第1節(jié) 孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(一)
●從容說
本節(jié)內(nèi)容包括以下四個(gè)方面:
1.一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn),即孟德爾的單因子遺傳實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2.F2為什么出現(xiàn)3∶1的性狀分離比呢?孟德爾提出假說對分離現(xiàn)象進(jìn)行解釋。
3.對分離現(xiàn)象解釋正確嗎?孟德爾設(shè)計(jì)了巧妙的對分離現(xiàn)象解釋的實(shí)驗(yàn)——測交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)教材安排了“性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)”,使學(xué)生能更好地體會孟德爾的假說。
4.分離定律。這是對孟德爾一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及其解釋進(jìn)行分析而得出的結(jié)論。
本節(jié)內(nèi)容有何內(nèi)在聯(lián)系呢?教材伊始,通過“問題探討”欄目,既讓學(xué)生了解“融合遺傳”的內(nèi)涵,為理解孟德爾的“顆粒遺傳”埋下伏筆。同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的求知欲望。
在介紹實(shí)驗(yàn)前,教材首先介紹了孟德爾及孟德爾所選用的豌豆適于作為實(shí)驗(yàn)材料的生物學(xué)特征。這為講述孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn),并獲得成功作了必要的鋪墊。
本節(jié)內(nèi)容邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)密,層層深入地展開。其依次展開的順序是:孟德爾的雜交實(shí)驗(yàn)方法和觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(發(fā)現(xiàn)問題)→孟德爾對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋(提出假說)→對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證(驗(yàn)證假設(shè))→總結(jié)出分離定律。這種內(nèi)容的內(nèi)在邏輯性與學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律是相一致的。
教材的主導(dǎo)思想是以孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子的實(shí)驗(yàn)過程為主線,突出科學(xué)史和科學(xué)研究方法的教育。本教材對原教材有新的突破,具體表現(xiàn)在:對雜交實(shí)驗(yàn)的解釋和對遺傳規(guī)律的總結(jié)完全是根據(jù)孟德爾的推理得出的;對實(shí)驗(yàn)過程采用問題的形式,層層深入地引發(fā)問題和解決問題,在分析和解決問題的過程中構(gòu)建知識結(jié)構(gòu);為了加深學(xué)生對遺傳因子的分離和配子的隨機(jī)結(jié)合與性狀之間關(guān)系的理解,體驗(yàn)孟德爾的假說,教材穿插了模擬實(shí)驗(yàn)——“性狀分離比的模擬”。
本節(jié)教材的特色是以孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子的過程為主線,通過一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)的過程,層層深入地展開的。因而教材內(nèi)在的邏輯性很強(qiáng)。這就是本節(jié)內(nèi)容的思路脈絡(luò)。執(zhí)教者能否把握本節(jié)教材的這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn),是在中能否左右逢、得心應(yīng)手的關(guān)鍵。
本節(jié)教材在教學(xué)方法上要力求做到精心設(shè)計(jì)師生間的互動,特別是對難點(diǎn)——分離現(xiàn)象的解釋和性狀分離的模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上。在師生互動過程中突破難點(diǎn)。
●三維目標(biāo)
1.知識與技能
(1)認(rèn)知孟德爾一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)。
(2)認(rèn)知孟德爾分離定律的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)。
(3)理解自交、雜交、測交、正交、反交、性狀、相對性狀、顯性性狀、隱性性狀、性狀分離、純合子、雜合子和分離定律等概念。
(4)運(yùn)用分離定律解釋一些遺傳現(xiàn)象。
2.過程與方法
(1)自主探究:性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)。
(2)相互交流:對分離現(xiàn)象的解釋,體會孟德爾對雜交實(shí)驗(yàn)分離現(xiàn)象解釋的假說。
(3)自主學(xué)習(xí):通過互聯(lián)網(wǎng)、圖書館、新華書店等多種渠道,收集遺傳學(xué)之父——孟德爾的個(gè)人資料等。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀
