初二【生物学(北京版)】第十一章生物的遗传和变异 复习总结 教学设计

教案教学基本信息课题第十一章生物的遗传和变异复习总结学科生物学段：初中年级八年级教材生物学八年级上册；北京出版社；2015年1月教学设计参与人员姓名单位设计者实施者指导者课件制作者其他参与者教学目标及教学重点、难点【教学目标】知识目标能够举例说出生物的相对性状，阐明基因控制生物的性状，基因具有显隐性之分；举例说出环境对生物的性状具有影响。能够解释生殖细胞是亲子代之间基因传递的桥梁，子代的基因来自父本和母本，生物个体的性状表现是由基因的组成决定的；能够说明基因、DNA与染色体的关系。能力目标能够初步运用遗传原理对简单的杂交实验结果进行分析，判断显性性状和隐性性状，判断个体基因组成。能够初步运用遗传和变异原理解释农业育种方法和措施。情感态度价值观目标能够认同并关注遗传和变异原理在育种等农业生产方面的应用。【教学重点】基因控制生物的性状，基因具有显隐性之分生殖细胞是亲子代之间的桥梁，子代的基因来自父本和母本，生物个体的性状表现是由子代基因的组成决定的。【教学难点】1、杂交实验过程及结果分析。2、各种育种方法的原理。教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图导入【提问】通过前面六节课的学习，相信你已经知道了很多关于生命的奥秘，比如你和父母在性状上的相似性遗传学上我们称之为遗传，而你和父母在性状上的差异性遗传学上称之为变异。你还知道了人类生男生女的秘密。那么遗传学原理在其他领域又有何应用呢？今天我们就以水稻育种为例来复习本章的内容。回顾旧知，引出新知，相对性状的概念复习【讲述】人工种植的水稻我们称为栽培稻，经过长期驯化，具有籽粒长、无芒的特点，使得单颗子粒产量高且便于收割打理。而野生的水稻与栽培稻表现不同，籽粒短且有芒，这也是适应环境的表现。【提问】同学们，通过老师对不同品种水稻特征的描述，你能发现其中的遗传学知识吗？【讲述】我猜想同学们肯定发现了水稻籽粒的长与短是一对相对性状、籽粒的有芒与无芒也是一对相对性状。创设情境；复习相对性状的概念基因、DNA与染色体的关系复习【讲述】不同品种的水稻具有不同的表现，比如栽培稻还有一个特点，即对稻飞虱没有抵抗能力，称为感虫。稻飞虱是水稻的主要害虫，它大量吸食水稻汁液，使水稻严重减产。育种工作者经过不断地寻找，发现某野生水稻品种能够抵抗稻飞虱的侵袭，称为抗虫。【提问】同学们，你能够告诉老师，水稻的抗虫性状是由什么控制的吗？抗虫基因位于什么位置呢？为什么一条染色体上会有多个基因呢？【讲述】我们知道染色体是基因的载体，而染色体分布在细胞核中。将水稻体细胞内的染色体进行整理后发现，水稻具有12对染色体。再经过深入的研究，科研人员确定了水稻的抗虫基因就位于4号染色体上，如右图的橘色圈注所示。通过右图我们还可以看出，每条染色体上分布有多个基因，不同的基因在染色体上的位置是不同的但却是相对固定的。染色体主要是由DNA和蛋白质构成的，而基因是具有遗传效应的DNA片段，所以一个DNA分子上包含多个基因，一条染色体上也就具有多个基因了。以抗虫基因为线索复习基因、DNA与染色体的关系杂交育种【提问】找到了具有抗虫能力的野生稻，如何让栽培稻也获得抗虫能力呢？请同学们结合你所学习的遗传学知识，想想办法吧。【讲述】无论栽培稻还是野生稻，均属于水稻一个物种，所以可以通过杂交的方法，使栽培稻获得抗虫性状。杂交措施依据的是生殖类型中的有性生殖。以纯种抗虫的野生稻和纯种感虫的栽培稻为亲本，一方做母本，提供卵细胞，一方做父本，提供花粉，即精子。通过人工传粉和受精作用，将双亲的遗传特性集中在一起。【提问】这是杂交试验结果。