《孟德爾定律》PPT課件.ppt

第二章 孟德爾 定律 重點 ： 分離定律 和 自由組合定律的遺傳 學分析； 用 棋盤法和分枝法計算遺傳 比率 ； 用 卡方檢驗測驗適合度。 難點 ： 用棋盤法和分枝法計算遺傳 比率 ； 用 卡方檢驗測驗適合度。 遺傳學的基本 術(shù)語 1、 性狀 （ traits） 一個個體從親代傳遞到下一代的特性 。 2、 基因 （ Gene） : Physical and functional unit of heredity, which carries information from one generation to the next. In molecular terms, a gene is the entire DNA sequence necessary for the synthesis of a functional polypeptide or RNA molecular. In addition to coding regions most genes also contain noncoding intervening sequences (introns) and transcription-control regions. 攜帶從一代到下一代信息的遺傳的物質(zhì)單位和功能 單位。按分子術(shù)語講，一個基因是合成一條有功能的多 肽或 RNA分子所必須的完整的 DNA序列。除了編碼區(qū)外， 大多數(shù)基因也包含非編碼的間插序列和轉(zhuǎn)錄控制區(qū)。 3、 基因座 （ Locus,復 Loci） : The specific place on a chromosome where a gene is located; the position of a gene on a genetic map. 基因在染色體上的特定位置；基因在 遺傳圖譜上的位置 。 4、 基因型 （ Genotype） : 一個生物個體的遺傳組成 ， 包括一個個體的 所有的基因 。 5、 表現(xiàn)型 （ Phenotype） ： 生物體在基因型的控制下 ， 加上環(huán)境條件的 影響所表現(xiàn)性狀的總和 。 包括一個個體各種基因 所產(chǎn)生的產(chǎn)物 ， 如蛋白質(zhì) 、 酶等 ， 以及個體的各 種特征表現(xiàn) ， 甚至它的行為等等 。 6、 等位基因 （ Alleles） : 位于一個基因座上的一個或多個基因的替換 形式 （ alternative forms of a gene） ,通過它 們對表型的不同影響而加以區(qū)別 。 或：在同源染色體上基因座相同 ， 控制相對性 狀的基因 。 第一節(jié) 分離定律 一、 分離定律及其遺傳分析 二、 分離定律的驗證 三、 分離比實現(xiàn)的條件 一、 分離定律及其遺傳分析 孟德爾的豌豆雜交試驗 : 孟德爾試驗的特點： 遺傳純合 ：以嚴格自花授粉植物豌豆為材料； 相對 性狀 ：選擇簡單而區(qū)分明顯的 7對性狀進行雜交 試驗研究； 雜交 ：進行系統(tǒng)的遺傳雜交試驗； 統(tǒng)計分析 ：應用統(tǒng)計方法處理數(shù)據(jù)。 圖 1 孟德爾選取豌豆作為遺傳研究材料 圖 2 豌豆雜交方法 表 1 孟德爾的豌豆 7對性狀雜交實驗的結(jié)果 2.84:1 277矮 787高 高植株 高植株 矮 植株 3.14:1 207頂生 651腋生 腋生 花腋生 花 頂生 2.82:1 152黃 428綠 綠色 綠色 黃色 豆莢 2.95:1 299癟 882鼓 鼓脹 膨大 縊縮 豆莢 3.15:1 224白 705紫 紫花 紫花 白花 3.01:1 2001綠 6022黃 黃色 黃色 綠色 種子 2.96:1 1850皺 5474圓 圓形 圓形 皺縮 種子 F2比例 F2 F1 豌豆表型 單因子雜交實驗及其分析 單因子雜交 ：是指 用帶有一對相對性狀差別 的純合等位基因品系進行雜交 的方法。 Question: When peas with two different traitsround and wrinkled seedsare crossed, will their progeny exhibit one of those traits, both of those traits, or a “blended” intermediate trait? 單因子雜交結(jié)果的共同點 ： F1性狀表現(xiàn) 一致 ， 得以表現(xiàn)的性狀為 顯性 ，未能表現(xiàn)的性狀稱 隱性 ； F2性狀出現(xiàn) 分離 ； F2群體中顯隱性分離比例大約為 3:1。 