新教材适用2024-2025学年高中生物第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验一第2课时性状分离比的模拟实验对分离现象解释的验证和分离定律的内容学案新人教版必修2

第2课时性状分别比的模拟试验、对分别现象说明的验证和分别定律的内容课标要求1．说出性状分别比的模拟试验中小桶、彩球含义及抓取、统计要求。2．写出测交试验过程，能设计试验验证分别定律。3．体会孟德尔假说—演绎法的过程，驾驭分别定律。核心素养1．通过“性状分别比的模拟试验”，提升自己的动手操作实力，化抽象为形象，感知生命的奇妙。(科学探究、社会责任)2．分析测交试验，理解对分别定律的验证过程。(科学思维)3．归纳、总结孟德尔的假说—演绎法，驾驭分别定律的内容。(科学思维)一、性状分别比的模拟试验基础学问·双基夯实1．试验目的通过模拟试验，理解_遗传因子__的分别、_配子__的随机结合与_性状__之间的数量关系，体验孟德尔的假说。2．模拟内容用具或操作模拟对象或过程甲、乙两个小桶_雌、雄生殖器官__小桶内的彩球_雌、雄配子__不同彩球的随机组合_雌、雄配子__的随机结合3.操作步骤取小桶并编号→eq\x(分装彩球)→eq\x(混合彩球)→eq\x(随机取球)→eq\x(放回原小桶)→eq\x(重复试验)4．分析结果、得出结论(1)彩球组合类型数量比：DD∶Dd∶dd≈_1∶2∶1__。(2)彩球组合类型之间的数量比代表的是显、隐性性状数量比：显性∶隐性≈_3∶1__。活学巧练“性状分别比的模拟试验”可以直观地反映出遗传因子的分别、配子的随机结合对子代表现类型及数量比例的确定关系。推断下列表述正确与否。1．甲、乙两小桶内的小球数必需相同。(×)2．每个小桶中的两种彩球数量必需相同。(√)3．每次取球记录后，需再放回原桶。(√)4．抓取小球的试验次数越多，代表的显隐性状的数量比越接近于3∶1。(√)合作探究依据教材P6性状分别比的模拟试验装置，回答下列问题：1．每个小桶内的两种彩球数量必需相等，这是为什么？提示：使得杂种F1(Dd)产生的两种配子比例相等。2．试验中甲、乙两个小桶内的彩球数量都是20个，有人认为这不符合自然界的实际状况，这是为什么？提示：自然界中，一般雄配子的数量远远多于雌配子的数量。3．为了保证不同配子间结合机会均等，且所得结果与理论值相近，在试验过程中应留意哪些问题？提示：抓取彩球时应随机抓取；两桶同时抓取，且闭眼；应将抓取后的彩球重新放回原桶；重复试验。归纳提升性状分别比的模拟试验的留意事项(1)两个小桶中的彩球不必一样多，模拟雄性生殖器官的小桶中的彩球可以多一点，但每个小桶内两种彩球(D和d)的数量必需相等。(2)彩球的规格、质地要统一，手感要相同，避开人为误差。(3)每次抓取时要闭上眼睛，左手随机抓取甲桶内彩球，同时右手随机抓取乙桶内的彩球，避开从一个小桶内同时抓取两个彩球。(4)做完一次模拟试验后，将彩球放回原桶(切记不能将两个桶中的彩球弄混)，必需先充分摇匀彩球，再做下一次模拟试验。(5)要仔细对待每次的组合状况，记录、统计要照实、精确。(6)要多次重复进行试验，这样统计结果才能接近理论值。典例1在做性状分别比的模拟试验时，分别同时从甲小桶和乙小桶抓取彩球50～100次，彩球组合为DD的比例约为(D)A．1/3 B．1/5C．1/2 D．1/4解析：由于甲、乙两小桶中D和d的比例是相同的，所以每个小桶中抓取D的概率为1/2，两个小桶同时抓取D的概率为1/2×1/2＝1/4。变式训练❶下列有关“性状分别比的模拟试验”的说法正确的是(C)A．本试验中两个小桶的小球总数要相等B．正常状况下雌配子较雄配子体积大，所以要选大小两种小球C．每次从两个小桶中抓取的小球记录后要放回原桶D．