第一组，以纯种抗虫的野生稻和纯种感虫的栽培稻为亲本进行杂交，获得子一代，子一代全部表现为抗虫。第二组，将子一代进行种植，然后自交，获得子二代，子二代既有抗虫水稻，也有感虫水稻，且抗虫水稻为201株，感虫水稻72株。根据这个杂交实验结果，你能判断出感虫和抗虫这对相对性状的显隐性吗？我们又该如何解释第二组的杂交试验结果呢？【讲述】将上述表格进行转换，如左图，亲本为纯种感虫和纯种抗虫，子一代均表现为抗虫。子一代既获得了控制感虫性状的基因，也获得了控制抗虫性状的基因，也就是说当控制感虫性状的基因和控制抗虫性状的基因共同存在时，表现的是抗虫性状，而感虫性状在杂种子一代隐而未现。这说明抗虫为显性性状，而感虫为隐性性状。将子一代进行自交，获得子二代。子二代中抗虫水稻为201株，感虫水稻72株，也就是约为3:1.这也说明子一代为杂种。【讲述】如右图，用遗传图解的形式对杂交实验结果进行解释。若用A和a表示控制抗虫和感虫的一对基因，则纯种感虫的基因组成为aa，纯种抗虫的基因组成为AA，生殖细胞中分别为a基因和A基因。经过受精作用，a基因和A基因进入同一受精卵，子一代基因组成均为Aa，表现为抗虫。将子一代进行自交，则其雄蕊会产生含A或a的两种花粉，雌蕊会产生含A或a的两种卵细胞，进行受精作用时，任意一种精子都可以和任意一种卵细胞结合，当含A的精子和含A的卵细胞结合时，生成AA的受精卵；当含A的精子和含a的卵细胞结合时，生成Aa的受精卵；当含a的精子和含A的卵细胞结合时，同样生成Aa的受精卵；当含a的精子和含a的卵细胞结合时，生成aa的受精卵。所以子二代既有抗虫水稻，也有感虫水稻，其比例为3:1。【讲述】我们知道，基因在染色体上，因为体细胞内染色体成对存在，所以基因也成对存在。生殖细胞内染色体单独存在，所以基因也单独存在。在染色体水平上对杂交试验结果进行解释，即体细胞内4号染色体成对存在，所以纯种抗虫的亲本具有两个A基因。当生成生殖细胞时，成对的染色体中只有一条进入每个生殖细胞，所以生殖细胞只有一条4号染色体，因此只具有一个A基因。同理，纯种感虫的亲本体细胞内也具有一对4号染色体，具有两个a基因，而生殖细胞只有一条4号染色体，因此只具有一个a基因。经过受精作用，子一代体细胞内的4号染色体又恢复了成对的状态，因此同时具有一个A基因，和一个a基因，表现为抗虫。子一代成熟时，进行自交，由于其体细胞内的一对4号染色体上有一个A基因和一个a基因，所以在雄蕊内，可以产生含一条4号染色体的花粉，花粉所含的基因只能是A或a。同理，在雌蕊内，可以产生含一条4号染色体的卵细胞，卵细胞所含的基因也只能是A或a。当进行受精作用时，任意类型的精子和任意类型的卵细胞是随机结合的，所以伴随着染色体恢复成对，基因也恢复成对，基因组成最终有三种，即AA、Aa和aa。我们注意到，抗虫水稻的基因组成有两种类型，既有AA的，也有Aa的。可是它们的表现却是相同的，那么我们如何分辨一株抗虫的栽培稻是纯种的，还是杂种的呢？科研人员往往还需要将抗虫的栽培稻进行连续的自交，使得其纯种的比例越来越高，最终获得纯合的抗虫栽培稻。让我们对所探讨的内容进行小结，上述这种获得具有抗虫能力的栽培稻的育种方式，称为杂交育种。杂交育种依据的是有性生殖，通过人工传粉和受精作用，将双亲各自的优良性状集中在一起，从众多的子代类型中选择出具有全部所需优良性状的子代，再将这样的子代进行连续自交，不断纯化所需类型，最终获得纯合的理想品种。以杂交育种为载体复习有性生殖和生物的遗传内容，引导学生分析问题、解决问题诱变育种【提问】杂交育种基于有性生殖过程，将亲代各自的优良基因通过生殖细胞遗传给子代，使子代获得了双亲的优良性状。