人教2019生物必修2同步课件：1-1 第2课时　孟德尔对分离现象解释的验证和分离定律(共51张PPT)

(共51张PPT)
1-1 孟德尔的豌豆杂交实验(一)
第2课时　孟德尔对分离现象解释的验证和分离定律
人教生物必修2同步课件
目 标 素 养
1.通过完成“性状分离比的模拟实验”,加深对分离现象解释的理解,培养科学思维和科学探究能力。
2.分析测交实验,理解对分离现象解释的验证过程。
3.从孟德尔的一对相对性状的杂交实验出发,体会“假说—演绎法”,并学会利用这一方法进行相关遗传实验的探究分析。
知 识 概 览
一、性状分离比的模拟实验
1.实验目的:通过模拟实验,理解遗传因子的分离、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.实验装置
(1)甲、乙两个小桶,分别代表
雌、雄生殖器官;甲、乙小桶内
的彩球分别代表雌、雄配子
(D球与d球分别代表显性遗传
因子和隐性遗传因子)。
(2)用不同彩球的随机组合,模拟生物在生殖过程中雌、雄配子的随机结合。
3.实验过程
(1)在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个。
(2)摇动两个小桶,使小桶内的彩球充分混合。
(3)分别从两个桶内随机抓取一个小球,组合在一起,记下两个彩球的字母组合。
(4)将抓取的彩球放回原来的小桶,摇匀。
(5)按步骤(3)和(4)重复做30次以上。
4.实验结果:彩球组合中,DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1。
微思考为什么每次抓出的小球记录后,必须放回原桶中
提示:因为遗传因子组成为Dd的个体会产生D、d两种配子,且D∶d=1∶1。小桶中D、d两种类型的小球代表遗传因子不同的两种生殖细胞,要保证每次抓取小球时小桶内的小球都符合D∶d=1∶1,因此每次抓出的小球记录后,必须放回原桶中。
二、对分离现象解释的验证
1.方法:测交,即让F1与隐性纯合子杂交。
2.过程
三、分离定律、假说—演绎法
1.分离定律的内容: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.假说—演绎法的程序
观察现象,提出问题→分析问题,提出假说→演绎推理→
实验验证→得出结论。
微判断基于对假说—演绎法和基因分离定律实质的认识,判断下列表述是否正确。
(1)运用假说—演绎法验证的实验结果总是与预期相符。
(　　)
(2)细菌中的遗传因子也遵循分离定律。(　　)
(3)孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的遗传因子组成。(　　)
(4)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。(　　)
(5)成对的遗传因子的分离发生在配子形成过程中。(　　)
×
×
×
√
√
一 性状分离比的模拟实验
重难归纳
1.模拟内容及结果、结论
2.模拟实验注意事项
(1)盛放彩球的容器最好为圆柱形小桶或其他圆柱形容器,以便摇动时彩球能够充分混匀。
(2)彩球的规格、质地要统一,手感要相同。
(3)每个小桶内两种彩球的数量必须相等。
(4)每次抓取时要闭上眼睛,左手随机抓取甲桶内一个彩球,同时右手随机抓取乙桶内一个彩球。做完一次模拟实验后,将彩球放回原桶(切记不能将两个桶中的彩球相混),充分摇匀彩球,再做下一次模拟实验。
(5)要认真观察每次的组合情况,记录要如实、准确,统计数据时不能主观更改实验数据。
(6)要重复进行实验,实验次数足够多才能接近理论值。
结合性状分离比的模拟实验相关内容,讨论下列问题。
(1)为什么每个小桶内的两种彩球数量必须相等
提示:同一个小桶中的两种彩球模拟杂种子一代(Dd)产生比例相等的两种配子,因此每个小桶内的两种彩球数量必须相等。
