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《有性生殖中发生基因的自由组合》教学设计
课题
第四节
有性生殖中发生基因的自由组合
单元
第三章
学科
生物
年级
高一
学习目标与核心素养
阐明有性生殖中，基因的自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状。运用统计与概率的相关知识，分析两对相对性状的领悟演绎与推理的科学思维方法。1.文化基础：运用基因的自由组合预测子代的遗传性状。2.自主发展：运用统计与概率的相关知识，分析两对相对性状的领悟演绎与推理的科学思维方法。3.社会参与：运用基因的自由组合获取优良品种。
重点
阐明和运用基因的自由组合预测子代的遗传性状。
难点
运用统计与概率的相关知识，分析两对相对性状的领悟演绎与推理的科学思维方法。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
图片分析：每种生物均可以同时具有许多相对性状。如豌豆种子的子叶颜色有2种即黄色和绿色，子叶性状也有2种即圆粒和皱粒。提出问题：（1）黄色子叶的豌豆一定是饱满的，绿色子叶豌豆一定是皱缩的吗?（2）决定子叶颜色的基因与决定种子形状的基因彼此会发生联系吗?（3）将这
2
对基因一起考虑时，它们之间的遗传又遵循什么规律呢?
课前查阅资料，在基因分离的基础上，分析多种性状，提出问题，分析问题。
在基因分离的基础上，分析多种性状，联系生活实例，激发学生的学习兴趣。
讲授新课
一、探究性状间自由组合机制孟德尔研究了豌豆的____________的遗传后，并没有满足已经取得的成果，而是进一步探索豌豆的_____________________的遗传规律。1.再现经典：两对相对性状的遗传分析孟德尔用纯种的黄色圆粒豌豆和纯种的绿色皱粒豌豆进行杂交实验，利用___________，揭示了基因的_______________。1、实验现象：2、分析实验现象：【资料1】孟德尔在进行2
对相对性状的杂交实验时发现，无论是正交还是反交，F，均表现为黄色圆粒;F，自交，F，出现4种表型，除了亲本原有的黄色圆粒和绿色皱粒外，还出现了新的性状组合即黄色皱粒和绿色圆粒。统计黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒和绿色皱粒4
种表型的数量依次为315、101、108和32，比例接近9∶3∶3∶1【资料2】
孟德尔首先对每对性状进行了分析。如果不考虑种子形状，只统计子叶的颜色，其结果是黄色
416
∶
绿色140=2.97
∶
1。如果单纯考虑种子形状，其结果是圆粒
423;皱粒
133=3.18∶1。每一对性状的比例均接近3∶1，这与一对相对性状的遗传实验结果是一致的。分析讨论1.子叶颜色和种子形状这2对性状中的显性性状分别是什么?分析依据是什么?提示：子叶颜色和种子形状这两对性状中显性性状分别是黄色和圆粒，分析依据是：亲本为黄色圆粒和绿色皱粒，子一代只出现黄色圆粒，把F1表现出来的性状叫做显性性状。2.子叶颜色这对相对性状是否遵循基因的分离定律?种子形状呢?如何判断?
提示：子叶颜色遵循基因的分离定律，种子形状也遵循。判断依据：子叶黄色（315+101）：（108+32）≈3：1；种子形状（315+108）：（101+32）≈3：1.3.从孟德尔的2
对相对性状的杂交实验中，可以提出什么问题?提示：从杂交实验中我们可以提出：（1）两对相对性状中9∶3∶3∶1数量比与一对相对性状中3∶1有什么关系？（2）孟德尔在F2中观察到了什么现象？（3）绿色圆粒和黄色皱粒是如何形成的？4.针对所提问题，结合孟德尔基因分离定律的遗传分析方法，能作出什么假设?
