生物教案：第一章第節(jié)孟德爾的豌豆雜交實驗（一）第2課時

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第2課時課前準備1．性狀分離比模擬實驗的器材。2．測交實驗的圖示。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學過程）)導入新課復(fù)習導入上一節(jié)課我們學習了孟德爾的一對相對性狀的遺傳實驗，并且知道了孟德爾是如何對實驗結(jié)果作出自己的解釋的。但是大家有沒有注意到一個細節(jié),孟德爾是用統(tǒng)計學對子二代不同性狀的個體進行分析的，這必然要統(tǒng)計大量的數(shù)量，假如統(tǒng)計的數(shù)量過少，還會不會出現(xiàn)3∶1的結(jié)果呢?學生討論回答。點撥:如果數(shù)量過少，會有一定的偶然性，結(jié)果就會出現(xiàn)偏差。下面我們可以通過模擬實驗，來驗證孟德爾的實驗結(jié)論。推進新課學習目標一:性狀分離比的模擬實驗本實驗用到了小桶、小球，請大家思考：（1）甲、乙小桶代表什么？（2)彩球代表什么？（3）彩球的數(shù)量有什么要求？學生討論回答.點撥：(1）甲、乙小桶代表雌、雄生殖器官。（2)彩球代表配子。（可深入探討不同顏色的小球代表的含義）（3）兩種顏色的小球數(shù)量相等.［方法引導]下面請大家注意實驗的要求，知道遺傳因子的分離和配子的隨機結(jié)合與性狀之間的數(shù)量關(guān)系。教師說明這是模擬F1自交產(chǎn)生F2的過程，學生寫出F1到F2的遺傳圖解。[合作探究]以兩人為一組讓學生按照實驗的方法步驟進行實驗操作，教師巡視，個別講解。請學生討論以下問題.(1）為什么要保持兩種顏色彩球數(shù)量相等？（2）為什么抓取小球前要搖勻？為什么要將抓取的彩球放回原來的小桶內(nèi)?(3）兩個彩球的組合代表什么？(4）設(shè)計表格，記錄彩球組合的類型、每種組合的數(shù)量以及彩球組合類型之間的數(shù)量之比.學生實驗，分組討論問題。點撥:（1）兩種顏色的彩球代表親本F1產(chǎn)生的兩種配子，它們的數(shù)量是相等的。(2)搖勻和放回桶內(nèi)都是為了使抓取到的兩種顏色的小球概率相等。（3）兩個彩球的組合代表F2的遺傳因子的組成。（4）123……4950比值甲桶抓取情況D∶d＝乙桶抓取情況D∶d＝組合情況DD∶Dd∶dd＝學生做完實驗，探討好問題后，請大家討論教材中的討論題1和2，教師點撥：(1）與每個小組的實驗結(jié)果相比，全班實驗的總結(jié)果更接近預(yù)期的結(jié)果,即彩球組合類型數(shù)量比DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，彩球代表的顯性與隱性類型的數(shù)值比為3∶1。實驗個體數(shù)量越大，越符合統(tǒng)計規(guī)律。如果孟德爾當時只統(tǒng)計10株豌豆雜交的結(jié)果，則很難正確地解釋性狀分離現(xiàn)象。實驗統(tǒng)計的樣本數(shù)目足夠多,是孟德爾能夠正確分析實驗結(jié)果的前提條件之一。當對10株豌豆的個體作統(tǒng)計時，會出現(xiàn)較大的誤差。（2）模擬實驗的結(jié)果與孟德爾的假說是相吻合的。因為甲、乙小桶內(nèi)的彩球代表孟德爾實驗中的雌、雄配子，從兩個桶內(nèi)分別隨機抓取一個彩球進行組合,實際上模擬雌、雄配子的隨機組合,統(tǒng)計的數(shù)量也足夠大，出現(xiàn)了3∶1的結(jié)果.但要進一步證明某一假說還需實驗驗證。［知識拓展]性狀分離比模擬實驗是對孟德爾假說的間接的具體的體驗。孟德爾遺傳實驗需要滿足以下條件：（1）子一代個體形成的配子數(shù)目相等且生活力相同.（2）雌、雄配子結(jié)合的機會相等。(3）子二代不同基因型的個體存活率相等。（4)遺傳因子間的顯隱性關(guān)系完全相等.（5）觀察的子代樣本數(shù)目足夠多。模擬實驗的條件與實際的實驗條件越接近，其結(jié)果越能準確地體現(xiàn)實際實驗的結(jié)果。所以性狀分離比模擬實驗亦應(yīng)滿足上述條件，如確保兩個桶內(nèi)的彩球數(shù)量相等，即模擬了子一代個體形成的配子數(shù)目相等且生活力相同;選擇形狀、大小、質(zhì)量等同的彩球,其意義是保證學生抓取彩球的隨機性，模擬雌、雄配子結(jié)合的機會相等；重復(fù)一定次數(shù)地抓取彩球，進行組合，記錄結(jié)果，即滿足了實驗樣本數(shù)目足夠大的條件.