高中生物第一节基因的分离定律第2课时示范教案 苏教版

第二课时基因分离定律的解释、模拟实验、验证及基因分离定律的
实质
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教师活动：利用多媒体展示科学研究实验田中生长的大豆，接着显示大豆开的紫花和白花。

科研人员用紫花大豆与白花大豆杂交，F1全是紫花，F1自花传粉，F2共有1 653株，其中紫花植株1 240株，白花植株413株。

师：上述实验中所得到的F2大豆中紫花植株与白花植株的数据中有什么规律？
学生活动：计算出大豆F2中所得到的紫花植株与白花植株两种表现型的数量比例，并讨论。

师：孟德尔对豌豆七对相对性状分别进行杂交遗传实验，并统计出实验结果。

从F2中的两种表现型数量的比例中，我们经过计算也发现有什么规律？
生：F2中各种显性性状的数据除以隐性性状的数量所得到的两种表现型的比例都接近于3∶1。

师：如何解释孟德尔关于豌豆的一对相对性状的遗传杂交实验结果？为什么F1的表现型都只表现出显性性状？为什么子二代都出现性状分离现象，而且显性性状与隐性性状的数量比接近3∶1?
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学生活动：阅读教材P25～26孟德尔对豌豆的一对相对性状的遗传杂交实验的解释，思考并分小组讨论上述问题，小组推荐代表发言。

生：这是因为豌豆的细胞中有控制性状的遗传因子，紫花豌豆与白花豌豆杂交产生的子一代含有一对遗传因子，由于有显性因子，因此，F1的表现型都只表现出显性性状。

子一代的体细胞内不同遗传因子互不融合或混杂，保持其相对独立性。

当子一代产生配子时，子一代可以产生相等的两种花粉细胞和两种卵细胞，子一代自交过程中，两种花粉细胞和两种卵细胞随机结合，可以产生四种组合，形成的子二代有两种表现型，比例为3∶1。

师：结合紫花豌豆与白花豌豆杂交实验遗传分析图解，把孟德尔对豌豆的一对相对性状的遗传杂交实验的解释如下：
课件展示：
(1)卵细胞和花粉细胞中具有控制生物性状的遗传因子，控制显性性状的是显性因子，用大写英文字母(如A代表紫花因子)表示，控制隐性性状的是隐性因子，用相对应的小写英文字母(如a代表白花因子)表示。

(2)紫花亲本与白花亲本杂交产生的F1含有一对遗传因子(Aa)，由于A是显性因子，因此，F1的表现型都只表现出显性性状(如紫花)。

(3)杂种F1的体细胞内不同遗传因子互不融合或混杂，保持其相对独立性。

当F1产生配子时，F1可以产生相等的两种花粉细胞和两种卵细胞，即A型和a型的花粉，A型和a型的卵细胞。

(4)F1自交过程中，A型和a型的花粉与A型和a型的卵细胞随机结合，可以产生四种组合，形成的F2有AA、Aa和aa 3种遗传因子组成类型，如果数量足够大，则三者比例为1∶2∶1，Aa类型的表现型为显性性状，因此，性状分离比例为3∶1。

课件展示：
师：在孟德尔的原始论文中，遗传因子与遗传性状常有混淆。

1909年，丹麦遗传学家约翰森(W·L·Johannsen,1857～1927)提出一个新的术语——基因，用来取代孟德尔概念不十分清晰的遗传因子，把遗传因子与遗传性状严格区分开来。

控制一对相对性状的基因，如豌豆的紫花基因与白花基因，称为等位基因。

师：F1自交过程中，产生相等的两种花粉细胞和两种卵细胞，即A型和a型的花粉，A 型和a型的卵细胞。

这两种花粉细胞和两种卵细胞随机结合，产生的四种组合比例相等吗？
师：下面我们来做一个性状分离比的模拟小实验，来验证一下根据孟德尔的一对相对性状的遗传实验结果，所作的假设推论出的上述几种基因组合及数量比是否正确。

教师活动：将学生分组(可按照班级的原小组为单位)，每组推荐三位代表。

教师事先准备好每组两个小塑料桶放在讲桌上，向甲桶里分别放入两种颜色(并分别标有A和a的小球各10个(代表雌配子)。

向乙桶里分别放入另两种颜色(分别标有A和a的小球各10个(代表雄配子)。

交给每组学生。

学生活动：每组学生中，一人拿甲桶，一人拿乙桶，分别充分摇动甲、乙小桶，使桶内小球充分混合。

然后，两位学生分别同时从桶内随机抓取一个小球，另一位学生负责记录。

各小组其他同学注意观察。

各小组开始随机抓取小球，并记录：第一次从甲桶中取出A，从乙桶中取出a，给合为Aa，各小组记录员记录。

第二次抓取的组合为aa，第三次组合为Aa，第四次……。

各小组共随机抓取小球50组。

师：各小组统计出随机抓取的前4、10、50次，请同学们统计并说出结果。

是否出现三种组合AA、Aa和aa，且比例是否为1∶2∶1?
第一组记录员回答：随机抓取的前4、10、50次时，三种组合AA、Aa和aa的比例为2∶2∶0；3∶5∶2；12∶25∶13。