统计40次，小球组合中AA、Aa、aa的数量应为10、20、10解析：本试验模拟的是等位基因的分别，雌、雄配子的随机结合以及产生后代的性状比例关系，只要保证每个小桶中两种颜色的小球数量相同就可以，A错误；选取的小球大小应当相等，B错误；为了保证每种配子被抓取的概率相等，每次抓取小球统计后，应将彩球放回原来的小桶内，C正确；小球的组合统计的次数要足够的多，AA∶Aa∶aa的数量比才接近1∶2∶1，因此，统计40次小球组合中AA、Aa、aa的数量不肯定为10、20、10，D错误。二、对分别现象说明的验证基础学问·双基夯实1．验证方法_测交__法，即让F1与隐性纯合子杂交。2．用孟德尔的假说进行演绎推理，预料试验结果3．真正进行试验的结果：测交后代中的高茎与矮茎植株的数量比接近_1∶1__。4．试验结论：孟德尔的假说是_正确__的。活学巧练1．为了验证作出的假说是否正确，孟德尔设计并完成了正、反交试验。(×)2．测定F1的遗传因子组成是依据测交所得后代种类反向推知的。(√)3．孟德尔进行测交试验属于演绎过程。(×)合作探究分析教材P7图1－5，思索并回答下列问题：1．孟德尔应用对一对相对性状杂交试验的说明进行演绎推理，他是如何进行演绎推理的？提示：孟德尔设计了测交试验，让F1与隐性纯合子杂交，依据假说，F1产生两种类型配子及比例为D∶d＝1∶1，隐性类型只产生含d的配子，雌雄配子随机结合，推想出测交试验的结果是高茎豌豆∶矮茎豌豆＝1∶1。2．测交时为什么用隐性纯合子与F1杂交？提示：隐性纯合子只能产生含有隐性遗传因子的配子，后代性状表现可以干脆反映F1的遗传因子组成。3．孟德尔为什么用测交的方法来证明F1产生的配子的类型及比例？提示：因为测交子代的性状表现和比例能真实地反映出F1产生配子的类型及比例，从而能够推知F1的遗传因子组成。归纳提升显性纯合子与杂合子的试验鉴别方法区分纯合子与杂合子的原则是：纯合子能稳定遗传，自交后代不发生性状分别；杂合子不能稳定遗传，自交后代往往会发生性状分别。试验鉴别的方法有三种：(1)测交法(常用于动物的鉴别)待测个体×隐性纯合子↓结果分析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(若后代只有一种类型，则待测个体为纯合子,若后代有两种类型，则待测个体为杂合子))(2)自交法(常用于植物的鉴别)待测个体↓结果分析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(若后代无性状分别，则待测个体为纯合子,若后代有性状分别，则待测个体为杂合子))(3)花粉鉴别法杂合子的某些性状可以从花粉的种类和比例干脆鉴定，如非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色。典例2一匹雄性黑马与若干匹纯种枣红马交配后，共生出10匹枣红马和4匹黑马。下列叙述中最可能的是(B)①雄性黑马是杂合子②黑色是隐性性状③雄性黑马是纯合子④枣红色是隐性性状A．①和② B．①和④C．②和③ D．①和③解析：雄性黑马假如是纯合子，则其子代不会出现两种性状，①正确；假如黑色是隐性性状、枣红色是显性性状，由于亲代枣红马是纯种，所以后代不行能出现黑色，因此，黑色是显性性状、枣红色是隐性性状，②错误；假如雄性黑马是纯合子，与若干匹纯种枣红马交配后，则后代只能是枣红马或黑马，③错误；假如黑色是显性性状、枣红色是隐性性状，由于亲代枣红马是纯种，并且雄性的黑马为杂合子，则后代会有枣红马和黑马，因此，黑色是显性性状、枣红色是隐性性状，④正确。故选B。变式训练❷某植物的红花对白花为显性，且受一对遗传因子A和a限制。为确定某红花植株的遗传因子组成，让其与另一白花植株进行杂交，得到足够多的杂交后代。下列相关叙述错误的是(D)A．待测红花植株与白花植株的杂交方式属于测交B．假如后代均为红花，则待测红花植株的遗传因子组成为AAC．假如后代出现白花，则待测红花植株的遗传因子组成为AaD．假如后代出现白花，则后代中白花植株的比例为1/4解析：待测红花植株与白花植株的杂交方式属于测交，A正确；假如测交后代均为红花，说明待测红花植株的遗传因子组成为AA，B正确；假如测交后代出现白花，说明待测红花植株的遗传因子组成为Aa，C正确；遗传因子组成为Aa、aa的植株杂交，后代中aa(白花)植株的比例为1/2，D错误。