1.2 分离定律 课件(共35张PPT) 2023-2024学年高一生物苏教版必修第二册
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| 名称 | 1.2 分离定律 课件(共35张PPT) 2023-2024学年高一生物苏教版必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-05-08 08:05:03 | ||
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(共35张PPT)
第一章 遗传的细胞基础
第二节 分离定律
受科学发展水平的限制，人们对遗传的认识曾经很肤浅，基本上认同“混合遗传学说”，即具有黑与白性状的亲代在简单融合后得到了具有灰性状的子代。但是，科学家在观察生物的许多遗传现象后，并不认同这样的观点，他们一直在探索生物的遗传规律。那么，科学家是如何设计实验来探索遗传规律的呢
孟德尔是如何设计豌豆的杂交实验的
事实：
1.在孟德尔所处的19世纪，人们相信“混合遗传学说”。
2.孟德尔对此并不认同，他锲而不舍地设计实验进行研究。在豌豆花色遗传的杂交实验(图1-2-1)中，第一代所有植株都开紫色花，并不是亲代的紫色与白色融合后的“淡紫色”
从上述事实可以看到，孟德尔利用杂交方法开展豌豆花色遗传的实验，得到了“混合遗传学说”不能解释的遗传结果。孟德尔通过杂交实验进行探究，发现了生物遗传的哪些规律呢
分离定律
孟德尔通过观察发现，一种生物的同一种性状常常具有不同的表现类型，我们称之为相对性状。孟德尔首先选择具有一对相对性状的豌豆亲本(P)进行杂交实验。
孟德尔的实验数据说明了什么
事实：孟德尔选择豌豆的7对相对性状分别进行杂交实验，得到子一代(F1)后，再让F1进行自交，得到子二代(F2)，最后统计F2中每对相对性状的分离数据(表1-2-1)。
以孟德尔做过的紫色花豌豆和白色花豌豆的杂交实验为例，紫色花豌豆无论作母本(正交)还是作父本(反交)，杂交后产生的F1均为紫色花豌豆。孟德尔把 F1表现出来的亲本性状称为显性性状，如紫色花性状；把F1没有表现出来的亲本性状称为隐性性状，如白色花性状。F1植株自花授粉(自交)后产生的F2中，有些植株表现显性性状，有些植株表现隐性性状(图1-2-2)。他把这种在杂种后代中出现显性性状和隐性性状的现象，称为性状分离。
孟德尔对豌豆的7对相对性状分别进行了杂交实验，得到了各种数据。再通过对这些数据的处理和分析。发现F2中表现显性性状的植株与表现隐性性状的植株在数量比例上接近3:1。他对这一结果的解释是，在来自母本的雌性生殖细胞和来自父本的雄性生殖细胞中存在着控制性状的遗传因子，这些遗传因子在亲本体细胞中是成对存在的。他用大写字母代表显性遗传因子，用小写字母代表隐性遗传因子。
例如，控制高茎性状的遗传因子D和控制矮茎性状的遗传因子d为一对遗传因子。遗传因子组成相同的个体(如DD或dd)称为纯合子，遗传因子组成不同的个体(如Dd)称为杂合子。当豌豆植株体细胞中的遗传因子组成为DD或Dd时，所结的豌豆表现出高茎性状：当豌豆植株体细胞中的遗传因子组成为dd时，所结的豌豆表现出矮茎性状(图1-2-3)。
纯合高茎亲本(DD)和纯合矮茎亲本(dd)杂交产生杂合子F1(Dd)，F1体细胞中的D为显性遗传因子，d为隐性遗传因子，所以F1表现出由显性遗传因子(D)控制的高茎性状。
