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第1章 遗传因子的发现
第1节《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》
（一）问题探讨
1.粉色.因为按照融合遗传的观点,双亲遗传物质在子代体内混合,子代呈现双亲的中介性状,即红色和白色的混合色——粉色.
2.提示：此问题是开放性问题,目的是引导学生观察、分析身边的生物遗传现象,学生通过对遗传实例的分析,辨析融合遗传观点是否正确.有些学生可能举出的实例是多个遗传因子控制生物性状的现象（如人体的高度等）,从而产生诸多疑惑,教师对此可以不做过多的解释.只要引导学生能认真思索,积极探讨,投入学习状态即可.
（二）实验
1.与每个小组的实验结果相比,全班实验的总结果更接近预期的结果,即彩球组合类型数量比DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,彩球代表的显性与隐性类型的数值比为3∶1.因为实验个体数量越大,越接近统计规律.
如果孟德尔当时只统计10株豌豆杂交的结果,则很难正确地解释性状分离现象,因为实验统计的样本数目足够多,是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一.当对10株豌豆的个体做统计时,会出现较大的误差.
2.模拟实验的结果与孟德尔的假说是相吻合的.因为甲、乙小桶内的彩球代表孟德尔实验中的雌、雄配子,从两个桶内分别随机抓取一个彩球进行组合,实际上模拟雌、雄配子的随机组合,统计的数量也足够大,出现了3∶1的结果.但证明某一假说还需实验验证.
（三）技能训练
提示：将获得的紫色花连续几代自交,即将每次自交后代的紫色花选育再进行自交,直至自交后代不再出现白色花为止.
（四）旁栏思考题
不会.因为满足孟德尔实验条件之一是雌、雄配子结合机会相等,即任何一个雄配子（或雌配子）与任何一个雌配子（或雄配子）的结合机会相等,这样才能出现3∶1的性状分离比.
（五）练习
基础题
1.B.
2.B.
3.（1）在F1水稻细胞中含有一个控制合成支链淀粉的遗传因子和一个控制合成直链淀粉的遗传因子.在F1形成配子时,两个遗传因子分离,分别进入不同配子中,含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉,遇碘变橙红色；含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉,遇碘变蓝黑色,其比例为1∶1.
（2）孟德尔的分离定律.即在F1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.
（3）2.
4.（1）白色；黑色.
（2）性状分离；白毛羊为杂合子,杂合子在自交时会产生性状分离现象.
拓展题
1.（1）将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种,这样可在一个季节里产生多匹杂交后代.
（2）杂交后代可能有两种结果：一是杂交后代全部为栗色马,此结果说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子；二是杂交后代中既有白色马,又有栗色马,此结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子.
2.提示：选择适宜的实验材料是确保实验成功的条件之一.孟德尔在遗传杂交实验中,曾使用多种植物如豌豆、玉米、山柳菊做杂交实验,其中豌豆的杂交实验最为成功,因此发现了遗传的基本规律.这是因为豌豆具有适于研究杂交实验的特点,例如,豌豆严格自花受粉,在自然状态下是纯种,这样确保了通过杂交实验可以获得真正的杂种；豌豆花大,易于做人工杂交实验；豌豆具有稳定的可以区分的性状,易于区分、统计实验结果.
3.提示：凯库勒提出苯分子的环状结构、原子核中含有中子和质子的发现过程等,都是通过假说—演绎法得出结论的.19世纪以前科学家对遗传学的研究,多采用从实验结果出发提出某种理论或学说.而假说—演绎法,是从客观现象或实验结果出发,提出问题,作出假设,然后设计实验验证假说的研究方法,这种方法的运用促进了生物科学的研究,使遗传学由描述性研究进入理性推导和实验验证的研究阶段.
第2节《孟德尔的豌豆杂交实验（二）》
（一）问题探讨
提示：问题探讨的目的是活跃学生的思维,引领学生进入新的学习状态,教师可以通过水稻杂交育种等实例,使学生自然地认识到任何生物都不止表现一种性状,后代表现的特征可以是两个亲本性状组合的结果.进一步地思考讨论,双亲的性状是遵循什么规律进行组合、传递给后代的?在育种实践中人类如何获得所需的性状组合?为导入新课做好准备.
