孟德尔的豌豆杂交实验(二)教案-生物高二必修二第一章第二节人教版

人教版生物教案必修二第一章第二节第1页共11页第1章第2节孟德尔的豌豆杂交实验二（必修二）一、教学要求:1、基因的自由组合定律及其在实践中的应用2、孟德尔获得成功的原因二、教学重难点（一）教学重点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（二）教学难点对自由组合现象的解释三、专家建议：遗传因子的发现是整个高中生物学的重点和难点内容，是遗传基本规律的核心内容，对于这节来说，更是整个遗传部分的经典内容。由于遗传的基本规律的入门课，因此这节的内容也比较繁琐，如：遗传学中常见的概念，常用的遗传学符号和含义，选择豌豆作为研究因此规律的材料的优点，植物杂交的方法等。在平时测试中通常以选择题的形式考查大家对本节知识的认识水平，一般难度不是很大。在高考中，本节体现了较高的重要性，高考以简答题的形式出现的频率非常高，通常考查假说演绎法这种科学的实验方法或考查大家对分离定律的应用，结合实际的例子来考查大家对分离定律的应用水平，一般难度较大，灵活性强。四、教学用具豌豆粒色遗传和粒形遗传的杂交示意图、两对相对性状杂交试验分析图解，两对相对性状测交试验图。五、教学方法讲授法六、课时安排2课时六、教学过程第一课时上一节课我们学习了基因的分离定律。下面我们来复习一下：1、基因分离定律的实质是什么？基因分离定律是：在杂合子的细胞中，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，分别进人教版生物教案必修二第一章第二节第2页共11页入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。2、分析孟德尔的另外两个一对相对性状的遗传试验①豌豆粒色试验②豌豆粒形试验P黄色X绿色P圆形X皱形↓↓F1黄色F1圆形F2F2（①F1黄色豌豆自交产生两种表现型：黄色和绿色，比例为：3：1；②F1圆形豌豆自交产生F2有两种类型：圆粒和皱粒，比例为3：1）这节课我们在学习了基因的分离定律的基础上，来学习基因的自由组合定律。首先我们来了解孟德尔的两对相对性状的遗传试验。（一）观察问题，提出问题——两对相对性状的遗传试验孟德尔的基因分离定律是在完成了对豌豆的一对相对性状的研究后得出的。那么，豌豆的相对性状很多，如果同一植株有两对或两对以上的纯合亲本性状，如：豌豆的黄色相对于绿色为显性性状，圆粒相对于皱粒为显性性状。我们将同时具有黄色、圆粒两种性状的纯亲本植株和具有绿色、皱粒两种性状的纯亲本植株放到一起来研究它们杂交情况的话，会出现什么样的现象呢？它是否还符合基因的分离规律呢？于是，孟德尔就又做了一个有趣的试验，试验的过程是这样的。1、纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆的杂交试验P黄色圆粒X绿色皱粒↓F1黄色圆粒↓F２黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱粒：绿色皱粒315粒：108粒：101粒：32粒9：3：3：1孟德尔选用了豌豆的粒色和粒形这样两个性状来进行杂交，即纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆做亲本进行杂交。无论是正交还是反交，结出的种子都是黄色圆粒的。以后，孟德尔又让F１植株进行自交。产生的F2中，不仅出现了亲代原有的性状——黄色圆粒和绿色皱粒，还产生了新组合的性状——绿色圆粒和黄色皱粒。在所结的556粒种子中，有黄色圆粒的315粒、绿色圆粒的108粒、黄色皱粒的101粒、绿色皱粒32粒。四种表现型的数量比接近9：3：3：1。2、两对相对性状的遗传试验的主要特点人教版生物教案必修二第一章第二节第3页共11页（1）F１均为黄色圆粒，为显性性状；（2）F2有四种表现型，这四种表现型的数量比接近9：3：3：1；（3）F2中的绿色圆粒和黄色皱粒是不同相对性状间的重组新类型；（4）正交和反交的结果相同。（二）演绎推理——对自由组合现象的解释为什么会出现以上这样的结果呢？这一试验结果又是否符合基因的分离定律呢？