孟德尔认为，在杂合子F1(Dd)体细胞中，遗传因子D和d分别独立存在，因此在形成生殖细胞时，F1可以产生数量相等的D型和d型雄配子，也可以产生数量相等的D型和d型雌配子。在F1自花授粉时，不同类型的雌雄配子之间的结合是随机的，而且结合的概率相等，如豌豆D型雄配子，既可以和D型雌配子结合，又可以和d型雌配子结合，且结合成DD和Dd的机会相等(图1-2- 4)。
由杂合子F1(Dd)自交获得的F2产生三种类型的遗传因子组成，即DD、Dd和dd，植株分别表现为高茎、高茎和矮茎。如果F2植株的数量足够多，那么，高茎和矮茎的两种豌豆在数量上的比例约为3:1，遗传因子组成为DD、Dd和dd的三种豌豆在数量上的比例约为1:2:1。
模拟动物性状分离比的杂交实验
实践：
1.四人一组，每组准备两个小罐，分别标记为1号罐和2号罐。每个罐中均有100个围棋子，其中黑子和白子都是各50个。1号罐中的棋子代表动物雌配子，2号罐中的棋子代表动物雄配子；黑子代表遗传因子A，白子代表遗传因子a。将每个罐中的棋子充分混合均匀。
2.分别从两个小罐内随机抓取一个棋子，放在一起，表示雌雄配子随机结合形成的受精卵类型。每次记录受精卵类型后，将抓取的棋子各自放回原来的小罐，重新混合均匀。重复20次并归纳结果。统计全班所有小组的数据，计算“遗传因子组成比”和“性状分离比”(表1-2-2)。
孟德尔开展的以一对相对性状为研究对象的杂交实验及其对实验结果的解释，被后来的科学家表述为分离定律，即控制同一性状的遗传因子在体细胞中成对存在，在形成配子的过程中，成对的遗传因子分别进入不同的配子中。
孟德尔为了证实自己对性状分离现象推断的正确性，又创新设计了测交的实验方法。他认为，如果将杂种F1(Dd)和隐性纯合亲本(dd)杂交，F1产生两种类型配子(D和d)，隐性纯合亲本只产生一种类型配子(d)，那么，雌雄配子结合产生两种后代，分别表现为高茎(Dd)和矮茎(dd)，两种豌豆的数量之比应为 1:1。测交实验结果完全证实了他的推断，证明了F1是杂合子(图1-2-5)。
孟德尔获得成功的原因
1822 年 7 月 22 日，孟德尔出生在奥地利的一个贫苦农民家庭，自幼爱好园艺。他在21岁时成为修道士，接着被推荐到维也纳大学学习自然科学，完成学业后回到修道院，就开始了豌豆杂交实验(图1-2-6)。孟德尔挑选出34个豌豆品种用于实验。在长达8年的豌豆杂交实验中，孟德尔对不同世代的豌豆性状和数量进行了细致的观察、记录和分析，终于发现了生物遗传的规律。
孟德尔被称为“遗传学的奠基人”，他之所以能取得如此重大的成就，原因是多方面的。正确地选用实验材料是孟德尔获得成功的首要原因。豌豆是严格的自花传粉、闭花授粉植物，在自然状态下豌豆一般为纯合子；豌豆具有一些稳定的、容易区分的相对性状(如花有紫色和白色性状)，而且成熟后的豆粒(种子)都留在豆荚中，这些都有利于实验者的观察和计数。
知识链接
经典遗传学的主要实验材料——豌豆
豌豆(右图)是一年生草本，高90~180cm。小叶长圆形至卵圆形；托叶叶状，基部耳状，包围叶柄。荚果长椭圆形，内有坚纸质衬皮。花果期4~5月，花白色或紫色、单生或 1~3 朵排列成总状腋生，花柱内侧有须毛，花瓣蝴蝶形。根据种子形状的不同，可分为圆粒和皱粒种子。
孟德尔选择豌豆做实验，原因除了自花传粉、闭花授粉外，还包括豌豆一次能繁殖产生许多后代，容易收集大量数据用于分析。此外，豌豆花大而易于人工授粉，这也是将其作为实验材料的原因之一。
由单因子到多因子的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。在分析生物性状时，孟德尔开始只研究一对相对性状的遗传情况。例如，他在研究种子的形状时不考虑子叶的颜色，而在研究豆荚的颜色时不考虑豆荚的形状。在弄清一对相对性状的遗传情况后，他再进行两对或更多对相对性状的遗传研究。