但是在育种过程中，由于要经过连续自交和纯化过程，所以育种所需的时间比较长，往往要七至八年的时间。那么有没有能够快速获得所需性状，加快育种进程的方式呢？【讲述】我们一起来分析一则资料。育种人员将感虫水稻品系1、突变品系2和突变品系3的水稻幼苗分别接种等量稻飞虱。随着水稻植株的生长发育，科研人员定期对三个品系水稻进行了抗性水平鉴定，也就是检测三个品系水稻的抗虫能力。以水稻幼苗累计死亡率代表水稻的抗虫能力。水稻品系水到幼苗累计死亡率品系1100%品系239.6%品系316.7%【讲述】品系1的水稻幼苗累计死亡率为百分之百，因为这是一个感虫水稻品系，在本实验中作为对照。品系2和品系3的水稻幼苗累计死亡率分别为39.6%和16.7%，这说明，二者均具有一定的抗虫能力。死亡率越低，抗虫能力越高，因此，品系3的抗虫能力高于品系2.右图为我们展示了品系3和感虫品系1接种等量稻飞虱后的长势情况，可以明显看到品系1的植株已经全部死亡，而品系3的试验区水稻植株仍然正常生长。那么无论品系2还是品系3，都是由感虫水稻突变形成的突变体。【提问】为什么感虫水稻可以突变为抗虫水稻呢？同学们可以解释原因吗？【讲述】有的同学肯定想到了，性状发生了改变，有可能是遗传物质发生改变导致的，也有可能是受环境影响的。也就是生物发生了变异，既有可能是可遗传变异，也可能是不可遗传变异。那么水稻获得的突变体是基于可遗传变异原理进行的。联想太空椒的实例，常见的措施为将水稻等果蔬或农作物种子进行太空搭载，在宇宙射线、微重力等因素作用下，使基因发生突变，进而使生物的性状发生改变。但获得的突变体往往是杂合的，所以也需要进一步筛选和纯化，才能获得纯种的抗虫水稻植株。诱变育种可以加快育种进程，但是需要一定的条件。以诱变育种为载体复习生物的变异内容，引导学生分析问题、解决问题；培养学生分析数据、解释数据能力转基因技术育种【提问】除了传统的杂交育种和诱变育种外，随着生物技术的发展，还可以具有哪些育种方式呢？【讲述】我们再来阅读一则资料。研究者发现，一些植物凝集素对像稻飞虱、蚜虫等刺吸式口器的吸汁性害虫具有较强的抗虫性，但对哺乳类动物却没有毒性。尤其是存在于石蒜科的雪花莲外源凝集素对稻飞虱毒性最强。【提问】看到这里，同学们，你有什么想法吗？我们还可以用什么样的技术手段使水稻获得抗虫性状呢？【讲述】同学们一定能够联系到基因决定生物的性状，依据此原理，要想获得具有抗虫性的水稻，就需要水稻具有抗虫基因。所以我们可以利用转基因技术将石蒜科植物的雪花莲外源凝集素基因，即抗虫基因GNA导入到感虫水稻细胞内，再利用植物组织培养技术将细胞团培养成转基因的抗虫水稻。这种育种方式就是转基因技术育种，相比杂交育种，它可以实现物种之间的基因转移，相比于诱变育种，增强了育种的目的性，可以定向改造生物的性状。但是上述三种育种方式，都基于一个原理，那就是基因是决定生物性状的基本单位，要想获得抗虫水稻，就要使感虫水稻获得抗虫基因，使其发生可遗传变异。通过转基因技术育种复习“基因控制生物的性状”核心概念；渗透生物技术在育种方面的应用环境多于生物性状的影响【讲述】科研人员还进行了一项研究，对同一时期的水稻施加不同用量的氮肥，记录水稻植株上稻飞虱的产卵数，结果如图。我们首先观察横纵坐标，横坐标反映了实验研究的变量，即不同用量的氮肥处理，纵坐标是不同处理的水稻植株上稻飞虱的产卵数。通过对柱状图的比较分析，可以看出，随着氮肥用量的增加，水稻植株上稻飞虱的产卵数也在不断增加。这说明，通过改变土壤中无机盐等环境因素，也可以改变水稻的抗虫能力。因此，生物的性状除了受基因控制外，还受到环境的影响。培养学生分析数据、解释数据能力；落实“环境对生物性状具有影响的”概念总结最后，我们对本节课复习的内容进行总结。通过对水稻