(1)體驗(yàn)孟德爾遺傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法和敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新,以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
(2)嘗試進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。
●教學(xué)重點(diǎn)
1.一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)。
2.對分離現(xiàn)象的解釋。
3.對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證。
4.分離定律的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)。
●教學(xué)難點(diǎn)
1.對分離現(xiàn)象的解釋。
2.對分離定律的理解。
●教具準(zhǔn)備
1.實(shí)驗(yàn)材料和用具。
2.孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(一)。
●時(shí)安排
本節(jié)內(nèi)容需安排兩個(gè)時(shí)進(jìn)行教學(xué):
第1時(shí) 一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)
對分離現(xiàn)象的解釋
第2時(shí) 性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)
對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證
分離定律
第1時(shí)
●教學(xué)過程
[前準(zhǔn)備]
1.學(xué)生查找孟德爾的生平資料。
2.一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)遺傳圖。
3.認(rèn)知豌豆適于雜交實(shí)驗(yàn)的生物學(xué)特征。
[情境創(chuàng)設(shè)]
室(或多媒體室)屏幕顯示:問題探討
[師生互動]
以上問題的呈現(xiàn)激發(fā)了學(xué)生的求知欲望。很快把學(xué)生引入新,進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。
〔屏幕顯示題:第1節(jié) 孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(一)〕
同學(xué)們,遺傳是生物界普遍的現(xiàn)象,但其中的奧秘卻隱藏至深!讓我們從140多年前孟德爾的植物雜交實(shí)驗(yàn)開始,看看科學(xué)家們是如何探索其奧秘的!
1.孟德爾的生平簡介
師:請同學(xué)們把前收集到的孟德爾的生平資料互相交流一下。哪位同學(xué)能把你收集整理的孟德爾的生平資料在堂上與大家共享呢?
生:孟德爾于1822年7月22日,出生于奧地利一個(gè)貧寒的農(nóng)民家庭。從小愛勞動,念中學(xué)時(shí)就對自然科學(xué)發(fā)生了興趣。21歲做了修道士,以后,當(dāng)過中等學(xué)校的代理教員,在此期間,業(yè)余時(shí)間進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。他對天、氣象、園藝和養(yǎng)蜂等都進(jìn)行過研究,其中雜交實(shí)驗(yàn),潛心研究了8年,而豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)是非常成功的。他對科學(xué)研究工作嚴(yán)肅認(rèn)真,在自己的通信中說過,“從春到秋,天天都要全神貫注、小心翼翼地監(jiān)視著實(shí)驗(yàn)”。他通過觀察對比、統(tǒng)計(jì)分析,從大量的數(shù)據(jù)中揭示了兩個(gè)遺傳規(guī)律,成為遺傳學(xué)的奠基人!
師:同學(xué)們,這位同學(xué)對孟德爾的生平描述得怎么樣?
生:很不錯(cuò)。使我們從他的介紹中感受到了遺傳學(xué)的奠基者孟德爾進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)所表現(xiàn)出的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。
2.豌豆適于雜交實(shí)驗(yàn)的生物學(xué)特征
師:為什么用豌豆作遺傳實(shí)驗(yàn)材料容易取得成功?
生:豌豆是閉花自花授粉的植物,自然狀態(tài)下是純種。用豌豆做人工雜交實(shí)驗(yàn),結(jié)果既可靠,又容易分析;同時(shí),豌豆還有易于區(qū)分的性狀,實(shí)驗(yàn)結(jié)果很容易觀察和分析;豌豆的花大,便于人工授粉。因此,豌豆是理想的遺傳實(shí)驗(yàn)材料。
孟德爾經(jīng)過觀察,在34個(gè)豌豆品種中選擇了七對相對性狀。如莖的高度:高莖和矮莖這是一對性狀。相對性狀是指:同一種生物同一性狀的不同表現(xiàn)類型。他首先是對每對相對性狀的遺傳各自進(jìn)行研究的。
3.一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)
孟德爾是如何進(jìn)行豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)的呢?下面我們一起看看孟德爾的一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)。
大家先圍繞以下問題各自看書(本P3~6),進(jìn)行自主學(xué)習(xí),然后同桌之間進(jìn)行討論,交流學(xué)習(xí)的信息。
(1)注意弄清以下幾組概念的含義:
①親本、母本、父本;
②雜交、自交、正交、反交、測交;
③性狀、相對性狀、顯性性狀、隱性性狀、性狀分離。
(2)在雜交實(shí)驗(yàn)中孟德爾選擇的是什么樣的親本?他是如何設(shè)計(jì)雜交類型的?