(2)理论上,实验结果应是彩球组合DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,但某同学抓取了4次,结果是DD∶Dd=2∶2,这是不是说明实验设计有问题
提示:不是。DD∶Dd∶dd=1∶2∶1是一个理论值,如果统计数量太少,结果不一定符合DD∶Dd∶dd=1∶2∶1的理论值,统计的数量越多,越接近该理论值。
典例剖析 某同学做了性状分离比的模拟实验:在两个小桶内各装入20个等大的方形积木(红色、蓝色各10个,分别代表“配子”D、d),分别从两桶内随机抓取1个积木并记录,直至抓完桶内积木。得到的结果为DD∶Dd∶dd=12∶6∶2,因此他感到有些失望。下列建议不合理的是(　　)
A.把方形积木改换为质地、大小相同的小球,以便充分混合
B.每次抓取后,应将抓取的配子放回原桶,保证每种配子被抓取的概率相等
C.重复抓50~100次,保证实验统计样本数目足够大
D.将某桶内的两种配子各减少一半,因为雌配子的数量比雄配子少得多
答案:D
解析:小桶中配子的数目若过少,误差将会增大,不能保证两种配子结合的机会均等,D项不合理。
学以致用 下列有关“性状分离比的模拟实验”的叙述,错误的是(　　)
A.彩球大小、形状、质地、重量等要一致
B.每次抓彩球前必须摇动小桶,使彩球充分混合
C.每次抓彩球时,统计的彩球不必放回桶内,重复进行多次即可
D.抓彩球时应双手同时进行,最好闭眼
答案:C
解析:每次抓彩球,统计的彩球都要放回原来的小桶内,摇匀,保证桶内两种彩球数量相等。
二 对分离现象解释的验证
重难归纳
1.验证方法:测交法。
2.测交实验的作用
(1)测定F1产生的配子的种类及其比例。
(2)测定F1的遗传因子组成。
测交法可用于检测F1遗传因子的组成,主要原因是什么
提示:孟德尔用隐性纯合子对F1进行测交实验,隐性纯合子只产生一种含隐性遗传因子的配子,分析测交后代的性状表现及其比例即可推知F1产生的配子种类及其比例,从而检测出F1的遗传因子组成。
典例剖析 牦牛的毛色中,黑色对红色为显性。为了确定一头黑色公牛是否为纯合子,应选择交配的母牛是(　　)
A.黑色纯合子　　 B.黑色杂合子
C.红色纯合子 D.红色杂合子
答案:C
解析:利用多只隐性类型即红色纯合子母牛与黑色公牛交配,若后代全为黑色,则该黑色公牛为纯合子;若后代有红色个体出现,则该黑色公牛为杂合子。
特别提醒
测交法应用的前提条件是已知生物性状的显隐性。此方法常用于动物遗传因子组成的检测。但待测对象若为生育后代少的雄性动物,注意应与多个隐性雌性个体交配,以产生更多的后代,使结果更有说服力。
学以致用 测交后代的种类及其比例是由下列哪一项决定的 (　　)
A.亲本的遗传因子组成 B.F1配子的种类及其比例
C.隐性个体的配子 D.显性基因
答案:B
解析:测交是指杂交产生的F1个体与隐性个体交配的方式。隐性个体产生的配子只有隐性基因。因此,测交后代的种类及其比例是由F1配子的种类及其比例决定的。
三 分离定律和假说—演绎法
重难归纳
1.分离定律
(1)适用范围:一对相对性状的遗传,且只适用于性状由细胞核中的遗传因子控制的真核生物的有性生殖过程。
(2)实质:形成配子时,细胞中控制一对相对性状的成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中。
(3)适用条件
①F1个体形成的不同类型的配子数目相等且生活力相同。
②雌、雄配子结合的机会相等。
③F2具有不同遗传因子组成的个体存活率相同。
④遗传因子间的显隐性关系为完全显性。
⑤子代样本数目足够多。
2.分离定律的验证方法
(1)自交法:若自交后代的性状分离比为3∶1,则证明杂种F1产生了两种比例相等的配子,即成对的遗传因子发生了分离。
(2)测交法:若测交后代的性状分离比为1∶1,则证明杂种F1产生了两种比例相等的配子,即成对的遗传因子发生了分离。
(3)花粉鉴定法:取杂合子的花粉,对花粉进行特殊处理后,用显微镜观察并计数,若不同类型(颜色)花粉粒的比例为1∶1,则可直接验证分离定律。
3.假说—演绎法
(1)基本思路
(2)孟德尔用假说—演绎法推测、验证分离定律的过程
