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1、第一章 生命的物质基础第一节 身边的生物科学第2课时 基因诊断与基因治疗教学过程 导入新课情景导入:(1)假如某地区正在流行“非典型性肺炎”(sars),一个患者突然出现不明原因的发热、咳嗽,假如你是科技工作者,你该怎样对该患者进行诊断?(2)在东南亚某地区,突然发现大量家禽不明原因的死亡,怀疑是感染了禽流感,假如你是科技工作者,你该怎么办?(3)一个母亲患有一种遗传病,现她怀有一胎儿,怀疑也患有该遗传病,该如何对该胎儿进行检测,以确认他(她)是否患有该遗传病呢?学生活动:阅读课本p3相关内容,并以小组为单位,讨论上述问题并阐述自己的观点,小组记录员记录并整理本组观点。生对于“非典型性肺炎”(
2、sars)、禽流感与遗传病检测的方式有很多种,如通过病理学等手段进行检测;而现代生物技术中的基因诊断技术可以使得上述疾病的检测更加快速、灵敏、简便,使得疾病的防治更为有效。师第一例基因诊断技术应用于临床实践是在什么时候?诊断的是何种疾病?推进新课板书:二、基因诊断与基因治疗(一)基因诊断生是1978年科学家对一位孕妇作了镰刀状贫血症的产前诊断。师那么基因诊断技术目前可以用来诊断哪些疾病因子呢?通过问题呈示以下情景,教师对相关问题进行描述、分析。基因诊断的对象主要有:病原微生物的侵入:一般侵入体内的病原微生物可通过显微镜检查及免疫学方法进行诊断。但是,直接检测病原微生物的遗传物质可以大大提高诊断
3、的敏感性。而在无法得到商业化抗体时,基因诊断就成为检测病原微生物感染,尤其是病毒感染的唯一手段。此外,由于基因碱基配对原理的基因诊断可直接检测病原微生物的遗传物质,所以诊断的特异性也大为提高。目前,基因诊断已在病毒性肝炎、艾滋病等传染病的诊断中发挥了不可代替的作用。先天遗传性疾病:目前,大多数遗传病还缺乏有效的治疗手段,因而可对胎儿进行产前基因诊断。对确诊患病的胎儿实施人工流产是避免遗传病患儿出生的有效措施。已有多种传统的遗传性疾病的发病原因被确定为特定基因的突变。例如:苯丙氨酸羟化酶基因突变可引起苯丙酮尿症;腺苷脱氨酶基因突变可引起重症联合免疫缺陷症(scid);而淋巴细胞表面分子cd40或
4、其配体(cd40l)基因突变则可引起无丙种球蛋白血症。这类疾病的诊断除了仔细分析临床症状及生化检查结果外,从病因角度作出诊断则需要用基因诊断的方法检测其基因突变的发生。用基因诊断的方法检测这些位点的改变,不仅对临床诊断,而且对疾病的病因和发病机理的研究都具有重要的意义。后天基因突变引起的疾病:这方面最典型的例子就是肿瘤。虽然肿瘤的发病机理尚未完全明了,但人们可以初步认为肿瘤的发生是由于个别细胞基因突变而引起的细胞无限增殖。无论是抑癌基因发生突变还是癌基因发生突变,如果确定这些改变的发生,都必须进行基因诊断。其他:如dna指纹、个体识别、亲子关系识别、法医物证等。师假如某人患了流行性感冒,该如何
5、进行治疗?生在医生的指导下服用一些抗生素或抗病毒类药物,多喝白开水,注意休息,几天之后就可痊愈。板书:(二)基因治疗师你了解重症联合免疫缺陷症(scid)的疾病机理吗?这种疾病在医生的指导下服用一些抗生素或抗病毒类药物,多喝白开水,注意休息,几天之后可痊愈吗?学生活动:阅读课本p4基因治疗的相关知识,并思考上述问题。生患有重症联合免疫缺陷症(scid)的个体,其体内腺苷脱氨酶基因突变,不能正常合成腺苷脱氨酶,而该酶对于降解毒素是关键的,因此患者将出现免疫缺陷。由于是基因突变导致的疾病,因而不能用治疗流感的方法来治疗重症联合免疫缺陷症(scid)。师假如某人患了重症联合免疫缺陷症(scid),该
6、如何进行治疗?生可以通过基因治疗技术来治疗该疾病。师什么是基因治疗?基因治疗的原理(基因治疗的两种途径)是什么?学生活动:阅读课本p4中“基因治疗的两种途径”图群,并思考上述问题。生基因治疗(gene therapy)是指采用转基因技术将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病,以达到治疗目的。基因治疗(gene therapy)的原理是指采用转基因技术将目的基因导入患者的某种细胞中,体外培养使其增殖,然后输回患者体内,这样重组受体细胞因导入正常的基因,可以纠正或弥补缺陷基因带来的影响;或将带有治疗作用的基因通过载体直接送入患者的某些细胞中,从而达到治疗疾病的目的。师基因
7、治疗技术能有效治疗疾病、提高人类健康水平,那么目前来说,是否所有的遗传性疾病都可以采用基因治疗?生不可以,例如神经细胞不能以基因治疗技术进行治疗。师进行基因治疗必须具备哪些条件?生师进行基因治疗必须具备下列条件:选择适当的疾病,并对其发病机理及相应基因的结构功能了解清楚;纠正该病的基因已被克隆,并了解该基因表达与调控的机制与条件;该基因具有适宜的受体细胞并能在体外有效表达;具有安全有效的转移载体和方法,以及可供利用的动物模型。师基因治疗的前景十分诱人,那么基因治疗的现状与前景如何呢?生课堂小结(1)复合免疫缺陷综合征的基因治疗:1991年美国批准了人类第一个对遗传病进行体细胞基因治疗的方案,即