(3)孟德爾在一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)中觀察到了哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?
(4)你能用圖解表示出孟德爾一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)的過程嗎?
思考題參考答案:
(1)見教材內(nèi)容。
(2)孟德爾選擇的是純種高莖豌豆和純種矮莖豌豆作親本。在雜交親本的選擇上既用高莖作母本(接受花粉的稱母本),矮莖作父本(傳出花粉的稱為父本);同時(shí)又用高莖作父本,矮莖作母本。如果將第一種雜交類型稱為正交,那么第二種雜交類型就稱為反交了。但不管是正交,還是反交,F(xiàn)1都有表現(xiàn)高莖的植株。
(3)孟德爾觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是:
① F1都是高莖的。即F1只表現(xiàn)一個(gè)親本的性狀——高莖。
② F2出現(xiàn)了性狀分離。即出現(xiàn)了兩個(gè)親本性狀:高莖和矮莖。且高莖與矮莖之比接近3∶1。
③孟德爾一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)遺傳圖解。
師:從同學(xué)們交流自主學(xué)習(xí)信息的情況看,絕大部分同學(xué)對一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程理解、掌握得比較好,也能用圖解的方式表示孟德爾的雜交實(shí)驗(yàn)過程。這說明大部分同學(xué)有一定的自主獲取知識的能力。這是值得贊賞的。ü恼疲
為什么F1只表現(xiàn)高莖?
為什么F2出現(xiàn)了性狀分離,且分離比為3∶1?
4.對分離現(xiàn)象的解釋
孟德爾在對豌豆雜交實(shí)驗(yàn)觀察統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上,果斷地摒棄了前人融合遺傳的觀點(diǎn),通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂,對分離現(xiàn)象的原因,提出了獨(dú)到的假說。
師:孟德爾認(rèn)為生物的性狀由什么決定的?
生:由遺傳因子決定的。(第一次提出遺傳因子的概念)
師:遺傳因子有什么特點(diǎn)?
生:遺傳因子的特點(diǎn)有:獨(dú)立的顆粒狀,互不融合,在傳遞中不會消失,每個(gè)遺傳因子決定著對應(yīng)的性狀。
師:遺傳因子有哪些類型?與性狀有何關(guān)系?如何表示呢?
生:孟德爾認(rèn)為遺傳因子有顯性和隱性之分。顯性遺傳因子控制顯性性狀,用大寫字母表示;隱性因子控制隱性性狀,用小寫字母表示。
師:遺傳因子在體細(xì)胞中的存在形式怎樣?
生:孟德爾認(rèn)為遺傳因子在體細(xì)胞中是成對存在的。純種高莖豌豆體細(xì)胞中有成對的遺傳因子DD,而純種矮莖豌豆的體細(xì)胞中有成對的遺傳因子dd。體細(xì)胞中由相同的遺傳因子組成的個(gè)體就叫純合子。
師:F1細(xì)胞中遺傳因子是怎樣的呢?
生:F1細(xì)胞中遺傳因子也是成對的。從F1自交產(chǎn)生的后代出現(xiàn)隱性性狀看,F1細(xì)胞中必然含有隱性遺傳因子。其體細(xì)胞中成對的遺傳因子應(yīng)是Dd。
師:大家能從中推斷出F1為什么都表現(xiàn)高莖的原因嗎?