①提出问题→为什么F2中总是出现3∶1的性状分离比
②提出假说→提出遗传因子决定生物性状等观点(即对分离现象的解释)。
③演绎推理→F1为杂合子,其测交后代的性状分离比接近1∶1。
④实验检验→通过测交实验检验演绎推理的内容。
⑤得出结论→假说成立。
假说—演绎法中的“演绎”过程是不是测交实验
提示:不是。“演绎”是理论推导,而测交实验是通过实验检验理论推导的结果。
典例剖析 假说—演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法,下列属于孟德尔在发现分离定律时的“演绎”过程的是
(　　)
A.生物的性状是由遗传因子决定的
B.由F2出现了3∶1的性状分离比,推测生物体产生配子时,成对的遗传因子彼此分离
C.若F1产生配子时成对的遗传因子分离,则测交后代中两种性状比接近1∶1
D.若F1产生配子时成对的遗传因子分离,则F2中具有不同遗传因子组成的个体的比例接近1∶2∶1
答案:C
学以致用 水稻中非糯性(W)对糯性(w)为显性,非糯性品系所含淀粉遇碘呈蓝黑色,糯性品系所含淀粉遇碘呈红褐色。下面是对纯种的非糯性水稻与糯性水稻杂交后代进行观察的结果,其中能直接证明孟德尔的分离定律的是(　　)
A.杂交后亲本植株上结出的种子(F1)遇碘全部呈蓝黑色
B.F1自交后结出的种子(F2)遇碘后,3/4呈蓝黑色,1/4呈红褐色
C.F1产生的花粉遇碘后,一半呈蓝黑色,一半呈红褐色
D.F1测交所结出的种子遇碘后,一半呈蓝黑色,一半呈红褐色
答案:C
解析:F1产生的花粉遇碘后,一半呈蓝黑色,一半呈红褐色,说明F1产生两种配子,且比例为1∶1,能直接证明孟德尔的分离定律。
四 分离定律的应用及概率计算
重难归纳
1.由亲代推断子代的遗传因子组成、性状表现类型(正推法)
(1)若亲代中有显性纯合子(AA),则子代一定表现为显性性状(A_)。
(2)若亲代中有隐性纯合子(aa),则子代中一定含有隐性遗传因子(_a)。
2.由子代推断亲代的遗传因子组成(逆推法)
(1)填充法:先根据亲代性状表现写出能确定的遗传因子,显性个体的遗传因子组成可用A_来表示,隐性个体的遗传因子组成只有aa一种。根据子代的一对遗传因子分别来自两个亲本,推出未知部分即可。
(2)隐性突破法:如果子代中有隐性个体存在,它往往是逆推过程中的突破口。因为隐性个体是纯合子(aa),其遗传因子来自父母双方,因此亲代的遗传因子组成中必然都有一个a。
(3)分离比法:运用表格直接逆推。
3.遗传概率的计算
(1)已知亲代的遗传因子组成,求子代某一性状出现的概率
①用分离比直接推出(B控制白色性状,b控制黑色性状,白色为显性性状):Bb×Bb→BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,可见,子代毛色是白色的概率为3/4。
②用配子的概率计算:遗传因子组成为Bb的亲本产生B、b配子的概率都是1/2,则子代的遗传因子组成为BB(或bb)的概率=(1/2)×(1/2)=1/4;子代的遗传因子组成为Bb的概率=b(♀)的概率×B(♂)的概率+b(♂)的概率×B(♀)的概率=(1/2)×(1/2)+(1/2)×(1/2)=1/2。
(2)亲代的遗传因子组成未确定,求子代某一性状出现的概率
先根据题目已知信息确定亲代的遗传因子组成,并进一步确定亲代不同遗传因子组成所占的比例,再根据题目要求计算子代某一性状出现的概率。
分离定律在生物的遗传中具有普遍性。依据遗传定律,可对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断,也可为动植物品种的培育提供理论支持。下图是山羊的毛色遗传图解,请结合分离定律回答下列问题。
(1)Ⅲ-2(白羊)是杂合子还是纯合子 正常情况下,一只母山羊每次产仔2~3只,假设Ⅲ-2是一只白色公羊,如何在最短的时间内利用杂交实验证明它是杂合子还是纯合子
提示:Ⅲ-2(白羊)可能是杂合子,也可能是纯合子。让该白色公羊与多只黑色母羊交配,若后代全是白羊,则说明该白色公羊是纯合子;若出现黑羊,则说明该白色公羊是杂合子。
