浙教版高中生物课件：分离定律.ppt

第一节分离定律 1 2 55 教材分析 分离定律是本册书的开篇 它循着人类认识基因之路 从140多年前孟德尔的植物杂交实验开始 即从个体水平出发 来展示人类探索遗传规律的历程 教师以分离定律的发现过程为载体 对学生进行科学方法的教育 本章的内容都与其他章有紧密的联系 本章的讲述的是140年前孟德尔对遗传现象的推测 以及根据推测总结出的遗传规律 但推测是否正确 分子基础是什么 需要后期的研究成果去验证 解释和发展 2 3 55 教学策略 1 以问题为线索 引导学生通过质疑和推理来学习本节内容 2 遵循 学习 实践 创新 的思路 简介孟德尔发现遗传规律的过程 使学生明确孟德尔的成功离不开坚实的知识基础 持之以恒的实验探究以及科学创新的实验方法 3 用科学方法教育统领教学的全过程 教材中关于分离定律发现过程的写法 体现了 观察实验 发现问题 分析问题 提出假设 设计实验 验证假说 归纳综合 总结规律 的科学研究一般过程 3 4 55 孟德尔 gregorj mendel 1822 1884 及其杂交试验 从1856 1871年进行了大量植物杂交试验研究 其中对豌豆 严格自花授粉 闭花授粉 差别明显的7对简单性状进行了长达8年研究 提出遗传因子假说及其分离与自由组合规律 后称mendel slaws 1865年2月8日和3月8日先后两次在布尔诺自然科学会例会上宣读发表 1866年整理成长达45页的 植物杂交试验 一文 发表在 布隆自然科学会志 第4卷上 奥地利布隆 br nn 现捷克布尔诺 bruo 教学流程 4 第一节分离规律section1 1thelawofsegregation 一 一对相对性状的分离现象二 分离现象的解释三 基因型与表现型四 分离规律的验证五 分离规律的意义与应用 5 一 一对相对性状的分离现象 相关背景知识性状与相对性状豌豆的7个性状及其相对性状孟德尔的豌豆杂交试验 一 豌豆花色杂交试验 二 七对相对性状杂交试验结果 三 性状分离现象 6 7 55 流程图 性状分离 后代的类型 构成 性状 有两种或更多 同一性状的不同 表现 相对性状 显性性状 隐性性状 表现型 7 8 55 一 豌豆花色杂交试验 1 试验方法 9 9 55 2 试验结果 f1 杂种一代 的花色全部为红色 f2 杂种二代 有两种类型的植株 一种开红花 一种开白花 并且红花植株与白花植株的比例接近3 1 p红花 白花 f1红花 f2红花白花株数705224比例3 151 12 二 分离现象的解释 一 遗传因子假说 二 遗传因子的分离规律 三 豌豆花色分离现象解释 四 豌豆子叶颜色遗传因子的分离与组合 15 11 55 一 遗传因子假说 孟德尔在试验结果分析基础上提出了遗传因子 inheritedfactor determinant hereditarydeterminant factor 的概念 认为 生物性状是由遗传因子决定 且每对相对性状由一对遗传因子控制 显性性状受显性因子 dominant 控制 而隐性性状由隐性因子 recessive 控制 只要成对遗传因子中有一个显性因子 生物个体就表现显性性状 遗传因子在体细胞内成对存在 而在配子中成单存在 体细胞中成对遗传因子分别来自父本和母本 16 12 55 二 遗传因子的分离规律 遗传因子在世代间的传递遵循分离规律 thelawofsegregation 性母细胞中 成对的遗传因子在形成配子时彼此分离 分配到配子中 配子只含有成对因子中的一个 而杂种体细胞中 分别来自父母本的成对遗传因子也各自独立 互不混杂 在形成配子时彼此分离 互不影响 杂种产生含两种不同因子 分别来自父母本 的配子 