生物教案：第一章第节孟德尔的豌豆杂交实验（一）第2课时

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第2课时课前准备1．性状分离比模拟实验的器材。2．测交实验的图示。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教学过程）)导入新课复习导入上一节课我们学习了孟德尔的一对相对性状的遗传实验，并且知道了孟德尔是如何对实验结果作出自己的解释的。但是大家有没有注意到一个细节,孟德尔是用统计学对子二代不同性状的个体进行分析的，这必然要统计大量的数量，假如统计的数量过少，还会不会出现3∶1的结果呢?学生讨论回答。点拨:如果数量过少，会有一定的偶然性，结果就会出现偏差。下面我们可以通过模拟实验，来验证孟德尔的实验结论。推进新课学习目标一:性状分离比的模拟实验本实验用到了小桶、小球，请大家思考：（1）甲、乙小桶代表什么？（2)彩球代表什么？（3）彩球的数量有什么要求？学生讨论回答.点拨：(1）甲、乙小桶代表雌、雄生殖器官。（2)彩球代表配子。（可深入探讨不同颜色的小球代表的含义）（3）两种颜色的小球数量相等.［方法引导]下面请大家注意实验的要求，知道遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间的数量关系。教师说明这是模拟F1自交产生F2的过程，学生写出F1到F2的遗传图解。[合作探究]以两人为一组让学生按照实验的方法步骤进行实验操作，教师巡视，个别讲解。请学生讨论以下问题.(1）为什么要保持两种颜色彩球数量相等？（2）为什么抓取小球前要摇匀？为什么要将抓取的彩球放回原来的小桶内?(3）两个彩球的组合代表什么？(4）设计表格，记录彩球组合的类型、每种组合的数量以及彩球组合类型之间的数量之比.学生实验，分组讨论问题。点拨:（1）两种颜色的彩球代表亲本F1产生的两种配子，它们的数量是相等的。(2)摇匀和放回桶内都是为了使抓取到的两种颜色的小球概率相等。（3）两个彩球的组合代表F2的遗传因子的组成。（4）123……4950比值甲桶抓取情况D∶d＝乙桶抓取情况D∶d＝组合情况DD∶Dd∶dd＝学生做完实验，探讨好问题后，请大家讨论教材中的讨论题1和2，教师点拨：(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DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，彩球代表的显性与隐性类型的数值比为3∶1。实验个体数量越大，越符合统计规律。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。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。当对10株豌豆的个体作统计时，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,实际上模拟雌、雄配子的随机组合,统计的数量也足够大，出现了3∶1的结果.但要进一步证明某一假说还需实验验证。［知识拓展]性状分离比模拟实验是对孟德尔假说的间接的具体的体验。孟德尔遗传实验需要满足以下条件：（1）子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同.（2）雌、雄配子结合的机会相等。(3）子二代不同基因型的个体存活率相等。（4)遗传因子间的显隐性关系完全相等.（5）观察的子代样本数目足够多。模拟实验的条件与实际的实验条件越接近，其结果越能准确地体现实际实验的结果。所以性状分离比模拟实验亦应满足上述条件，如确保两个桶内的彩球数量相等，即模拟了子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同;选择形状、大小、质量等同的彩球,其意义是保证学生抓取彩球的随机性，模拟雌、雄配子结合的机会相等；重复一定次数地抓取彩球，进行组合，记录结果，即满足了实验样本数目足够大的条件.学习目标二：对分离现象解释的验证一种正确的假说,仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另一些实验结果。