应用数学方法对实验结果进行处理和分析是孟德尔获得成功的又一个重要原因。在进行豌豆的杂交实验时，他对不同世代、不同性状的个体数量都进行了详细记载，并用数学方法处理和分析数据，探寻其中的规律。
更重要的是，孟德尔还科学地设计了实验程序。他从观察和分析着手，提出问题，作出假设，通过精心设计实验，运用演绎与推理等思维方式得出结论，并独创了测交的实验方法检验结论。当然，他所具有的持之以恒的探索精神和严谨求实的科学态度也是他获得成功的重要原因。
分离定律的应用
分离定律既有助于人们正确地解释生物的遗传现象，也能指导动植物的育种工作。例如，在小麦育种中，人们发现麦穗无芒与有芒为一对相对性状，无芒为显性性状，有芒为隐性性状(图1-2-7)。现有一株无芒小麦，如果该株小麦的自交后代不发生性状分离，说明它为无芒性状纯合子，其后代都具有无芒性状：如果该株小麦的自交后代发生性状分离，说明它为杂合子，这就需要让无芒小麦植株继续自交，直到无芒性状不再发生性状分离为止，才能获得无芒性状纯合子。
分离定律在医学上也有一定应用价值，我们可以应用分离定律判断某些遗传病的发病概率。例如，人类的一种先天性聋哑是由隐性遗传因子(a)控制的遗传病。如果一个患者的双亲都表现正常，根据分离定律推断，患者的双亲就一定都是杂合子(Aa)。在他们的子代中，先天性聋哑的发病概率是 1/4。
知识链接
乘法原理和加法原理
遗传学中概率问题的解决会用到数学中的乘法原理和加法原理。
乘法原理 如果一个事件是否发生不影响另一个事件发生的概率，那么这两个事件同时或相继发生的概率是它们各自发生概率的乘积。例如，抛出一枚硬币，落在地上时正面和反面都有可能朝上，那么各自的概率是 1/2。若两枚硬币同时抛出，那它们都正面朝上的概率是多大呢？由于这两个事件称为相互独立事件，两枚硬币都正面朝上的概率就是 1/4(1/2×1/2)。
加法原理 不能同时发生的两个事件叫做互斥事件。互斥事件出现的概率是它们各自概率之和。例如。如果一对夫妻每胎生育一个，不是男孩就是女孩，属互斥事件。那么，生育一个男孩或一个女孩的概率就是1(1/2+1/2)。
课外探究 探究紫色花豌豆是否为纯合子
孟德尔利用豌豆设计了多种杂交实验，其中通过紫色花豌豆和白色花豌豆的杂交实验，得出结论：紫色花和白色花是一对相对性状，由一对遗传因子控制。
提出问题
实验大棚里种植的紫色花豌豆已经结出了荚果(含种子)，这些紫色花豌豆的种子是否为纯合子？将紫色花豌豆的种子种下去后，长成的植株会开出一定比例的紫色花和白色花吗
推荐器材
紫色花豌豆种子；大号花盆及盆托、花园土、腐殖质、松土用的小铲子、浇水壶、细木条(作豌豆茎蔓缠绕支架用)等。
作出假设
针对提出的问题作出假设。例如，针对“紫色花豌豆的种子是否为纯合子”的问题，可根据分离定律，作出假设:“紫色花豌豆的种子，其自交后代若出现性状分离，就是杂合子，若不出现性状分离，就是纯合子”。
设计和实施实验
1.将豌豆种子浸泡在清水中，待种子吸水膨胀备用。
2.将花园土和腐殖质按一定比例混合后装入大号花盆中。
3.取处理过的豌豆种子放入土中，离土表约2 cm，浇透水。
建议：
(1)豌豆栽培温度不宜过高；生长期室温为10~15℃，有利于出苗和植株生长；开花期室温为15~20℃，有利于植株开花。
(2)参与实验的同学，在每一个大花盆中适时播种紫色花豌豆种子10粒，全班播种的种子总数要尽量多一些(不少于50粒)。
(3)及时浇水、松土，出苗后及时将花盆放在窗台上，给予充足的光照。
(4)设计统计表格，在开花期及时观察和记录紫色花和白色花的数量，计算性状分离比。