8、将腺苷脱氨酶(ada)导入一个4岁患有严重复合免疫缺陷综合征(scid)的女孩。采用的是反转录病毒介导的间接法,即用含有正常人腺苷脱氨酶基因的反转录病毒载体培养患儿的白细胞,并用白细胞介素(il2)刺激其增殖,经10天左右再经静脉输入患儿。大约12月治疗一次,8个月后,患儿体内ada水平达到正常值的25%,未见明显副作用。此后又进行第2例治疗获得类似的效果。(2)我国复旦大学等单位对乙型血友病的基因治疗也进行了有意义的探索,他们在兔模型的基础上,将人第因子基因通过重组质粒(pcmvix)或重组反转录病毒(n2cmvix)导入自体皮肤成纤维细胞,获得可喜的阶段性成果,相信不久的将来,基因治疗会在
9、我国取得成功。(3)总体来说,目前已批准治疗的病例约120例,其中约110例为肿瘤,遗憾的是,除黑色素瘤有些端倪外,全都未能成功。治疗了10余例单基因病,除ada缺乏症和乙型血友病有一定疗效外,其余都还在实验阶段。但人们再也不怀疑基因治疗不仅可能办到,而且指日可待。师你还了解其他生命科学技术在社会生产、实践中的应用情况吗?生板书:(三)研究性学习交流活动主题:以学习小组为单位,交流关于“现代生命科学的发展热点是什么”的研究性学习成果。给活动的组织者与交流者几点建议:(1)我们一定要本着“求是唯真、崇文扬善、创新臻美”的态度去做科学,注意每一个细节,以使我们第一次的研究成果经得起别人的推敲。(2
10、)我们要从“小”处做“大科学”,不要从“大”处做“小科学”。(3)若以图片、表格等形式来反映研究成果,会让你的研究成果更容易被听众所接受。(4)研究性学习需要提出自己的研究报告,同时也要让听众看到研究过程中的第一手资料,以增加研究成果的说服力。(5)不妨向别人介绍一下自己在这个研究过程中亲历的一些事情以及自己的感受,这容易引起别人的共鸣。(6)研究性学习的交流时间设置要合理,要给汇报者提供展示自己成果的机会,也要给听众提出问题、质询的机会。板书设计 二、基因诊断与基因治疗(一)基因诊断(二)基因治疗(三)研究性学习交流教后感:第一节 减数分裂【教学目标】知识方面:1.减数分裂的概念2.通过精子
11、和卵细胞的形成过程,训练学生的识图表能力,培养一定的空间概念。3.观察有丝分裂和减数第二次分裂染色体的特点,培养学生的求同、求异思维。能力方面:试验设计能力情感态度、价值观方面:理解生物个体产生的过程【教学重点】 (1)减数分裂的概念。(2)精子和卵细胞的形成。【教学难点】减数分裂过程中染色体,dna 的数目变化。【教学方法】通过图示学习其过程,注意学生的对图示的理解【教学课时】3课时【教学过程】导入:大家知道,生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础是细胞增殖。提问:细胞增殖的方式有哪些?讲述:对,在前面我们曾经学习过有丝分裂和无丝分裂,今天我们学习第三种分裂方式-减数分裂。(一)、减数分裂和有性
12、生殖细胞的形成提问:在讲述新课以前,我们先回忆一下有丝分裂前后细胞内染色体的数目是如何变化的?有什么意义?讲述:有丝分裂可以保持细胞分裂前后染色体数目恒定不变。那么,在形成有性生殖细胞精子或卵细胞时,细胞如何分裂呢?下面我们来讨论两个问题。讨论:1.如下所示,假设有性生殖细胞的形成是通过有丝分裂的方式完成,生物体下一代细胞内染色体数目如何变化?亲 代子 代精原细胞精子 受精卵卵原细胞卵细胞2.若要保持生物体前后代体细胞内染色体数目的恒定,阐述解决问题的可能性?讲述:如果精子或卵细胞内的染色体只有正常体细胞内染色体数目的一半,那问题便迎刃而解。事实是怎样的呢?1883年比利时学者耐登在研究马蛔虫
13、受精作用时观察到:精子和卵细胞中含有数目相同的染色体,这些染色体通过受精作用传给后代。根据这一发现,生物学家推测,生殖细胞中的染色体数目是体细胞中的一半。否则生物每繁殖一代,体细胞中的染色体数目就会增加一倍。这和我们考虑的解决问题的思路是一致的。既然在形成生殖细胞精子或卵细胞时,染色体数目要减少一半,如何减少,就是我们今天要学习的内容了。(一)减数分裂的概念(1)范围:有性生殖细胞的形成。(2)概念:在整个减数分裂的过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次。(3)结果:新产生的生殖细胞中的染色体数目,比原始的生殖细胞的染色体数目减少了半。(4)过程:讲述,下面我们以精子形成过程为例,具体学
