性状分离比的模拟实验:
一、教学目的:
(1)通过模拟实验,认识和理解遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间的数量关系,体验孟德尔的假说。
(2)在模拟实验的过程当中,锻炼学生的合作探究能力,贯彻高中生物新课程教学理念,提高学生的综合素质。
二、教学实施:
(1)实验前准备:
①复习豌豆一对相对性状的遗传试验中出现的现象及孟德尔对此现象的解释。
②介绍实验原理、实验步骤及注意事项。
(2)实验过程:
学生分组→取小桶和小球→分装小球→抓取小球→统计数据→班级汇总→结果分析→得出结论
(3)课堂练习巩固。
三、实验原理:
根据孟德尔对分离现象的解释,生物的性状是由遗传因子(基因)决定的,控制显性性状的基因为显性基因(用大写字母表示如:D),控制隐性性状的基因为隐性基因(用小写字母表示如:d),而且基因成对存在。遗传因子组成相同的个体为纯合子,不同的为杂合子。生物形成生殖细胞(配子)时成对的基因分离,分别进入不同的配子中。当杂合子自交时,雌雄配子随机结合,后代出现性状分离,性状分离比为显性:隐性=3:1。
用甲乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官,甲乙两小桶内的彩球分别代表雌雄配子,用不同彩球的随机结合,模拟生物在生殖过程中,雌雄配子的随机组合。
四、实验材料:
(1)两种颜色(颜色自定,以下以黄白为例)的大小体积相同的小球各200个,共400个。
(2)不透明的大小体积相同的小桶20个。
(3)计算器一部。
五、实验步骤:
(1)全班60个同学分成10个小组,每小组进行合作探究实验。
(2)每个小组可以领取2个小桶和40个小球(黄、白各20个),然后每个小桶放置20个小球(黄、白各10个)。
(3)每个小组安排3个同学(甲、乙、丙),甲负责从两个小桶中随机抓取1个小球进行组合,乙负责统计实验数据,丙负责把抓取的小球放回原处。
(4)每个小组抓取的次数在50~100次之间,完成任务之后,小组长负责把本小组的实验数据向班级汇报(把实验数据填写到指定表格上)。
(5)10个小组都完成任务后,把各个小组的实验数据进行汇总并计算平均值,得出最终数据。
(6)结果分析得出结论:F1自交得到F2,F2中会出现性状分离,性状分离比为3:1。实验重复的次数越多,实验结果越准确。
六、 结果与结论:彩球组合类型数量比DD:Dd:dd≈1:2:1,彩球代表的显性性状和隐性性状的数值比接近3:1。
知识点拨:
1、注意事项:
(1)要随机抓取,且每抓完一次将小球放回原小桶并搅匀,目的是保证两种雌配子或两种雄配子比例相同。
(2)重复的次数足够多。
(3)甲、乙两小桶内的彩球数可以不相同吗?答:可以,雌、雄配子的数量可以不相同,一般雄配子多于雌配子。
(4)每个小桶中两种颜色的小球可以不相同吗?答:不可以,产生D和d两种配子的比例是1:1。
基因的分离定律及应用:
1.基因的分离定律
(1)内容:在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,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,随配子遗传给后代。
(2)实质:在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性;在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
(3)适用范围:①一对相对性状的遗传;②细胞核内染色体上的基因;③进行有性生殖的真核生物。
(4)细胞学基础:同源染色体分离。
(5)作用时间:有性生殖形成配子时(减数第一次分裂后期)。
2、分离定律在实践中的应用
(1)正确解释某些遗传现象两个有病的双亲生出无病的孩子,即“有中生无”,肯定是显性遗传病;两个无病的双亲生出有病的孩子,即“无中生有”,肯定是隐性遗传病。
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131112/2013111208371876020972.png)
(2)指导杂交育种
①优良性状为显性性状:连续自交,直到不发生性状分离为止,收获性状不发生分离的植株上的种子,留种推广。
②优良性状为隐性性状:一旦出现就能稳定遗传,便可留种推广。
③优良性状为杂合子:两个纯和的不同性状个体杂交后代就是杂合子,但每年都要配种。
(3)禁止近亲结婚的原理每个人都携带5~6种不同的隐性致病遗传因子。近亲结婚的双方很可能是同一种致病因子的携带者,他们的子女患隐性遗传病的机会大大增加,因此法律禁止近亲结婚。
交配方式类:
1、杂交:基因型不同的个体间相互交配的过程。
2、自交:植物中自花传粉和雌雄异花的同株传粉。广义上讲,基因型相同的个体间交配均可称为自交。自交是获得纯合子的有效方法。
3、测交:就是让杂种(F1)与隐性纯合子杂交,来测F1基因型的方法。
4、正交与反交:对于雌雄异体的生物杂交,若甲♀×乙♂为正交,则乙♀×甲♂为反交。
5、常用符号的含义
符号 |
P |
F1 |
F2 |
× |
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131111/20131111213234669743.png) |
♂ |
♀ |
C、D等 |
c、d等 |
含义 |
亲本 |
子一代 |
子二代 |
杂交 |
自交 |
父本(雄配子) |
母本(雌配子) |
显性遗传因子 |
隐性遗传因子 |
孟德尔杂交实验的科学方法:
1.遗传学实验的科学杂交方法
2.假说一演绎法分析
(1)假说一演绎法:在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想像提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法,叫做假说一演绎法。