三、分别定律和假说—演绎法基础学问·双基夯实1．分别定律(1)分别定律的内容a．在生物的体细胞中，限制同一性状的_遗传因子__成对存在，不相融合；b．在形成配子时，_成对的遗传因子__发生分别，分别后的遗传因子分别进入_不同的配子__中，随配子遗传给后代。(2)分别的时间有性生殖形成_配子__时。(3)分别定律在生物的遗传中具有普遍性。(4)适用范围a．真核生物有性生殖的细胞核遗传。b．由成对的遗传因子限制的一对相对性状的遗传。2．假说—演绎法探讨程序：提出问题→_提出假说__→_演绎推理__→试验验证→得出结论。活学巧练1．孟德尔所作假说的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子”。(×)2．符合分别定律并不肯定出现3∶1的性状分别比。(√)3．病毒和原核生物的遗传不遵循分别定律。(√)4．分别定律发生在配子形成过程中。(√)合作探究1．视察下列图示，请思索：①②③④能正确表示基因分别定律实质的是①～④中哪一幅？其详细内涵是什么？发生在什么时候？提示：③可揭示分别定律的实质，其内涵是：限制相对性状的遗传因子在形成配子时彼此分别。发生在配子产生时。2．下列几种生物在遗传过程中，不遵循分别定律的有哪些，为什么？①噬菌体②乳酸菌③豌豆④蓝细菌⑤山羊提示：①②④噬菌体为病毒，乳酸菌和蓝细菌为原核生物，都不能进行有性生殖产生雌雄配子，所以不遵循分别定律。3．符合分别定律肯定会出现特定的性状分别比3∶1吗？为什么？提示：不肯定。①F2中3∶1的性状分别比必需在统计大量子代后才能得到，若子代数量较少，则不肯定符合预期的分别比。②某些致死遗传因子可能会导致性状分别比发生改变，如隐性致死、纯合致死、显性致死等。4．假说—演绎法与传统的归纳法相比有什么不同？除孟德尔的杂交试验，你还能举出科学探讨中运用假说—演绎法的实例吗？提示：假说—演绎法更具有严谨性。能，如探究植物细胞的吸水和失水等。归纳提升1．孟德尔一对相对性状杂交试验中的“假说”与“演绎”内容(1)属于假说的内容是“生物的性状是由遗传因子确定的”“体细胞中遗传因子成对存在”“配子中遗传因子成单存在”“受精时雌雄配子随机结合”。(2)属于演绎推理的内容是F1(Dd)能产生数量相等的两种配子。2．分别定律的适用范围(1)适用范围：真核生物、进行有性生殖、细胞核遗传。(2)适用条件由成对遗传因子限制的一对相对性状的遗传。典例3水稻中非糯性W对糯性w为显性，非糯性品系所含淀粉遇碘呈蓝黑色，糯性品系所含淀粉遇碘呈红褐色。下面是对纯种的非糯性与糯性水稻的杂交后代进行视察的结果，其中能干脆证明孟德尔的分别定律的一项是(C)A．杂交后亲本植株上结出的种子F1遇碘全部呈蓝黑色B．F1自交后结出的种子F2遇碘后，3/4呈蓝黑色，1/4呈红褐色C．F1产生的花粉遇碘后，一半呈蓝黑色，一半呈红褐色D．F1测交所结出的种子遇碘后，一半呈蓝黑色，一半呈红褐色解析：杂交后亲本植株上结出的种子F1遇碘全部呈蓝黑色，后代表现类型只有一种，无法证明孟德尔的分别定律，A错误；F1自交后结出的种子F2遇碘后，3/4呈蓝黑色，1/4呈红褐色，说明F1自交后代出现性状分别，但不能干脆证明孟德尔的分别定律，B错误；F1产生的花粉遇碘后，一半呈蓝黑色，一半呈红褐色，说明F1产生两种配子，比例为1∶1，能干脆证明孟德尔的分别定律，C正确；F1测交所结出的种子遇碘后，一半呈蓝黑色，一半呈红褐色，能证明孟德尔的分别定律，但不是干脆证明，D错误。变式训练❸下列有关分别定律的叙述，正确的是(D)A．分别定律是孟德尔针对豌豆一对相对性状的试验结果及其说明干脆归纳总结的B．在生物的体细胞中，限制同一性状的遗传因子是单独存在的，不会相互融合C．在形成生殖细胞——配子时，单独存在的遗传因子要发生分别，所以称分别定律D．