學習目標二：對分離現(xiàn)象解釋的驗證一種正確的假說,僅能解釋已有的實驗結(jié)果是不夠的，還應(yīng)該能夠預(yù)測另一些實驗結(jié)果。請學生閱讀教材中的假說—演繹法和孟德爾的測交實驗。討論以下問題：(1）什么是假說—演繹法？（2)畫出測交實驗的遺傳圖解.（3）測交實驗證明了什么？學生看書，討論.點撥：(1）測交的遺傳圖解（2）測交的實驗結(jié)果驗證了孟德爾的假說，即F1產(chǎn)生配子時，成對的遺傳因子彼此分離，進入不同的配子，雌雄配子的結(jié)合是隨機的。小結(jié)：通過測交實驗確實證明了孟德爾對分離現(xiàn)象解釋的正確性，那么分離定律如何正確表述，它又有什么應(yīng)用呢?學習目標三:分離定律及其應(yīng)用［教師精講]分離定律指的是在生物的體細胞中,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，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。孟德爾的分離定律為他以后的兩對性狀的遺傳實驗奠定了很好的基礎(chǔ).結(jié)合教材中的技能訓練,讓學生運用遺傳規(guī)律進行育種的實驗設(shè)計。[鞏固提高]技能訓練：設(shè)計實驗程序點撥:將獲得的紫色花連續(xù)幾代自交，即將每次自交后代的紫色花選育再進行自交，直至自交后代不再出現(xiàn)白色花為止。課堂小結(jié)教師小結(jié)：歸納本節(jié)的相關(guān)概念,繪制雜合子、性狀分離、相對性狀、顯性性狀、隱性性狀等概念間的關(guān)系圖。孟德爾科學地設(shè)計了實驗的程序，最終證明他的假說是正確的，得出了分離定律，科學地揭示了生物親代到子代性狀的遺傳規(guī)律.eq\o(\s\up7(），\s\do5(板書設(shè)計)）第1章遺傳因子的發(fā)現(xiàn)第1節(jié)孟德爾的豌豆雜交實驗（一)一、孟德爾的雜交實驗1．豌豆花的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)概念2．一對相對性狀的遺傳實驗3．對分離現(xiàn)象的解釋4．對分離現(xiàn)象的模擬實驗5．對分離現(xiàn)象的驗證實驗—假說—驗證—結(jié)論二、分離定律以及應(yīng)用1．分離定律2．分離定律的應(yīng)用eq\o（\s\up7(),\s\do5(教學反思）)由于本節(jié)課的課時有限,教學內(nèi)容又較多，本班的學生多是中等水平，所以在教學實施過程中有意放慢進度，旨在讓學生有充足的時間進行思考，體會科學探究的過程。在本節(jié)課中對于雜交、自交等概念只作了個大概的介紹,沒有給出完整的定義讓學生理解掌握，主要是因為這些概念要在題目中去理解。如果時間充裕，將這些概念在本節(jié)課上講解，學生接受的知識可能更為完整、有序。eq\o（\s\up7（)，\s\do5（課后延伸))1．孟德爾簡介孟德爾將他研究的結(jié)果整理成實驗研究論文“Experimentinplanthybridization”(譯為植物的雜交實驗）于1865年2月8日和3月8日在布隆博物學會上,分兩次作了報告.并于1866年在學會會刊上發(fā)表，同時將論文的單印本分送到134個科學機構(gòu)的圖書館，但都未引起任何反響.孟德爾（G.J.Mendel,1822~1884）出生在奧地利的名叫海因策多夫的小村中。父親是個農(nóng)民，擅長嫁接.母親是個園林工人.由于家庭的影響，孟德爾自小酷愛自然科學。他上過小學和中學，但因家庭經(jīng)濟困難,不得不中途輟學。1843年到布隆的奧古斯汀修道院當修道士，1847年被任命為神父，1849年起在附近的策奈姆中學任代課教師。1850年參加正式教師考試，因生物學和地質(zhì)學的分數(shù)低而失敗.1851年去維也納大學學習自然科學，1853年又回到修道院，1854年應(yīng)聘到布隆高等技術(shù)學校任代課教師，講授物理學和博物學.1856年再度參加自然科學教師考試,因中途病倒而落選。這樣他一直以代課教師身份教學直到1868年當選為修道院院長為止.孟德爾不僅在數(shù)學和物理學方面有很好的基礎(chǔ),而且對農(nóng)業(yè)的各個學科有著廣泛的興趣。他既是遺傳學家，又是園藝學家和氣象學家。他培育的一個倒掛金鐘被命名為“孟德爾倒掛金鐘"。