请学生阅读教材中的假说—演绎法和孟德尔的测交实验。讨论以下问题：(1）什么是假说—演绎法？（2)画出测交实验的遗传图解.（3）测交实验证明了什么？学生看书，讨论.点拨：(1）测交的遗传图解（2）测交的实验结果验证了孟德尔的假说，即F1产生配子时，成对的遗传因子彼此分离，进入不同的配子，雌雄配子的结合是随机的。小结：通过测交实验确实证明了孟德尔对分离现象解释的正确性，那么分离定律如何正确表述，它又有什么应用呢?学习目标三:分离定律及其应用［教师精讲]分离定律指的是在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，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，随配子遗传给后代。孟德尔的分离定律为他以后的两对性状的遗传实验奠定了很好的基础.结合教材中的技能训练,让学生运用遗传规律进行育种的实验设计。[巩固提高]技能训练：设计实验程序点拨: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。课堂小结教师小结：归纳本节的相关概念,绘制杂合子、性状分离、相对性状、显性性状、隐性性状等概念间的关系图。孟德尔科学地设计了实验的程序，最终证明他的假说是正确的，得出了分离定律，科学地揭示了生物亲代到子代性状的遗传规律.eq\o(\s\up7(），\s\do5(板书设计)）第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验（一)一、孟德尔的杂交实验1．豌豆花的结构以及相关概念2．一对相对性状的遗传实验3．对分离现象的解释4．对分离现象的模拟实验5．对分离现象的验证实验—假说—验证—结论二、分离定律以及应用1．分离定律2．分离定律的应用eq\o（\s\up7(),\s\do5(教学反思）)由于本节课的课时有限,教学内容又较多，本班的学生多是中等水平，所以在教学实施过程中有意放慢进度，旨在让学生有充足的时间进行思考，体会科学探究的过程。在本节课中对于杂交、自交等概念只作了个大概的介绍,没有给出完整的定义让学生理解掌握，主要是因为这些概念要在题目中去理解。如果时间充裕，将这些概念在本节课上讲解，学生接受的知识可能更为完整、有序。eq\o（\s\up7（)，\s\do5（课后延伸))1．孟德尔简介孟德尔将他研究的结果整理成实验研究论文“Experimentinplanthybridization”(译为植物的杂交实验）于1865年2月8日和3月8日在布隆博物学会上,分两次作了报告.并于1866年在学会会刊上发表，同时将论文的单印本分送到134个科学机构的图书馆，但都未引起任何反响.孟德尔（G.J.Mendel,1822~1884）出生在奥地利的名叫海因策多夫的小村中。父亲是个农民，擅长嫁接.母亲是个园林工人.由于家庭的影响，孟德尔自小酷爱自然科学。他上过小学和中学，但因家庭经济困难,不得不中途辍学。1843年到布隆的奥古斯汀修道院当修道士，1847年被任命为神父，1849年起在附近的策奈姆中学任代课教师。1850年参加正式教师考试，因生物学和地质学的分数低而失败.1851年去维也纳大学学习自然科学，1853年又回到修道院，1854年应聘到布隆高等技术学校任代课教师，讲授物理学和博物学.1856年再度参加自然科学教师考试,因中途病倒而落选。这样他一直以代课教师身份教学直到1868年当选为修道院院长为止.孟德尔不仅在数学和物理学方面有很好的基础,而且对农业的各个学科有着广泛的兴趣。他既是遗传学家，又是园艺学家和气象学家。他培育的一个倒挂金钟被命名为“孟德尔倒挂金钟"。从1856年起，他还致力于气象学的研究，1863～1869年曾发表过多篇气象学的论文，但孟德尔最卓越的成就是有关植物的杂交实验，这一工作从1856年至1872年共持续了17年之久，其中豌豆的杂交实验成绩最为突出.豌豆的杂交实验从1856年至1864年共进行了8年.孟德尔将其研究的结果整理成论文发表，但未引起任何反响。其原因有三个。第一，在孟德尔论文发表前7年(1859年），达尔文的名著《物种起源》出版了。这部著作引起了科学界的兴趣,几乎全部的生物学家转向生物进化的讨论。这一点也许对孟德尔论文的命运起了决定性的作用。