高中生物1.1孟德尔的豌豆杂交实验(一)素材(打包5套)新人教.zip
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第1节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)1.1 孟德尔的豌豆杂交实验(一)11.1 孟德尔豌豆杂交实验(一)重难点排行2:对分离现象的解释【思路点拨】孟德尔发现基因分离定律的方法为假说演绎法(1)杂交实验,发现问题(一对相对性状的杂交实验)用纯种的高茎豌豆与纯种矮茎豌豆作为亲本进行杂交,无论正交、反交,F1只表现出高茎性状,F1自交,F2中出现性状分离现象,分离比接近3:1(高茎:矮茎)。(2)提出假说,解释现象(对分离现象的解释)生物的每对相对性状都是由遗传因子(即基因)决定的。这些遗传因子就像一个个独立的颗粒,既不会相互融合,也不会在传递中消失。遗传因子在体细胞中成对存在,每对遗传因子中一个来自母本,一个来自父本。生物体在形成生殖细胞配子时,成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的胚子中,配子中只含有每对遗传因子中的一个受精时,雌雄配子结合形成合子,受精时雌雄配子的结合是随机的。(3)设计实验,验证假说(测交实验)用F1与隐性亲本测交,并根据测交后代的表现型和比例可推知F1产生的两种配子类型,比例为1:1,实验结果与预测结果一致,从而验证“对分离现象的解释”是正确的。【典例印证】孟德尔探索遗传规律时,运用了“假说演绎”法,该方法的基本内涵是:在观察与分析的基础上提出问题后,通过推理和想象提出解决问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验证明假说。下列相关叙述中不正确的是()A“为什么F1只有显性性状、F2又出现隐性性状?”属于孟德尔提出的问题之一B“豌豆在自然状态下一般是纯种”属于孟德尔假说的内容C“测交实验”是对推理过程及结果进行的检验D“生物性状是由遗传因子决定的、体细胞中遗传因子成对存在”属于假说内容【答案】B【解析】A项正确,这是孟德尔通过一对相对性状杂交实验发现的问题之一;B项错误,豌豆在自然状态下一般是纯种,这是豌豆作为遗传学实验材料的优点之一,不属于孟德尔假说的内容;C项正确,孟德尔验证假说的正确性用的是“测交实验”;D项正确. 【牛刀小试】“假说演绎法”是现代科学研究中常用的一种方法,下列属于孟德尔在发现基因分离定律时的“演绎”过程的是() A生物的性状是遗传因子决定的B由F2出现了“31”推测,生物体产生配子时成对遗传因子彼此分离C若F1产生配子时成对遗传因子分离,则测交后代会出现两种性状,比例接近11D若F1产生配子时成对遗传因子分离,则F2中三种遗传因子组成的比接近121【答案】C11.1 孟德尔的豌豆杂交实验(一)备课资料1.杂交、自交、正交、反交的实验方法简介孟德尔的杂交实验,是从个体水平出发,利用植物杂交实验的方法,展开对生物性状的研究的。其杂交实验总的过程包含了两种交配的方式:一种交配方式是杂交;另一种交配方式是自交。杂交一般是指具有不同遗传型的个体间雌雄配子的结合。自交是指同一个体(或不同个体)但为同一遗传型的个体间雌雄配子的结合过程。植物的自交特指自花授粉,在遗传学上称自交。植物的异花受粉包含遗传学上的杂交和自交。在植物的有性生殖过程中,把接受花粉的植株称母本(用“”表示),而把传出花粉的一方称父本(用“”表示)。父本和母本统称为亲本(用“P”表示)。在植物杂交中,如有甲、乙两种不同遗传型的亲本相交。如以甲为母本,乙为父本,这种交配方式称正交,而以甲为父本,以乙为母本的交配方式就称为反交。正交和反交是相对而言的。在杂交过程中,父、母本相互交换,这在遗传学上称互交。杂交的亲本一般应选用纯合子。杂交与自交不同的是:杂交是两个不同遗传型的自交系个体间的交配。而自交是同一自交系内个体(包括同一个体)的交配;杂交的目的是为了获得杂合的个体,而自交的目的则是为了获得纯合的个体。杂合个体自交后代会出现分离现象,而纯合个体自交,后代不出现性状分离。研究生物性状在传种接代过程中传递的原理和传递规律的方法是杂交实验法。孟德尔就是选择具有相对性状的亲本(皆为纯合子)杂交,然后观察这些性状在后代中的表现,从中找出性状遗传的规律性。这种杂交实验法,是研究遗传规律的基本方法。2.分离定律的适用范围(1)分离定律只适用于真核细胞中细胞核中的遗传因子的传递规律,而不适用于原核生物、细胞质的遗传因子的遗传,都不属于该定律的研究范围。因此,分离定律和自由组合定律,又简称核遗传的两个基本定律。