什么是孟德尔棋盘法,分枝法?
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发布时间：2022-04-21 00:53
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时间：2022-06-16 21:40
摘要：高中阶段孟德尔的两个遗传定律应用是重点，也是难点，寻找简便的计算方法，化难为易，则既省时而且正确率高。 关键词：遗传概率，基因分离定律，基因自由组合定律，应用，简便计算，规律 分离定律与自由组合定律是孟德尔发现的两个遗传学定律。就一对相对性状而言，如由一对等位基因控制，则遵循基因的分离定律。如果是两对及两对以上的相对性状，而且是由非同源染色体上的多对非等位基因控制，则遵循的是自由组合定律。 生物的性状不是单一的，而是由多对相对性状组合成的。当我们讨论多对相对性状时，自然想到基因的自由自合定律(连锁和交换定律没有在高中课本中涉及)，但如果生物有多对性状，而多对性状同时讨论的话，是很繁锁，甚至得不出正确的结论。因此，我们不凡学盂德尔：碗豆的七对相对性状他并没有一起讨论，而是先讨论一对相对性状，然后是两对相对性状，然后类推找出规律性的东西。因此，在处理自由组合定律的结果时我们完全可以从分离定律入于，以一对相对性状去分析，然后综合运用乘法原理和加法原理进行有关计算。初学者往往喜欢用“棋盘法”或“分枝法”，如果仅停留在这一水平上，那学习这方面的内容自然会感觉困难重重。因为这只有去应付两对基因杂合自交的一种情形，而且非常耗时，下面我们先以课本中介绍的孟德尔所作的碗豆两对相对性状杂交实验的结果为例，来分析寻找一些计算方法。 1、F1(YyRr)的自交后代有几种基因型?答：9种。 课本上是以棋盘法的形式给出遗传图解的，我们从图解中可找出 F2代中有9种基因型，但问题是随着等位基因对数增加，用棋盘法作遗传图解也是非常繁锁的，那么有没有简便的方法呢?有，如刚才提到的问题，我们可先根据分离定律得出(1)F1：Yy F2：1YY、 2Yy、lyy的3种基因型再得出(2)F1：Rr F2：1RR、2Rr、rr三种基因，然后在自由组合得出(3×3)＝9种基因型。 2、F1中有几种表现型?分别是哪几种? 因为F2：Yy F2：3Y-：yy即表现型有2种。 F1：Rr F2中3R-：lrr，也有2种表现型，所以YyRr的自交后代中有2×2=4种表现型。表现型按(3黄：1绿)(3圆：1皱)展开即为9黄圆：3黄皱：3绿圆：1绿皱。 3、F2中纯合体的比例为多少?任一表现型的个体比例怎样计算? 任一基因型个体的比例又怎样计算? F1：（YyRr） （1）Yy ■■YY:■Yy:■yy（2）Rr ■■RR:■Rr:■rr (1)中纯合体为■YY+■yy＝■ (2)中纯合体为■RR+■rr＝■ 然后(1)、(2)组合得YyRr的自交后代中纯合体为■×■＝■ 黄圆体个体的比例为：■Y-×■R-＝■Y-R- (黄圆个体的基因型为Y R ) 黄皱体个体的比例为：■Y-×■rr＝■Y-rr (黄皱个体的基因型为Y rr) 绿圆体个体的比例为：■rr×■R＝■rrR- (绿圆个体的基因型为rrR ) 绿皱个体的比例为：■yy×■rr＝■yyrr(绿皱个体的基因型为yyrr) 要求任意基因型个体的比例可如下计算：如我要求YyRr的比例，我可先算出Yy的比例为■，再算出Rr的比例为■，则YyRr的比例为■×■＝■。同理，求后代中基因型为YYRr的个体所占的比例则为：■×■＝■。 通过以上所述我们即可把课本上的繁锁棋盘法转变成简单的口算。例如：基因型为AaBBCcDd的个体与基因型为AaBbccDd的个体杂交，按自由组合定律遗传，则杂交后代中有： a)有多少种基因型? b)若完全显性，后代中表现型有多少种? c）后代中纯合体和杂合体所占的比例是多少？ d)后代中表现型不同丁两个亲本表现型个体所占的比例是多少? e)后代中基因型不同于两个亲本基因型的个体所占的比例是多少? 本题如果用“棋盘法”求解不仅麻烦，且易出错，但如果利用上面所讲的方法处理此题，实际就简单化了，只要熟知分离定律介绍的六种基本交配形式的结果，并一对对基因去分析，再利用乘法定律和加法定律便可求解。