資源簡介

第1節(jié) 孟德爾的豌豆雜交實驗(一)
第2課時　對分離現(xiàn)象解釋的模擬實驗及驗證
【學習目標】
一、性狀分離比的模擬實驗
1.模擬內(nèi)容
用具或操作 模擬對象或過程
甲、乙兩個小桶 　雌、雄生殖器官　
小桶內(nèi)的彩球 　雌、雄配子　
不同彩球的隨機組合 　雌、雄配子　的隨機結(jié)合
2.操作步驟
3.分析結(jié)果得出結(jié)論
(1)彩球組合類型數(shù)量比為　DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1　。
(2)彩球組合類型代表的顯、隱性性狀的數(shù)值比為顯性∶隱性≈3∶1。
二、對分離現(xiàn)象解釋的驗證及分離定律
1.驗證方法:　測交　法(F1與　隱性純合子　雜交)。
2.遺傳圖解
預期結(jié)果:子代中高莖與矮莖植株的數(shù)量比為　1∶1　。
3.實驗結(jié)果:F1×矮莖→87高莖∶79矮莖,高莖與矮莖植株的數(shù)量比接近　1∶1　。
4.實驗結(jié)論:孟德爾的假說是　正確　的。
5.分離定律:在生物的體細胞中,控制同一性狀的遺傳因子　成對　存在,不相融合;在形成配子時,成對的　遺傳因子　發(fā)生分離,分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中,隨　配子　遺傳給后代。
6.假說—演繹法
一般程序:發(fā)現(xiàn)問題→　提出假說　→　演繹推理　→實驗驗證→得出結(jié)論。
【合作探究】
任務1　性狀分離比的模擬實驗
活動1　閱讀課本P6性狀分離比的模擬實驗的目的和步驟,回答下列問題
1.兩個小桶放入數(shù)量相等的兩種彩球的含義是什么 兩個小桶內(nèi)彩球的總數(shù)必須相等嗎
提示　兩種彩球分別模擬含有顯性、隱性兩種遺傳因子的配子,且F1產(chǎn)生的兩種配子的數(shù)量相等。兩個小桶內(nèi)彩球總數(shù)可以不相等,因為甲、乙小桶內(nèi)的彩球分別代表雌、雄配子,它們的數(shù)量可以不相等。理論上,雄配子數(shù)遠多于雌配子數(shù)。
2.分別從兩個桶內(nèi)隨機抓取一個彩球的含義是什么
提示　在形成配子時,成對的遺傳因子發(fā)生分離。
3.為了保證不同配子間結(jié)合的機會均等,且所得結(jié)果與理論值相近,抓取彩球時應注意哪些問題
提示　①隨機抓取;②應將抓取的彩球放回原來的小桶內(nèi);③每次抓取彩球之前要搖勻;④重復多次。
4.理論上,實驗結(jié)果應是彩球組合DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,但有位同學抓取4次,結(jié)果是DD∶Dd=2∶2,這能否說明實驗設計有問題
提示　不能。DD∶Dd∶dd=1∶2∶1是一個理論值,如果統(tǒng)計數(shù)量太少,不一定會符合DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,統(tǒng)計的數(shù)量越多,越接近該理論值。
例1　某同學想利用不同顏色的彈珠(黑色代表D配子,白色代表d配子)和甲、乙兩個容器(代表兩種生殖器官)設置一個性狀分離比模擬實驗,以更好地體驗孟德爾的假說。下列設置正確的是(　　)。
【答案】　D