(2)一对相对性状的杂交实验“假说一演绎分析”
一对相对性状的杂交实验:
1、实验过程及结果(如下图)
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131112/2013111208300286439429.png)
2、对分离现象的解释
(l)生物的性状是由遗传因子决定的。
(2)体细胞中遗传因子是成对存在的。
(3)生物在形成生殖细胞——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。
3、对分离现象解释的验证——测交(如下图)
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131112/2013111208300314423389.png)
结果证实了:
①F1是杂合子,基因型为Dd;
②F1能产生D和d两种配子且比例相等;
③F1在形成配子过程中,D和d能彼此分离(即没有融合)。
4、孟德尔的研究思路:假说一演绎法
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131112/201311120830032548154.png)
(3)设计测交实验,验证假说。
(4)归纳综合,总结规律:基因的分离定律。
表解基因的分离定律和自由组合定律的不同:
|
分离定律 |
自由组合定律 |
两对相对性状 |
n对相对性状 |
相对性状的对数 |
1对 |
2对 |
n对 |
等位基因及位置 |
1对等位基因位于1对同源染色体上 |
2对等位基因位于2对同源染色体上 |
n对等位基因位于n对同源染色体上 |
F1的配子 |
2种,比例相等 |
4种,比例相等 |
2n种,比例相等 |
F2的表现型及比例 |
2种,3:1 |
4种,9:3:3:1 |
2n种,(3:1)n |
F2的基因型及比例 |
3种,1:2:1 |
9种,(1:2:1)2 |
3n种,(1:2:1)n |
测交后代表现型及比例 |
2种,比例相等 |
4种,比例相等 |
2n种,比例相等 |
遗传实质 |
减数分裂时,等位基因随同源染色体的分离而分开,分别进入不同配子中 |
减数分裂时,在等位基因随同源染色体分开而分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合,进而进入同一配子中 |
实践应用 |
纯种鉴定及杂种自交纯合 |
将优良性状重组在一起 |
联系 |
在遗传中,分离定律和自由组合定律同时起作用:在减数分裂形成配子时,既有同源染色体上等位基因的分离,又有非同源染色体上非等位基因的自由组合 |
知识点拨:
分离定律实验注意
1、亲本上结的种子为F
1,F
1植株上结的种子为F
2。
2、亲本产生的雌雄配子数量不等,雄配子数量远远多于雌配子,基因型为Dd的植物产生的雄配子中,含D的和含d的相等,雌配子中含D的和含d的相等。
杂合子Aa连续自交后代分析:
1、杂合子连续自交n次后,第n代的情况如下表:
Fn |
杂合子 |
纯合子 |
显性纯合子 |
隐性纯合子 |
显性性状个体 |
隐性性状个体 |
所占比例 |
1/2n |
1-1/2n |
1/2-1/2n+1 |
1/2-1/2n+1 |
1/2+1/2n+1 |
1/2-1/2n+1 |
2 、曲线分析
根据上表比例,杂合子、纯合子所占比例坐标曲线图为:
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131112/2013111209063654017021.png)
注:1、自交n次后,第n代杂合子比例为1/2
n,其余为纯合子,且显性纯合子与隐性纯合子比例为1:1,据此原理,可只记忆杂合子的计算公式,其他比例由此推到即可。
2、在育种实践中,可通过让杂合子连续自交的方法来提高纯合子所占的比例。
知识拓展:
1、孟德尔遗传规律的发现是运用了“假说一演绎法”的结果,孟德尔以高茎纯种豌豆和矮茎纯种豌豆作亲本,分别设计了纯合亲本杂交、F
1的自交、F
1的测交三组实验
①在现象分析阶段完成的实验是纯合亲本杂交和 F
1的自交。
②孟德尔在解释一对相对性状的杂交实验现象时,提出的假设是控制生物性状的成对的遗传因子在形成配子时会彼此分离,分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
③在检验假设阶段完成的实验是F
2的测交。
2、萨顿利用类比推理,提出“基因在染色体上” 的假说;摩尔根利用“假说—演绎法”找到基因在染色体上的实验证据。
3、DNA半保留复制的提出也是“假说一演绎法” 的正确运用。沃森和克里克在发现了DNA分子的双螺旋结构后,又提出了遗传物质半保留复制的假说。 1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记法设计了巧妙的实验,实验结果与根据假说一演绎推导的预期现象一致,证实了DNA的确是以半保留方式复制的。
4、基因的分离定律和自由组合定律中,F
1和F
2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位基因控制,且相对性状为完全显性。
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所有后代都处于比较一致的环境中,且存活率相同。
④进行实验的群体要大,个体数量要足够多。
5、常见问题解题方法
(1)如果后代性状分离比为显:隐=3:1,则双亲一定都是杂合子(Dd)。即Dd×Dd→3D_:1dd
(2)若后代性状分离比为显:隐=1:1,则双亲一定是测交类型。即Dd×dd→1Dd:1dd
(3)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。即DD×DD或DD×Dd或DD×dd
分离定律的实质:减Ⅰ分裂后期等位基因分离。