我们首先从一对性状（粒色、粒形）入手，看看试验结果是否符合基因的分离定律。1、每一对相对性状的遗传都符合基因的分离定律粒色：黄色315＋101＝416绿色108＋32＝140黄色：绿色=416：140，接近于3：1粒形：圆粒315＋108＝423皱粒101＋32＝133圆粒：皱粒=423：133，接近于3：1由此可见，从一对相对性状的角度去衡量这一试验是符合基因的分离定律的。2、两对相对性状的分离是各自独立的两对相对性状在共同的遗传过程中性状分离和等位基因的分离是互不干扰、各自独立的，是随机的。那么，新组合的性状又是如何产生的呢？通过对上述遗传试验的分析，在F2不仅出现了与亲本性状相同的后代，而且出现了两个新组合的性状即黄色皱粒和绿色圆粒，并且这两对相对性状的分离比接近3：1。这表明在F１形成配子后，配子在组合上发生了自由配对的现象。3、不同对的相对性状之间自由组合由于一对性状的分离是随机的、独立的，那么，两对性状在遗传的过程中必然会发生随机组合。如果我们利用概率计算的原理进行计算，能得到怎样的结果呢？从实验结果来看，在F2中：粒色：黄色：3/4粒形：圆形：3/4绿色：1/4皱形：1/4也就是说，在3/4的黄色种子中，应该有3/4是圆粒的，1/4是皱粒的；在1/4的绿色种子中，应该有3/4是圆粒的，1/4是皱粒的。反过来也一样，即在3／4的圆粒种子中，应该有3/4是黄色的，有1/4是绿色的；在1/4的皱粒种子中，应该有3/4是黄色；1/4是绿色。因此，两对性状结合起来，在556粒种子中应出现的性状及比例为：黄色圆粒：3／4x3/4＝9／16556x9／16＝313黄色皱粒：3／4xl／4＝3／16556x3／16＝104人教版生物教案必修二第一章第二节第4页共11页绿色圆粒：1／4x3／4＝3／16556x3／16＝104绿色皱粒：1／4xl／4＝1／16556xl／16＝34杂交实验的结果也正是如此。在556粒种子中，黄色圆粒315粒，黄色皱粒101粒，绿色圆粒108粒，绿色皱粒32粒，正好接近：9／16：3／16：3／16：1／16，即：9：3：3：1。孟德尔对上述的自由组合现象是怎样解释的呢？请同学们看课本P31以上数据表明至P32第二自然段结束。4、孟德尔对自由组合现象进行了解释孟德尔对自由组合现象进行了解释，其要点是：（1）豌豆的粒色和粒形分别由一对遗传因子（等位基因）控制，即黄色和绿色分别由遗传因子（等位基因）Y和y控制；圆粒和皱粒分别由遗传因子（等位基因）R和r控制。由于子一代表现为黄色圆粒，说明亲本中黄色相对于绿色为显性性状，圆粒相对于皱粒为显性性状。这样，两个亲本中，纯种黄色圆粒的遗传因子组成（基因型）为YYRR；纯种绿色皱粒的遗传因子组成（基因型）为yyrr。（2）形成配子时，两个亲本YYRR产生的配子为YR，yyrr产生的配子为yr。（3）受精后，F１的遗传因子组成（基因型）为YyRr，其表现型为黄色圆粒。（4）F１形成配子时，每对遗传因子（等位基因）表现为分离。与此同时，在不同对的遗传因子（非等位基因）之间表现为随机自由结合，而且是彼此独立、互不干扰的。这样，F１产生的雌雄配子各有4种，即YR、Yr、yR、yr，其比例为1：l：l：1。关于杂种F１产生配子的种类和比例是发生基因自由组合的根本原因，也是这节课的难点。现在我们一起来分析F１产生配子的过程。杂种F１（YyRr）在减数分裂形成配子时，等位基因Y和y、R和r会随着同源染色体的分离进入不同的配子，而不同对的等位基因之间随机组合在同一配子中。F１基因型→等位基因分离→非等位基因之间自由组合→YRYryRyr1：1：1：1由于Y与R和r组合的几率相同，R与Y和y组合的几率也相同，所以4种配子的数量相同。（5）杂种F１形成配子后，受精作用时雌雄配子的结合是随机的，即各种类型的雌雄配子的结合机会均等。因此，F１的配子的结合方式有16种，其中有9种基因型、4种表现型，表现型数量比接近于9：3：3：1。