在阳台上放稳盆栽植株，防止掉落伤人。
结果与分析
用遗传学知识解释实验结果，与同学和老师交流探究结论和成功经验。
完成课后相关练习
谢谢观看
第一章 遗传的细胞基础
第二节 分离定律
受科学发展水平的限制，人们对遗传的认识曾经很肤浅，基本上认同“混合遗传学说”，即具有黑与白性状的亲代在简单融合后得到了具有灰性状的子代。但是，科学家在观察生物的许多遗传现象后，并不认同这样的观点，他们一直在探索生物的遗传规律。那么，科学家是如何设计实验来探索遗传规律的呢
孟德尔是如何设计豌豆的杂交实验的
事实：
1.在孟德尔所处的19世纪，人们相信“混合遗传学说”。
2.孟德尔对此并不认同，他锲而不舍地设计实验进行研究。在豌豆花色遗传的杂交实验(图1-2-1)中，第一代所有植株都开紫色花，并不是亲代的紫色与白色融合后的“淡紫色”
从上述事实可以看到，孟德尔利用杂交方法开展豌豆花色遗传的实验，得到了“混合遗传学说”不能解释的遗传结果。孟德尔通过杂交实验进行探究，发现了生物遗传的哪些规律呢
分离定律
孟德尔通过观察发现，一种生物的同一种性状常常具有不同的表现类型，我们称之为相对性状。孟德尔首先选择具有一对相对性状的豌豆亲本(P)进行杂交实验。
孟德尔的实验数据说明了什么
事实：孟德尔选择豌豆的7对相对性状分别进行杂交实验，得到子一代(F1)后，再让F1进行自交，得到子二代(F2)，最后统计F2中每对相对性状的分离数据(表1-2-1)。
以孟德尔做过的紫色花豌豆和白色花豌豆的杂交实验为例，紫色花豌豆无论作母本(正交)还是作父本(反交)，杂交后产生的F1均为紫色花豌豆。孟德尔把 F1表现出来的亲本性状称为显性性状，如紫色花性状；把F1没有表现出来的亲本性状称为隐性性状，如白色花性状。F1植株自花授粉(自交)后产生的F2中，有些植株表现显性性状，有些植株表现隐性性状(图1-2-2)。他把这种在杂种后代中出现显性性状和隐性性状的现象，称为性状分离。
孟德尔对豌豆的7对相对性状分别进行了杂交实验，得到了各种数据。再通过对这些数据的处理和分析。发现F2中表现显性性状的植株与表现隐性性状的植株在数量比例上接近3:1。他对这一结果的解释是，在来自母本的雌性生殖细胞和来自父本的雄性生殖细胞中存在着控制性状的遗传因子，这些遗传因子在亲本体细胞中是成对存在的。他用大写字母代表显性遗传因子，用小写字母代表隐性遗传因子。
例如，控制高茎性状的遗传因子D和控制矮茎性状的遗传因子d为一对遗传因子。遗传因子组成相同的个体(如DD或dd)称为纯合子，遗传因子组成不同的个体(如Dd)称为杂合子。当豌豆植株体细胞中的遗传因子组成为DD或Dd时，所结的豌豆表现出高茎性状：当豌豆植株体细胞中的遗传因子组成为dd时，所结的豌豆表现出矮茎性状(图1-2-3)。
纯合高茎亲本(DD)和纯合矮茎亲本(dd)杂交产生杂合子F1(Dd)，F1体细胞中的D为显性遗传因子，d为隐性遗传因子，所以F1表现出由显性遗传因子(D)控制的高茎性状。
孟德尔认为，在杂合子F1(Dd)体细胞中，遗传因子D和d分别独立存在，因此在形成生殖细胞时，F1可以产生数量相等的D型和d型雄配子，也可以产生数量相等的D型和d型雌配子。在F1自花授粉时，不同类型的雌雄配子之间的结合是随机的，而且结合的概率相等，如豌豆D型雄配子，既可以和D型雌配子结合，又可以和d型雌配子结合，且结合成DD和Dd的机会相等(图1-2- 4)。
由杂合子F1(Dd)自交获得的F2产生三种类型的遗传因子组成，即DD、Dd和dd，植株分别表现为高茎、高茎和矮茎。如果F2植株的数量足够多，那么，高茎和矮茎的两种豌豆在数量上的比例约为3:1，遗传因子组成为DD、Dd和dd的三种豌豆在数量上的比例约为1:2:1。