生:對以上事實(shí)和老師提出的問題同學(xué)們進(jìn)行認(rèn)真的分析、討論。有些同學(xué)躍躍欲試,想談?wù)勛约悍治鐾茢嗟慕Y(jié)果。其中有幾位同學(xué)闡述了自己的認(rèn)知:因?yàn)轱@性遺傳因子(D)和隱性遺傳因子(d)在一起時(shí),只表現(xiàn)控制豌豆高莖的遺傳因子所控制的性狀,可見豌豆的高莖對矮莖是顯性性狀,而矮莖是隱性性狀。而隱性性狀是在F1表現(xiàn)不出的。所以,不管是正交還是反交,F(xiàn)1全部表現(xiàn)高莖。
師:這幾位同學(xué)依據(jù)孟德爾的假設(shè)進(jìn)行的分析推斷是完全正確的。給大家解開了F1為什么全部是高莖的奧秘。像F1這樣的,由成對的控制相對性狀的顯性遺傳因子和隱性遺傳因子組成的個(gè)體稱雜合子。遺傳因子在生殖細(xì)胞中的存在與在體細(xì)胞中的存在有什么不同嗎?
生:遺傳因子在生殖細(xì)胞中是成單存在的。這就是它們之間的不同。(通過比較,可加深理解和記憶)
師:你能分析遺傳因子在生殖細(xì)胞中成單存在的原因嗎?
生:依據(jù)孟德爾的假設(shè),在形成生殖細(xì)胞的時(shí)候,成對的遺傳因子彼此分離,分別進(jìn)入不同的配子中。所以,生殖細(xì)胞中只含有成對遺傳因子中的一個(gè),因而也就形成了比值相等的雌、雄兩種配子。
師:在受精作用時(shí),雌雄配子結(jié)合的行為是怎樣的?
生:孟德爾認(rèn)為,雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的。含有D和d遺傳因子的雌雄配子之間結(jié)合的機(jī)會是均等的。
師:F1產(chǎn)生的雌雄配子之間的遺傳行為會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果?
生:從本P5圖1-5看,F1(Dd)在形成生殖細(xì)胞時(shí),各產(chǎn)生兩種類型比值相等的雌、雄配子。由于雌雄配子之間的結(jié)合機(jī)會相等,因此,在F2體細(xì)胞中出了三種類型的遺傳因子的組合,即DD、Dd、dd,它們的比值是1∶2∶1。由于DD和Dd表現(xiàn)高莖,dd表現(xiàn)矮莖。所以F1自交得到的F2出現(xiàn)了性狀分離,分離比是3∶1。F2個(gè)體數(shù)目越多,統(tǒng)計(jì)的結(jié)果越是接近3∶1的理論值。
師:這位同學(xué)善于利用圖解進(jìn)行分析,回答得太妙了!大家現(xiàn)在知道F2為什么會發(fā)生性狀分離了嗎?
生:知道了。ù蠖鄶(shù)同學(xué)異口同聲地說)
[教師精講]
前面,我們對孟德爾的生平和對豌豆的生物學(xué)特征進(jìn)行了認(rèn)知,著重學(xué)習(xí)了孟德爾的一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)。特別對孟德爾的假設(shè)——對分離現(xiàn)象的解釋進(jìn)行了細(xì)致認(rèn)真的討論。下面我想著重講一講關(guān)于孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋等問題,以加深同學(xué)們對這些問題的理解。
1.為什么孟德爾成為遺傳學(xué)的奠基者?
