2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第二册 学案 1.1 第2课时 对分离现象解释的模拟实验及验证

第1节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)
第2课时　对分离现象解释的模拟实验及验证
【学习目标】
一、性状分离比的模拟实验
1.模拟内容
用具或操作 模拟对象或过程
甲、乙两个小桶 　雌、雄生殖器官　
小桶内的彩球 　雌、雄配子　
不同彩球的随机组合 　雌、雄配子　的随机结合
2.操作步骤
3.分析结果得出结论
(1)彩球组合类型数量比为　DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1　。
(2)彩球组合类型代表的显、隐性性状的数值比为显性∶隐性≈3∶1。
二、对分离现象解释的验证及分离定律
1.验证方法:　测交　法(F1与　隐性纯合子　杂交)。
2.遗传图解
预期结果:子代中高茎与矮茎植株的数量比为　1∶1　。
3.实验结果:F1×矮茎→87高茎∶79矮茎,高茎与矮茎植株的数量比接近　1∶1　。
4.实验结论:孟德尔的假说是　正确　的。
5.分离定律: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。
6.假说—演绎法
一般程序:发现问题→　提出假说　→　演绎推理　→实验验证→得出结论。
【合作探究】
任务1　性状分离比的模拟实验
活动1　阅读课本P6性状分离比的模拟实验的目的和步骤,回答下列问题
1.两个小桶放入数量相等的两种彩球的含义是什么 两个小桶内彩球的总数必须相等吗
提示　两种彩球分别模拟含有显性、隐性两种遗传因子的配子,且F1产生的两种配子的数量相等。两个小桶内彩球总数可以不相等,因为甲、乙小桶内的彩球分别代表雌、雄配子,它们的数量可以不相等。理论上,雄配子数远多于雌配子数。
2.分别从两个桶内随机抓取一个彩球的含义是什么
提示　在形成配子时,成对的遗传因子发生分离。
3.为了保证不同配子间结合的机会均等,且所得结果与理论值相近,抓取彩球时应注意哪些问题
提示　①随机抓取;②应将抓取的彩球放回原来的小桶内;③每次抓取彩球之前要摇匀;④重复多次。
4.理论上,实验结果应是彩球组合DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,但有位同学抓取4次,结果是DD∶Dd=2∶2,这能否说明实验设计有问题
提示　不能。DD∶Dd∶dd=1∶2∶1是一个理论值,如果统计数量太少,不一定会符合DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,统计的数量越多,越接近该理论值。
例1　某同学想利用不同颜色的弹珠(黑色代表D配子,白色代表d配子)和甲、乙两个容器(代表两种生殖器官)设置一个性状分离比模拟实验,以更好地体验孟德尔的假说。下列设置正确的是(　　)。
【答案】　D
【解析】　性状分离比的模拟实验中,甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官,甲、乙两小桶内的弹珠分别代表雌、雄配子,用不同弹珠的随机结合,模拟生物在生殖过程中雌、雄配子的随机组合,则两个小桶中小球的总数量不一定要相等,但每个小桶中两种不同颜色的小球的数量要相等。
对点练1　用甲、乙两个桶及两种不同颜色的小球进行性状分离比的模拟实验,下列叙述正确的是(　　)。
A.甲、乙两桶中都有两种不同颜色的小球,每种颜色代表来自父方或母方
B.此实验需要多次重复进行,预期得到的结果为AA∶Aa∶aa=2∶1∶1
C.甲、乙两桶中的小球数量可以不相等,但每桶中的A与a小球数量一定要相等
D.从甲、乙两桶中各抓取一个小球进行组合,该过程代表雌、雄配子的形成
【答案】　C
【解析】　两个小桶中都有两种颜色的小球,两种颜色代表子一代形成的两种不同的遗传因子,A错误;经过多次重复实验,预期得到的统计结果为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,B错误;在两个小桶中各抓取一个小球进行组合,代表的是雌、雄配子的结合过程,D错误。