提示：结合遗传分离定律，可提出的假设（1）假设粒色和粒形各自分别由一对遗传因子控制黄色Y，绿色y
；
圆粒R，皱粒r；（2）假设F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。5.请依据假设设计测交实验，并用遗传图解表示。提示：验证实验(1)方法：测交实验，即让F1(YyRr)与隐性纯合子杂交。(2)测交实验分析图解：孟德尔通过对种子形状和子叶颜色2对相对性状进行单独分析。结果发现，每一对性状的遗传在
F2中均表现出3∶1的性状分离比，遵循基因的分离定律。于是，在此基础上，孟德尔再次作出大胆的解释-假设豌豆的黄色和绿色分别由基因
Y、y控制，圆粒和皱粒分别由基因R、r控制，亲本黄色圆粒的基因型为
YYRR，绿色皱粒的基因型为yrr，杂交产生的F2的基因型即为
YyRr，表型为黄色圆粒。孟德尔假设，F1在形成配子时，等位基因Y和y分离，R和r分离，2
对等位基因相互分离的同时发生自由组合，于是
F1产生的雌雄配子各4种∶
YR、Yr、yR、
yr，比例为1∶1∶1∶1。受精时雌雄配子随机结合，结合方式有16种，F2出现9种基因型，即
YYRR、YyRR、YYRr、YyRr、
YYr、Yyr、yyRR、yyRr、yyrr;4种表型，即黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒，它们的数量比为9∶3;3∶1。为验证假说的正确性，孟德尔仍然通过演绎—推理设计测交实验∶将
F1杂合体（YyRr）与隐性亲本（yrr）进行杂交，预期测交结果应该得到4种数目相等的表型。即黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒=
1∶1∶1∶1。孟德尔的测交实验结果见表3-3，发现无论
F1做母本还是做父本，均符合实验预期。二、基因的自由组合定律的实质孟德尔在他所研究的豌豆____________中，任选______________进行杂交实验，结果都是一样的，于是提出了第二个遗传定律，即_____________________（law
of
independent
assortment）。基因的自由组合定律的实质减数分裂形成配子时，位于__________上的_________________在__________________时互不干扰，______________随着同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的_________________随着非同源染色体的自由组合而自由组合。基因的分离定律揭示的是控制__________的__________________的遗传规律，而基因的自由组合定律揭示的是位于__________上的控制__________的非等位基因之间的遗传规律。由于基因的自由组合，杂交后代中不仅出现____________，还出现______________的新类型。四、学业检测与巩固练习1.大鼠的毛色由独立遗传的2对基因控制。用黄色大鼠与黑色大鼠进行杂交实验，结果如下图。据图判断，下列叙述正确的是（
B
）。A.黄色为显性性状，黑色为隐性性状
B.F1与黄色亲本杂交，后代有2种表型
C.F1和F2中灰色大鼠均为杂合体D.F2黑色大鼠与米色大鼠杂交，其后代中出现米色大鼠的概率为
1/4提示：B项和A项，两对等位基因杂交，F2中灰色比例最高，所以灰色为双显性状，米色比例最少，为双隐性状，黄色、黑色为单显性；假设黄色基因型为A_，黑色基因型为aaB_，则灰色基因型为A_B_，米色基因型为aa。F1灰色大鼠为双杂合子(AaBb)，若与黄色亲本(aaBB)杂交，后代的基因型为A_B_或aaB_，有两种表现型(灰色和黑色)，故B项正确，A项错误。C项，F2出现性状分离，体色由两对等位基因控制，则灰色大鼠中有1/9为纯合体(AABB)，其余为杂合，故C项错误。D项，F2中黑色大鼠中纯合子(AA)所占比例为1/3，与米色(aa)杂交不会产生米色大鼠，杂合子(Aa)所占比例为2/3，与米色大鼠(aa)交配，产生米色大鼠的概率为2/3×1/2=1/3，故D项错误。综上所述
本题正确答案为B。2.南瓜果实的白色和黄色、盘状和球状为2
对相对性状，各由一对等位基因控制（前者用
W、w表示，后者用D、d表示），且独立遗传。利用该种植物3种不同基因型的个体（白色球状甲、黄色盘状乙、黄色盘状丙）进行杂交，实验结果如下图，请分析回答∶（1）南瓜果
实的白色和黄色、盘状和球状
2对相对性状
中，显性性状分别为_______________，判断的依据是提示：根据实验3可知，由于亲本为白色球状甲和黄色盘状丙，子代全为白色盘状，说明南瓜果实的白色和黄色、盘状和球状两对相对性状中，显性性状分别为白色、盘状。（2）白色球状甲、黄色盘状乙、黄色盘状丙的基因型依次为WWdd、wwDd、wwDD。
【学习活动一】学生阅读课本P71—72，带着问题，阅读课文，回答问题。小组讨论，分析资料。小组讨论，分析多对相对性状自由组合。【学习活动二】学生阅读P73，分组讨论，分析自由组合的实质。【学习活动三】学生阅读P74—75，分析基因自由组合的实质。根据所学，完成相关练习