14、习减数分裂的过程。(二)精子的形成过程(1)形成部位:睾丸(精巢)的曲细精管中,(cai 软件显示哺乳动物睾丸示意图,曲细精管处闪烁 3 次)。精原细胞 精子(原始生殖细胞) (成熟的生殖细胞)(2)形成过程:(cai 软件示哺乳动物精子形成过程)a.同源染色体配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一条来自父方,一条来自母方。cai软件示:精子(内含一大一小染色体)+卵细胞(内含一大一小染色体)受精卵四分体(闪示同源染色体)讲述:像受精卵细胞中的两条稍大一些的染色体,其形状大小基本相同,其中一条黑色的表示来自精子,即父方,另一条浅色的表示来自卵细胞,即母方。它们就是一对同源染色体。受精卵中有
15、两对同源染色体。讨论:生殖细胞精子和卵细胞中有同源染色体吗?为什么?b.联会 同源染色体两两配对的现象。讲述:联会是个动态的过程。c.四分体 联会后的每对染色体含有四条染色单体。学生活动:1.下图细胞中有哪几对同源染色体?形成了几个四分体。(图见课本 p107 图c)。2.讲述:在学习了上述概念的基础上,我们来看看精子是如何形成的。(cai 软件示精子形成过程)。d.过程讲述:精子是精原细胞经过减数分裂后形成的。精原细胞在减数分裂过程中连续进行了两次分裂。在第一次分裂间期,精原细胞中的染色体经过复制,缩短变粗,形成染色体。染色质复制以后,细胞就成为初级精母细胞。初级精母细胞中的染色体经过联会,
16、形成四分体,进行第次细胞分裂。在细胞分裂的同时,细胞内的同源染色体两两分离,结果一个初级精母细胞便分裂成两个次级精母细胞,而此时细胞内的染色体数目已减少了半,细胞内不再存在同源染色体,减数第次分裂结束。减数分裂第二次是从次级精母细跑开始的,细胞未经染色体的复制,直接进入第二次细胞分裂。在第二次细胞分裂过程中,染色体的行为和前面所学的有丝分裂过程中染色体的行为非常相似,细胞内染色体的着丝点排列在赤道板这一位置后,接着进行分裂,于是两条姐妹染色单体分离,分别移向细胞两极,与此同时,细胞分裂,结果生成了精子细胞,减数第二次分裂结束(强调减数第二分裂的主要特征是着丝点分裂,姐妹染色单体分开。)。精子细
17、胞经过变形后成为精子,两个次级精母细胞最后生成了四个精子,减数分裂结束。提问:1.减数分裂第一次间期后,形成的细胞叫什么?精原细胞初级精母细胞2.减数第一次分裂和减数第二次分裂的结果,各生成了什么细胞?初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精细胞3.精子中的染色体数目比精原细胞中的染色体数目减少了一半,是由两次分裂中的哪一次分裂决定的?减数第一次分裂4.为什么说减数分裂是特殊的有丝分裂?其特殊性表现在减数第一次分裂,同源染色体分离,染色体减半,而减数第二次分裂,染色体变化行为与有丝分裂相似。因此减数分裂是特殊形成的有丝分裂。前面学习了精子的形成过程,如小结图示。卵细胞是在卵巢中形成的,其生成过程
18、与精子形成过程基本相同,但也有区别。(三)卵细胞的形成过程学生活动:将精、卵细胞形成过程的图表进行比较,找出二者的相同与相异处。小结:相同点:染色体复制一次,都有联会和四分体时期,经过第一次分裂,同源染色体分开,染色体数目减少一半,在第二次分裂过程中,有着丝点的分裂,最后形成的卵细胞,它的染色体数目也比卵原细胞减少了一半。不同点:每次分裂都形成一大一小两个细胞,小的叫极体,极体以后都要退化,只剩下一个卵细胞,而一个精原细胞是形成4个精子;卵细胞形成后,不需要经过变形,而精子要经过变形才能形成。学生思考:生物卵细胞经减数分裂后,细胞中的染色体会不会越来越少呢?4.彻底搞清“减数分裂受精作用有丝分
19、裂”过程中细胞核内与细胞内染色体数目、dna含量、染色单体数、同源染色体对数的变化。表解“减数分裂受精作用有丝分裂”过程中细胞核内染色体数目、dna含量、染色单体数、同源染色体对数的变化。项目减数分裂受精作用有丝分裂减减间期前期中期后期末期前期中期后期末期间期前期中期后期末期染色体数(个)2n2n2n2nnnn2nn2n2n2n2n4n2n染色单体数(个)0-4n4n4n4n2n2n2n0000-4n4n4n00dna含量2n-4n4n4n4n2n2n2n2nn2n2n-4n4n4n4n2n同源染色体(对)nnnn00000nnnn2nn备注以二倍体生物(2n)细胞核内的变化为例图(一)示二倍
20、体生物“减数分裂受精作用有丝分裂”过程中细胞核内染色体数目、dna含量的变化。图(一)图(二)示二倍体生物“减数分裂受精作用有丝分裂”过程中细胞内染色体数目、dna含量的变化。图(二)性原细胞自身的繁殖方式是:有丝分裂。减前期的四分体时期同源非姐妹染色单体交叉互换是基因互换规律的细胞学基础,减后期非同源染色体的自由组合是基因自由组合规律的细胞学基础,故基因重组发生在减前期的四分体时期和减后期;减后期同源染色体分离是基因分离规律的细胞学基础。基因突变发生在有丝分裂间期(体细胞突变)和减前的间期(有性生殖细胞突变)dna复制的时候。减数分裂过程中染色数目减半的根本原因是减后期同源染色体的分离,这也
