师:各位同学,大家好。上节课我们学习了孟德尔的豌豆杂交实验,今天继续学习相关知识。本节课聚焦两方面内容:一是回顾分离定律,用它解释一些遗传现象;二是学习如何运用假说 - 演绎法进行科学探究。

  首先,我们复习上节课所学知识。我们总结了分离定律的内容,一起回顾这三张遗传图解,分别是具有相对性状的纯合子杂交子一代、杂合子自交子一代与隐性个体测交。大家看红框中标注的内容,形成配子时成对的遗传因子分离,这是分离定律最本质的体现。

  上节课我们还学习了孟德尔所用的科学方法——假说 - 演绎法,孟德尔在观察实验现象方面做了大量的豌豆杂交实验、相对性状计数以及统计工作。由于我们一节课无法重复豌豆杂交实验,为更直观认识分离定律,今天我们来做性状分离比的模拟实验。

  本实验用甲、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,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。建议两人一组合作完成。请同学们阅读教材中实验步骤,同时思考以下几个问题:

  第一,每个桶中放入数量相等的两种彩球的含义是什么?这是分别模拟含有显性、隐性两种遗传因子的配子,且 F1 产生的两种配子数量是相等的。

  第二,每次分别从两个桶内随机抓取一个彩球的含义是什么?这表示在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离。

  第三,分别从两个桶内随机抓取一个彩球组合在一起模拟了什么过程呢?模拟了雌雄配子形成和随机结合的过程。

  第四,为什么要将抓取的彩球放回原来的小桶并摇匀?这样可以确保每次实验中雌雄配子形成和结合的机会均等。

  接下来我们讨论两个问题:

  第一个问题,将每个小组的实验结果与全班总的实验结果做比较,你有什么发现呢?如果孟德尔当时只对 F2 中 10 株豌豆性状进行统计,他还能正确地解释性状分离现象吗?每个两人小组的数据和全班总数据样本量不一样。回顾孟德尔的豌豆杂交实验结果,看性状分离比的统计结果,虽然基本都约等于 3 : 1,但样本量越大,比如 6022 比上 2001,是 3.01 : 1,类似于我们这次模拟实验全班总的实验结果;而每个小组样本量小很多,结果类似于 428 比上 152,约为 2.82 : 1,距离 3 : 1 的误差要大一点。所以,孟德尔如果只对 10 株豌豆的性状进行统计,很难正确解释性状分离现象,会出现较大误差。实验统计的样本数量足够大,是孟德尔能正确分析实验结果的前提条件之一,样本越大越接近统计规律。

  第二个问题,模拟实验是依据孟德尔的假说设置的,其模拟的结果与孟德尔杂交实验的结果相比,你认为孟德尔的假说是否合理呢?我们认为孟德尔的假说是合理的,因为甲乙小桶内的彩球分别代表孟德尔杂交实验中的雌雄配子,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结合,且统计样本足够大,出现了 3 : 1 的结果。

  在这次模拟实验中,我们运用了科学的思维方法、数学的统计方法和随机事件等知识。性状分离比 3 : 1 的本质是遗传因子 1 : 1 分离和配子随机结合的结果。接下来我们根据分离定律探讨一些遗传现象,寻找分离定律在生物遗传中的普遍性。

  首先看资料一,这是一幅羊的毛色遗传图,图中亲本两头羊都是白毛,子代既有白毛又有黑毛。这种现象在遗传学上称为性状分离,指的是具有相同性状的亲本杂交,子一代同时出现显性性状和隐性性状的现象,所以本图符合性状分离现象。产生这种现象的原因是什么呢?请大家用遗传图解表示出来。

  遗传因子用大 A 和小 a 分别表示显性和隐性。根据性状分离的概念,子代中分离出新的性状是隐性性状,用小 a 隐性纯合子表示。亲本都是白毛羊,具有大 A 基因,但子代中的黑毛小 a 分别来自父方和母方的配子小 a,所以父方和母方都同时含有大 A 和小 a,因此亲本的基因型可以确定都是大 A 小 a。它们杂交,根据分离定律,产生配子时,成对的遗传因子彼此分离,所以亲本产生的配子遗传因子都是大 A 和小 a,随配子遗传给后代,子代的表现型比例是白毛比黑毛为 3 : 1。通过资料一,我们发现根据性状分离现象和分离定律,可以科学地推断出显隐性关系和亲子代遗传因子的相关组成。

  资料二,分离定律可对后代中出现某性状的概率做出科学推断。人眼的虹膜有褐色和蓝色,褐色由显性遗传因子控制,蓝色由隐性遗传因子控制。已知一个蓝眼的男人与一个褐眼的女人结婚,这对夫妇生下蓝眼孩子的可能性是多大呢?我们先根据资料写出遗传图解。蓝眼男人是隐性遗传因子组成,是小 b,褐眼女人的遗传因子组成已知是大 B 小 b,根据分离定律,褐眼女人产生的配子大 B、小 b 比例是 1 : 1,蓝眼男人只有一种遗传因子小 b 配子,随机结合后,后代中大 B 小 b 和小 b 小 b 表现型褐眼和蓝眼的比例是 1 : 1,所以我们推断出这对夫妇生下蓝眼孩子的可能性是 1 / 2。

  小结一下,通过亲本遗传因子的组成,我们根据分离定律可对后代的遗传因子组成和性状作出推断,从而为遗传咨询提供理论依据。

  资料三,我们认识一种新方法——花粉鉴定法。看资料,水稻的非糯性和糯性是一对相对性状,非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉,遇碘会变成蓝黑色,糯性花粉中所含的是支链淀粉,遇碘变橙红色。现在用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻进行杂交,取 F1 的花粉,加碘液染色,在显微镜下观察,半数花粉呈蓝黑色,半数花粉呈橙红色。

  F1 的花粉为什么出现这样的比例呢?首先我们认识一下花粉,花粉内有雄配子。实验现象说明 F1 的水稻细胞中应该含有一个控制支链合成的遗传因子和一个控制直链淀粉合成的遗传因子。在 F1 形成配子时,两个遗传因子分离,分别进入不同的配子中。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 1 : 1。

  通过本资料学习,我们了解了花粉鉴定法,如果选用水稻的花粉遇碘呈现两种颜色,可鉴定这种水稻是杂合子;如果只有一种颜色,则这水稻是纯合子。所以,花粉鉴定法只需要观察当代植物产生的配子,不用交配就可以了解植物的基因型,操作更为简便,该资料的实验结果有力地证明了分离定律。

  我们通过三组资料研究了羊的白毛和黑毛、人眼虹膜的褐色和蓝色、水稻花粉的非糯性和糯性,另外还有小麦的高秆和矮秆、家鸡的有腿和光腿等等,很多物种控制相对性状的遗传因子都遵循分离定律,在生物的遗传中具有普遍性。接下来我们一起学习分离定律在育种当中的应用。

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《生物 必修2 第1章 孟德尔的豌豆杂交试验(一) 第2课时 逐字稿-5,213字 第5版》.docx
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