第二，当时的科学界缺乏理解孟德尔定律的思想基础.首先那个时代的科学思想还没有包含孟德尔论文所提出的命题:遗传的不是一个个体的全貌,而是一个个性状。其次，孟德尔论文的表达方式是全新的,他把生物学和统计学、数学结合了起来，使得同时代的博物学家很难理解论文的真正含义。第三，有的权威出于偏见或不理解，把孟德尔的研究视为一般的杂交实验,和别人做的没有多大差别。2．孟德尔的实验过程孟德尔在实验工作中贯彻了从简单到复杂的原则。他所用的两个亲本(父本和母本)都只相差一个性状，事实上不管这两个亲本有多少种性状差别，他只注意研究一对性状的遗传规律。孟德尔与那些早期研究者相比，他获得成功主要有以下四个原因。精心选择实验材料。孟德尔从豆科植物中选择了自花传粉而且是闭花受粉的豌豆作为杂交实验的材料.从市场买来的豌豆种子可以说都是纯种.杂交实验从纯种出发，是他实验成功的保证，只有这样才能得到真正的杂种。豌豆花的结构特点，使得人工方法去雄和进行异花授粉很方便。此外,他对豌豆材料进行了品种和性状的选择,挑选的有差异的性状既明显而又稳定.精心设计实验方法。实验设计是科学方法学的重要组成部分。孟德尔的成功还归因于采取单因子分析法，即分别地观察和分析在一个时期内的一对性状的差异，最大限度地排除各种复杂因素的干扰.他首先发现了“分离定律”，然后在这个基础上，再把个别性状综合起来，又发现了“自由组合定律”.精确的统计分析.对杂交实验的子代中出现的性状进行分类、计数和数学的归纳。由于孟德尔有数学和统计学家的头脑和训练，他从一个简单的二项式展开式的各项系数中,找到了豌豆杂交实验显示出来的规律性,并深刻地认识到1∶1、3∶1数字中所隐藏着的深刻意义和规律.首创了测交方法。孟德尔巧妙地设计了测交方法，令人信服地证明了他的遗传因子分离假设的正确性.实践证明这种以杂交子一代个体再与其隐性纯合亲本进行测交的方法，完美而巧妙地成为遗传学分析的经典方法。孟德尔成功地发现了遗传规律也存在“巧合"的因素。现在已知豌豆体细胞中存在不同的7对同源染色体，配子中有7条染色体。孟德尔研究的7对性状的遗传因子并不正好分布在7对不同的同源染色体上，而只是分布在4对同源染色体上。其中第一对同源染色体上坐落两对基因（子叶黄绿和种皮的灰白,图距单位为204）。第四对同源染色体坐落三对等位基因（植株高矮、豆荚形状等).第七对同源染色体上坐落一对等位基因(豆粒圆皱).由于交换值具有相对的稳定性，所以通常以交换值表示两个基因在同一染色体上的相对距离，或称为遗传学图上的图距。图距小于50出现连锁现象.孟德尔的二因子和三因子杂交实验所涉及的性状一部分由非同源染色体上基因决定，另一部分由同源染色体上的基因决定，但两对基因的图距非常大，以致这两对基因表现出自由组合。3．正交、反交、杂交、自交的实验方法的介绍孟德尔的杂交实验实际上包含了两种交配方式:一种交配方式称为杂交，另一种交配方式称为自交.杂交一般指两个具有不同基因型品种或类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基因型的个体间雌雄配子的结合；此定义比植物学的定义广,植物学自交特指自花受粉。植物学的自花受粉即遗传学上的自交;但植物学的异花受粉包含遗传学上的杂交和自交.在植物有性杂交中，把接受花粉的植株叫做母本，用符号“♀"表示;供给花粉的植株称为父本，用“♂"表示。父、母本统称为亲本，用“P”表示，杂交符号用“×”表示，自交符号用“⊗”表示，杂种一代用“F1”表示，杂种二代用“F2”表示,依此类推。如果在做杂交时，父、母本相互交换，这在遗传学上称为互交。例如，现有两个亲本，用P1和P2表示。第一个杂交实验♀P1×P2♂，第二个杂交实验♂P1×P2♀，即第一个杂交实验P1为母本，而P2为父本;第二个杂交实验P1作为父本，而P2却作为母本，前一个杂交组合称为正交，后一个杂交组合称为反交，两个杂交组合就叫互交。由互交实验结果是否一致可以推断控制性状的基因是细胞质基因还是细胞核基因。正、反交结果一致说明控制性状的基因是核基因；不一致说明控制性状的基因是细胞质基因.当核基因分为常染色体基因（位于常染色体上的基因）和性染色体基因(位于性染色体上的基因)时，两种基因控制的性状也可以通过互交实验加以区别。互交结果一致说明控制性状的基因是常染色体基因；不一致说明基