并且数目相等 各种雌雄配子受精结合是随机的 即两种遗传因子是随机结合到子代中 17 13 55 三 豌豆花色分离现象解释 孟德尔利用其遗传因子假说 分离规律对性状分离现象进行解释 认为 f2产生性状分离现象是由于遗传因子的分离与组合 18 14 55 纯合子 杂合子 基因型 组合 基因 控制一对相对性状的 成对基因相同的个体 含等位基因的个体 两种不同形式的基因 等位基因 显性基因 隐性基因 流程图 20 三 基因型 genotype 和表现型 phenotype 基本概念 一 基因型与表现型的相互关系 二 纯合 homozygous 与杂合 heterozygous 三 生物个体基因型的推断 21 16 55 四 分离规律的验证 遗传因子仅是一个理论的 抽象的概念 当时孟德尔不知道遗传因子的物质实体是什么 如何实现分离 遗传因子分离行为仅仅是孟德尔基于豌豆7对相对性状杂交试验中所观察到的f1 f2个体表现型及f2性状分离现象作出的一种假设 正因为如此 从孟德尔杂交试验到遗传因子假说是一个高度理论抽象过程 所以当时几乎没有人能够理解 如何对这一假说进行验证呢 一个正确的理论 它首先要能解释已知的现象 其次要能够对未知事物作出理论推断 预测未知 并通过试验来检验推断结果 这是科学理论的一般验证过程 遗传因子假说及其分离能够解释豌豆杂交试验中观察到的性状分离现象 25 分离规律的验证方法 一 测交法 二 自交法 三 f1花粉鉴定法 26 18 55 一 测交法 1 杂种f1的基因型及其测交结果的推测杂种f1的表现型与红花亲本 cc 一致 但根据孟德尔的解释 其基因型是杂合的 即为cc 因此杂种f1减数分裂应该产生两种类型的配子 分别含c和c 并且比例为1 1 白花植株的基因型是cc 只产生含c的一种配子 推测 如果用杂种f1与白花植株 cc 杂交 后代应该有两种基因型 cc和cc 分别表现为红花和白花 且比例为1 1 28 19 55 二 自交法 纯合体 如cc 只产生一种类型的配子 其自交后代也都是纯合体 不会发生性状分离现象 杂合体 如cc 产生两种配子 其自交后代会产生3 1的显性 隐性性状分离现象 f2基因型及其自交后代表现推测 1 4 表现隐性性状f2个体基因型为隐性纯合 如白花f2为cc 3 4 表现显性性状f2个体中 1 3是纯合体 cc 2 3是杂合体 cc 推测 在显性 红花 f2中 1 3自交后代不发生性状分离 其f3均开红花 2 3自交后代将发生性状分离 31 20 55 三 f1花粉鉴定法 测交法是根据测交后代表现型类型和比例来测定f1产生配子类型和比例 并进而推测f1基因型 即 ft表现型类型和比例 f1配子类型和比例 f1基因型性状是在生物生长发育特定阶段表现 大多数性状不会在配子 体 上表现 因此无法通过配子 体 鉴定配子类型 如花色 籽粒形状等 也有一些基因在二倍孢子体水平和配子体水平都会表现 例如玉米 水稻 高粱 谷子等禾谷类wx 非糯性 对wx 糯性 为显性 它不仅控制籽粒淀粉粒性状 而且控制花粉粒淀粉粒性状 35 21 55 含wx基因的花粉粒具有直链淀粉 而含wx基因的花粉粒具有支链淀粉 用稀碘液对花粉粒进行染色 就可以判断花粉粒的基因型 推测 1 2wx直链淀粉 稀碘液 蓝黑色1 2wx支链淀粉 稀碘液 红棕色用稀碘液处理玉米 糯性 非糯性 f1 wxwx 植株花粉 在显微镜下观察 结果表明 花粉粒呈两种不同颜色的反应 蓝黑色 红棕色 1 1 结论 分离规律对f1基因型及基因分离行为的推测是正确的 36 22 55 五 分离比例实现的条件 研究的生物体必须是二倍体 体内染色体成对存在 并且所研究的相对性状差异明显 