下面是每问的计算思路和方法： (a)Aa×Aa■AA、Aa、aa 3种基因型 BB×Bb■BB、Bb 2种基因型 Cc×cc■Cc、cc 2种基因型 Dd×Dd■DD、Dd、dd 3种基因型 因此AaBBCcDd和AaBbccDd的个体杂交后代有： 3×2×2×3=36种基因型 (b)Aa×Aa■A-、aa 2种表现型 BB×Bb■BB、Bb 1种表现型 Cc×cc■Cc、cc 2种表现型 Dd×Dd■D-、dd 2种表现型 因此AaBBCcDd和AaBbccDd的个体杂交后代有 2×1×2×2=8种表现型 (c)Aa×Aa■■AA、■Aa、■aa 纯合体为■ BB×Bb■■BB、■Bb 纯合体为■ Cc×cc■■Cc、■cc 纯合体为■ Dd×Dd■■DD、■Dd、■dd 纯合体为■ 因此，AaBBCcDd和AaBbccDd的杂交后代中纯合体的比例为■×■×■×■＝■杂合体的比例为1-■＝■ (d)Aa×Aa■■AA、■Aa、■aa和亲本AaBBCcDd相同的占■，和AaBbccDd相同的占■。 BB×Bb■■BB、■Bb、和两个亲本相同的概率都为1。 Cc×cc■■Cc、■cc、■aa和新本AaBBCcDd相同的占■，和亲本AaBbccDd相同的占■。 Dd×Dd■■DD■Dd、■dd和两个亲本AaBBCcDd和AaBbccDd相同的比例各占■DD+■Dd＝■D-。 因此，AaBBCcDd和AaBbccDd的杂交后代中和亲本AaBBCcDd表现型相同的比例为：■×1×■×■＝■；和AaBbccDd表现型相同的比例为：■×1×■×■＝■ 所以和亲本表现型不同的比例为：1-■-■＝■＝■ (e)用上述的思路和方法可得出AaBBCcDd与AaBbccDd个体的杂交后代中不同于亲本基因型的个体所占的比例为：1-（■×■×■×■+■×■×■×■）＝■ 再例如课本和资料中曾多次出现这样一个2个题干： 1、(高中生物第二册33页) 一对夫妇，丈夫患多指(由S基因控制)，妻子正常他们婚后却生了一个手指正常，但患先天聋哑的孩子(由a基因控制)，两对基因匀在常染色体上，且独立遗传。 这个题干在不同的资料中可设置不同的问题，综合起来这些问题不外乎以下8个小问题： 若这对夫妇再生一个孩子： 1、孩子患多指的概率为多少? 2、孩子患先天聋哑的概率为多少? 3、孩子患病的概率为多少? 4、孩子正常的概率为多少? 5、孩子两病皆患的概率为多少? 6、孩子只患一种病的概率为多少? 7、只患多指的概率为多少? 8、只患聋哑的概率为多少? 如果要正确解答此题的各问，首要一点必须是要先把该夫妇的基因型确定下来：男方为SsAa，女方为ssAa。此题如果提的问题多，也可用棋盘法求解，直观，准确率较高。但问题是这样的一个题干它一般只设置1-3个小问，如此时还用棋盘法解，则又显得较耗时，不如用自由组合定理来得又快又准确。首先，熟知下列图解： Ss×ss■ ■Ss:患多指■ ■ss:正常指■ Aa×Aa■■AA■Aa■aa ■A- 正常■， 这样8个问题的回答如下： 1、孩子患多指的概率为：■ 2、孩子患先天聋哑的概率为：■ 3、孩子正常的概率为：■×■＝■ 4、孩子患病的概率为：1-■＝■ 5、孩子两病皆患的概率为：■×■＝■ 6、孩子只患聋哑的概率为：■×■＝■ 7、孩子只患多指的概率为：■×■＝■ 8、孩子只患一种病的概率为：■+■＝■＝■ 此题概率的计算符合下列规律：设患甲前不见古人的概率为A，患乙病的概率为B，则： ①两病皆患的概率为A×Bo ②正常的概率为(1-A)(1—B) ③患病的概率为A+B-A×B ④只患一种病的概率为A+B-2A×B ⑤只患甲病的概率为A-A×B ⑥只患乙病的概率为B-A×B 2、高中生物课本第二册P41，人的红绿色盲属于伴性遗传，正常色觉(XB)对红绿色盲(Xb）是显性；人的白化病是常染色遗传，正常人(A)对白化病(a)是显性，一对外观正常的夫妇，生了一个既患白化病又患红绿色盲的男孩。 问：(1)这对夫妇的基因型是怎样的? (2)在这对夫妇的后代中，是否可能出现既无白化病又无红绿色盲的孩子?试写出这样孩子的基因型。 解析：(1)一对外观正常的夫妇，(A-)生了一个患白化病的孩子(aa)白化病是常染色体遗传，说明夫妇关于肤色的基因型都为Aa。他们的男孩为色盲，说明丈夫关于的色觉基因型为XBy，而妻子为携带者，色觉基因型为XBXb，所在这对夫妇的基因型分别为 AaXBY，AaXBXb。 （2)解答此问,可先作如下图解 Aa×Aa AAAaAa ■（正常） XBXbX×XBY XBXBXBXbXBYXbY ■（正常） 从图表中看出，这对夫妇可生出既无白化(A-)又无色盲(XBX-或XBY)的孩子，概率为■ A-×■（XBX-或XBY）＝■（A-XBX-或A-XBY）这样孩子的基因型通过下列方法可得出：