模拟动物性状分离比的杂交实验
实践：
1.四人一组，每组准备两个小罐，分别标记为1号罐和2号罐。每个罐中均有100个围棋子，其中黑子和白子都是各50个。1号罐中的棋子代表动物雌配子，2号罐中的棋子代表动物雄配子；黑子代表遗传因子A，白子代表遗传因子a。将每个罐中的棋子充分混合均匀。
2.分别从两个小罐内随机抓取一个棋子，放在一起，表示雌雄配子随机结合形成的受精卵类型。每次记录受精卵类型后，将抓取的棋子各自放回原来的小罐，重新混合均匀。重复20次并归纳结果。统计全班所有小组的数据，计算“遗传因子组成比”和“性状分离比”(表1-2-2)。
孟德尔开展的以一对相对性状为研究对象的杂交实验及其对实验结果的解释，被后来的科学家表述为分离定律，即控制同一性状的遗传因子在体细胞中成对存在，在形成配子的过程中，成对的遗传因子分别进入不同的配子中。
孟德尔为了证实自己对性状分离现象推断的正确性，又创新设计了测交的实验方法。他认为，如果将杂种F1(Dd)和隐性纯合亲本(dd)杂交，F1产生两种类型配子(D和d)，隐性纯合亲本只产生一种类型配子(d)，那么，雌雄配子结合产生两种后代，分别表现为高茎(Dd)和矮茎(dd)，两种豌豆的数量之比应为 1:1。测交实验结果完全证实了他的推断，证明了F1是杂合子(图1-2-5)。
孟德尔获得成功的原因
1822 年 7 月 22 日，孟德尔出生在奥地利的一个贫苦农民家庭，自幼爱好园艺。他在21岁时成为修道士，接着被推荐到维也纳大学学习自然科学，完成学业后回到修道院，就开始了豌豆杂交实验(图1-2-6)。孟德尔挑选出34个豌豆品种用于实验。在长达8年的豌豆杂交实验中，孟德尔对不同世代的豌豆性状和数量进行了细致的观察、记录和分析，终于发现了生物遗传的规律。
孟德尔被称为“遗传学的奠基人”，他之所以能取得如此重大的成就，原因是多方面的。正确地选用实验材料是孟德尔获得成功的首要原因。豌豆是严格的自花传粉、闭花授粉植物，在自然状态下豌豆一般为纯合子；豌豆具有一些稳定的、容易区分的相对性状(如花有紫色和白色性状)，而且成熟后的豆粒(种子)都留在豆荚中，这些都有利于实验者的观察和计数。
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经典遗传学的主要实验材料——豌豆
豌豆(右图)是一年生草本，高90~180cm。小叶长圆形至卵圆形；托叶叶状，基部耳状，包围叶柄。荚果长椭圆形，内有坚纸质衬皮。花果期4~5月，花白色或紫色、单生或 1~3 朵排列成总状腋生，花柱内侧有须毛，花瓣蝴蝶形。根据种子形状的不同，可分为圆粒和皱粒种子。
孟德尔选择豌豆做实验，原因除了自花传粉、闭花授粉外，还包括豌豆一次能繁殖产生许多后代，容易收集大量数据用于分析。此外，豌豆花大而易于人工授粉，这也是将其作为实验材料的原因之一。
由单因子到多因子的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。在分析生物性状时，孟德尔开始只研究一对相对性状的遗传情况。例如，他在研究种子的形状时不考虑子叶的颜色，而在研究豆荚的颜色时不考虑豆荚的形状。在弄清一对相对性状的遗传情况后，他再进行两对或更多对相对性状的遗传研究。
应用数学方法对实验结果进行处理和分析是孟德尔获得成功的又一个重要原因。在进行豌豆的杂交实验时，他对不同世代、不同性状的个体数量都进行了详细记载，并用数学方法处理和分析数据，探寻其中的规律。