在减数分裂过程中 形成的各种配子数目相等 或接近相等 不同类型的配子具有同等的生活力 受精时各种雌雄配子均能以均等的机会相互自由结合 受精后不同基因型的合子及由合子发育的个体具有同样或大致同样的存活率 杂种后代都处于相对一致的条件下 而且试验分析的群体比较大 38 六分离规律的意义与应用 一 分离规律的理论意义 二 在遗传育种工作中的应用 39 24 55 一 分离规律的理论意义 基因分离规律及后面将要介绍自由组合规律都是建立在遗传因子假说的基础之上 遗传因子假说及基因分离规律对以后遗传和生物进化研究具有非常重要的理论意义 1 形成了颗粒遗传的正确遗传观念 2 指出了区分基因型与表现型的重要性 3 解释了生物变异产生的部分原因 4 建立了遗传研究的基本方法 40 25 55 二 在遗传育种工作中的应用 遗传因子假说及其分离规律不仅具有重要的理论意义 而且对生物遗传改良工作有重要的指导意义 在杂交育种工作中的应用在良种繁育及遗传材料繁殖保存工作中的应用在杂种优势利用工作中的应用为单倍体育种提供理论可能性 45 26 55 谢谢 53 以下为附件 教师上课时参考使用 27 55 孟德尔的豌豆杂交试验 所选择的七个性状的相对性状间都存在明显差异 后代个体间表现明显的类别差异 按杂交后代的系谱进行的记载和分析 对杂交后代性状表现进行归类统计 并分析了各种类型之间的比例关系 8 28 55 植物杂交试验的符号表示 p 亲本 parent 杂交亲本 作为母本 提供胚囊的亲本 作为父本 提供花粉粒的杂交亲本 表示人工杂交过程 f1 表示杂种第一代 firstfilialgeneration 表示自交 采用自花授粉方式传粉受精产生后代 f2 f1代自交得到的种子及其所发育形成的的生物个体称为杂种二代 即f2 由于f2总是由f1自交得到的所以在类似的过程中 符号往往可以不标明 10 29 55 豌豆杂交操作方法 30 55 3 反交 reciprocalcross 试验及其结果 孟德尔后来用白花亲本作为母本 红花亲本作为父本进行杂交试验 即 白花 红花 通常人们将这两种杂交组合方式之一称为正交 另一种则是反交 reciprocalcross 反交试验结果 f1植株的花色仍然全部为红色 f2红花植株与白花植株的比例也接近3 1 反交试验结果与正交完全一致 表明 f1 f2的性状表现不受亲本组合方式的影响 与哪一个亲本作母本无关 13 31 55 二 七对相对性状杂交试验结果 14 32 55 四 豌豆子叶颜色遗传因子的分离与组合 19 33 55 一 基因型与表现型的相互关系 基因型是生物性状表现的内在决定因素 基因型决定表现型 如一株豌豆的基因型是cc或cc 则该植株会开红花 而基因型为cc的植株才会开白花 表现型是基因型与环境条件共同作用下的外在表现 往往可以直接观察 测定 而基因型往往只能根据生物性状表现来进行推断 22 34 55 二 生物个体基因型的推断 基因型和表现型的概念是建立在性状上 所以当我们谈到生物个体的基因型或表现型时 往往都是针对所研究的一个或几个性状而言 而不考虑其它性状和基因的差异 通常可以根据生物的表现型来对一个生物的基因型作出推断 尤其是推断表现为显性性状的生物个体的基因型是纯合的 还是杂合的 例 有一株豌豆a开红花 如何判断它的基因型 23 35 55 例 红花植株基因型推断 因为表现型为红花 所以至少含有一个显性基因c 判断a植株是纯合体 cc 还是杂合体 cc 要看它所产生配子的类型 比例或者自交后代是否出现性状分离现象 用a植株进行自交 如果自交后代都开红花 则a植株是纯合体 其基因型是cc 如果自交后代有红花和白花两种 且两种个体的比例为3 1 