21、是减的最主要特点;而减后期着丝点分裂,染色单体变成染色体并移两极则是减的主要特点。判断细胞分裂方式和时期的依据是:a.染色体数的奇偶性;b.有无同源染色体;c.有无染色单体;d.着丝点的位置。细胞分裂中的“三中”和“三后”(注:初级卵母细胞和次级卵母细胞后期不均等分裂是区别第一极体、初级精母细胞和次级卵母细胞的依据)比较:项 目减中期减中期有丝中期减后期减后期有丝后期着丝点位置赤道板两侧赤道板上赤道板上细胞两极细胞两极细胞两极有无同源染色体有无有有无有(2n对)有无染色单体有有有有无无(以二倍体为例)【板书设计】(一)减数分裂的概念(1)范围:有性生殖细胞的形成。(2)概念:在整个减数分裂的过
22、程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次。(3)结果:新产生的生殖细胞中的染色体数目,比原始生殖细胞的染色体数目减少了半。(4)过程:(二)精子的形成过程(1)形成部位:(2)形成过程:a.同源染色体 b.联会 c.四分体 d.过程(三)卵细胞的形成过程【随堂练习】1.某物种的次级卵母细胞分裂后期有染色体32条,则该物种的体细胞染色体数为( ) a.8 b.16 c.32d.64+2某生物的卵细胞中有6条染色体, 其中来自这个生物父方的染色体是 ( )a.有2条 b.有3条 c.有4条 d.无法确定3猪的卵细胞中有19个染色体,那么它的初级卵母细胞中含有的四分体应有 ( ) a。19个 b。
23、38个 c。76个 d。57个 4某动物一个卵原细胞经过减数分裂产生的次级卵母细胞中的dna分子含量为4m,则其同种动物的实级精母细胞的dna 分子含量和体细胞的dna分子含量分别为 () a.8m和8m b.8m和4m c.4m和4m d.4m和2m【布置作业】学案练习题w.w.w.k.s.5.u.c.o.教后感教后感后感感第二节 有性生殖一、教学目标:1、举例说明受精作用。2、使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。3、通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片,识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。二、教学重点、难点:受精作用的过
24、程。三、板书设计: 一、生殖细胞的形成 二、受精作用的过程 三、受精作用和减数分裂的意义四、教学过程: 导入:上一节我们介绍了减数分裂的过程和生殖细胞的形成,那么形成生殖细胞之后就要进行生命的另一个过程,受精作用,今天我们就介绍一下有关受精作用的过程,一、生殖细胞的形成: 通过减数分裂形成了生殖细胞,那么精细胞形成之后还要进行一定的变形形成具有生殖能力的精子,卵细胞形成后就能形成具有生殖能力的细胞-卵细胞,下面同学们阅读课本,复习一下生殖细胞的形成过程。比较项目不同点相同点精子形成卵细胞形成染色体复制复制一次复制一次复制一次第一次分裂一个初级精母细胞产生两个大小相同的次级精母细胞一个初级卵母细
25、胞产生一个大的次级卵母细胞,一个小的极体出现联会、四分体、同源染色体分离现象,子细胞染色体数目减半第二次分裂两个次级精母细胞形成两个同样大小的精子细胞一个次级卵母细胞形成一个大的卵细胞和小的极体,原来的极体分裂成两个极体着丝点分裂,染色单体分开,子细胞染色体数目不变变形否变形不需要成熟的生殖细胞染色数目是原始生殖细胞染色体数目的一半分裂结果产生4个精子产生一个有功能的卵细胞,三个极体退化消失二、受精作用的过程: 学生阅读课本,回答下面问题: 受精作用的过程?学生阅读,教师总结:1.精子和卵细胞的识别2.精子进入卵细胞3.精核和卵核的融合4.第一次卵裂的启动教师总结每个问题请同学补充。完成下表:
26、精原细胞初级精母细胞次组精母细胞精细胞染色体(条)染色单体(条)dna(个)同源染色体(对)三、减数分裂和受精作用的意义减数分裂使精子和卵细胞的染色体数目减半,受精作用使精子和卵细胞结合成合子(受精卵),染色体恢复到体细胞的数目,保证了同种生物亲、子代染色体数目的稳定性,也就保证了物种的稳定,对生物的遗传具有重要的意义。注意:受精卵中染色体一半来自父方,一半来自母方;而受精卵中遗传物质,卵细胞多提供了细胞质中dna,故多于父方遗传物质。复习:减数分裂与有丝分裂的比较(1)过程比较起始细胞分裂次数染色体复制次数同源染色体行为子细胞数目类型染色体数有丝分裂体细胞一次一次无联会和分离二个体细胞与亲代