(2)假设白毛和黑毛这一对相对性状由一对遗传因子A、a控制。Ⅱ-2(白羊)和Ⅱ-3(白羊)再生一只黑色母羊的概率是多少
提示:Ⅱ-2(白羊)和Ⅱ-3(白羊)的遗传因子组成都是Aa,子代出现黑羊(aa)的概率是1/4,每个子代个体是雄性或雌性的概率均是1/2,因此Ⅱ-2和Ⅱ-3再生一只黑色母羊的概率是(1/4)×(1/2)=1/8。
典例剖析 在进行豌豆杂交实验时,孟德尔选择的一对相对性状是子叶颜色,豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。下表是子一代(F1)自交的实验结果。根据孟德尔对分离现象的解释,下列说法正确的是(　　)
A.①②③都是黄色子叶
B.③的子叶颜色与F1相同
C.①和②都是黄色子叶,③是绿色子叶
D.①和②都是绿色子叶,③是黄色子叶
答案:C
解析:根据孟德尔对分离现象的解释,题表F2中①②③的遗传因子组成分别是Yy、Yy、yy。因为黄色(Y)对绿色(y)为显性,故①和②的子叶颜色为黄色,③的子叶颜色为绿色。
学以致用 大约在70个表现正常的人中有一个含白化病遗传因子的杂合子。一个双亲正常但有白化病弟弟的正常女子,与一无血缘关系的正常男子婚配,则她所生的孩子患白化病的概率为(　　)
A.1/140　　 B.1/280
C.1/420 D.1/560
答案:B
解析:假设相关遗传因子用A、a表示,由题意可知,该双亲正常但有白化病弟弟的正常女子,其遗传因子组成为AA(1/3)或Aa(2/3),与其婚配的无血缘关系的正常男子是含白化病遗传因子的杂合子(Aa)的概率是1/70。所以该女子所生的孩子患白化病的概率为(2/3)×(1/70)×(1/4)=1/420。
1.在“性状分离比的模拟实验”中,每次抓取统计过的彩球都要重新放回桶内,其原因是(　　)
A.保证小桶中两种类型配子的数目相等
B.避免彩球丢失
C.彩球可能再次使用
D.避免人为误差
答案:A
解析:抓取过的彩球重新放回,能保证每次抓取彩球时,成对的、控制相对性状的遗传因子分离,形成的两种配子数目相等。
2.孟德尔在探索遗传规律的过程中运用了“假说—演绎法”,下列相关叙述错误的是(　　)
A.“生物的性状是由遗传因子决定的”,属于假说内容
B.运用统计学分析实验结果是孟德尔获得成功的原因之一
C.孟德尔通过演绎推理证明了其假说是正确的
D.“体细胞中控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合”,属于假说内容
答案:C
解析:演绎推理是从理论上分析推测。孟德尔通过测交实验证明了其假说的正确性。
3.下表是豌豆花色三个组合的遗传实验结果,若用A、a表示控制花色的遗传因子,请分析表格回答问题。
(1)根据组合　　　　可判断出　　　　花为显性性状。
(2)组合一中紫花亲本的遗传因子组成为　　　　,该组交配方式为　　　　。
(3)组合三中,F1中紫花的遗传因子组成为　　　　　　　,其中纯合子所占的比例为　　　　　。
(4)组合三中,F1中紫花自然繁殖,其子代的性状表现及其比例为　　　　　　　　。
答案:(1)三　紫　
(2)Aa　测交
(3)AA或Aa　1/3
(4)紫花∶白花=5∶1
解析:(1)组合三中亲本均为紫花,F1中出现了白花,即发生了性状分离,说明紫花是显性性状。(2)组合一的F1中紫花∶白花≈1∶1,说明紫花亲本的遗传因子组成为Aa,白花亲本的遗传因子组成为aa,该组交配方式为测交。(3)组合三的F1中紫花∶白花≈3∶1,所以F1中紫花的遗传因子组成为AA或Aa,其中纯合子(AA)所占的比例为1/3,杂合子(Aa)所占的比例为2/3。(4)豌豆的纯合子(AA,占1/3)自交,后代全部表现为紫花,占1/3,杂合子(Aa,占2/3)自交,后代中紫花占(2/3)×(3/4)=1/2,白花占(2/3)×(1/4)=1/6。所以组合三中,F1中的紫花自然繁殖,其后代的性状表现及其比例为紫花∶白花=5∶1。