(2)分离定律揭示了控制一对相对性状的一对遗传因子的遗传行为,而两对或两对以上的遗传因子控制两对或两对以上相对性状的遗传行为不属于分离定律的研究范围。3.关于杂合子的连续自交问题杂合子连续自交,可使后代的纯合子越来越多,而杂合子越来越少。这是杂交育种中常用的方法。这里是用来选择显性性状的方法,而隐性性状一经出现就是纯合子了。在连续自交中,纯合子出现的概率为:1(1/2)n;而杂合子出现的概率为(1/2)n。(n代表连续自交的次数)4.显性的相对性孟德尔研究的豌豆的7对相对性状是完全显性遗传。后来人们的研究中发现显性不都是完全的,但这并不有悖于孟德尔定律,而是对其进一步发展和补充。主要有几下三种:(1)不完全显性如:紫茉莉的花色遗传红花(CC)白花(cc)粉红花(Cc)红花(CC)粉红花(Cc)白花(cc)=121。人的天然卷发也是由一对不完全显性的遗传因子决定的。其遗传也属不完全显性遗传。(2)共显性控制一对相对性状的一对遗传因子在杂合子细胞中都表达的遗传现象叫共显性。如:镰刀型细胞贫血症是共显性的一个例子。正常人(细细胞呈两面凹的圆饼状)镰刀型细胞贫血症患者子女的红细胞两种类型皆有。平时并不表现严重病状,只有在缺氧的情况下才发病。(3)镶嵌显性镶嵌遗传是指在F1个体上,双亲的性状在不同部位镶嵌存在,称为镶嵌显性。这是我国著名遗传学家谈家桢教授于1946年研究异色瓢虫鞘翅色斑的遗传时发现的。21.2 孟德尔的豌豆杂交实验(二)教材习题点拨(一)问题探讨1粉色。因为按照融合遗传的观点,双亲遗传物质在子代体内混合,子代呈现双亲的中介性状,即红色和白色的混合色粉色。2提示:此问题是开放性问题。学生通过对遗传实例的分析,辨析融合遗传观点是否正确。只要能认真思索,积极探讨,投入学习状态即可。(二)实验1与每个小组的实验结果相比,全班实验的总结果更接近预期的结果即彩球组合类型数量比DDDddd121,彩球代表的显性与隐性类型的数值比为31。因为实验个体数量越大,越接近统计规律。如果孟德尔当时只统计10株豌豆杂交的结果,则很难正确地解释性状分离现象,因为实验统计的样本数目足够多,是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一。当只对10株豌豆个体做统计时,会出现较大的误差。2模拟实验的结果与孟德尔的假说是相吻合的。因为甲、乙小桶内的彩球代表孟德尔实验中的雌、雄配子,从两个桶内分别随机抓取一个彩球进行组合,实际上是模拟雌、雄配子的随机组合,统计的数量也足够大,出现31的结果。但证明某一假说还需实验验证。(三)技能训练提示:将获得的紫色花连续几代自交,即将每次自交后代的紫色花选育再进行自交,直至自交后代不再出现白色花为止。具体过程可用以下图解表示。(四)旁栏思考题不会。因为满足孟德尔实验的条件之一是雌、雄配子结合机会相等,即任何一个雄配子(或雌配子)与任何一个雌配子(或雄配子)的结合机会相等,这样才能出现31的性状分离比。(五)练习基础题1B2B3(1)在F1水稻细胞中含有一个控制合成支链淀粉的遗传因子和一个控制合成直链淀粉的遗传因子。在F1形成配子时,两个遗传因子分离,分别进入不同配子,含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉,遇碘变橙红色;含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉,遇碘变蓝黑色,其比例为11。(2)孟德尔的分离定律。即在F1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。(3)24(1)白色;黑色(2)性状分离;白毛羊为杂合子,杂合子在自交时会产生性状分离现象。拓展题1(1)将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种,这样可在一个季节里产生多匹杂交后代。(2)杂交后代可能有两种结果:一是杂交后代全部为栗色马,此结果说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子;二是杂交后代中既有白色马,又有栗色马,此结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子。2提示:选择适宜的实验材料是确保实验成功的条件之一。孟德尔曾选用多种植物如豌豆、玉米、山柳菊做杂交实验,其中豌豆的杂交实验最为成功,因此发现了遗传的基本规律。这是因为豌豆具有适于研究杂交实验的特点。例如,豌豆严格自花受粉,在自然状态下是纯种,这样确保了通过杂交实验可以获得真正的杂种;豌豆花大,易于做人工杂交实验;豌豆具有稳定可以区分的性状,易于区分、统计实验结果。 