孟德爾的解釋 在生殖細胞中存在著與相對性狀對應 的 遺傳因子 ； 遺傳因子 在體細胞內(nèi)是 成對 的； 每對 遺傳因子 在形成配子時可 均等地 分配 到配子中； 遺傳因子在受精過程中能保持其 獨立 性。 直鏈 淀粉 淀粉分支酶 支鏈 淀粉 皺 豌豆 圓 豌豆（吸水性強） 圓豌豆與皺豌豆的分子解釋： 分離定律 及其 實質(zhì) 分離定律 ： 在形成配子時一對等位基 因的兩個成員彼此分離，結(jié)果一半配子 攜帶一個等位基因，另一半配子攜帶另 一個等位基因。 分離定律的 實質(zhì) ：減數(shù)分裂時，一對 等位基因隨著同源染色體的分離而彼此 分離，并獨立地分配到不同的配子細胞 中。 二、分離定律的驗證 測交法 : 測交 (test cross)：即把被測驗的個體與隱性純合 體 親本雜交 ,來測驗顯性個體基因型的方法。 P 紅花 (CC) 白花 (cc) 紅花 (Cc) 白花 (cc) F1 紅花 (Cc) 紅花 (Cc) 白花 (cc) 比例 全部 1 : 1 自交法： 根據(jù) F2植株自交得到的 F3株系的性狀表現(xiàn)， 推論 F2個 體的基因型。從而推知 F1在形成配子時，等位基因是否 分離。 P 紅花 (CC) 白花 (cc) F1 紅花 (Cc) U F2 1紅花 (CC)： 2紅花 (Cc)： 1白花 (cc) U U U F3 紅花 1紅花： 2紅花： 1白花 白花 (CC) (Cc) (cc) F1代花粉鑒定法： 原理：糯性水稻的花粉（含支鏈淀粉）遇碘液不變色， 而非糯性水稻的花粉（含直鏈淀粉）遇碘液變藍。因為 花粉是植物的雄配子，所以通過統(tǒng)計 F1代花粉遇碘液變 色與不變色的比例，即可推導出雜種一代中非糯與糯的 配子的比例。 三、 分離比實現(xiàn)的條件 F1代個體形成的兩種配子的數(shù)目相等， 它們的生活力一樣。 F1代的兩種配子的結(jié)合機會相等 。 三種基因型個體的存活率到觀察時為 止相等 。 顯性是完全的。 第 二 節(jié) 自由組合 定律 一、雙因子雜交實驗及自由組合定律 二、自由組合定律的驗證 一、雙因子雜交實驗及自由組合定律 豌豆的兩對性狀的雜交實驗 P 黃圓 綠皺 F1 黃圓 U F2 黃 圓 黃皺 綠圓 綠皺 315粒 101粒 108粒 32粒 (9/16) (3/16) (3/16) (1/16) 結(jié)果： 兩對性狀均符合分離規(guī)律。 黃色：綠色 =(315+101)： (108+32)=416： 1403 ： 1 圓粒：皺粒 =(315+108)： (101+32)=423： 1333 ： 1 分析： 在分別只考察其中一對性狀時， F2仍然各自呈 3： 1的分離，所以這兩對性狀是獨立遺傳的，兩 對性狀之間的組合完全自由。 自由組合定律及其實質(zhì) ： 自由組合 定律： 不同對的遺傳因子 在形 成配子中 自由組合。 自由組合定律 的 實質(zhì) ： 在 減數(shù)分裂形成配子時，每對同源染色 體 上的等位基因發(fā)生分離，而位于非同源 染色體上的基因之間可以自由組合。 二、自由組合定律的驗證 測交法 得出雜種一代形成的四種配子的比例接近 1:1:1:1，和孟德爾的預期一致 。 第 三 節(jié) 遺傳學數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理 一 、 統(tǒng)計學概念 二 、 遺傳比例的計算 三 、 適合度檢驗 四 、 用卡平方來測定適合度 一、統(tǒng)計學概念 概率： 是指在反復試驗中，預期某一事 情的出現(xiàn)次數(shù)的比例?；蛘哒f是指某一事 情發(fā)生的可能性的大小。 概率是 0到 1之間的一個分數(shù)。 乘法定律 ： 兩個或兩個以上的獨立事件 同時出現(xiàn)的概率是它們各自概率的乘積。 P（ AB） P（ A） P（ B） 加法定律 ： 兩個互斥事件中，出現(xiàn)任 一事件的概率是它們各自概率的和。 P（ A或 B） P（ A） P（ B） 二、 遺傳比例的計算 棋盤法 （ Punnett square） 一對基因雜種的遺傳分析 例： Aa Aa Aa形成 A和 a配子的概率均為 1/2。 用棋盤法表示為 ： 1/2A 1/2a 1/2A 1/4AA 1/4Aa 1/2a 1/4aA 1/4aa 兩對基因雜種的遺傳分析 例： RrYy RrYy RrYy產(chǎn)生四種類型的配子，其概率各為 1/4。 用 棋盤法表示為 : 1/4RY 1/4Ry 1/4rY 1/4ry 1/4RY 1/16RRYY 1/16RRYy 1/16RrYY 1/16RrYy 1/4Ry 1/16RRYy 1/16Rryy 1/16RrYy 1/16Rryy 1/4rY 1/16RrYY 1/16RrYy 1/16rrYY 1/16rrYy 1/4ry 1/16RrYy 1/16Rryy 1/16rrYy 1/16rryy 分枝法 適用范圍：兩對 及兩對 以上基因雜 種的遺傳分析 。 