【解析】　性狀分離比的模擬實驗中,甲、乙兩個小桶分別代表雌、雄生殖器官,甲、乙兩小桶內(nèi)的彈珠分別代表雌、雄配子,用不同彈珠的隨機結(jié)合,模擬生物在生殖過程中雌、雄配子的隨機組合,則兩個小桶中小球的總數(shù)量不一定要相等,但每個小桶中兩種不同顏色的小球的數(shù)量要相等。
對點練1　用甲、乙兩個桶及兩種不同顏色的小球進行性狀分離比的模擬實驗,下列敘述正確的是(　　)。
A.甲、乙兩桶中都有兩種不同顏色的小球,每種顏色代表來自父方或母方
B.此實驗需要多次重復進行,預期得到的結(jié)果為AA∶Aa∶aa=2∶1∶1
C.甲、乙兩桶中的小球數(shù)量可以不相等,但每桶中的A與a小球數(shù)量一定要相等
D.從甲、乙兩桶中各抓取一個小球進行組合,該過程代表雌、雄配子的形成
【答案】　C
【解析】　兩個小桶中都有兩種顏色的小球,兩種顏色代表子一代形成的兩種不同的遺傳因子,A錯誤;經(jīng)過多次重復實驗,預期得到的統(tǒng)計結(jié)果為AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,B錯誤;在兩個小桶中各抓取一個小球進行組合,代表的是雌、雄配子的結(jié)合過程,D錯誤。
任務2　對分離現(xiàn)象解釋的驗證及分離定律
活動2　閱讀課本P7以及下列材料,體會假說—演繹法的巧妙之處,歸納分離定律的內(nèi)容
　　假說—演繹法是指在觀察和分析的基礎上提出問題以后,通過推理和想象提出解釋問題的假說,由于假說無法被直接驗證,需要根據(jù)假說進行演繹推理,推出預測的結(jié)果,再通過實驗來檢驗。如果實驗結(jié)果與預測相符,就可以認為假說是正確的,反之,則可以認為假說是錯誤的。這是現(xiàn)代科學研究中常用的一種方法。
孟德爾用豌豆做了大量的雜交實驗,在對實驗結(jié)果進行觀察、記錄和數(shù)學統(tǒng)計分析的過程中,發(fā)現(xiàn)雜種后代中出現(xiàn)了一定比例的性狀分離。他通過嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂筇岢黾僬f,并對性狀分離現(xiàn)象作出嘗試性解釋,這種解釋就是假說。然后他巧妙地設計了實驗用以檢驗假說,實驗不可能直接驗證假說本身,而是驗證由假說演繹出的推論,即如果遺傳因子決定生物性狀的假說是成立的,那么,根據(jù)假說可以對雜交實驗結(jié)果進行理論推導和預測;然后,將實驗獲得的數(shù)據(jù)與理論推導值進行比較,如果二者一致證明假說是正確的,如果不一致則證明假說是錯誤的。
當然,對假說的實踐檢驗過程是很復雜的,不能單靠一兩個實驗來說明問題。事實上,孟德爾做的很多實驗都得到了相似的結(jié)果,后來又有數(shù)位科學家做了許多與孟德爾相似的實驗,大量的實驗都驗證了孟德爾假說的真實性。之后,孟德爾假說最終發(fā)展為遺傳學的經(jīng)典理論。此外,對基因與染色體關(guān)系的探究(詳見第2章)、DNA復制方式和中心法則的提出與證實(詳見第3章),以及遺傳密碼的破譯(詳見第4章)等都是運用假說—演繹法的案例。
1.孟德爾假說的核心內(nèi)容(實質(zhì))是什么
提示　F1(Dd)形成的配子D∶d=1∶1。
2.某同學設計了①F1自交、②F1與顯性親本雜交、③F1與隱性親本雜交三種實驗方案,哪一種方案最適合用于驗證孟德爾的假說 試說明原因。
提示　孟德爾以F1自交結(jié)果為依據(jù)提出假說,因此①不能用于證明假說;顯性親本為純合子,后代均為顯性個體,無法證明F1的遺傳因子組成,因此②也不能用于證明假說;隱性純合子產(chǎn)生的含有隱性遺傳因子的配子,在與F1產(chǎn)生的配子結(jié)合后,只表現(xiàn)出F1配子所決定的性狀,因此,后代的性狀類型及比例即為F1所產(chǎn)生的配子類型及比例,所以③最適合用于驗證孟德爾的假說。