首先是由于孟德爾對自然科學(xué)的熱愛和興趣,對待雜交實(shí)驗(yàn)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神;其次是他善于觀察比較,找到了理想的遺傳實(shí)驗(yàn)材料——豌豆;第三,他用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,揭示其內(nèi)在規(guī)律。這是孟德爾獲得實(shí)驗(yàn)成功,成為遺傳學(xué)奠基者的主要原因。
2.孟德爾對豌豆雜交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì),如他從34個(gè)豌豆品種中選擇了七對易于區(qū)分的相對性狀進(jìn)行實(shí)驗(yàn);將親本分別進(jìn)行正交、反交對比觀察;將F1自交,觀察和統(tǒng)計(jì)分析F2的表現(xiàn)。這些都表現(xiàn)了孟德爾嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的邏輯思維方法和設(shè)計(jì)思路,這是他對待科學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度的具體體現(xiàn)。
3.在對F2分離現(xiàn)象的解釋時(shí),孟德爾果斷地否定了前人融合遺傳的觀點(diǎn),而大膽地提出了自己對分離現(xiàn)象的解釋的獨(dú)到的假說。他認(rèn)為:
(1)生物的性狀是由遺傳因子決定的。遺傳因子間有獨(dú)立、互不融合、不會消失的特征。
(2)遺傳因子在體細(xì)胞中是成對存在的,而在生殖細(xì)胞中是成單存在的。
(3)在受精作用過程中,雌、雄配子(即生殖細(xì)胞)的結(jié)合是隨機(jī)的,機(jī)會是均等的。
孟德爾運(yùn)用這些假說的基本觀點(diǎn)、基本原理,解釋了豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中F2出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象的機(jī)理。這是認(rèn)知過程中,從實(shí)踐上升到理論,從感性上升到理性的過程。這是符合認(rèn)知的一般規(guī)律的。這就是孟德爾科學(xué)思維方法之嚴(yán)密所在。同學(xué)們,你們認(rèn)為呢?
[評價(jià)反饋]
1.用遺傳圖解法表示孟德爾一對相對性性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)。(以此檢測反饋學(xué)生對孟德爾豌豆的一對相對性狀實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程的理解)
2.孟德爾一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么?為什么F2出現(xiàn)性狀分離?孟德爾怎樣解釋F2出現(xiàn)的性狀分離的?從中折射出孟德爾是怎樣一個(gè)人?
(答案:略,詳見前“師生互動”和“教師精講”欄目)
[堂小結(jié)]
堂知識結(jié)構(gòu)
[布置作業(yè)]
1.本P8基礎(chǔ)題1~3。
2.預(yù)習(xí)本P6實(shí)驗(yàn)。
[后拓展]
1.選擇題
(1)豌豆在自然狀態(tài)下是純種的原因是
A.豌豆品種間性狀差異大
B.豌豆先開花后授粉
C.豌豆是閉花自花授粉的植物
D.豌豆是自花傳粉的植物
解析:豌豆是自花傳粉、閉花授粉的植物。在自然狀態(tài)下,花未開放前就已經(jīng)完成了傳粉受精作用。所以能保持純種。
答案:C
(2)下列各項(xiàng)中屬于相對性狀的是
A.玉米的黃粒和圓粒
B.家雞的長腿和毛腿
C.綿羊的白毛和黑色
D.豌豆的高莖和豆莢的綠色
解析:相對性狀是指同種生物同一性狀的不同表現(xiàn)類型。綿羊的毛色白色和黑色是一對相對性狀。
答案:C
(3)用純種高莖豌豆(DD)與純種矮莖豌豆(dd)雜交,得到F1全為高莖,將F1自交得F2,發(fā)現(xiàn)F2中高莖∶矮莖為3∶1。實(shí)現(xiàn)F2中高莖∶矮莖為3∶1的條是
A.F1形成配子時(shí),遺傳因子分離,形成兩種配子