27、细胞相同减数分裂原始生殖细胞二次一次有联会和分离四个有性生殖细胞比亲代细胞减半(2)数目比较:间期前期中期后期末期有丝分裂染色体数2n2n2n4n2ndna分子数2n4n4n4n4n2n姐妹染色单体数04n4n4n00同源染色体数n对n对n对2n对n对减数分裂减i染色体数2n2n2n2nndna分子数2n4n4n4n4n2n姐妹染色单体数04n4n4n4n2n同源染色体数n对n对n对n对0减ii染色体数nnn2nndna分子数2n2n2n2nn姐妹染色单体数2n2n2n00同源染色体数00000w.w.w.k.s.5.u.c.o.mw.w.w教后感.s.5.u.c.o.mwww.ks5u.co
28、m第一节 基因的分离定律一、教学目的:1基因的分离定律发现过程2.概念的了解二、教学重难点难点:1对分离现象的解释。2基因分离定律的实质。难点:对分离现象的解释三、板书设计:一、概念:相对性状 显性性状 隐性性状 性状分离显性基因 隐性基因纯合子 杂合子等位基因 表现型 基因型二、研究过程:1、发现问题2、设计假说,解释问题3、设计试验,验证假说4、得出结论四、教学过程:阅读课本有关内容,找出以下概念,并加以比较一、基本概念:相对性状、显性性状、隐性性状、性状分离、显性基因、隐性基因、纯合子、杂合子、等位基因、表现型、基因型、完全显性、不完全显性、共显性二、区分概念:杂交、回交、正交、反交、自
29、交、测交、父本、母本三、遗传图解中常用符号:p亲本;母本;父本;杂交;自交;f1杂种子一代;f2杂种第二代阅读课本有关内容,找出以下概念,并加以比较阅读课本关于豌豆杂交试验的有关内容,回答:1.基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位,那么,基因在传种接代中有什么样的传递规律?遗传学的奠基人是谁?2.研究遗传规律的基本方法是什么?3.孟德尔选用的实验材料是什么?为什么选用它?一、基因的分离规律1.一对相对性状的遗传试验(1)试验过程研究特点:试验材料选用自花传粉的豌豆分析研究方法从一对相对性状入手运用数学方法统计学方法(2)试验结果无论正交反交,f1只表现显性性状;f1自交,f2出现性
30、状分离,分离比接近于3:1(高茎:矮茎)2.对分离现象的解释思考: 什么是基因?基因位于何处?显性基因用什么字母表示?什么是等位基因?基因在体细胞和生殖细胞中分布有何特点?生殖细胞中基因是成单存在的,受精卵中呢?原因?习题反馈:1.性状分离是指( )。a.同源染色体的分离 b.同源染色体同一位置上基因的分离c.等位基因的分离 d.杂种后代表现出相对性状的不同类型2.研究基因传递规律主要是通过下列哪项的遗传来推知的?( )a.染色体;b.dna;c.基因;d.性状3.许多纯种高茎豌豆自花传粉而生成的后代很可能有a.100%高茎;b.25%高茎;c.50%高茎;d.25%矮茎4.在正常情况下,t和
31、t这一对基因会成对存在于( )a.合子;b.配子;c.次级精母细胞;d.卵细胞5.等位基因的分离可能发生在a.dna复制时;b.有丝分裂后期;c.减数第一次分裂;d.减数第二次分离3.测交对分离现象解释的验证思考:为什么要进行测交试验?测交是怎样进行的?按孟德尔的解释,杂种子一代dd能产生几种配子?数量比如何?测交的遗传图解该怎样写?通过测交,如果预期的结果和实践结果一致,则假说可以上升为真理,由此得出科学研究的一般方法:试验结果假说试验验证验证结果与假说推论结果一致假说上升为真理,若二者不一致时,否定假说4.基因分离定律的实质思考:什么是等位基因?它包括哪两个要点?分离定律的实质是什么?基因
32、分离定律的适用范围是什么?注:基因位于染色体上,和染色体同处于平行关系,在杂合子(f1)细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,生物体在进行减数分裂形成配子时,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随着配子遗传给后代。5.基因型和表现型思考:基因型和表现型的关系?生物体在整个发育过程中,除受到内在因素基因的控制外,还受什么影响?注:基因型是性状表现的内在因素,表现型则是基因型的表现形式n 表现型相同的个体,基因型不一定相同,基因型相同的个体,只有在外界环境相同的条件下,表现型才相同总结:分离定律是指杂合子在进行减数分裂时,等位基因随着同源染色体的分
33、开而分离,分别进入两个配子中,独立地随着配子遗传给后代。扩展应用:应用分离定律,根据亲、子二代的表现型可推知基因型。如课本习题三.2解题思路:1.首先确定显性性状(第1小题);2.先确定隐性性状的基因型,其必定是纯合体如皱粒rr3.得出答案四、在农业育种中的应用根据分离定律知道杂交的f2开始出现性状分离,其中隐性性状个体能稳定遗传。显性性状中的部分个体在下一代出现性状分离。因此,目前生产上有效的方法是,年年选用适宜的品种,杂交这种杂种优势(优良性状)的利用只局限在第一代;小麦的某些抗病性状,多数由显性基因控制的。很多小麦都是杂种,你怎样得到能稳定遗传,即不发生性状分离的纯种抗病小麦?如果所要选