则a植株是杂合体cc 24 36 55 测交 testcross 的概念与作用 测交法 是把被测验的个体与隐性纯合的亲本杂交 根据测交子代ft所出现的表现型种类和比例 可以确定被测个体的基因型 被测个体不仅仅是f1 可以是任一需要确定基因型的生物个体 因为隐性纯合体只能产生一种含隐性基因的配子 它们和含有任何基因的某一种配子结合 其子代将只能表现出那一种配子所含基因的表现型 所以测交子代的表现型的种类和比例正好反映了被测个体所产生的配子种类和比例 27 37 55 红花f1的测交结果推测 29 38 55 2 测交试验结果 mendel用杂种f1与白花亲本测交 结果表明 在166株测交后代中 85株开红花 81株开白花 其比例接近1 1 结论 分离规律对杂种f1基因型 cc 及其分离行为的推测是正确的 30 39 55 f2基因型及其自交后代表现推测 32 40 55 f2自交试验结果 孟德尔将f2代显性 红花 植株按单株收获 分装 由一个植株自交产生的所有后代群体称为一个株系 line 将各株系分别种植 考察其性状分离情况 所有7对性状试验结果均列于表2 2中 发生性状分离现象的株系数与没有发生性状分离现象的株系数之比总体上是趋向于2 1 表现出性状分离现象的株系来自杂合 cc f2个体 未表现性状分离现象的株系来自纯合 cc f2个体 结论 f2自交结果证明根据分离规律对f2代基因型的推测是正确的 33 41 55 豌豆7对相对性状显性f2自交后代表现 34 42 55 37 43 55 1 形成了颗粒遗传的正确遗传观念 分离规律表明 体细胞中成对的遗传因子并不相互融合 而是保持相对稳定 并且相对独立地传递给后代 父本性状和母本性状在后代中还会分离出来 它否定了融合 混合 遗传 blendinginheritance 观念 确立了颗粒遗传 particulateinheritance 的观念 在遗传学史上是一个非常重要的理论进步 促进了人们对遗传物质的本质的研究 41 44 55 2 指出了区分基因型与表现型的重要性 早期的遗传研究与育种工作在考察生物个体之间的差异时 所考虑的就是可以直接观察到的性状表现 表现型 的差异 遗传因子假说指出 生物性状只是其遗传因子组成 基因型 的外在表现 在遗传研究和育种工作中 仅仅考虑生物的表现型是不适当的 必须对生物的基因型和表现型加以区分 重视表现型与基因型间的联系与区别 42 45 55 3 解释了生物变异产生的部分原因 遗传变异是生物种类间和个体间性状差异的根本原因 是生物进化过程中进行自然选择的基础 也是遗传研究与育种工作的物质基础 因此解释遗传变异产生的原因是遗传学的重要任务之一 分离规律表明 生物的变异可能产生于等位基因分离 由于杂合基因的分离 可能会在亲子代之间产生明显的差异 这就是变异产生的一个方面的原因 43 46 55 4 建立了遗传研究的基本方法 孟德尔所采用的一系列遗传研究和杂交后代观察 资料分析方法 对1900年重新发现孟德尔遗传规律的三人有重要启示 并在很长时期内成为遗传研究工作最基本的准则 即使今天遗传研究方法得到了极大丰富 从各种方法之中仍然可以找到这些基本准则的影子 1900年以后 人们采用这些方法 进行了大量类似的遗传研究 并最终证明了孟德尔遗传规律的普遍适用性 同时也发现了许多用孟德尔遗传规律不能够解释的遗传现象 但例外现象 正是遗传学新的生长点 一种独特的例外现象的发现往往导致新研究领域的产生 44 47 55 1 在杂交育种工作中的应用 杂交育种就是用不同亲本材料杂交 从后代中选择更为优良的个体加以繁殖作为生产品种 在杂交育种中 常常要多代选择和自交 以得到所需基因型纯合类型 亲本选择