第二组记录员回答：随机抓取的前4、10、50次时，三种组合AA、Aa和aa的比例为1∶1∶2；2∶4∶4；14∶23∶11。

第三组记录员回答：随机抓取的前4、10、50次时，三种组合AA、Aa和aa的比例为0∶3∶1；1∶6∶3；11∶24∶15。

……
师：根据各小组统计出的随机抓取的前4、10、50次的情况，分别说出随机抓取的前4、10、50次是否都出现三种组合AA、Aa和aa，且比例是1∶2∶1?
学生活动：讨论分析学生实验的结果。

生甲:：随机抓取前4次时，都没有出现三种组合AA、Aa和aa的比例是1∶2∶1。

生乙:：随机抓取前10次时，各小组都出现三种组合AA、Aa和aa，而且比例是接近1∶2∶1。

生丙::：随机抓取前50次时，各小组都出现三种组合AA、Aa和aa，而且比例更接近1∶2∶1。

师：若各小组随机抓取100次、500次，我们再统计出结果，就会发现，不仅会出现三种组合AA、Aa和aa，而且比例会更接近1∶2∶1。

由这一模拟试验我们知道了随机事件的概率是在数据越大的情况下越接近，所以孟德尔在统计豌豆杂交分离比时是统计了上千株的豌豆。

如果只统计10株是得不出这一结论的。

同时，通过这一试验，也证明了孟德尔的假
设推论是成立的。

孟德尔为了验证他对分离现象的解释是否正确，又设计了另一个试验——测交试验。

测交就是让F1与隐性纯合子杂交，这个方法可以用来测定F1的基因组合。

师：孟德尔为什么能通过测交实验，验证他对分离现象的解释是否正确呢？
学生活动：阅读教材P27测交内容，讨论分析。

学生活动：请两位学生上黑板写出测交的遗传图解。

师：如何由测交来判断F1的基因组成？
生：测交后代如果出现两种类型，就说明F1为杂合子，若后代只有一种表现类型，就说明F1为纯合子。

师：孟德尔所做的测交试验结果，符合预期的设想，从而证明了F1在形成配子时，成对的基因发生了分离，分离后的基因分别进入到了不同的配子中。

师：为什么F1在形成配子时，成对的基因会发生分离，产生两种比例相等的配子呢？
师：20世纪初，遗传学家通过大量的试验，才证实了基因位于染色体上，并且成对的基因正好位于一对同源染色体上，从而从本质上解释了性状分离现象。

教师活动：利用多媒体结合细胞染色体，说明位于一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因，叫做等位基因。

师：减数分裂的第一次分裂的主要特征是什么？
学生活动：回顾前面学习的减数分裂知识，讨论。

生：同源染色体分离。

师：减数第一次分裂过程中，同源染色体分离进入不同的配子中，那么同源染色体上的等位基因，也随着同源染色体的分离而进入不同的配子中，独立地随配子遗传给后代。

教师活动：利用多媒体演示细胞减数分裂时，随同源染色体的分离，位于同源染色体上的等位基因也分离。

师：请同学阅读课文，归纳并说出基因分离定律的实质。

学生活动：阅读课文，独立归纳基因分离定律的实质。

生：基因分离定律的实质是当细胞进行减数分裂时，成对的基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中去，独立地随配子遗传给后代。

课堂小结
这节课要重点掌握孟德尔对一对相对性状的遗传实验的解释，以及用来验证分离现象的测交试验，掌握分离定律的实质，理解纯合子、杂合子、等位基因等概念。

2．对分离现象的解释
3．性状分离比的模拟实验
4．对分离现象解释的验证——测交法
5．基因分离定律的实质
1．孟德尔学说在中国的传播
1900年孟德尔定律在欧洲被重新发现。