在形成配子时，成对的遗传因子分别后进入不同的配子中，可随配子遗传给后代解析：孟德尔归纳总结出分别定律的科学试验程序是：杂交试验和视察到的试验现象(发觉问题)→对试验现象进行分析(提出假说)→设计测交试验(演绎推理)→对试验现象说明的验证(验证假说)→分别定律(得出结论)，A错误；依据孟德尔对性状分别现象的说明可以知道：在生物的体细胞中，限制同一性状的遗传因子是成对存在的，这些遗传因子既不会相互融合，也不会在传递中消逝，B错误；分别定律的实质是在形成配子时，限制同一性状的成对的遗传因子发生分别，分别后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代，C错误，D正确。一、自交和自由交配1．概念不同(1)自交是指遗传因子组成相同的个体交配。(2)自由交配是指群体中不同个体随机交配，遗传因子组成相同或不同的个体之间都要进行交配。2．交配组合种类不同若某群体中有遗传因子组成为AA、Aa和aa的个体。(1)自交方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa三种。(2)自由交配方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa、AA×Aa、AA×aa、Aa×aa六种(不考虑正反交)。3．自交的相关计算(1)遗传因子组成为Aa的个体连续自交，第n代的比例分析：当杂合子(Aa)连续自交n代后，后代中的杂合子(Aa)所占比例为eq\f(1,2n)，纯合子(AA＋aa)所占比例为1－eq\f(1,2n)，其中AA、aa所占比例分别为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(1,2n)))×eq\f(1,2)。当n无限大时，纯合子比例接近100%。这就是自花传粉植物(如豌豆)在自然状况下一般为纯合子的缘由。Fn杂合子纯合子显性纯合子隐性纯合子显性性状个体隐性性状个体所占比例eq\f(1,2n)1－eq\f(1,2n)eq\f(1,2)－eq\f(1,2n＋1)eq\f(1,2)－eq\f(1,2n＋1)eq\f(1,2)＋eq\f(1,2n＋1)eq\f(1,2)－eq\f(1,2n＋1)(2)杂合子、纯合子所占比例的坐标曲线图4．自由交配的相关计算例如，某群体中遗传因子组成为AA的个体占1/3，遗传因子组成为Aa的个体占2/3。(1)列举交配组合可利用棋盘法进行列表统计，以防漏掉某一交配组合。自由交配的方式有4种，列表分析如下：♀1/3AA2/3Aa1/3AA1/3AA()×1/3AA(♀)1/3AA()×2/3Aa(♀)2/3Aa2/3Aa()×1/3AA(♀)2/3Aa()×2/3Aa(♀)(2)列举配子比例另外，也可利用棋盘法列出雌雄配子的比例进行解答，先计算含A雄配子的比例：1/3＋2/3×1/2＝2/3，含a雄配子的比例为1－2/3＝1/3，含A雌配子和含a雌配子的比例也分别为2/3和1/3。列表分析如下：雌配子雄配子2/3A1/3a2/3A4/9AA2/9Aa1/3a2/9Aa1/9aa特殊提示：自由交配问题用配子比例法解答更简洁些。典例4某动物种群中，遗传因子组成为AA、Aa和aa的个体所占比例依次为25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖实力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代遗传因子组成为AA、Aa、aa的个体的数量比为(B)A．3∶3∶1 B．4∶4∶1C．1∶2∶0 D．