（二）思考与讨论
1.提示：豌豆适于作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定的易于区分的相对性状,如高茎和矮茎,高茎高度在1.5～2.0 m,矮茎高度仅为0.3 m左右,易于观察和区分；（2）豌豆严格自花受粉,在自然状态下可以获得纯种,纯种杂交获得杂合子；（3）花比较大,易于做人工杂交实验.孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验,才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律,才能对遗传实验结果进行量化统计,所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一.
2.提示：如果孟德尔只是研究多对相对性状的遗传,很难从数学统计中发现遗传规律,因为如果研究n对相对性状,将会有2n个性状组合,这是很难统计的,也很难从数学统计中发现问题,揭示生物的遗传规律.这也是前人在遗传杂交实验中留下的经验与教训,孟德尔恰恰借鉴了前人的遗传研究经验,改变实验方法,从简单到复杂地进行观察、统计、分析实验结果,从而发现问题、提出假说、实验验证、得出结论.
3.提示：如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析,他很难做出对分离现象的解释.因为通过统计,孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例,这引发他揭示其实质的兴趣.同时这也使孟德尔意识到数学概率,也适用于生物遗传的研究,从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析.
4.提示：作为一种正确的假说,不仅能解释已有的实验结果,还应该能够预测另一些实验结果.可参考教科书对“假说—演绎法”的解释.
5.提示：（1）扎实的知识基础和对科学的热爱.孟德尔在维也纳大学进修学习时,通过对自然科学的学习,使他具有生物类型是可变的,可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想.同时孟德尔还学习数学,使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响,产生应用数学方法解决遗传学问题的想法,使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科学家.
（2）严谨的科学态度.孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发,提出问题,作出假设,然后设计实验验证假设的研究方法.这在当时是一种新的研究思路,光是豌豆的杂交实验,他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳.
（3）勤于实践.孟德尔在豌豆的遗传杂交实验研究中,连续进行了8年的研究,并且对每次实验的结果进行统计分析,从中发现了前人没有发现的问题和规律.
（4）敢于向传统挑战.孟德尔通过实验研究,提出了“颗粒性遗传”的思想,这是对传统的遗传观念的挑战.
（三）旁栏思考题
从数学角度看,（3∶1）2的展开式为9∶3∶3∶1,即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积.对于两对相对性状的遗传结果,如果对每一对性状进行单独的分析,如单纯考虑圆和皱或黄和绿一对相对性状遗传时,其性状的数量比是圆粒∶皱粒=（315+108）∶（101+32）=3∶1；黄色∶绿色=（315+101）∶（108+32）=3∶1.即每对性状的遗传都遵循了分离定律.这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积,即9∶3∶3∶1来自于（3∶1）2.
（四）练习
基础题
1.（1）×；（2）×.
2.C.
拓展题
（1）YyRr；yyRr.（2）黄色皱粒,绿色皱粒；1∶1；1/4.（3）YyRR或YyRr；4；如果是YyRR与yyrr杂交,比值为黄色圆粒∶绿色圆粒=1∶1；如果是YyRr与yyrr杂交,比值为黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1.
自我检测的答案和提示
一、概念检测
判断题
1.×.
2.×.
3.×.
选择题
1.D.
2.C.
3.D.
4.B.
二、知识迁移
因为控制非甜玉米性状的是显性基因,控制甜玉米性状的是隐性基因.当甜玉米接受非甜玉米的花粉时,非甜玉米花粉产生的精子中含有显性基因,而甜玉米的胚珠中的极核含有隐性基因,极核受精后发育成胚乳,胚乳细胞中显性基因对隐性基因有显性作用,故在甜玉米植株上结出非甜玉米；当非甜玉米接受甜玉米的花粉时,甜玉米花粉产生的精子中含有隐性基因,而非甜玉米的胚珠中的极核含有显性基因,故在非甜玉米植株上结出的仍是非甜玉米.
三、技能应用
由于显性基因对隐性基因有显性作用,所以在生物长期的进化过程中,如果没有自然选择的作用,一般在一个群体中显性个体数多于隐性个体数.根据图中提供的信息可知,蝴蝶的绿眼个体数多,并且绿眼∶白眼接近于3∶1；同样蝴蝶的紫翅个体数多,并且紫翅∶黄翅接近于3∶1,所以判断蝴蝶的绿眼和紫翅是显性性状,白眼和黄翅是隐性性状.
四、思维拓展
1.提示：一对皮肤颜色正常的夫妇,生下白化病患儿,说明白化病属于隐性基因控制的疾病.同时调查统计结果表明,携带白化病致病基因且表现型正常的夫妇,其后代是白化病患者的几率为25%.以此可以判断,人类正常皮肤与白化皮肤这对相对性状的遗传符合孟德尔的分离定律.