更重要的是，孟德尔还科学地设计了实验程序。他从观察和分析着手，提出问题，作出假设，通过精心设计实验，运用演绎与推理等思维方式得出结论，并独创了测交的实验方法检验结论。当然，他所具有的持之以恒的探索精神和严谨求实的科学态度也是他获得成功的重要原因。
分离定律的应用
分离定律既有助于人们正确地解释生物的遗传现象，也能指导动植物的育种工作。例如，在小麦育种中，人们发现麦穗无芒与有芒为一对相对性状，无芒为显性性状，有芒为隐性性状(图1-2-7)。现有一株无芒小麦，如果该株小麦的自交后代不发生性状分离，说明它为无芒性状纯合子，其后代都具有无芒性状：如果该株小麦的自交后代发生性状分离，说明它为杂合子，这就需要让无芒小麦植株继续自交，直到无芒性状不再发生性状分离为止，才能获得无芒性状纯合子。
分离定律在医学上也有一定应用价值，我们可以应用分离定律判断某些遗传病的发病概率。例如，人类的一种先天性聋哑是由隐性遗传因子(a)控制的遗传病。如果一个患者的双亲都表现正常，根据分离定律推断，患者的双亲就一定都是杂合子(Aa)。在他们的子代中，先天性聋哑的发病概率是 1/4。
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乘法原理和加法原理
遗传学中概率问题的解决会用到数学中的乘法原理和加法原理。
乘法原理 如果一个事件是否发生不影响另一个事件发生的概率，那么这两个事件同时或相继发生的概率是它们各自发生概率的乘积。例如，抛出一枚硬币，落在地上时正面和反面都有可能朝上，那么各自的概率是 1/2。若两枚硬币同时抛出，那它们都正面朝上的概率是多大呢？由于这两个事件称为相互独立事件，两枚硬币都正面朝上的概率就是 1/4(1/2×1/2)。
加法原理 不能同时发生的两个事件叫做互斥事件。互斥事件出现的概率是它们各自概率之和。例如。如果一对夫妻每胎生育一个，不是男孩就是女孩，属互斥事件。那么，生育一个男孩或一个女孩的概率就是1(1/2+1/2)。
课外探究 探究紫色花豌豆是否为纯合子
孟德尔利用豌豆设计了多种杂交实验，其中通过紫色花豌豆和白色花豌豆的杂交实验，得出结论：紫色花和白色花是一对相对性状，由一对遗传因子控制。
提出问题
实验大棚里种植的紫色花豌豆已经结出了荚果(含种子)，这些紫色花豌豆的种子是否为纯合子？将紫色花豌豆的种子种下去后，长成的植株会开出一定比例的紫色花和白色花吗
推荐器材
紫色花豌豆种子；大号花盆及盆托、花园土、腐殖质、松土用的小铲子、浇水壶、细木条(作豌豆茎蔓缠绕支架用)等。
作出假设
针对提出的问题作出假设。例如，针对“紫色花豌豆的种子是否为纯合子”的问题，可根据分离定律，作出假设:“紫色花豌豆的种子，其自交后代若出现性状分离，就是杂合子，若不出现性状分离，就是纯合子”。
设计和实施实验
1.将豌豆种子浸泡在清水中，待种子吸水膨胀备用。
2.将花园土和腐殖质按一定比例混合后装入大号花盆中。
3.取处理过的豌豆种子放入土中，离土表约2 cm，浇透水。
建议：
(1)豌豆栽培温度不宜过高；生长期室温为10~15℃，有利于出苗和植株生长；开花期室温为15~20℃，有利于植株开花。
(2)参与实验的同学，在每一个大花盆中适时播种紫色花豌豆种子10粒，全班播种的种子总数要尽量多一些(不少于50粒)。
(3)及时浇水、松土，出苗后及时将花盆放在窗台上，给予充足的光照。
(4)设计统计表格，在开花期及时观察和记录紫色花和白色花的数量，计算性状分离比。
在阳台上放稳盆栽植株，防止掉落伤人。
结果与分析
用遗传学知识解释实验结果，与同学和老师交流探究结论和成功经验。
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