1.1孟德尔的豌豆杂交实验（一）学案（人教版必修I）.doc

金太阳新课标资源网 第1章 遗传因子的发现第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）教材预览导言遗传是生物界的普遍现象，很早就被人们认识到，但其中的奥秘却直到孟德尔时代才开始逐渐被揭开。这得从140多年前孟德尔的植物杂交实验讲起，其中孟德尔做的最成功的是豌豆杂交实验。人们曾经认为两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，是子代表现出介于双亲之间的性状。此即所谓的融合遗传观点。按这种观点黑毛羊与白毛羊杂交，子代羊该是什么毛色？你同意这种观点吗？1. 豌豆适合做杂交实验材料的特点1）豌豆在自然状态下一般都是（纯种或杂种），杂交结果可靠又容易分析。2） 豌豆具有许多易于区分的，实验结果容易观察和分析。思考：选择怎样的实验材料才符合杂交实验的要求？为什么用豌豆做杂交实验容易取得成功？提示：要获得真正是由于杂交产生的杂种，亲本应该是纯种。豌豆在自然状态下一般都是纯种，杂交结果可靠又容易分析。正确分析杂交实验的结果，前提是要能对不同个体的性状类型进行明确的区分。豌豆具有许多易于区分的性状，实验结果容易观察和分析。概念：杂交是指，植物的和动物的属于自交。答案：不同个体间的交配 自花传粉 自体受精2.一对相对性状的杂交实验 概念：1）正交和反交：2）在一对相对性状的杂交实验中，把F1中显现出来的性状，叫做，未显现出来的性状叫做。在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做。思考：为什么不同时对多对相对性状的遗传进行分析？为什么要进行正反交实验？孟德尔为什么能发现遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离而别人发现不了？是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离呢？提示：首先对每一对相对性状的遗传分别进行研究，便于分析。同时进行正反交实验可以排除亲本选择不同对结果的影响，使实验分析可靠。孟德尔最先在生物学实验中对观察结果进行统计学处理，在此基础上，他果断抛弃了前人融合遗传的观点，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因提出了颗粒遗传的假说。 3对分离现象的解释1）生物的性状是由决定的。2）体细胞中遗传因子是存在的。遗传因子组成相同的个体叫做，遗传因子组成不同的个体叫做。3）生物体在形成生殖细胞-配子时，成对的遗传因子彼此，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。4）受精时，雌雄配子的结合是的。思考：假如雌雄配子的结合是不是随机的，F2中还会出现3：1的性状分离比吗？提示：不会。4性状分离比的模拟5.对分离现象解释的验证 测交：F1与隐性纯合子杂交 思考：为什么要设计测交实验？孟德尔设计测交试验的巧妙之处是什么？ 提示：一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另一些实验结果。能够根据测交实验的结果直接得知杂种的遗传因子组成。 6分离定律 在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。问题探讨1.按照融合遗传观点，当红牡丹与白牡丹杂交后，子代的牡丹花会是什么颜色?提示：应该都是粉红色。因为按照融合遗传观点，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-粉红色。2.你同意上述观点吗？说说你的理由。提示：通过对遗传实例的分析，辨析融合遗传观点是否正确 。本节聚焦孟德尔一对相对性状的杂交实验是怎样设计的？孟德尔为解释实验结果做了哪些假设？他又设计了什么实验来验证假设？分离定律的内容是什么？学习过程阅读：1.孟德尔的生平、家庭和学术背景。了解：孟德尔自幼酷爱自然科学，通过对自然科学和数学的学习，孟德尔具有了杂交可使生物产生变异的进化思想，以及应用数学方法分析遗传学问题的意识。在实践中孟德尔选用豌豆、玉米、山柳菊等植物，连续进行了多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆实验。当时科学界开展对多种动植物的杂交实验，孟德尔总结了前人的经验，创新研究方法，如从单一性状入手观察分析遗传结果；用前人从未在生物学研究领域用过的数学统计方法进行分析研究；敢于挑战传统的观点，提出了颗粒遗传的思想等。阅读：2.豌豆的传粉和性状特点。