34、育的作物性状由隐性基因控制的,则f1不会表现出来,这样的作物能丢掉吗?为什么?基因型为dd的个体,连续自交两代,杂合子在后代中所占比例是多少?如果自交三代、四代n代呢?五、在人类遗传病中的应用例:人类的白化病,机洋白头。因缺乏黑色素,所以皮肤白色,头发黄色,虹膜带红色(血管颜色),畏光,它是隐性遗传病,由隐性基因a控制,正常人由正常基因a控制。思考:一对表现正常的夫妇,生了一个患白化病的孩子。如果他们再生一个孩子,表现正常的概率是多少?患白化病的概率是多少?7.基因分离定律的例题分析例1(以因求果题):解题思路:由亲代基因型双亲配子型及其概率子代基因型及其概率子代表现型及其概率例2(由果推因题
35、):解题思路:子代表现型及其比例双亲的交配方式双亲的基因型判断显隐性的方法:无物生有是隐性;有有生无是显性六、 基因的分离规律(具体题目解法类型)1、正推类型:已知亲代(基因型或纯种表现型)求子代(基因型、表现型等), 只要能正确写出遗传图解(二1)即可解决,熟练后可口答。2、逆推类型:已知子代求亲代(基因型),如书p168四2分四步判断出显隐关系隐性表现型的个体其基因型必为隐性纯合型(如aa),而显性表现型的基因型中有一个基因是显性基因,另一个不确定(待定,写成填空式如a ?); 根据后代表现型的分离比推出亲本中的待定基因 把结果代入原题中进行正推验证3. 运用概率论的有关知识解答遗传规律问
36、题所谓概率是指在反复试验中,预期某一事件的出现次数的比例,用p(a)表示。它从数量上反映了一个事件发生的可能性的大小。一个事件的概率总是:0 p(a) 1。遗传比率的计算主要是根据概率的两个定理:(1)加法定理:如果事件a、b互斥,那么事件a+b发生(即a、b中有一个发生)的概率,等于事件a和b分别发生的概率的和。即:p(a+b)=p(a)+p(b)(2)乘法定理:两个相互独立事件同时发生的概率,等于每个事件发生的概率的积。即:p(ab)=p(a)p(b)4.在分离定律中的应用分离定律(包括自由组合定律)题,主要涉及到三个方面内容,一是分析亲本产生的配子,二是分析子代基因型,三是分析子代表现型
37、。分析配子的情况(包括种类及各配子所占的比例),根据减数分裂的特点,可以直接求出。分析子代基因型和表现型(种类及各基因型或表现型所占比例),情况复杂一些。下面通过例子来说明。例1 已知两亲本基因型分别为aa和aa,求:子一代f1基因型的种类及各基因型所占比例。(1)求f1基因型的种类分析:亲本aa产生两种配子:a和a,aa只产生一种配子:a。由于在受精作用中,雌雄配子随机结合,因此,f1基因型:(a+a)a=aa+aa 即基因型共两种:aa和aa(2)求f1基因型aa所占比例分析:子一代aa,基因a和a分别来自两个亲本,可看作是两个独立事件。产生aa个体,就是两个独立事件同时出现。因此,根据乘
38、法定理:p(aa)=p(a)p(a)=1/21=1/2,类似地,子一代aa的概率:p(aa)=p(a)p(a)=1/21=1/2,知道了子一代的基因型,根据基因型决定表现型,相应可以求出其表现型的种类及比例。习题:1、正常人的褐眼(a)对蓝眼(a)为显性,一个蓝眼男子和一个其母是蓝眼的褐眼女子结婚。从理论上分析,他们生蓝眼孩子的概率是多少?2、一头黑毛母牛a和一头黑毛公牛b交配,生出一只棕毛的雄牛c(黑毛和棕毛由一对等位基因b、b控制),请回答下列问题:1)该遗传中,属于显性性状的是什么?棕毛牛c的基因型是什么?;2)要确定某头黑牛的基因型,在遗传学上常采用什么方法?3)若a与b再交配繁殖,生
39、出一只黑毛雄牛的概率是多少?高考资第二节 基因的自由组合规律一、教学目标(1)孟德尔两对相对性状的杂交试验(2)两对相对性状与两对等位基因的关系(3)两对相对性状的遗传实验,f2中的性状分离比例(4)基因的自由组合定律及其在实践中的应用二、重难点、重点:1.重点:(1)对自由组合现象的解释。(2)基因的自由组合定律的实质。(3)孟德尔获得成功的原因2.难点:对自由组合现象的解释。三、板书设计:(一)两对相对性状的遗传试验(二)对自由组合现象的解释(三)对自由组合现象解释的验证(四)基因自由组合定
40、律的实质四、教学过程:导言:孟德尔发现并总结出基因的分离定律,只研究了一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。但任何生物都不是只有一种性状,而是具有许多种性状,如豌豆在茎的高度上有高茎和矮茎;在种子的颜色上有黄色和绿色;在种子的形状上有圆粒和皱粒;在花的颜色上有红色和白色等等。那么,当两对或两对以上的相对性状同时考虑时,它们又遵循怎样的遗传规律呢?孟德尔通过豌豆的两对相对性状杂交试验,总结出了基因的自由组合定律。(一)两对相对性状的遗传试验学生活动:阅读并分析教材。教师列出如下讨论题纲:(1)孟德尔以豌豆的哪两对相对性状进行实验的?(2)fl代的表现型是什么?说明了什么问题?(3)f2代的表现型