5、黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆杂交试验分析图解PYYRRXyyrr↓↓配子YRyr人教版生物教案必修二第一章第二节第5页共11页↓↓F１YyRrF２基因型1/16YYRR1/16yyRR1/16Yyrr1/16yyrr2/16YyRR2/16yyRr2/16Yyrr4/16YyRr2/16YYRr表现型9/16黄色圆粒3/16绿色圆粒3/16黄色皱粒1/16绿色皱粒孟德尔在完成了对豌豆一对相对性状的研究以后，没有满足已经取得的成绩，而是进一步探索两对相对性状的遗传规律，揭示出了遗传的第二个规律—基因的自由组合定律。在揭示这一规律时，他不仅很准确地把握住了两对相对性状的显隐性特点，进行了杂交试验；并在产生F１后，对F１进行自交，分析出因为在（减数分裂）形成配子时，各产生了4种雌雄配子。由于雌雄配子的自由组合，才在F２中出现了新组合性状这一规律。第二课时上节课我们用实验和统计学的办法分析了性状的自由组合现象。孟德尔为了验证对自由组合现象的解释是否正确，又进行了测交试验。根据孟德尔的解释，出现性状的自由组合主要是由于F1产生了4种雌雄配子。因此，要证明自由组合现象是正确的，就必须证明F1产生了4种配子。（三）对自由组合现象解释的验证——测交试验1、目的选用双隐性的植株与F1杂交，测出F1的基因型，从而验证自由组合现象解释的正确性。2、理论分析根据孟德尔的解释，F1应产生4种配子YR、Yr、yR和yr，并且其比例为1：1：1：1；双隐性个体只产生一种隐性（yr）配子。所以测交结果应该产生4种类型的后代，即黄色圆粒、绿色圆粒、黄色皱粒和绿色皱粒，并且4种表现型的数量比应为1：1：l：1。3、杂交实验杂种子一代隐性纯合YyRryyrr↓↓YRYryRyryr↓YyRrYyrryyRryyrrF1作母本31272626人教版生物教案必修二第一章第二节第6页共11页F1作父本242225261：1：1：1测交的结果是产生了4种后代，即黄色圆粒、绿色圆粒、绿色皱粒和黄色皱粒，并且它们数量基本相同。4种表现型的数量比接近1：1：l：1。4、结论测交时无论是正交还是反交，实验与分析相符，验证了对自由组合现象的解释是正确的。并且证明了F1的基因型为YyRr，既能产生4种雄配子，又能产生4种雌配子，从而证实了F1在形成配子时，不同对等位基因是自由组合的。（四）基因自由组合定律的实质孟德尔的杂交试验从实践的角度论证了自由组合定律的存在和规律。现在，我们从现代遗传学的角度去解释这一规律。1、基因自由组合定律的实质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。在细胞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的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。2、细胞学基础发生在减数第一次分裂的后期3、核心内容同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。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。在细胞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的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。第二课时（五）自由组合定律与分离定律的比较分离定律自由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（后期）同源染色体分离减数第一次分裂中（后期）非同源染色体随机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人教版生物教案必修二第一章第二节第7页共11页联系都是以减数分裂形成配子时，同源染色体的联会和分离作基础的。减数第一次分裂中（后期），同源染色体上的每对等位基因都要按分离定律发生分离；非同源染色体上的非等位基因，则发生自由组合。实际上，等位基因分离是最终实现非等位基因自由组合的先决条件。所以，分离定律是自由组合定律的基础，自由组合定律是分离定律的延伸与发展（六）孟德尔获得成功的原因我们都知道，孟德尔并不是进行遗传学研究的第一人，在孟德尔之前，有不少学者都做过动植物的杂交试验，试图发现这其中的规律，但都未总结出规律来