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时间：2022-06-16 21:40
基因的自由组合定律 孟德尔在完成了对豌豆一对相对性状的研究后，并没有满足已经取得的成绩，而是进一步探索两对相对性状的遗传规律。他在基因的分离定律的基础上，又揭示出了遗传的第二个基本规律——基因的自由组合定律。 两对相对性状的遗传实验孟德尔在做两对相对性状的杂交试验时，用纯种*圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本进行杂交，无论正交还是反交，结出的种子(F1)都是*圆粒的(如图)。这一结果表明，*对绿色是显性，圆粒对皱粒也是显性。孟德尔又让F1植株进行自交，在产生的F2中，不仅出现了亲代原有的性状——*圆粒和绿色皱粒，还出现了新的性状——绿色圆粒和*皱粒。试验结果显示出不同对的性状之间发生了自由组合。孟德尔对试验的结果也进行了统计学分析：在总共得到的556粒种子中，*圆粒、绿色圆粒、*皱粒和绿色皱粒的数量依次是315、108、101和32。即这4种表现型的数量比接近于9：3：3：1。怎样解释这一结果呢？ 对自由组合现象的解释 如果对每一对性状单独进行分析，其结果是：圆粒：皱粒 接近于3：1*：绿色 接近于3：1以上数据表明，豌豆的粒形和粒色的遗传都遵循了基因的分离定律。孟德尔假设豌豆的粒形和粒色分别由一对基因控制，即*和绿色分别是由Y和y控制；圆粒和皱粒分别是由R和r控制。这样，纯种*圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆的基因型就分别是YYRR和yyrr，它们的配子则分别是YR和yr。受精后，F1的基因型就是YyRr。Y对 y、R对r都具有显性作用，因此，F1的表现型是*圆粒(如图)。 F1自交产生配子时，根据基因的分离定律，每对基因都要彼此分离，所以，Y与y分离、R与r分离。孟德尔认为，与此同时，不同对的基因之间可以自由组合，也就是Y可以与R或r组合；y可以与R或r组合，这里等位基因的分离和不同对基因之间的组合是彼此独立相互不干扰的。这样，F1产生的雌配子和雄配子就各有4种，它们是YR、Yr、yR和yr，并且它们之间的数量比接近于1：1：l：l。 用结白色扁形果实(基因型是WwDd)的南瓜植株自交，是否能够培育出只有一种显性性状的南瓜？你能推算出具有一种显性性状南瓜的概率是多少吗？答案：用结白色扁形果实的南瓜植株自交，能够培育出只有一种显性性状的南瓜(*扁形或白色圆形)；出现只有一种显性性状南瓜的概率是6/16(或3/8)。具有杂种优势的品种不能代代遗传，因为这类品种的基因型是杂合的，它们的后代必定会出现性状分离和重组，从而产生出新的性状。 由于受精时雌雄配子的结合是随机的,因此,结合的方式可以有16种。在这16种方式中,共有9种基因型和4种表现型。9种基因型是：YYRR,YYRr,YyRR，YyRr，YYrr，Yyrr，yyRR，yyRr和yyrr；4种表现型是：*圆粒、*皱粒、绿色圆粒和绿色皱粒，并且4种表现型之间的数量比接近于9：3：3：1。 对自由组合现象解释的验证 孟德尔为了验证对自由组合现象的解释是否正确，还做了测交试验，也就是让子一代植株F1(YyRr)与隐性纯合子杂交(yyrr)。按照孟德尔提出的假设，F1能够产生4种配子，即YR、Yr、yR、yr，并且它们的数目相等；而隐性纯合子只产生含有隐性基因的配子yr。所以，测交的结果应当产生4种类型的后代：*圆粒(YyRr)、*皱粒(Yyrr)、绿色圆粒(yyRr)和绿色皱粒(yyrr)，并且它们的数量应当近似相等(如图)。 孟德尔所做的测交试验，无论是以F1作母本还是作父本，实验的结果都符合预期的设想，也就是4种表现型的实际子粒的数量比都接近于1：1：1：1。