習題 ： AaBbCc AaBbCc，用分支法計算 其后代的表現(xiàn)型比例和基因型比例。 可將它的 每對基因分別考慮 ：即 Aa Aa ， Bb Bb， Cc Cc。 每一 組合都產(chǎn)生三種不同的基因型，其比 率是 1:2:1；每一組合都產(chǎn)生兩種表 現(xiàn)型，比率是 3:1。按照它們 各自的 概率相乘 起來，便是子代的基因型和 表現(xiàn)型 。 表現(xiàn)型比例 Aa Aa Bb Bb Cc Cc (8種 ) 表型 簡化 3/4A 3/4B 3/4C= 27/64ABC 27ABC 1/4c = 9/64ABcc 9ABc 1/4b 3/4C = 9/64AbbC 9AbC 1/4c = 3/64Abbcc 3Abc 1/4a 3/4B 3/4C = 9/64aaBC 9aBC 1/4c = 3/64aaBcc 3aBc 1/4b 3/4C = 3/64aabbC 3abC 1/4c = 1/64aabbcc 1abc 基因型比例 1CC= 1AABBCC 1BB 2Cc= 2AABBCc 1cc = 1AABBcc 1CC = 2AABbCC 1AA 2Bb 2Cc = 4AABbCc 1cc = 2AABbcc 1CC = 1AAbbCC 1bb 2Cc = 2AAbbCc 1cc = 1AAbbcc 1CC= 2AaBBCC 1BB 2Cc= 4AaBBCc 1cc = 2AaBBcc 1CC = 4AaBbCC 2Aa 2Bb 2Cc = 8AaBbCc 1cc= 4AaBbcc 1CC= 2AabbCC 1bb 2Cc= 4AabbCc 1cc = 2Aabbcc 1CC= 1aaBBCC 1BB 2Cc= 2aaBBCc 1cc= 1aaBBcc 1CC= 2aaBbCC 1aa 2Bb 2Cc= 4aaBbCc 1cc= 2aaBbcc 1CC= 1aabbCC 1bb 2Cc= 2aabbCc 1cc =1aabbcc 三、適合度檢驗 適合度檢驗： 遺傳學研究中通過理論計 算來預期雜交后代的基因型 和 表現(xiàn)型，判 斷實得結(jié)果同理論預期的符合程度的問題 ，在統(tǒng)計學上叫做“適合度測驗”。 偏差 存在 原因 ： 根本的原因是由于機率 和隨機取樣而產(chǎn)生的波動。 假設(shè)檢驗原理 ： 小概率事件在一次試驗中幾乎是不可能 出現(xiàn)的。若根據(jù)一定的假設(shè)條件計算出來 該事件發(fā)生的概率很小，而在一次試驗中 竟 然發(fā)生了，則認為假設(shè)的條件不正確。 因此，否定假設(shè)。 例：共 100個小球，黑球：白球 1： 99，假設(shè)袋中的白球是 99個，任取一個 球得到黑球的概率是 1/100，即在一次取 球中很少遇到抽取一球是黑球的。 現(xiàn)居然從袋中抽到一黑球，那自然使 人懷疑假設(shè)。 顯著水平的界限 ： 統(tǒng)計學上有一個人為的界限： 當 p 0.05差異不顯著； 0.05 p 0.01差異顯著； p 0.01差異非常顯著。 如試驗屬于隨機誤差的概率小于 5或 1 時，就可認為一次試驗中，它不能屬于 隨機誤差，而主要是試驗處理效應。 四、用卡平方來測定適合度 卡平方 ： X 2是經(jīng)過統(tǒng)計學處理后計算 出來的一個指數(shù)，用來代表實得數(shù)與理 論預期數(shù)的總偏差。 X2(N)= (O-E)2/E X2(N)= (實得數(shù)預期數(shù) )2/預期數(shù) df=n 1 卡方 測驗 的步驟 ： 建立 假說（提出零假設(shè) H0： 1 2和 備擇假說 HA： 12 ） ； 算 預期 值 ， 確定 顯著水平 ; 計算 X2值 ; 確定 自由度，查 X2表，求偏差的概率，對假 設(shè)進行選取。 例如 ， 在番茄中某次實驗以純合的紫莖 、 缺刻 葉植株 （ AACC） 與純合的綠莖 、 馬鈴薯葉植株 （ aacc） 雜交 ， F2 得到 454個植株 ， 其 4種表型的 頻數(shù)分布如下：紫莖缺刻葉： 247；紫莖馬鈴薯 葉： 90；綠莖缺刻葉： 83：綠莖馬鈴薯葉： 34， 判斷該實驗結(jié)果是否符合孟德爾的 9: 3: 3: 1的理 論比率 ? 