1∶2∶1解析：遗传因子组成为AA、Aa和aa的个体所占比例依次为25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖实力，则具有繁殖实力的个体中，AA占eq\f(1,3)，Aa占eq\f(2,3)，因此A配子的比例为eq\f(1,3)＋eq\f(2,3)×eq\f(1,2)＝eq\f(2,3)，a配子的比例为eq\f(1,3)，由于个体间可以随机交配，后代中AA的比例为eq\f(2,3)×eq\f(2,3)＝eq\f(4,9)，Aa的比例为2×eq\f(1,3)×eq\f(2,3)＝eq\f(4,9)，aa的比例为eq\f(1,3)×eq\f(1,3)＝eq\f(1,9)，因此AA∶Aa∶aa＝4∶4∶1。典例5豌豆是自花传粉、闭花受粉植物。豌豆的红花与白花是一对相对性状(分别由遗传因子A、a限制)，现有一批遗传因子组成为AA与Aa的红花豌豆，两者数量之比是1∶3。自然状态下其子代中遗传因子组成为AA、Aa、aa的数量之比为(B)A．25∶30∶9 B．7∶6∶3C．5∶2∶1 D．1∶2∶1解析：豌豆自然状态下是自花传粉，只能自交。故1/4AA1/4AA,3/4Aa3/4×1/4AA、3/4×1/2Aa、3/4×1/4aa，即3/16AA、3/8Aa、3/16aa，两种状况综合起来，子代遗传因子组成为AA、Aa、aa的数量之比为7∶6∶3，B正确。二、特殊状况下的性状分别比1．不完全显性具有相对性状的纯合亲本杂交，F1显现中间类型的现象。例如，红花的遗传因子组成为AA，白花的遗传因子组成为aa，杂合子的遗传因子组成为Aa，开粉红花。这种状况下，F2的性状分别比不是3∶1，而是1∶2∶1。2．致死现象(1)配子致死：指致死遗传因子在配子时期发生作用，从而不能形成有活力的配子的现象。(2)合子致死：指致死遗传因子在胚胎时期或幼体阶段发生作用，从而不能形成活的幼体或个体夭折的现象。如：Aa×Aa↓3．从性遗传(1)从性遗传是指由常染色体上遗传因子限制的性状，在性状表现上受个体性别影响的现象，又称性控遗传。比如牛、羊角的遗传，人类秃顶，蝴蝶颜色的遗传等。(2)从性遗传的本质：性状表现＝遗传因子组成＋环境条件(性激素种类及含量差异等)。4．人类ABO血型的确定方式IAIA、IAi→A型血；IBIB、IBi→B型血；IAIB→AB型血(共显性)；ii→O型血。前后代遗传的推断及概率运算比正常状况要困难。典例6已知绵羊角的性状表现与遗传因子组成的关系如表所示，下列推断正确的是(C)遗传因子组成HHHhhh公羊的性状表现有角有角无角母羊的性状表现有角无角无角A．若双亲无角，则子代全部无角B．若双亲有角，则子代全部有角C．若双亲遗传因子组成为Hh，则子代有角与无角的数量比为1∶1D．绵羊角的性状遗传不遵循分别定律解析：双亲无角，假如母羊的遗传因子组成是Hh，则子代公羊中可能会出现有角，A错误；双亲有角，假如公羊的遗传因子组成是Hh，母羊的遗传因子组成是HH，则子代中遗传因子组成为Hh的母羊无角，B错误；若双亲遗传因子组成为Hh，则子代公羊中有角与无角的数量比为3∶1，母羊中有角与无角的数量比为1∶3，且公羊与母羊数量相等，所以子代有角与无角的数量比为1∶1，C正确；绵羊角的性状遗传遵循孟德尔的分别定律，D错误。典例7某雌雄同株植物高茎对矮茎为显性，由于某种缘由使携带矮茎遗传因子的花粉只有eq\f(1,3)能够成活。现用多株纯合高茎植株作母本、矮茎植株作父本进行杂交，F1植株自交，F2的性状分别比为(B)A．3∶1 B．7∶1C．5∶1 D．8∶1解析：设植物的高茎和矮茎分别受遗传因子A和a限制。依据题意可知，用多株纯合高茎植株(AA)作母本，矮茎植株(aa)作父本进行杂交，由于父本产生的花粉粒许多，因此携带矮茎遗传因子的花粉只有eq\f(1,3)的成活率并不影响产生的后代的数目，则杂交产生的F1均为Aa，因此F1产生的雌配子的遗传因子组成为eq\f(1,2)A、eq\f(1,2)a，而产生的雄配子的遗传因子组成为eq\f(3,4)A、eq\f(1,4)a，因此产生的F2中aa＝eq\f(1,2)×eq\f(1,4)＝eq\f(1,8)，故F2的性状分别比为7∶1，正确。1．在孟德尔进行的一对相对性状的遗传试验中，具有1∶1比例的是(D)①F1产生配子的比例②F2性状