从而证实了F1在形成配子时，不同对的基因是自由组合的。 基因自由组合定律的实质 细胞遗传学的研究结果表明，孟德尔所说的一对基因就是位于一对同源染色体上的等位基因，不同对的基因就是位于非同源染色体上的非等位基因。孟德尔的两对相对性状的杂交试验，揭示出的自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数*形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 基因自由组合定律在实践中的应用 基因自由组合定律在动植物育种工作和医学实践中同样有着重要意义。在育种工作中，人们用杂交的方法，有目的地使生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。例如，在水稻中，有芒(A)对无芒(a)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。有两个不同品种的水稻，一个品种无芒、不抗病；另一个品种有芒、抗病。人们将这两个不同品种的水稻进行杂交，根据自由组台定律，在F2中分离出的无芒、抗病(aaRR或aaRr)植株应该占总数的3/16，其中，l/16是纯合类型(aaRR)2/16是杂合类型(aaRr)。要进一步得到纯合类型，还需要对无芒、抗病类型进行自交和选育，淘汰不符合要求的植株，最后得到能够稳定遗传的无芒、抗病的类型。 在作物育种中，人们常常利用杂种优势达到增产的目的。杂种优势是利用纯合亲本杂交，使杂种F1具有高产、优质、多种抗性等性状。想一想：具有杂种优势的品种能够代代遗传吗？ 在医学实践中，人们可以根据基因的自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发病的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论上的依据。例如，在一个家庭中，父亲是多指患者(由显性致病基因P控制)，母亲的表现型正常，他们婚后却生了一个手指正常但患先天聋哑的孩子(由隐性致病基因d控制；基因型为dd)。根据基因的自由组合定律可以推知：父亲的基因型应该是 PpDd，母亲的基因型应该是ppDd。根据父母亲的基因型，可以推断出他们后代有可能出现4种不同的表现型，它们是：只患多指；只患先天聋哑；既患多指又患先天聋哑；表现型完全正常。 推算一下，在这对夫妇所生子女中，每一种表现型出现的概率是多少？ 孟德尔获得成功的原因 在孟德尔之前，也有不少学者做过动物和植物的杂交试验，但是都没能总结出任何规律，为什么孟德尔能够取得如此巨大的成果呢？归纳起来，主要有以下几个方面的原因： 第一，正确地选用试验材料是孟德尔获得成功的首要条件。孟德尔在做杂交试验时选用了豌豆作试验材料，这是因为豌豆不仅是闭花受粉植物，而且各个品种之间有一些稳定的、容易区分的性状。实际上，豌豆也有一些不易区分的性状，比如叶的大小与花的大小等，孟德尔在做杂交试验时，舍弃了这类性状，只是对稳定的，容易区分的相对性状进行研究，这就使试验的结果既可靠又容易分析。 第二，在对生物的性状进行分析时，孟德尔首先只针对一对相对性状的传递情况进行研究。例如，当研究子粒的形状时，不考虑子粒的颜色，在研究子粒的颜色时又不考虑子粒的饱满程度。在弄清一对相对性状的传递情况后，再研究两对、三对，甚至多对相对性状的传递情况。这种由单因素到多因素的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。 第三，孟德尔在进行豌豆的杂交试验时，对不同世代出现的不同性状的个体数目都进行了记载和分析，并且应用统计学方法对实验结果进行分析，这是孟德尔获得成功的又一个重要原因。第四，孟德尔还科学地设计了试验的程序。他在对大量试验数据进行分析的基础上，合理地提出了假说，并且设计了新的试验来验证假说，这是孟德尔获得成功的第四个重要原因。 孟德尔揭示遗传规律的过程表明，任何一项科学研究成果的取得，不仅需要有坚韧的毅力和持之以恒的探索精神，还需要有严谨求实的科学态度和正确的科学方法。
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