认识到：豌豆在自然状态下一般都是纯种，杂交结果可靠又容易分析；豌豆具有许多易于区分的性状，实验结果容易观察和分析，适合作为杂交实验的材料。学习明确概念：杂交、自交、相对性状、正交和反交。例题下列各组中属于相对性状的是（ ）A棉花纤维的粗与长 B豌豆的紫花和红花C狗的白毛和鼠的褐毛 D玉米的圆粒和黄粒解析：一种生物的同一种性状的不同表现类型是相对性状。粗与细、长与短、圆粒与皱粒、黄粒与非黄粒是相对性状，狗与鼠不是同一种生物。答案：B一、 一对相对性状的杂交实验思考：孟德尔是如何通过豌豆杂交实验来揭示分离定律的？了解过程：一对相对性状的杂交实验获得：显性性状、隐性性状、性状分离的概念。 思考： 1.为什么子一代表现高茎？矮茎性状消失了没有？ 2.为什么子二代又出现了矮茎？如果不用数学统计的方法分析遗传结果，会发现F2呈现31的数量比吗？ 3.在规律性的遗传结果中，内含的实质规律是什么？例题：遗传学中表示杂交符号的是（ ）AF1或F2 B C或 DP 答案：B二、对分离现象的解释遗传图解1 一对相对性状杂交实验图解掌握遗传图解的绘制要点，概述显性遗传因子与显性性状、隐性遗传因子与隐性性状之间的关系；说明纯合子、杂合子的概念；概述孟德尔对性状分离的解释要点。结合图解阅读教科书，阐明孟德尔假说的内涵，概括孟德尔假说的要点。（1）生物体的性状是由遗传因子决定的，遗传因子之间既不会相互融合，也不会在传递中消失。（2）体细胞中遗传因子是成对存在的。（3）生物体在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。（4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。思考：孟德尔假说与“融合遗传”观点的本质区别是什么？在人们还没有认识到配子的形成和受精过程中染色体的行为变化时，你如何认识孟德尔假说的深刻意义？例题 ：下列叙述正确的是（ ）A纯合体杂交，后代不发生性状分离 B纯合体自交，后代发生性状分离C杂合体杂交，后代不发生性状分离 D杂合体自交，后代不发生性状分离解析：纯合体杂交，后代表现一致。答案：A三、性状分离比的模拟思考：遗传因子分离、配子随机组合真的能出现31的结果吗？活动：进行模拟实验。思考：1.两个小桶代表什么？两个小桶中的D小球和d小球代表什么？2.为什么每个小桶内的d小球和D小球数目都是10个？3.分别从两个小桶内抓取一个小球组合在一起的含义是什么？4.将抓取的小球放回原来的小桶内，摇匀，按步骤（3）重复做50100次的含义是什么？提示：1.两个小桶分别代表生物体的精巢和卵巢；D小球和d小球分别代表含有显性遗传因子和隐性遗传因子的配子。2.每个小桶内的d小球和D小球数目都是10个，确保雌、雄配子数目相等。3.分别从两个小桶内抓取一个小球组合在一起的含义是：模拟雌、雄配子的随机结合。4.将抓取的小球放回原来的小桶内，摇匀，按步骤（3）重复做50100次，是为了确保观察样本数目足够多。雌、雄配子结合的机会相等。将实验结果与孟德尔的杂交实验结果作比较，理解“实验样本数量足够大，是满足统计学规律的必要条件之一。”讨论孟德尔的假说是否合理。例题：通过“性状分离比的模拟实验”可知在生物的体细胞中（）A控制同一性状的遗传因子相互融合；在形成配子时，融合的遗传因子不发生分离，同时进入一个配子中B控制同一性状的遗传因子成对存在；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分别进入不同的配子中C控制同一性状的遗传因子相互融合；在形成配子时，融合的遗传因子发生分离，分别进入不同的配子中D控制同一性状的遗传因子成对存在；在形成配子时，成对的遗传因子不发生分离，同时进入一个配子中 解析：用以体会颗粒遗传的思想和分离定律的实质。答案：B四、对分离现象解释的验证思考：孟德尔假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验。但是作为一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能预测另一些实验结果。孟德尔是如何实现这一目的的呢？学习：绘制测交实验遗传图解，进一步掌握绘制遗传图解的方法，理解测交实验的过程，预测实验结果。遗传图解2 一对相对性状测交实验图解学习：假说演绎法。 例题：F1测交后代的表现型及比值主要取决于（ ）A环境条件的影响 B与F1相交的另一亲本的基因型CF1产生配子的种类及比例 D另一亲本产生配子的种类及比值 解析：F1测交的另一亲本是隐性个体，其遗传因子的遗传效应只有在没有显性遗传因子存在的条件下才会表现出来。所以F1测交后代的表现型及比值主要取决于F1产生配子的种类及比例。答案：C 五、分离定律归纳训练：依据一对相对性状的遗传实验，归纳分离定律。