3.總結(jié)孟德爾運用假說—演繹法研究分離定律的過程。
提示　①發(fā)現(xiàn)問題→為什么F2中總是出現(xiàn)3∶1的性狀分離比
②提出假說→提出由遺傳因子控制生物性狀等觀點。
③演繹推理→F1為雜合子,其測交后代的性狀分離比接近1∶1。
④實驗驗證→測交實驗驗證演繹推理內(nèi)容。
⑤得出結(jié)論→通過實驗驗證,假說成立。
4.想一想,有哪些方法可以驗證分離定律
提示　
①自交法
具有相對性狀的
純合親本雜交→F1雜合
子自交→后代性狀分
離比為3∶1 符合分
離定律
②測交法
③配子法(花粉鑒定法)
雜合子→產(chǎn)生兩種配子
且比例為1∶1 符合分離定律
5.測交實驗可以測定哪些內(nèi)容 能否測定被測個體配子的數(shù)量
提示　測交可用于測定被測個體的遺傳因子組成、配子種類和配子的比例,還可用于測定被測個體是純合子還是雜合子,驗證分離定律。不能測定被測個體配子的數(shù)量。
6.根據(jù)分離定律的內(nèi)容,試推測分離定律的適用范圍。
提示　適用于真核生物有性生殖的細胞核控制的一對相對性狀。細胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)控制的性狀不遵循分離定律,原核生物和非細胞結(jié)構(gòu)生物不遵循分離定律。
認知生成
孟德爾運用假說—演繹法研究分離定律的過程
觀察現(xiàn)象 正交與反交,子一代都是高莖,子二代高莖∶矮莖=3∶1
發(fā)現(xiàn)問題 為什么F1都是高莖,矮莖消失了嗎 為什么F2高莖∶矮莖=3∶1
提出假說 a.生物的性狀是由遺傳因子決定的。 b.在體細胞中,遺傳因子是成對存在的。 c.生物體在形成配子時,成對的遺傳因子彼此分離,分別進入不同的配子中。配子中只含有每對遺傳因子中的一個。 d.受精時,雌雄配子的結(jié)合是隨機的
演繹推理
實驗驗證 實際結(jié)果:測交后代中高莖∶矮莖接近1∶1
得出結(jié)論 實際結(jié)果與預期結(jié)果一致,假說正確,得出分離定律
例1　(不定項)孟德爾設計的測交實驗是用F1與矮莖豌豆雜交。下列關(guān)于測交實驗的說法,正確的是(　　)。
A.孟德爾對分離現(xiàn)象進行解釋后,預期了測交實驗的結(jié)果才進行測交實驗
B.測交實驗過程中需要進行去雄的操作
C.測交實驗不能用矮莖豌豆作母本
D.測交實驗過程中需要兩次套紙袋的操作
【答案】　ABD
【解析】　測交實驗既可以將矮莖作母本,也可以將其作父本,C不正確。
對點練1　孟德爾的一對相對性狀的遺傳實驗中,具有1∶1比例的有(　　)。
①子一代產(chǎn)生的不同類型配子的比例
②子二代的性狀分離比
③子一代測交后代性狀比
④子一代產(chǎn)生的雌、雄配子比例
⑤子一代產(chǎn)生的不同類型的雌配子比例
⑥子一代產(chǎn)生的不同類型的雄配子比例
A.①②④⑤⑥
B.①③⑤⑥
C.①③④⑤
D.①③④⑥
【答案】　B
【解析】　①子一代產(chǎn)生的不同類型的配子比是1∶1;②F1自交,F2中性狀分離比為3∶1;③F1測交,后代性狀分離比為1∶1;④自然界中進行有性生殖的大多生物,其雄配子數(shù)多于雌配子數(shù);⑤F1產(chǎn)生配子時,不同類型的雌配子的數(shù)量比為1∶1;⑥F1產(chǎn)生的不同類型的雄配子的數(shù)量比為1∶1。