带着问题，通过阅读，探究性状间自由组合机制，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。分析资料，探究基因自由组合定律，掌握规律，领悟演绎与推理的科学思维方法。分组辩论，引导学生认识到要基于科学可靠的证据，以及合乎逻辑的推理判断。通过阅读，培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。通过基因的自由组合定律的实质，深入了解遗传学相关知识的意识。回顾旧知，巩固和应用所学知识。
课堂小结
1、控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；2、在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。3.减数分裂形成配子时，位于非同源染色体上的非等位基因在分离和组合时互不干扰，等位基因随着同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合4.孟德尔通过对种子形状和子叶颜色2对相对性状进行单独分析，结果发现，每一对性状的遗传在F2中均表现出3∶1的性状分离比，遵循基因的分离定律。5.F1在形成配子时，等位基因Y和y分离，R和r分离，2
对等位基因相互分离的同时发生自由组合，于是
F1产生的雌雄配子各4种∶
YR、Yr、yR、
yr，比例为1∶1∶1∶1。受精时雌雄配子随机结合，结合方式有16种，F2出现9种基因型，即
YYRR、YyRR、YYRr、YyRr、
YYr、Yyr、yyRR、yyRr、yyrr;4种表型，即黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒，它们的数量比为9∶3;3∶1。
板书
有性生殖中发生基因的自由组合一、探究性状间自由组合机制分离定律（3：1）（1：1）自由组合定律（9：3：3：1）（1：1：1：1）基因的自由组合定律的实质减数分裂、受精作用
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第四节
有性生殖中发生基因的自由组合
沪科版
高中生物
学习目标
阐明有性生殖中，基因的自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状。
运用统计与概率的相关知识，分析两对相对性状的领悟演绎与推理的科学思维方法。
1.文化基础：运用基因的自由组合预测子代的遗传性状。
2.自主发展：运用统计与概率的相关知识，分析两对相对性状的领悟演绎与推理的科学思维方法。
3.社会参与：运用基因的自由组合获取优良品种。
粒色
粒形
黄色
绿色
圆粒
皱粒
性状
每种生物均可以同时具有许多相对性状。如豌豆种子的______________有2种即黄色和绿色，_____________也有2种即圆粒和皱粒。
子叶颜色
种子形状
提出问题
（1）黄色子叶的豌豆一定是饱满的，绿色子叶豌豆一定是皱缩的吗?
（2）决定子叶颜色的基因与决定种子形状的基因彼此会发生联系吗?
（3）将这
2
对基因一起考虑时，它们之间的遗传又遵循什么规律呢?
一、探究性状间自由组合机制
孟德尔研究了豌豆的______________________的遗传后，并没有满足已经取得的成果，而是进一步探索豌豆的_____________________的遗传规律。
一对相对性状
两对相对性状
1.再现经典：两对相对性状的遗传分析
孟德尔用纯种的黄色圆粒豌豆和纯种的绿色皱粒豌豆进行杂交实验，利用__________________，揭示了基因的__________________________。
假说-演绎法
自由组合定律
P
黄色圆粒
绿色皱粒
╳
黄色圆粒
F1
F2
黄色圆粒
╳
绿色皱粒
绿色圆粒
黄色皱粒
315
108
101
32
9
：
3
：
3
：
1
1、实验现象：
2、分析实验现象：
①每一对相对性状的遗传都遵循什么规律？
②新的性状组合是怎样
出现的？
③F2中9:3:3:1的比例
蕴含着怎样的遗传规律？
显性性状
两对相对性状的遗传实验
圆粒︰皱粒接近3
︰
1
黄色︰绿色接近3
︰
1
粒形
315
+
108
=
423
圆粒种子
皱粒种子
101
+
3
2
=
133
粒色
黄色种子
绿色种子
315
+
101
=
416
108
+
3
2
=
140
结论：每一对相对性状都遵循了分离定律
对自由组合现象的解释
P的纯种黄圆和纯种绿皱的基因型就是YYRR和yyrr。
孟德尔假设豌豆的粒形和粒色分别由一对遗传因子控制，圆粒和皱粒分别由R和r控制,黄色和绿色分别由Y和y控制。
孟德尔做出解释：形成配子时，控制同一性状的一对遗传因子彼此分离，控制不同性状的遗传因子自由组合。
分析讨论
1.子叶颜色和种子形状这2对性状中的显性性状分别是什么?
分析依据是什么?
提示：子叶颜色和种子形状这两对性状中显性性状分别是黄色和圆粒，分析依据是：亲本为黄色圆粒和绿色皱粒，子一代只出现黄色圆粒，把F1表现出来的性状叫做显性性状。
2.子叶颜色这对相对性状是否遵循基因的分离定律?种子形状呢?如何判断?
提示：子叶颜色遵循基因的分离定律，种子形状也遵循。判断依据：子叶黄色（315+101）：（108+32）≈3：1；种子形状（315+108）：（101+32）≈3：1.