练习绘制概念图。技能训练：结合教材中的技能训练，运用遗传规律进行育种的实验设计。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化为止。例题：一对杂合黑色豚鼠交配，产下了4只豚鼠，这4只小豚鼠的表现型是 （ ）A.全部是黑色 B.黑白各一半 C.黑白之比为3:1 D.以上情况均有可能解析：黑色是杂合子，显性。杂合子自交后代会出现性状分离，既能产生黑色由能产生白色后代。由于后代个体数量较少，所以各种比例都有机会出现，只是出现的概率大小不同而已。答案：D 知识拓展：（一）、分离定律的适用范围1.有性生殖生物的性状遗传基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离，而同源染色体的分开是有性生殖生物产生有性生殖细胞的减数分裂特有的行为。2.真核生物的性状遗传3.细胞核遗传只有真核生物细胞核内的基因随染色体的规律性变化而呈规律性变化。细胞质内遗传物质数目不稳定，遵循细胞质母系遗传规律。4.一对相对性状的遗传两对或两对以上相对性状的遗传问题，分离规律不能直接解决，说明分离规律适用范围的局限性。（二）、分离定律的限制因素基因分离定律的F1和F2要表现特定的分离比应具备以下条件：1.所研究的每一对相对性状只受一对等基因控制，而且等位基因要完全显性。2.不同类型的雌、雄配子都能发育良好，且受精的机会均等。3.所有后代都应处于比较一致的环境中，而且存活率相同。4.供实验的群体要大、个体数量要足够多。（三）、有关分离定律的解题1.掌握最基本的六种杂交组合DDDDDD；dddddd；DDddDd；DdddDddd11；DdDd(1DD、2Dd)1dd31；DDDdDDDd11（全显）根据后代的分离比直接推知亲代的基因型与表现型：若后代性状分离比为显性：隐性=3：1，则双亲一定是杂合子。若后代性状分离比为显性：隐性=1：1，则双亲一定是测交类型。若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。（2）配子的确定一对等位基因遵循基因分离规律。如Aa形成两种配子A和a一对相同基因只形成一种配子。如AA形成配子A；aa形成配子a。（3）基因型的确定表现型为隐性，基因型肯定由两个隐性基因组成aa。表现型为显性，至少有一个显性基因，另一个不能确定，Aa或AA。做题时用“A_”表示。测交后代性状不分离，被测者为纯合体，测交后代性状分离，被测者为杂合体Aa。自交后代性状不分离，亲本是纯合体；自交后代性状分离，亲本是杂合体：AaAa。双亲均为显性，杂交后代仍为显性，亲本之一是显性纯合体，另一方是AA或Aa。杂交后代有隐性纯合体分离出来，双亲一定是Aa。显隐性的确定具有相对性状的纯合体杂交，F1表现出的那个性状为显性。杂种后代有性状分离，数量占3/4的性状为显性。（5）显性纯合体、杂合体的确定自交：让某显性性状的个体进行自交，若后代无性状分离，则可能为纯合体。此法适合于植物，不适合于动物，而且是最简便的方法。测交：让待测个体与隐性类型测交，若后代出现隐性类型，则一定为杂合体，若后代只有显性性状个体，则可能为纯合体。用花粉离体培养形成单倍体植株并用秋水仙素处理后获得的植株为纯合体，根据植株性状进行确定。花粉鉴定法：非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同颜色，杂种非糯性水稻的花粉是减数分裂的产物，且比例为11，从而直接证明了杂种非糯性水稻在产生花粉的减数分裂过程中，等位基因彼此分离，同时证明可检验亲本个体是纯合体还是杂合体。（6）遗传概率的计算用分离比直接计算：如人类白化病遗传：AaAaAA2Aaaa，杂合的双亲再生正常孩子的概率是3/4，生白化病的孩子的概率为1/4。用配子的概率计算：先算出亲本产生几种配子，求出每种配子产生的概率，用相关的两种配子的概率相乘。（四）、基因分离定律的实践应用（1）在育种中，欲培育显性性状品种，需先连续自交（或相同基因型相交，或通过测交检测纯合或杂合）直到确认不发生性状分离才能确定纯种，而隐性性状一旦出现，即可确认为纯合体。(2)在医学实践上，人们常常利用基因的分离定律对遗传病的基因型和发病概率作出科学的推断。此外，在血型推导上，ABO血型的遗传情况也遵循基因分离定律。课堂练习：1下图为豌豆的一对相对性状遗传实验过程图解，请仔细读图后回答下列问题：（1）在该实验的亲本中，父本是 ，母本是。（2）操作叫 ，操作叫；为了确保杂交实验成功，的操作应注意，时间上，操作过程中，操作后。（3）红花（A）对白花（a）为显性，则杂种种子种下去后，长出的豌豆植株开的花为色。（4）若P皆为纯合体，让F1进行自交，F2性状中红花与白花之比为，F2的基因类型有，且比值为。解析：（1）提供