13年之后的1913年，我国的《进步杂志》在译载的“生命之解谜”一文中，用了专门的一章，共17页的篇幅，讲述遗传问题，着重介绍了孟德尔学说及其意义。

同年，上海广学会出版的译著《格致概论》中，也介绍了孟德尔定律。

这是孟德尔学说在中国传播之肇始。

次年，周建人发表的文章“遗传说”，《东方杂志》连载的“宇宙连续论”“最近生物学之进步”“遗传进化说之应用于农艺”等文中，都介绍了孟德尔及其遗传学说。

1915年，我国最早的综合性科技刊物《科学》，在创刊号上刊载了我国第一代生物学家秉志的“生物学概论”、钱崇澍的“天演论新义”、过探先的“植物选种论”等多篇文章，介绍孟德尔的遗传实验及其重大发现，自此以后，孟德尔学说即在我国广为传播。

在实验研究方面，1923年陈桢开始根据孟德尔学说对金鱼的遗传、起源和演化方面进行系统研究。

冯肇传发表论文“玉蜀黍遗传的形质耀光叶”。

以后我国陆续有孟德尔遗传方面的研究工作发表，对遗传学的发展作出了贡献。

这中间特别值得提及的是20世纪三四十年代谈家桢发现异色瓢翅斑的镶嵌显性遗传现象，并发现决定鞘翅色斑的等位基因多达19个，被国际遗传学界公认丰富和发展了孟德尔遗传学说。

2．分离定律表现在比例上至少有三种形式
3∶1，这是对多数二倍体生物在完全显性的情况下所表现的形式，如豌豆的高茎与矮茎。

1∶2∶1，这是不完全显性的表现形式，如紫茉莉红花与白花杂交的结果。

1∶1，这主要是单倍体生物，如衣藻、酵母菌、红色面包霉等。

3．性状的多基因决定和基因的多效性
我们常常说一个性状是由一对等位基因决定的，也常常说一对基因只可以影响一个性状，也就是说基因与性状之间是“一对一”的关系。

实际上，基因与性状之间并不是简单的“一对一”的关系，这就是遗传学中所说的性状的多基因决定和基因的多效性。

性状的多基因决定性状的多基因决定是指一个性状不只涉及两个等位基因，而是可以涉及几对或几十对基因。

如玉米叶绿素的形成至少涉及50个不同位置的基因，玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因。

又如果蝇眼睛的颜色，至少受到40个不同位置基因的影响，果蝇翅的大小，至少受到34个不同位置基因的影响。

一些性状虽然受到多个基因控制，但是各个基因起的作用是不一样的。

例如，玉米中A1和a1、A2和a2这两对基因决定花青素的有无，C和c这对基因决定糊粉层的有无，R和r这对基因决定糊粉层和植株颜色的有无……当A1、A2、C和R这4个显性基因都存在时，胚乳是红色的。

但是，这时如果有另一个显性基因Pr存在，胚乳则成为紫色。

所以我们常常说胚乳的紫色和红色是由Pr和pr这对基因决定。

但事实上，至少A1、A2、C和R这4个显性基因都必须存在，胚乳才表现为紫色。

虽然生物的一个性状可以由很多个基因决定，可是在针对某一性状书写某一个个体的基因型
时，只要写出与分离比有关的那些基因就可以了。

基因的多效性一个性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响若干个性状。

如家鸡有一种卷羽(翻毛)基因，是不完全显性基因。

这样的基因单个存在时，家鸡的羽毛卷曲，并且容易脱落。

当这种基因纯合时，不仅羽毛严重卷曲，甚至整个身体的羽毛全部脱落。

卷毛鸡的体温一般比正常鸡低，这是由于保持体温的羽毛脱落后，体内热量容易散失的缘故。

又由于体内热量容易散失，需要加速代谢作用来补充消耗，于是家鸡的心跳加快，心脏扩大，血量增加，继而又使与血液有重大关系的脾脏扩大。

同时，代谢作用的加强，食量必然增加，这又使消化器官、消化腺和排泄器官都发生变化。

代谢作用还影响肾上腺、甲状腺等内分泌腺体，使生殖力降低等。

由此可见，卷毛基因引起了一系列的连锁反应。

也就是说，卷毛基因影响了家鸡的多个性状，具有多效性。

基因的多效性是生物界普遍存在的一种现象。

4．复等位基因
复等位基因是指在一个基因位点上，不只有两个基因(如A和a)，而是有两个以上，甚至有几十个基因。

如人的ABO血型就是由一组复等位基因决定的，这一组复等位基因是I A、I B、i三个基因。

但是，对每个人来说，只可能具有其中的两个基因。

又如，在动物的遗传中，家猪的毛色也是由一组复等位基因决定的。

家猪的毛色主要有白、黑、花、棕四种。

一般是白色对任何有色(黑、花、棕)为完全显性，其中黑毛对棕毛也是显性。

在这个复等位基因系列中，比较明确的显隐关系可以表示为W(白)＞W b(黑)＞W r(棕)。