41、是什么?比值是多少?为什么出现了两种新的性状?(4)分析每对性状的遗传是否遵循基因的分离定律?学生展开热烈的讨论并自由回答,教师不忙于评判谁对谁错,出示挂图“黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆的杂交试验”,对实验过程和结果进行指导分析:(1)相对性状指同一生物同一性状的不同表现类型,不能把黄与圆、绿与皱看作相对性状。(2)fl代全为黄色圆粒,说明黄色对绿色为显性,圆粒对皱粒为显性。(3)f2代有四种表现型:黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒,前后代比较发现,出现了亲代不曾有的新性状-黄色皱粒和绿色圆粒,这又恰恰是两亲本不同性状的重新组合类型。这四种表现型比为933l,恰是(31)2的展开,表明不同
42、性状的组合是自由的、随机的。那么,孟德尔是如何解释这一现象的呢?(二)对自由组合现象的解释学生活动:阅读并分析教材。教师列出如下讨论题纲:(1)孟德尔研究控制两对相对性状的基因是位于一对还是两对同源染色体上?(2)孟德尔假设黄色圆粒和绿色皱粒两纯种亲本的基因型是什么?推出fl代的基因型是什么?(3)f1代在产生配子时,两对等位基因如何分配到配子中?产生几种配子类型?(4)f2代的基因型和表现型各是什么?数量比为多少?学生讨论、总结归纳并争先恐后回答,教师给予肯定并鼓励。教师强调:(1)黄色圆粒和绿色皱粒这两对相对性状是由两对等位基因控制的,这两对等位基因分别位于两对不同的同源染色体上,其中用y
43、表示黄色,y表示绿色;r表示圆粒,r表示皱粒。因此,两亲本的基因型分别为:yyrr和yyrr。板图显示:它们的配子分别是yr和yr,所以fl的基因型为yyrr,y对y显性,r对r显性,所以fl代全部为黄色圆粒。(2)f1代产生配子时,y与y、r与r要分离,孟德尔认为与此同时,不同对的基因之间可以自由组合,也就是y可以与r或r组合,y也可以与r或r组合。教师使用多媒体课件,让学生在动态中理解等位基因的分离和不同对基因之间的组合是彼此独立的、互不干扰的。所以f1产生的雌雄配子各有四种,即yr、yr、yr、yr,并且它们之间的数量比接近于l11l。(3)受精作用时,由于雌雄配子的结合是随机的。因此,
44、结合方式有16种,其中基因型有9种,表现型有4种。学生活动:自己推演黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆的杂交试验分析图解,并归纳总结f2代的基因型和表现型的规律,由一学生上黑板完成,结果如下左图:师生对f2代进行归纳,得出这样的三角规律来。a.四种表现型出现在各三角形中,如上右图:黄色圆粒(y1)出现于最大的三角形的三角和三边上(yyrr、yyrr、yyrr、yyrr);黄色皱粒(yrr)出现于次大三角形的三个角上(yyrr、yyrr);绿色圆粒(yyr_)出现于第三大三角形的三个角上(yyrr、yyrr);绿色皱粒(yyrr)出现于小三角形内(yyrr)。b.基因型:九种基因型中的纯合体(yyrr、
45、yyrr、yyrr、yyrr)与两对基因的杂合体(yyrr)各位于一对角线上,如下左图:一对基因的杂合体以纯合体对角线为轴而对称,见上右图:c.九种基因型可作如下规律性的排列(用f2中两对基因组合方式及比率相乘的方法得出如下结果),每种基因型前的系数即为其比例数,见下表:(三)对自由组合现象解释的验证提问:什么叫测交?学生回答:是用f1代与亲本的隐性类型杂交。目的是测定f1的基因型。请一位学生到黑板上仿照分离定律的测交验证模式,写出测交及其结果的遗传图解。教师指导:这是根据孟德尔对自由组合现象的解释。从理论上推导出来的结果,如果实验结果与理论推导相符,则说明理论是正确的,如果实验结果与理论推导
46、不相符,则说明这种理论推导是错误的,实践才是检验真理的惟一标准。学生活动:阅读教材p31。孟德尔用f1作了测交实验,实验结果完全符合他的预想。证实了他理论推导的正确性。设疑:用f1(yyrr)作母本和父本测交的试验结果怎样呢?学生争先恐后推演,教师出示投影,比较测交结果,师生结论是:两种情况是相同的,这说明f1在形成配子时,不同对的基因是自由组合的。(四)基因自由组合定律的实质教师介绍:豌豆体细胞有7对同源染色体,控制颜色的基因(y与y)位于第l对染色体上,控制形状的基因(r与r)位于第7对染色体上。学生活动:观看减数分裂多媒体课件。巩固在减数分裂过程中,同源染色体分离的同时,非同源染色体自由