3提示:凯库勒提出苯分子的环状结构、原子核中含有中子和质子的发现过程等,都是通过假说演绎法得出结论的。19世纪以前科学家对遗传学的研究,多采用从实验结果出发提出某种理论或学说,而假说演绎法是从客观现象或实验结果出发,提出问题,作出假设,然后设计实验验证假说的研究方法,这种方法的运用促进了生物科学的研究,使遗传学由描述性研究进入理性推导和实验验证的研究阶段。2第1节孟德尔的豌豆杂交实验(一)知识梳理1.性状与相对性状生物体形态、结构和生理特性等特征称为性状,一种生物的同一种性状的不同表现类型,叫做相对性状。2.豌豆做杂交实验材料的优点首先豌豆是严格的自花传粉、闭花受粉植物,避免了外来花粉的干扰。豌豆花大,易去雄和人工授粉;尤其豌豆具有稳定的、易于区分的性状,如植株的高与矮,种子的圆粒与皱粒等。3.一对相对性状的实验P代表亲代,F1代表子一代, F2代表子二代,代表杂交。孟德尔的一对相对性状的遗传实验正、反交结果总是相同,F2代出现了高茎和矮茎两种豌豆,这种现象叫性状分离,并且F1代是自花受粉。那么,F1代决定了F2代出现矮茎豌豆。在F1代表现的性状叫显性性状,没有表现的性状叫隐性性状。4.对分离现象的解释(1)生物体的性状都是由遗传因子控制的。控制显性性状的遗传因子是显性遗传因子,用大写英文字母表示;控制隐性性状的遗传因子是隐性遗传因子,用小写英文字母来表示。(2)在生物体的体细胞中,控制性状的遗传因子都是成对存在的。如纯种高茎豌豆的体细胞中含有成对的遗传因子DD,纯种矮茎豌豆的体细胞中含有成对的遗传因子dd。(3)生物体在形成生殖细胞配子时,成对的遗传因子彼此分离分别进入不同的配子,因此,纯种高茎豌豆的配子只含有一种显性遗传因子D;纯种矮茎豌豆的配子只含有一种隐性遗传因子d。(4)受精时,雌雄配子随机结合,合子中的遗传因子又恢复成对。如遗传因子D与遗传因子d在体细胞中又结合成Dd。5.测交实验让子一代与隐性类型相交,用来测定F1代遗传因子组合的方法叫测交,测交往往用于鉴定某显性个体的遗传因子组合。知识导学1.遗传的基本规律是遗传学、育种学和医学的重要理论基础,本章的两节内容不但是本书的重点,在整套教材中也非常重要。在历年的高考中都占有相当的比例。2.学习本节知识要回忆初中学过的基因控制生物的性状、基因的显性和隐性及有关比例、二项式幂的数学知识。在学习中要注意沿着孟德尔的探索过程进行思考和从实验中领悟蕴含的科学方法。3.表示遗传因子的字母用哪一个是人为确定的,对于控制一对相对性状的显性遗传因子和隐性遗传因子一定要分别用同一字母的大小写表示。4.F1的遗传因子为D、d,D与d同时存在,F1之所以表现高茎而不表现矮茎是因为D对d有显性作用。F1产生配子时,雌配子有D和d两种,比例为11,雄配子有D和d两种,比例为11。且雌雄配子结合的机会相等,才形成了F2的三种遗传因子组合:DDDddd=121,表现出高矮=31的理论值。分离定律是控制一对相对性状的两个遗传因子(显性遗传因子和隐遗传因子)的分离,DD与dd过些纯合子中相同遗传因子在形成配子时分开,产生D和两种配子,不属于此定义范围。疑难突破1.孟德尔是怎样设计豌豆杂交实验?剖析:孟德尔在进行豌豆杂交实验时,既要用紫花豌豆为母本、白花豌豆为父本进行实验,也要用紫花豌豆为父本、白花豌豆为母本进行实验(即既要有正交又要有反交)。按照这样的实验设计,且F1只出现一种亲本的性状,才能归纳出显性性状的概念。由于孟德尔定律只适用于细胞核遗传,因此研究是必须正交和反交同时进行,结果相同时才能证明是细胞核遗传,才能得出显性性状或者隐性性状的概念。显性性状和隐性性状是同种生物同一性状的不同表现类型(不能误认为是不同的性状)。2.具有一对相对性状的杂合子自交一代后,其后代中杂合子所占的比例是多少?自交两代后,其后代的杂合子所占的比例又是多少?如果是自交n代,其后代中杂合子所占的比例又是多少?同时,显性纯合子与隐性纯合子所占的比例又分别是多少呢?剖析:杂合子自交一代,后代有两种表现类型,其比例为31,其中杂合子占到12,显性纯合子与隐性纯合子各占半。由于上一代杂合子占到12,而只有杂合子的后代才会有性状分离,故自交两代时,后代中杂合子的比例为121214,显性纯合子与隐性纯合子各占3/8。自交三代,则后代中杂合子占到12121218自交n代后,杂合子占的比例为121212121212n。具有一对相对性状的杂合子自交n代后,其后代中杂合子所占的比例是12n,显性纯合子与隐性纯合子理论数量相等,各为,即。2
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