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孟

高中生物 · 遗传的基本规律:孟德尔的豌豆

Mendelian Genetics · 分离定律与自由组合
上一章有丝分裂把染色体平分给子细胞,这一章从个体水平看性状怎么传给下一代。孟德尔用豌豆做杂交,发现了分离定律(3:1)和自由组合定律(9:3:3:1),是整个遗传学的起点。
①
一对相对性状

杂交F2出现3:1

②
分离定律

等位基因随配子分离

③
两对性状

F2出现9:3:3:1

④
自由组合

非等位基因自由组合

开场场景:高茎豌豆和矮茎豌豆杂交,子一代全是高茎;让子一代自交,子二代居然高:矮 ≈ 3:1。孟德尔第一个用“数比例”的办法看穿了遗传不是“混合”,而是颗粒式的。

卡必背概念 / 过程
基本概念:相对性状、显性/隐性性状、显性基因(A)/隐性基因(a)、基因型(AA/Aa/aa)、表现型
纯合子:AA、aa(自交后代不性状分离);杂合子:Aa
一对相对性状:亲本 AA×aa→F₁ 全 Aa(显性);F₁ 自交→F₂ 基因型 1AA:2Aa:1aa,表现型 3显:1隐
测交:F₁(Aa)×隐性纯合子(aa)→后代 1显:1隐,用于测定 F₁ 基因型
两对相对性状:纯合亲本 AABB×aabb→F₁ AaBb 自交→F₂ 表现型 9:3:3:1
分离定律实质:减数分裂时等位基因随同源染色体分开而分离
自由组合实质:非同源染色体上的非等位基因自由组合
口诀:一对杂合自交三比一,测交一比一验基因型;两对自交九三三比一,等位分离、非等自由组合。

义是什么:颗粒式遗传,不是混血

大白话:孟德尔认为遗传是“颗粒”——每个性状由一对遗传因子(基因)控制,一个来自父本一个来自母本。显性基因会盖住隐性基因,但隐性基因没消失,只是藏着,自交一代后又冒出来。

为什么 F₂ 是 3:1:F₁ 是 Aa,它产生的配子一半带 A、一半带 a;雌雄配子随机结合,就得到 AA:Aa:aa=1:2:1,显隐表现型=3:1。

路怎么想到的:画配子、画棋盘

两步走:先写亲本基因型→再写各自能产生哪些配子→雌雄配子随机结合画棋盘(或用分支法)。一对性状分离比 3:1、测交 1:1;两对独立遗传就是 9:3:3:1、测交 1:1:1:1。

由子代反推亲代:后代出现 3:1 说明双亲都是杂合子 Aa×Aa;出现 1:1 说明是测交 Aa×aa。

核心过程:三道例题

例1:豌豆高茎(D)对矮茎(d)显性,现有一株高茎,如何鉴定它是纯合子 DD 还是杂合子 Dd?
审题:鉴定基因型。
方法:让它自交(植物最方便):后代若全是高茎则为 DD;若出现矮茎(性状分离)则为 Dd。或用测交 Dd×dd。
例2:基因型为 AaBb 的个体自交(两对基因独立遗传),后代中表现型为双显性的比例是多少?
审题:9:3:3:1 中 9 是双显。
逐步:AaBb 自交,双显 A_B_ 占 9/16。其中纯合 AABB 只占 1/16。
例3:一对表现正常的夫妇生了一个白化病(常染色体隐性)孩子,他们再生一个正常孩子的概率?
审题:隐性遗传,双亲均为杂合。
逐步:孩子 aa,说明父母都是 Aa。再生正常(A_)的概率 = 3/4;是携带者 Aa 的概率为 2/3。

用途与案例

医学:遗传咨询

白化、多指等单基因病可用分离定律算概率。婚前对家族史做分析,能估算后代患病风险。

育种:杂交育种

把两个优良性状集中到一个品种上:AABB×aabb→选 F₂ 中理想类型→连续自交纯化,直到不再性状分离。

展往哪儿长

初中:知道遗传变异现象。高中:本章从个体比例进入;下一章追到基因本质是 DNA。大学:遗传学讲连锁互换、伴性遗传、群体基因频率。

拓展:孟德尔成功原因之一是先研究一对、再多对相对性状,并用统计学计数;豌豆是自花传粉、闭花受粉,天然纯合。

防坑警示

别把基因型比和表现型比混:F₂ 基因型 1:2:1,表现型才是 3:1。自由组合只适用于非同源染色体上的非等位基因;若两对基因在同一对染色体上(连锁),就不是 9:3:3:1。

练习

基础:杂合子 Aa 自交,后代基因型比例和表现型比例各是多少?

查看解答基因型 AA:Aa:aa=1:2:1;表现型 显性:隐性=3:1。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

进阶:测交后代出现 1:1 的性状分离比,被测个体的基因型是什么?

查看解答被测个体为杂合子(如 Aa),测交即 Aa×aa,后代 Aa:aa=1:1。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

思考:为什么孟德尔选用豌豆容易成功?

查看解答豌豆自花传粉、闭花受粉,自然状态下是纯合子;具多对易于区分的相对性状;子代多、便于统计。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

证教材级补充:孟德尔假说—演绎法

科学方法:观察现象(3:1)→提出问题→作出假说(性状由遗传因子控制、成对存在、形成配子时分离)→演绎推理(设计测交预测 1:1)→实验验证(测交结果确为 1:1)→得出规律。

为什么测交能验证假说:隐性纯合子 aa 只产生带 a 的配子,它对子代表现型“不添乱”——后代显隐比例直接反映 F₁ 产生了几种配子、比例多少。若 F₁ 真产生 A:a=1:1 的配子,测交后代必为 1:1。实验结果吻合,假说成立。

拓展例题:两对相对性状中,F₂ 重组类型(与亲本不同的表现型)占多少?若亲本为 AABB×aabb,F₂ 中重组类型(3+3)/16=6/16=3/8;若亲本为 AAbb×aaB B,则重组类型为 10/16。注意看亲本是哪种组合。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
记
小结卡

① 分离定律:等位基因随同源染色体分离,F₂ 显隐=3:1。

② 自由组合:非同源染色体上非等位基因自由组合,F₂=9:3:3:1。

③ 测交 Aa×aa→1:1,用于鉴定基因型;自交纯化是育种常用手段。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个高二的小孩,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 用自己的话讲:为什么两个双眼皮父母能生出单眼皮孩子?用 A/a 配子棋盘讲给别人听。
  2. 举个反例:为什么红×白牡丹后代不会都是“粉牡丹”稳定遗传?颗粒遗传会重新分离。
  3. 哪里还卡壳:9:3:3:1 的拆分、测交与自交区别——哪句要翻书就圈哪里。