23×12×12＝26，黄色皱粒＝23×12×12＝16，绿色皱粒＝23×12×12＝1
6
，黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒＝2∶2∶1∶1。