47、组合,从而理解位于非同源染色体上的非等位基因之间的动态关系,即非等位基因的分离或组合是互不干扰的。设疑:如果在同一对同源染色体上的非等位基因能不能自由组合?学生展开热烈讨论。教师出示投影,显示如图:思考:在此图中哪些基因能自由组合?哪些不能自由组合?为什么?学生回答:yr与d或d能自由组合,yr与d或d能自由组合,y不能与r或r组合,y不能与r或r组合。因为在减数分裂过程中,同源染色体要分离,等位基因也要分离,只有非同源染色体上的非等位基因才自由组合。设疑:基因的分离定律和自由组合定律有哪些区别和联系呢?教师出示投影表格,由学生讨论完成。基因的分离定律和自由组合定律的比较项目 规律分离定律自由
48、组合定律研究的相对性状一对两对或两对以上等位基因数量及在染色体上的位置一对等位基因位于一对同源染色体上两对(或两对以上)等位基因分别位于不同的同源染色体上细胞学基础减数第一次分裂中同源染色体分离减数第一次分裂中非同源染色体自由组合遗传实质等位基因随同源染色体的分开而分离非同源染色体上的非等位基因自由组合联系分离定律是自由组合定律的基础(减数分裂中,同源染色体上的每对等位基因都要按分离定律发生分离,而非同源染色体上的非等位基因,则发生自由组合)。基因自由组合定律在实践中的应用学生阅读课本教师叙述:一指导杂交育种:可根据需要,把具有不同优良性状的两个亲本的优良性状组合到一起,原理:通过基因重组,培
49、育具有多个优良性状的新品种,如小麦矮杆、不抗病高杆、抗病 矮杆抗病新品种(纯合体)二提供遗传病的预测和诊断的理论依据:人们可根据基因的自由组合定律分析家系中两种或两种以上遗传病后代发病的概率。原理:根据基因的自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发病的情况,并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率,为遗传病的预测和诊断提供理论依据三解题过程:1、怎样理解基因分离定律? 答:基因分离定律是关于等位基因的遗传定律。要理解掌握基因分离定律,必须要搞懂下面关于等位基因的五个要点: 存在:存在于杂合子的所有体细胞中。位置:位于一对同源染色体的同一位置上。特点:能控制一对相对性状,具有一定的独立性
50、。分离的时间:减数分裂的第一次分裂的后期。遗传行为(基因分离定律的中心内容):随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。2基因分离定律与基因自由组合定律有什么关系?答:基因自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离,同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。从实质中可知,“非同源染色体上的非等位基因自由组合”的前提是“同源染色体上的等位基因彼此分离”。因此基因的分离定律是基因自由组合定律的基础。3显、隐性性状的判断判断相对性状中的显、隐性性状的方法主要有下两种:根据显、隐
51、性性状的概念来判断。具有相对性状的亲本杂交,若子一代只显现亲本的一个性状,则子一代所显现出来的那个性状为显性性状,未显现出来的性状为隐性性状。例题:下表是大豆的花色四个组合的遗传实验结果。根据哪个组合能判断出显性的花色类型?组合亲本表现型f1的表现型和植株数目紫花白花一紫花白花405411二紫花白花8070三紫花紫花1240413四紫花植株自交1245417具有相对性状的亲本组合只有组一和组二,组一子一代有二种表现型,不符合上述条件;组二子一代只显现亲本的一个性状,因此由组二可判断紫花为显性性状,白花为隐性性状。根据性状分离的现象来判断。两亲本表现同一性状,子一代中出现了性状分离的现象,则亲本
52、所表现的性状为显性性状,子一代新出现的那个性状为隐性性状;如上例题中的“组三”就是这种情况。或某亲本自交,子一代出现了性状分离的现象,则这一亲本所表现的性状为显性性状,子一代新出现的那个性状为隐性性状;如上例题中的组四。 4解答与基因自由组合定律有关题的一种方法分枝法有关基因自由组合定律的遗传应用题常涉及两对、三对或更多对的等位基因,在分析时,可先考虑一对等位基因的遗传情况,然后把各对等位基因的遗传情况根据乘法原理组合起来。例:图221为白化病(aa)和色盲(bb)两种遗传病的家族系谱图。如8与11结婚,生育一个既是色盲又是白化病孩子的概率为 。1234567891011正常男女色盲男白化病女两种病女图221先求生一个白化病孩子的概率。由图可知8为白化病患者,因此她的基因型为aa;11的姐姐为白化病患者,推出他的双亲基因型都为aa,因此11基因型为aa的概率是2/3;由此可知,8与11结婚生一个白化病孩子的概率为2/31/2=1/3。再求生一个色盲孩子的概率。8的哥哥为色盲,则她的母亲为色盲基因的携带者,8的基因型为xbxb或xbxb,是xbxb的概率为1/2;11的基因型为xby;8与11结婚生一个色盲孩子的概率为1
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