任务2　对分离现象解释的验证及分离定律
活动2　阅读课本P7以及下列材料,体会假说—演绎法的巧妙之处,归纳分离定律的内容
　　假说—演绎法是指在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,由于假说无法被直接验证,需要根据假说进行演绎推理,推出预测的结果,再通过实验来检验。如果实验结果与预测相符,就可以认为假说是正确的,反之,则可以认为假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种方法。
孟德尔用豌豆做了大量的杂交实验,在对实验结果进行观察、记录和数学统计分析的过程中,发现杂种后代中出现了一定比例的性状分离。他通过严谨的推理和大胆的想象提出假说,并对性状分离现象作出尝试性解释,这种解释就是假说。然后他巧妙地设计了实验用以检验假说,实验不可能直接验证假说本身,而是验证由假说演绎出的推论,即如果遗传因子决定生物性状的假说是成立的,那么,根据假说可以对杂交实验结果进行理论推导和预测;然后,将实验获得的数据与理论推导值进行比较,如果二者一致证明假说是正确的,如果不一致则证明假说是错误的。
当然,对假说的实践检验过程是很复杂的,不能单靠一两个实验来说明问题。事实上,孟德尔做的很多实验都得到了相似的结果,后来又有数位科学家做了许多与孟德尔相似的实验,大量的实验都验证了孟德尔假说的真实性。之后,孟德尔假说最终发展为遗传学的经典理论。此外,对基因与染色体关系的探究(详见第2章)、DNA复制方式和中心法则的提出与证实(详见第3章),以及遗传密码的破译(详见第4章)等都是运用假说—演绎法的案例。
1.孟德尔假说的核心内容(实质)是什么
提示　F1(Dd)形成的配子D∶d=1∶1。
2.某同学设计了①F1自交、②F1与显性亲本杂交、③F1与隐性亲本杂交三种实验方案,哪一种方案最适合用于验证孟德尔的假说 试说明原因。
提示　孟德尔以F1自交结果为依据提出假说,因此①不能用于证明假说;显性亲本为纯合子,后代均为显性个体,无法证明F1的遗传因子组成,因此②也不能用于证明假说;隐性纯合子产生的含有隐性遗传因子的配子,在与F1产生的配子结合后,只表现出F1配子所决定的性状,因此,后代的性状类型及比例即为F1所产生的配子类型及比例,所以③最适合用于验证孟德尔的假说。
3.总结孟德尔运用假说—演绎法研究分离定律的过程。
提示　①发现问题→为什么F2中总是出现3∶1的性状分离比
②提出假说→提出由遗传因子控制生物性状等观点。
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实验验证→测交实验验证演绎推理内容。
⑤得出结论→通过实验验证,假说成立。
4.想一想,有哪些方法可以验证分离定律
提示　
①自交法
具有相对性状的
纯合亲本杂交→F1杂合
子自交→后代性状分
离比为3∶1 符合分
离定律
②测交法
③配子法(花粉鉴定法)
杂合子→产生两种配子
且比例为1∶1 符合分离定律
5.测交实验可以测定哪些内容 能否测定被测个体配子的数量
提示　测交可用于测定被测个体的遗传因子组成、配子种类和配子的比例,还可用于测定被测个体是纯合子还是杂合子,验证分离定律。不能测定被测个体配子的数量。
6.根据分离定律的内容,试推测分离定律的适用范围。
提示　适用于真核生物有性生殖的细胞核控制的一对相对性状。细胞质中遗传物质控制的性状不遵循分离定律,原核生物和非细胞结构生物不遵循分离定律。
认知生成
孟德尔运用假说—演绎法研究分离定律的过程
观察现象 正交与反交,子一代都是高茎,子二代高茎∶矮茎=3∶1
发现问题 为什么F1都是高茎,矮茎消失了吗 为什么F2高茎∶矮茎=3∶1
提出假说 a.生物的性状是由遗传因子决定的。 b.在体细胞中,遗传因子是成对存在的。 c.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。配子中只含有每对遗传因子中的一个。 d.受精时,雌雄配子的结合是随机的
演绎推理
实验验证 实际结果:测交后代中高茎∶矮茎接近1∶1
得出结论 实际结果与预期结果一致,假说正确,得出分离定律
例1　(不定项)孟德尔设计的测交实验是用F1与矮茎豌豆杂交。下列关于测交实验的说法,正确的是(　　)。