B.含有不同遺傳因子的配子隨機(jī)結(jié)合
C.含有不同遺傳因子組合的種子必須有適宜的生長發(fā)育條
D.只需A項(xiàng)條,而不需B、C兩項(xiàng)條
解析:F1自交后代出現(xiàn)性狀分離,分離比為3∶1。條有:① F1形成配子時(shí)成對不同的遺傳因子分離,形成D配子和d配子;②這兩種類型的雌雄配子隨機(jī)結(jié)合,且結(jié)合機(jī)會相等;③含各種遺傳因子的種子必須有實(shí)現(xiàn)各自遺傳因子表達(dá)的環(huán)境條。 答案:ABC
(4)下列敘述正確的是
A.純合子測交后代都是純合子
B.純合子自交后代是純合子
C.雜合子自交后代都是雜合子
D.雜合子測交后代都是雜合子
解析:本題主要考查學(xué)生對分離定律中一些概念的理解。根據(jù)分離定律可知是否正確。因純合子自交,配子中含有相同的遺傳因子,受精作用產(chǎn)生一種類型的純合的合子,故B正確。根據(jù)測交概念的含義,純合子測交一定是雜合子,所以A是錯(cuò)的。根據(jù)分離定律雜合子和自交的含義,雜合子自交有50%是雜合子,50%是純合子,因此C也是錯(cuò)的。根據(jù)雜合子和測交的含義,雜合子測交有50%是雜合子,有50%是純合子,故D也是錯(cuò)的。
答案:B
(5)桃果實(shí)表面光滑對有毛為顯性,在毛桃的植株上授以純合光桃的花粉,該雌蕊發(fā)育成的果實(shí)應(yīng)為
A.毛桃B.光桃
C.毛桃的概率為1/3D.光桃的概率為1/3
解析:此題是考查果實(shí)的發(fā)育,果實(shí)的性狀表現(xiàn)與親本的關(guān)系。因果實(shí)是由子房發(fā)育成的,而子房是母本的一部分,因此發(fā)育成的果實(shí)只表現(xiàn)母本的性狀。
答案:A
(6)羊的毛色白色對黑色為顯性。兩只雜合白羊?yàn)橛H本,接連生下了3只小羊是白羊,若它們再生第4只小羊,其毛色
A.一定是白色的B.是白色的可能性大
C.一定是黑色的D.是黑色的可能性大
解析:此題是考查分離定律的知識。因羊的白色對黑色為顯性。兩雜合白羊?yàn)橛H本,接連生下三只小羊是白羊,生第4只小羊也是生白色的可能性大。因?yàn)閮煞N雜合的白羊交配,從理論上看這對親本生出的小羊白(1顯純+2顯雜)∶黑(隱純)=3∶1。
答案:B
2.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一只罕見的白色雄猴,請你設(shè)計(jì)一個(gè)最佳方案,可以較快地讓這只白色雄猴繁殖成一群白色猴群。
解析:此題是考查分離定律的有關(guān)知識。猴子的白化病與人類白化病一樣,是隱性性狀。如果白色遺傳因子用a表示,這只白色雄猴體細(xì)胞中遺傳因子的組成是aa。
答案:最佳的設(shè)計(jì)方案是:先讓這只白色雄猴與常色雌猴交配,再讓F1雌猴與白色雄猴交配。因F1雌猴一定含有a遺傳因子,因此F1雌猴與白色雄猴交配,子代一定會產(chǎn)生白猴。這樣就會很快繁殖出一群白猴。
●板書設(shè)計(jì)
第1 遺傳因子的發(fā)現(xiàn)
第1節(jié) 孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(一)
●習(xí)題詳解
一、問題探討(本P2)
1.解析:按照融合遺傳的觀點(diǎn),雙親的遺傳物質(zhì)在子代體內(nèi)融合,子代呈現(xiàn)雙親的中間性狀,即紅色和白色的中間性狀——粉紅色。
答案:粉紅色。
2.提示:這個(gè)問題屬開放性問題。目的在于引導(dǎo)學(xué)生觀察身邊的遺傳現(xiàn)象,辨析融合遺傳的觀點(diǎn)是否正確。學(xué)生可能舉出一些生活中大家談?wù)摱嘤趾荜P(guān)心的例子,如身高等,從而產(chǎn)生很多疑惑。教師主要是積極引導(dǎo)學(xué)生探討,投入學(xué)習(xí)狀態(tài)就可以了。
二、本節(jié)聚焦(本P2)
1.孟德爾從34個(gè)豌豆品種中選擇了7對易于區(qū)分的相對性狀,對每對相對性狀的遺傳分別進(jìn)行研究,他的一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是:
(1)選用一對相對性狀的兩個(gè)純種的親本進(jìn)行正交和反交的雜交實(shí)驗(yàn)得F1,以便對比觀察其純種高莖×純種矮莖→F1。