素能提升　顯隱性性狀的判斷與實驗設計(科學探究能力)
　　玉米是遺傳學實驗經(jīng)常用到的材料,在自然狀態(tài)下,玉米花粉既可以落到同一植株的柱頭上,也可以落到其他植株的柱頭上(如圖所示)。請回答下列有關(guān)問題:
1.玉米的高莖對矮莖為顯性。為探究一高莖玉米植株的果穗上所結(jié)籽粒的遺傳因子組成,某同學選取了該玉米果穗上的2粒種子單獨隔離種植,觀察記錄并分別統(tǒng)計后代植株的性狀,結(jié)果后代全為高莖,該同學即判斷玉米果穗所有籽粒均為純種。可老師認為他的結(jié)論不科學,為什么
提示　選擇樣本太少,實驗有一定的偶然性,不能代表全部籽粒的遺傳因子組成。
2.玉米的常態(tài)葉與皺葉是一對相對性狀。某研究小組計劃以自然種植多年后收獲的一批常態(tài)葉與皺葉玉米的種子為材料,想通過實驗判斷該相對性狀的顯隱性。
(1)甲同學的思路是隨機選取等量常態(tài)葉與皺葉玉米種子各若干粒,分別單獨隔離種植,觀察子一代性狀;
若子一代發(fā)生性狀分離,則親本為　　　　性狀;
若子一代未發(fā)生性狀分離,則需要 。
(2)乙同學的思路是隨機選取等量常態(tài)葉與皺葉玉米種子各若干粒種植,雜交,觀察子代性狀,請幫助預測實驗結(jié)果及得出相應結(jié)論。
提示　(1)顯性　分別從子代中各取出等量若干玉米種子種植,雜交,觀察其后代葉片性狀,表現(xiàn)出的葉形為顯性性狀,未表現(xiàn)出的葉形為隱性性狀
(2)若后代只表現(xiàn)一種葉形,則該葉形為顯性性狀,另一種為隱性性狀;若后代既有常態(tài)葉又有皺葉,且數(shù)量相當,則不能作出顯隱性判斷。
認知生成
1.根據(jù)子代性狀判斷顯隱性
2.合理設計雜交實驗,判斷性狀的顯隱性
例2　孟德爾的豌豆雜交實驗涉及雜交、自交和測交。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)。
A.測交和自交都可以用來判斷某一顯性個體的遺傳因子組成
B.測交和自交都可以用來判斷一對相對性狀的顯隱性
C.培育所需顯性性狀的優(yōu)良品種時要利用測交和雜交
D.雜交和測交都能用來驗證分離定律
【答案】　A
【解析】　測交和自交都可以用來判斷某一顯性個體的遺傳因子組成,如果測交后代中既有顯性性狀又有隱性性狀出現(xiàn),或自交后代中出現(xiàn)性狀分離,則此顯性個體為雜合子,A正確;雜合子自交后代會出現(xiàn)性狀分離,所以可以用來判斷一對相對性狀的顯隱性,但測交的親代和后代都是兩種性狀,無法判斷一對相對性狀的顯隱性,B錯誤;培育所需顯性性狀的優(yōu)良品種時要利用自交,淘汰出現(xiàn)性狀分離的雜合子,獲得顯性純合子,C錯誤;測交能用來驗證分離定律,雜交不能,D錯誤。
【隨堂檢測】
課堂小結(jié) 課堂小測
判斷正誤。 (1)在一對相對性狀的雜交實驗中,形成F2時,雌雄配子的結(jié)合方式有兩種。 (×) (2)根據(jù)分離定律,顯性遺傳因子遺傳給子代的可能性更大。 (×) (3)在性狀分離比的模擬實驗中,每個小桶內(nèi)兩種顏色的彩球的數(shù)量必須相等。 (√) (4)真核生物的所有遺傳因子的傳遞都遵循分離定律。 (×) (5)假說—演繹法中驗證環(huán)節(jié)的實驗結(jié)果總會與預期相符。 (×)
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