4.针对所提问题，结合孟德尔基因分离定律的遗传分析方法，能作出什么假设?
3.从孟德尔的2
对相对性状的杂交实验中，可以提出什么问题?
提示：从杂交实验中我们可以提出：
（1）两对相对性状中9∶3∶3∶1数量比与一对相对性状中3∶1有什么关系？（2）孟德尔在F2中观察到了什么现象？（3）绿色圆粒和黄色皱粒是如何形成的？
提示：结合遗传分离定律，可提出的假设（1）假设粒色和粒形各自分别由一对遗传因子控制黄色Y，绿色y
；
圆粒R，皱粒r；（2）假设F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。
5.请依据假设设计测交实验，并用遗传图解表示。
提示：验证实验(1)方法：测交实验，即让F1(YyRr)与隐性纯合子杂交。(2)测交实验分析图解：
P
X
YY
RR
yy
rr
黄色圆粒
绿色皱粒
Yy
Rr
配子
YR
yr
F1
黄色圆粒
Yy
Rr
F2
黄色圆粒
YR
Yr
yR
yr
YR
Yr
yR
yr
YYRR
YYRr
YyRR
YyRr
YYrr
YYRr
YyRr
Yyrr
YyRR
YyRr
yyRR
yyRr
YyRr
Yyrr
yyRr
yyrr
F1
x
9
：
3
：
3
：
1
配子
Y_R_
Y_rr
yyR_
yyrr
遗传图解
棋盘法
YR
yR
Yr
yr
F1配子
F2
YR
yR
Yr
yr
YYRR
YyRR
YYRr
YyRr
YyRr
YyRr
YyRr
YyRR
YYRr
yyRR
yyRr
yyRr
YYrr
Yyrr
Yyrr
yyrr
结合方式有___种
基因型____种
表现型____种
9黄圆:
3黄皱
1YYrr
2
Yyrr
3绿圆
1yyRR
2yyRr
1绿皱
1yyrr
16
9
4
2YyRR
2YYRr
4
YyRr
1YYRR
遗传图解
P
YYRR
X
yyrr
F1
YyRr
黄色圆粒
绿色皱粒
黄色圆粒
F2
Y_R_
Y_rr
yyR_
yyrr
x
黄色圆粒
绿色皱粒
黄色皱粒
绿色圆粒
9
:
3
:
3
:
1
如何写出F2的所有遗传因子组成及其比例？
分枝法
YyRr
X
YyRr
?
YY
?
Yy
?
yy
Yy
x
Yy
Rr
x
Rr
?
RR
?
Rr
?
rr
?
RR
?
Rr
?
rr
?
RR
?
Rr
?
rr
1/8
YYRr
1/16
YYrr
1/16
YYRR
1/4YyRr
1/8
Yyrr
1/8
YyRR
1/8
yyRr
1/16
yyrr
1/16
yyRR
配子
YR
Yr
yR
yr
yr
子代基因型
子代表现型
YyRr
Yyrr
yyRr
yyrr
黄色圆粒
黄色皱粒
绿色圆粒
绿色皱粒
F1
双隐性类型
黄色圆粒
×
绿色皱粒
YyRr
yyrr
1
∶
1
∶
1
∶
1
测交
为验证假说的正确性，孟德尔仍然通过___________________设计测交实验
∶将F1____________________与_______________________进行杂交，预期测交结果应该得到4种数目相等的表型。
演绎—推理
杂合体（YyRr）
隐性亲本（yyrr）
二、基因的自由组合定律的实质
孟德尔在他所研究的豌豆__________________中，任选______________进行杂交实验，结果都是一样的，于是提出了第二个遗传定律，即_____________________（law
of
independent
assortment）。
7
对相对性状
2对性状
自由组合定律
减数分裂形成配子时，位于_________________上的_________________在__________________时互不干扰，______________随着同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的_________________随着非同源染色体的自由组合而自由组合。
基因的自由组合定律的实质
非同源染色体
非等位基因
分离和组合
等位基因
非等位基因
减数分裂产生配子：YR、yr
受精作用：YyRr
P
配子
F1
配子
减数分裂产生配子
1/4YR
1/4yr
1/4Yr
1/4yR
由于基因的自由组合，杂交后代中不仅出现________________，还出现_________________________的新类型。
基因的分离定律揭示的是控制_________________的__________________的遗传规律，而基因的自由组合定律揭示的是位于__________________上的控制_____________________________的非等位基因之间的遗传规律。
一对相对性状
一对等位基因
非同源染色体
2对（或多对）相对性状
亲本类型
双亲性状重新组合
进行有性生殖的生物都有很多性状，控制这些性状的基因之间自由组合，会导致生物性状的_____________，使生物界多样性不断丰富，这有利于_____________________________.