(2)將F1自交得F2,觀察和統(tǒng)計(jì)F2的性狀表現(xiàn)及個(gè)體數(shù),從中分析揭示性狀的遺傳規(guī)律。
2.孟德爾解釋分離現(xiàn)象作了如下假說:①生物的性狀是由遺傳因子決定的,顯性遺傳因子決定顯性性狀,隱性性狀由隱性遺傳因子決定。②體細(xì)胞中的遺傳因子是成對存在的。如純種高莖(DD),純種矮莖(dd),F(xiàn)1高莖(Dd);配子(生殖細(xì)胞)中只含有成對遺傳因子中的一個(gè)。③受精作用時(shí),雌、雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的,機(jī)會是相等的。
為了檢驗(yàn)對分離現(xiàn)象的解釋是否正確,孟德爾又巧妙地設(shè)計(jì)了測交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。即讓F1與隱性親本雜交?礈y交結(jié)果與預(yù)計(jì)結(jié)果是否相一致,如果兩者相一致,說明其解釋是正確的。
3.分離定律,又稱孟德爾第一定律。分離定律是指:在生物的體細(xì)胞中,控制同一性狀的遺傳因子成對存在,不相融合;在形成配子時(shí),成對的遺傳因子發(fā)生分離,分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中,隨配子遺傳給后代。
三、旁欄思考題(本P5)
不會。因?yàn)槊系聽柦忉尫蛛x現(xiàn)象的假設(shè)之一是雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的,且結(jié)合機(jī)會相等。這樣不會出現(xiàn)3∶1的性狀分離比。
●備資料
1.孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的背景
(1)當(dāng)時(shí)生物遺傳的研究狀況
美國及歐洲各國的植物科學(xué)家為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量,于18世紀(jì)末19世紀(jì)初,進(jìn)行了大量的雜交實(shí)驗(yàn)。
奈特 選用豌豆做雜交實(shí)驗(yàn),認(rèn)識到豌豆是嚴(yán)格閉花授粉的植物,在子代中有些性狀也容易區(qū)分。他第一次發(fā)現(xiàn)豌豆種子的灰色對白色是顯性,用雜交種子和白色種子回交,子代中有白色和灰色兩種種子。他的缺陷,沒有計(jì)算兩種種子的數(shù)目比。這也是十分可惜的。
蓋爾特納(Gartner,1772~1850) 分析了9 000多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,揭示用混合花粉授粉,子代不會出現(xiàn)性狀混合的事實(shí)。他認(rèn)為,授粉的只一種花粉,同一胚珠中不會形成兩種不同的胚胎。
克爾羅伊特(J.G.oelreuter,1733~1806) 他是第一個(gè)系統(tǒng)從事雜交研究的科學(xué)家。他成功地用黃花煙草與另一種煙草雜交,得到了中間類型的雜種。還提出用雜種與某一親本反復(fù)回交,雜種可“轉(zhuǎn)化”為親本。
薩葉里(1763~1851) 用西葫蘆做雜交實(shí)驗(yàn)時(shí),第一次把兩個(gè)親本的性狀排列成一組組相對性狀。雜交得到的雜種,性狀既不混合,也不是中間型,表現(xiàn)與親本之一完全相同?上У氖撬麤]有對雜交后代作進(jìn)一步研究,因此不能說明性狀在后代中的分配情況。
孟德爾就是在此種背景下進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)研究的。
(2)當(dāng)時(shí)的主要觀點(diǎn)
對遺傳和變異現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識,當(dāng)時(shí)主要有兩種觀點(diǎn):一種是泛生論,一種是種質(zhì)論。
泛生論:是盛行了許多世紀(jì)的一種學(xué)說。這種學(xué)說認(rèn)為,精液是在全身每個(gè)部分形成的,匯集后在血管中流動,通過睪丸進(jìn)入陰莖。精液中含有能夠傳遞特性的粒子,可以形成胚胎的各器官。由于這些粒子的相似性,所以能產(chǎn)生同一物種的個(gè)體。