A.孟德尔对分离现象进行解释后,预期了测交实验的结果才进行测交实验
B.测交实验过程中需要进行去雄的操作
C.测交实验不能用矮茎豌豆作母本
D.测交实验过程中需要两次套纸袋的操作
【答案】　ABD
【解析】　测交实验既可以将矮茎作母本,也可以将其作父本,C不正确。
对点练1　孟德尔的一对相对性状的遗传实验中,具有1∶1比例的有(　　)。
①子一代产生的不同类型配子的比例
②子二代的性状分离比
③子一代测交后代性状比
④子一代产生的雌、雄配子比例
⑤子一代产生的不同类型的雌配子比例
⑥子一代产生的不同类型的雄配子比例
A.①②④⑤⑥
B.①③⑤⑥
C.①③④⑤
D.①③④⑥
【答案】　B
【解析】　①子一代产生的不同类型的配子比是1∶1;②F1自交,F2中性状分离比为3∶1;③F1测交,后代性状分离比为1∶1;④自然界中进行有性生殖的大多生物,其雄配子数多于雌配子数;⑤F1产生配子时,不同类型的雌配子的数量比为1∶1;⑥F1产生的不同类型的雄配子的数量比为1∶1。
素能提升　显隐性性状的判断与实验设计(科学探究能力)
　　玉米是遗传学实验经常用到的材料,在自然状态下,玉米花粉既可以落到同一植株的柱头上,也可以落到其他植株的柱头上(如图所示)。请回答下列有关问题:
1.玉米的高茎对矮茎为显性。为探究一高茎玉米植株的果穗上所结籽粒的遗传因子组成,某同学选取了该玉米果穗上的2粒种子单独隔离种植,观察记录并分别统计后代植株的性状,结果后代全为高茎,该同学即判断玉米果穗所有籽粒均为纯种。可老师认为他的结论不科学,为什么
提示　选择样本太少,实验有一定的偶然性,不能代表全部籽粒的遗传因子组成。
2.玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。某研究小组计划以自然种植多年后收获的一批常态叶与皱叶玉米的种子为材料,想通过实验判断该相对性状的显隐性。
(1)甲同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒,分别单独隔离种植,观察子一代性状;
若子一代发生性状分离,则亲本为　　　　性状;
若子一代未发生性状分离,则需要 。
(2)乙同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒种植,杂交,观察子代性状,请帮助预测实验结果及得出相应结论。
提示　(1)显性　分别从子代中各取出等量若干玉米种子种植,杂交,观察其后代叶片性状,表现出的叶形为显性性状,未表现出的叶形为隐性性状
(2)若后代只表现一种叶形,则该叶形为显性性状,另一种为隐性性状;若后代既有常态叶又有皱叶,且数量相当,则不能作出显隐性判断。
认知生成
1.根据子代性状判断显隐性
2.合理设计杂交实验,判断性状的显隐性
例2　孟德尔的豌豆杂交实验涉及杂交、自交和测交。下列相关叙述正确的是(　　)。
A.测交和自交都可以用来判断某一显性个体的遗传因子组成
B.测交和自交都可以用来判断一对相对性状的显隐性
C.培育所需显性性状的优良品种时要利用测交和杂交
D.杂交和测交都能用来验证分离定律
【答案】　A
【解析】　测交和自交都可以用来判断某一显性个体的遗传因子组成,如果测交后代中既有显性性状又有隐性性状出现,或自交后代中出现性状分离,则此显性个体为杂合子,A正确;杂合子自交后代会出现性状分离,所以可以用来判断一对相对性状的显隐性,但测交的亲代和后代都是两种性状,无法判断一对相对性状的显隐性,B错误;培育所需显性性状的优良品种时要利用自交,淘汰出现性状分离的杂合子,获得显性纯合子,C错误;测交能用来验证分离定律,杂交不能,D错误。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断正误。 (1)在一对相对性状的杂交实验中,形成F2时,雌雄配子的结合方式有两种。 (×) (2)根据分离定律,显性遗传因子遗传给子代的可能性更大。 (×) (3)在性状分离比的模拟实验中,每个小桶内两种颜色的彩球的数量必须相等。 (√) (4)真核生物的所有遗传因子的传递都遵循分离定律。 (×) (5)假说—演绎法中验证环节的实验结果总会与预期相符。 (×)
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