2.孟德尔的自由组合定律具有普遍性,因为两对相对性状的遗传可分解为每一对相对性状遗传结果的乘积,即两对相对性状遗传产生的性状组合类型数为2×2=22,性状比例为（3∶1）2；故n对相对性状遗传产生的性状组合类型有2n,其比例为（3∶1）n.
第2章 基因和染色体的关系
第1节《减数分裂和受精作用》
（一）问题探讨
1.配子染色体与体细胞染色体的区别在于：
（1）配子染色体数是体细胞染色体数的一半；
（2）配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的.
（二）旁栏思考题
1.减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期,减数第二次分裂的间期不复制.
2.初级精母细胞两极的这两组染色体,非同源染色体之间是自由组合的.
3.在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会,四分体形成,非姐妹染色单体间交叉互换,同源染色体分离,使得细胞两极各有一整套非同源染色体,从而使形成的次级精母细胞中染色体数目减少为初级精母细胞的一半等行为.
上述过程可使配子中染色体数目减半.这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用,就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定,从而保证遗传的稳定性.上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样,从而增加了生物的变异,增强了生物适应环境的能力,有利于生物的进化.
4.经过减数第一次分裂,一个卵原细胞会分裂成一个较大的次级卵母细胞和一个较小的极体.经过减数第二次分裂,一个次级卵母细胞会分裂成一个含细胞质多的卵细胞和一个含细胞质少的极体,而减数第一次分裂形成的极体也经过减数第二次分裂成为两个含细胞质少的极体.最后三个极体退化消失,只剩一个卵细胞.
（三）想像空间
不一样.受精过程中,仅精子的头部进入卵细胞,而精子的头部除了细胞核外,只含极少量的细胞质.而细胞质中线粒体含少量DNA（植物细胞质中的叶绿体也含少量DNA）,对生物的遗传也有影响.
（四）实验
1.减数第一次分裂会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象.
减数第二次分裂的中期,非同源染色体成单排列在细胞赤道板位置,移向细胞两极的染色体不含染色单体.
2.减数第一次分裂的中期,两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧,末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成,其数目是体细胞染色体数的一半,每条染色体均由两条染色单体构成.
减数第二次分裂的中期,所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置.末期细胞两极的染色体不含染色单体.
3.同一生物的细胞,所含遗传物质相同；增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段.因此,可以通过观察多个精原细胞的减数分裂,推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化.
（五）模型建构
讨论一
1.代表分别来自父方和母方的同源染色体联会.
2.4条.减数第一次分裂结束.2条.
3.减数第一次分裂过程中的同源染色体联会,形成四分体,同源染色体在赤道板位置成双排列,同源染色体分离,分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上,着丝点分裂,染色单体成为染色体,移向细胞两极.
4.2个.2个.
讨论二
1.每个配子都含有两种颜色的染色体.
2.4种.
3.8种.
（六）技能训练
精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表
时期 间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目（条） 8 8 8 16 8
精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表
细胞类型 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞
染色体数目（条） 8 8 4 4
（七）第一小节练习
基础题
1.（1）√；（2）×；（3）×；（4）×.
2.B.
3.D.
4.（1）① 这个细胞正在进行减数分裂.因为该细胞中出现了四分体.
② 该细胞有4条染色体,8条染色单体.
③ 该细胞有2对同源染色体.其中染色体A与C,A与D,B与C,B与D是非同源染色体.
④ 细胞中a与a′,b与b′,c与c′,d与d′是姐妹染色单体.
⑤ 该细胞分裂完成后,子细胞中有2条染色体.
⑥参见教科书图22.
（2）① 4条.
② B,D；B,C.
拓展题
提示：不一定.若减数分裂过程中发生异常情况,比如减数第一次分裂时联会的同源染色体,有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精（卵）母细胞中,再经过减数第二次分裂产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条染色体.再如减数分裂过程（无论第一次分裂还是第二次分裂）中,染色体已移向细胞两极,但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞,这样就可能出现精子或卵细胞中染色体加倍的现象.
如果上述现象出现,则受精卵中染色体数目就会出现异常,由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常.由于染色体是遗传物质的载体,生物体的性状又是由遗传物质控制的,那么当该个体的遗传物质出现异常时,该个体的性状也会是异常的.例如,人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体（其中21号染色体是2条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的.