達(dá)爾(C.R.Darwin,1809~1882)在1868年提出“暫定的泛生說”。
種質(zhì)論:是魏斯曼對“泛生論”和“用進(jìn)廢退”“獲得性遺傳”而提出的。
2.孟德爾的論被埋沒35年之久的主要原因
孟德爾(G.J.endel,1822~1884)出生于奧地利的名叫海因策多夫的小村中。父親是個(gè)農(nóng)民,擅長嫁接,母親是個(gè)園林工人。由于家庭的影響,孟德爾從小就酷愛自然科學(xué)。
他上過小學(xué)和中學(xué),1843年到布隆的奧古斯汀修道院當(dāng)修道士,1847年被任命為神父。1849年起在附近的策奈姆中學(xué)任代教師,1851年去維也納大學(xué)學(xué)習(xí)自然科學(xué),1853年又回到修道院。1854年應(yīng)聘到布隆高等技術(shù)學(xué)校任代教師,講授物理學(xué)和博物學(xué)。一直以代教師的身份教學(xué)到1868年當(dāng)選為修道院院長為止。
孟德爾興趣廣泛,他不但是遺傳學(xué)家,還是園藝學(xué)家和氣象學(xué)家。孟德爾最突出的成就是植物雜交實(shí)驗(yàn),從1856年到1872年堅(jiān)持了17年之久的植物雜交實(shí)驗(yàn)。其中豌豆雜交實(shí)驗(yàn)堅(jiān)持了8年也是最有成就的。孟德爾將他研究的結(jié)果整理成實(shí)驗(yàn)研究論“Experiment in plant hybridixation”(譯為植物雜交論)于1865年2月8日和3月8日在布隆博學(xué)會上分兩次作了報(bào)告,并于1866年在學(xué)會會刊上發(fā)表。同時(shí)將論單印本分送到134個(gè)科學(xué)機(jī)構(gòu)的圖書館,但都未引起任何反應(yīng)。此后默默無聞達(dá)35年之久,直到1900年才被三位植物學(xué)家(荷蘭的德弗里斯、德國的科倫斯、奧地利的丘歇馬克)各自重新發(fā)現(xiàn)。因此常把1900年看作遺傳學(xué)作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科而出現(xiàn)的一年。
為什么這篇奠立現(xiàn)代遺傳學(xué)基礎(chǔ)的論被埋沒35年之久呢?主要原因在于:
(1)孟德爾的理論超越了當(dāng)時(shí)學(xué)者所能接受的水平。當(dāng)時(shí)是融合遺傳的觀點(diǎn)占統(tǒng)治地位,認(rèn)為父母的遺傳特性在子代中融合在一起,呈現(xiàn)中間類型。而孟德爾的理論,認(rèn)為遺傳是由遺傳因子決定的?刂聘鞣N性狀的遺傳因子在遺傳中互不沾染。另外,孟德爾用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,也超越了當(dāng)時(shí)學(xué)者所能接受的水平。孟德爾本人在給他朋友的信中也談到這一點(diǎn),他說:“我知道所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不容易同我們當(dāng)代的科學(xué)家知識相容的,既然如此,發(fā)表這樣孤立的實(shí)驗(yàn)就是加倍危險(xiǎn)的!
(2)1859年達(dá)爾的《物種起》出版了,當(dāng)時(shí)的科學(xué)界正熱衷于達(dá)爾的進(jìn)化論。達(dá)爾進(jìn)化論很快傳播到許多國家,引起各國學(xué)者的重視、贊賞和支持。雖然孟德爾的遺傳理論與達(dá)爾的進(jìn)化論有深切的關(guān)系,但當(dāng)時(shí)學(xué)者還認(rèn)識不到這一點(diǎn)。
(3)孟德爾在宣讀和發(fā)表論時(shí),只是一個(gè)神父、中等學(xué)校代理教員,不是知名的學(xué)家,沒有引起科學(xué)家們的重視。據(jù)報(bào)道,布隆自然學(xué)家協(xié)會刊登孟德論的雜志,共寄出了115本,其中8本寄往柏林,6本寄往維也納,4本寄往美國,2本寄往英國,也沒有引起寄往單位的重視。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoer/38296.html
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