多样化
生物对环境的适应
三、多对基因的杂合体自交产生子代的情况
1.大鼠的毛色由独立遗传的2对基因控制。用黄色大鼠与黑色大鼠进行杂交实验，结果如下图。据图判断，下列叙述正确的是（
）。
A.黄色为显性性状，黑色为隐性性状
B.F1与黄色亲本杂交，后代有2种表型
C.F1和F2中灰色大鼠均为杂合体
D.F2黑色大鼠与米色大鼠杂交，其后
代中出现米色大鼠的概率为
1/4
四、学业检测与巩固练习
提示：B项和A项，两对等位基因杂交，F2中灰色比例最高，所以灰色为双显性状，米色比例最少，为双隐性状，黄色、黑色为单显性；假设黄色基因型为A_，黑色基因型为aaB_，则灰色基因型为A_B_，米色基因型为aa。F1灰色大鼠为双杂合子(AaBb)，若与黄色亲本(aaBB)杂交，后代的基因型为A_B_或aaB_，有两种表现型(灰色和黑色)，故B项正确，A项错误。C项，F2出现性状分离，体色由两对等位基因控制，则灰色大鼠中有1/9为纯合体(AABB)，其余为杂合，故C项错误。D项，F2中黑色大鼠中纯合子(AA)所占比例为1/3，与米色(aa)杂交不会产生米色大鼠，杂合子(Aa)所占比例为2/3，与米色大鼠(aa)交配，产生米色大鼠的概率为2/3×1/2=1/3，故D项错误。综上所述
本题正确答案为B。
B
2.南瓜果实的白色和黄色、盘状和球状为2
对相对性状，各由一对等位基因控制（前者用
W、w表示，后者用D、d表示），且独立遗传。利用该种植物3种不同基因型的个体（白色球状甲、黄色盘状乙、黄色盘状丙）进行杂交，实验结果如下图，请分析回答∶
（1）南瓜果实的白色和黄色、盘状和球状
2对相对性状
中，显性性状分别为_______________，判断的依据是____________________________.
白色、盘状
提示：根据实验3可知，由于亲本为白色球状甲和黄色盘状丙，子代全为白色盘状，说明南瓜果实的白色和黄色、盘状和球状两对相对性状中，显性性状分别为白色、盘状。
（2）白色球状甲、黄色盘状乙、黄色盘状丙的基因
型依次为_____________________________________。
WWdd、wwDd、wwDD
（5）实验
2中得到的子代黄色盘状的基因型有____________________。
（3）若黄色盘状乙自交，理论上，下一代的表型及比例
为___________________________________________________________________。
（4）若实验
3中的子代自交，理论上，下一代的表型及比例为____________________________________________________________________。
表现型及比例为黄色盘状(wwD-)：黄色球状(wwdd)=3：1
表型及比例为白色盘状：白色球状：黄色盘状：黄色球状=9：3：3：1
wwDD、wwDd
3.家鸡的鸡冠有多种表型，除了常见的单冠外，还有玫瑰冠、豌豆冠和胡桃冠。让玫瑰冠个体与豌豆冠个体杂交，F，既非玫瑰冠也非豌豆冠，而是胡桃冠。让F，个体相互交配，
F2鸡群中出现了4种表型且比例为9∶3∶3∶1，其中单冠占
1/16。请分析后回答∶
（1）控制该表型的基因是否遵循基因的自由组合定律?请说明理由。
提示：遵循；因为它符合自由组合杂交实验结果性状分离比为9:3:3:1。解析：控制该性状的两对等位基因符合自由组合定律，因两对基因分别由分离的比例3:1产生的，即(3:1)×(3：1)=9：3：3：1，题中鸡冠的性状分离比符合基因分离比为9:3：3：1，所以控制鸡冠的基因符合基因的自由组合定律。
（2）请自拟基因符号，用遗传图解表示上述杂交实验过程。
提示：设控制鸡冠形状的两对等位基因为A、a和B、b
（3）如果一组杂交实验的后代中，鸡冠的表型比例为
3∶3∶1∶1，那么亲本的基因型可以是_______________________________________，请说明理由。
解析：Aaxaa后代表现型2种，比例为1:1；Bb×Bb后代表现型2种，比例为3:1，则AaBbxaaBb后代比例为(1:1)×(3:1)=3:3：1：1，AaBb和Aabb同理
AaBb和aaBb或者AaBb和Aabb
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