（八）第二小节练习
基础题
1.（1）√；（2）√；（3）√.
2.提示：配子形成过程中,由于减数第一次分裂的四分体时期,非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；中期时,同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧,导致了配子中非同源染色体的自由组合,因此,配子中染色体组成是多样的.受精作用又是精子和卵细胞的随机结合,因此,后代的性状表现是多样的.
由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂,在减数分裂的过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次.这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体,并且都是一整套非同源染色体的组合.而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目.性状是由染色体中的遗传物质控制的,生物前后代细胞中染色体数目的恒定,保证了前后代遗传性状的相对稳定.
拓展题
提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中,如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞,再经过减数第二次分裂,就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常,减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂,形成了2条21号染色体,但没有分别移向细胞两极,而是进入了同一个精子或卵细胞.这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体,其中21号染色体是2条.当一个正常的精子或卵细胞（含23条非同源染色体,其中只含有1条21号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵,则该受精卵含47条染色体,其中21号染色体为3条.当该受精卵发育成人时,这个人的体细胞中的染色体数目就是47条,含有3条21号染色体.
第2节《基因在染色体上》
（一）问题探讨
这个替换似乎可行.由此联想到孟德尔分离定律中成对的遗传因子的行为与同源染色体在减数分裂过程中的行为很相似.
一条染色体上可能有许多个基因.
（二）技能训练
不同的基因也许是DNA长链上的一个个片段.
（三）练习
基础题
1.D.
2.B.
拓展题
1.这些生物的体细胞中的染色体虽然减少一半,但仍具有一整套非同源染色体.这一组染色体,携带有控制该种生物体所有性状的一整套基因.
2.提示：人体细胞染色体数目变异,会严重影响生殖、发育等各种生命活动,未发现其他染色体数目变异的婴儿,很可能是发生这类变异的受精卵不能发育,或在胚胎早期就死亡了的缘故.
第3节《伴性遗传》
（一）问题探讨
该问题只有在学完本节内容之后,学生才能够比较全面地回答,因此,本问题具有开放性,只要求学生能够简单回答即可.
1.提示：红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病的基因位于性染色体上,因此这两种遗传病在遗传表现上总是和性别相联系.
2.提示：红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病基因尽管都位于X染色体上,但红绿色盲基因为隐性基因,而抗维生素D佝偻病基因为显性基因,因此,这两种遗传病与性别关联的表现不相同,红绿色盲表现为男性多于女性,而抗维生素D佝偻病则表现为女性多于男性.
（二）资料分析
1.红绿色盲基因位于X染色体上.
2.红绿色盲基因是隐性基因.
（三）练习
基础题
1.C.
2.B.
3.C.
4.（1）AaXBXb(妇),AaXBY（夫）.
（2）既不患白化病也不患红绿色盲的孩子的基因型：AAXBXB,AAXBXb,AaXBXB,AaXBXb,AaXBY,AAXBY.
拓展题
提示：雌果蝇卵原细胞减数分裂过程中,在2 000～3 000个细胞中,有一次发生了差错,两条X染色体不分离,结果产生的卵细胞中,或者含有两条X染色体,或者不含X染色体.如果含XwXw卵细胞与含Y的精子受精,产生XwXwY的个体为白眼雌果蝇,如果不含X的卵细胞与含Xw的精子受精,产生OXw的个体为红眼雄果蝇,这样就可以解释上述现象.可以用显微镜检查细胞中的染色体,如果在上述杂交中的子一代出现的那只白眼雌果蝇中找到Y染色体,在那只红眼雄果蝇中找不到Y染色体,就可以证明解释是正确的.
自我检测的答案和提示
一、概念检测
判断题
1.×.
2.√.
3.×.
4.√.
5.×.
选择题
1.C.
2.C.
3.B.
4.A（该显性基因位于X染色体上）.
5.C.
二、知识迁移
1.设红绿色盲基因为b,那么（1）XbY；XBXB,XBXb.
（2）1/4.
2.（1）表现型正常的夫妇,后代均正常；夫妇一方是患者,子女有1/2为患者.
（2）选择生男孩.
（3）不携带.一对等位基因中,只要有一个是显性致病基因,就会表现为患者（真实遗传）.
3.是父方,可能是在减数分裂第二次分裂中,复制的Y染色体没有分开,产生了含有YY的精子.