解 : 假設(shè) H0： 樣本 結(jié)果 247:90:83:1 符合 理論 比 9:3:3:1 HA： 不 符合 9:3:3:1， 顯著水平 ： 0.05 理論 預期 454 9/16 255.37 454 3/16 85.13 454 1/16 28.37 2=(247-255.4)2/255.4+(90-85.1)2/85.1+(83- 85.1)2/85.1+(34-28.4)2/28.4=1.17 自由度 df=n-1 4 1 3， 查 X2值表， df 3 , X2（ 3） 0.05 7.82 X2cX20.05 （ 1.710.05 接受 H0，即樣本結(jié)果是符合理論比率 9:3:3:1 的。 CONCEPTS SUMMARY Mendels success can be attributed to his choice of the pea plant as an experimental organism, the use of characters with a few, easily distinguishable phenotypes, his experimental approach, and careful attention to detail. The principle of segregation states that an individual possesses two alleles coding for a trait and that these two alleles separate in equal proportions when gametes are formed. The concept of dominance indicates that, when dominant and recessive alleles are present in a heterozygote, only the trait of the dominant allele is observed in the phenotype. The two alleles of a genotype are located on homologous chromosomes, which separate during anaphase I of meiosis. The separation of homologous chromosomes brings about the segregation of alleles. The principle of independent assortment states that genes coding for different characters assort independently when gametes are formed. Independent assortment is based on the random separation of homologous pairs of chromosomes during anaphase I of meiosis; it occurs when genes coding for two characters are located on different pairs of chromosomes. Probability is the likelihood of a particular event occurring. The multiplication rule of probability states that the probability of two or more independent events occurring together is calculated by multiplying the probabilities of the independent events. The addition rule of probability states that the probability of any of two or more mutually exclusive events occurring is calculated by adding the probabilities of the events. Observed ratios of progeny from a genetic cross may deviate from the expected ratios owing to chance. The goodness-of- fit chi-square test can be used to determine the probability that a difference between observed and expected numbers is due to chance.