從1856年起，他還致力于氣象學的研究，1863～1869年曾發(fā)表過多篇氣象學的論文，但孟德爾最卓越的成就是有關(guān)植物的雜交實驗，這一工作從1856年至1872年共持續(xù)了17年之久，其中豌豆的雜交實驗成績最為突出.豌豆的雜交實驗從1856年至1864年共進行了8年.孟德爾將其研究的結(jié)果整理成論文發(fā)表，但未引起任何反響。其原因有三個。第一，在孟德爾論文發(fā)表前7年(1859年），達爾文的名著《物種起源》出版了。這部著作引起了科學界的興趣,幾乎全部的生物學家轉(zhuǎn)向生物進化的討論。這一點也許對孟德爾論文的命運起了決定性的作用。第二，當時的科學界缺乏理解孟德爾定律的思想基礎(chǔ).首先那個時代的科學思想還沒有包含孟德爾論文所提出的命題:遺傳的不是一個個體的全貌,而是一個個性狀。其次，孟德爾論文的表達方式是全新的,他把生物學和統(tǒng)計學、數(shù)學結(jié)合了起來，使得同時代的博物學家很難理解論文的真正含義。第三，有的權(quán)威出于偏見或不理解，把孟德爾的研究視為一般的雜交實驗,和別人做的沒有多大差別。2．孟德爾的實驗過程孟德爾在實驗工作中貫徹了從簡單到復(fù)雜的原則。他所用的兩個親本(父本和母本)都只相差一個性狀，事實上不管這兩個親本有多少種性狀差別，他只注意研究一對性狀的遺傳規(guī)律。孟德爾與那些早期研究者相比，他獲得成功主要有以下四個原因。精心選擇實驗材料。孟德爾從豆科植物中選擇了自花傳粉而且是閉花受粉的豌豆作為雜交實驗的材料.從市場買來的豌豆種子可以說都是純種.雜交實驗從純種出發(fā)，是他實驗成功的保證，只有這樣才能得到真正的雜種。豌豆花的結(jié)構(gòu)特點，使得人工方法去雄和進行異花授粉很方便。此外,他對豌豆材料進行了品種和性狀的選擇,挑選的有差異的性狀既明顯而又穩(wěn)定.精心設(shè)計實驗方法。實驗設(shè)計是科學方法學的重要組成部分。孟德爾的成功還歸因于采取單因子分析法，即分別地觀察和分析在一個時期內(nèi)的一對性狀的差異，最大限度地排除各種復(fù)雜因素的干擾.他首先發(fā)現(xiàn)了“分離定律”，然后在這個基礎(chǔ)上，再把個別性狀綜合起來，又發(fā)現(xiàn)了“自由組合定律”.精確的統(tǒng)計分析.對雜交實驗的子代中出現(xiàn)的性狀進行分類、計數(shù)和數(shù)學的歸納。由于孟德爾有數(shù)學和統(tǒng)計學家的頭腦和訓練，他從一個簡單的二項式展開式的各項系數(shù)中,找到了豌豆雜交實驗顯示出來的規(guī)律性,并深刻地認識到1∶1、3∶1數(shù)字中所隱藏著的深刻意義和規(guī)律.首創(chuàng)了測交方法。孟德爾巧妙地設(shè)計了測交方法，令人信服地證明了他的遺傳因子分離假設(shè)的正確性.實踐證明這種以雜交子一代個體再與其隱性純合親本進行測交的方法，完美而巧妙地成為遺傳學分析的經(jīng)典方法。孟德爾成功地發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律也存在“巧合"的因素。現(xiàn)在已知豌豆體細胞中存在不同的7對同源染色體，配子中有7條染色體。孟德爾研究的7對性狀的遺傳因子并不正好分布在7對不同的同源染色體上，而只是分布在4對同源染色體上。其中第一對同源染色體上坐落兩對基因（子葉黃綠和種皮的灰白,圖距單位為204）。第四對同源染色體坐落三對等位基因（植株高矮、豆莢形狀等).第七對同源染色體上坐落一對等位基因(豆粒圓皺).由于交換值具有相對的穩(wěn)定性，所以通常以交換值表示兩個基因在同一染色體上的相對距離，或稱為遺傳學圖上的圖距。圖距小于50出現(xiàn)連鎖現(xiàn)象.孟德爾的二因子和三因子雜交實驗所涉及的性狀一部分由非同源染色體上基因決定，另一部分由同源染色體上的基因決定，但兩對基因的圖距非常大，以致這兩對基因表現(xiàn)出自由組合。3．正交、反交、雜交、自交的實驗方法的介紹孟德爾的雜交實驗實際上包含了兩種交配方式:一種交配方式稱為雜交，另一種交配方式稱為自交.雜交一般指兩個具有不同基因型品種或類型的個體間雌雄配子的結(jié)合。自交是指同一個體或不同個體但為同一基因型的個體間雌雄配子的結(jié)合；此定義比植物學的定義廣,植物學自交特指自花受粉。植物學的自花受粉即遺傳學上的自交;但植物學的異花受粉包含遺傳學上的雜交和自交.在植物有性雜交中，把接受花粉的植株叫做母本，用符號“♀"表示;供給花粉的植株稱為父本，用“♂"表示。父、母本統(tǒng)稱為親本，用“P”表示，雜交符號用“×”表示，自交符號用“?”表示，雜種一代用“F1”表示，雜種二代用“F2”表示,依此類推。如果在做雜交時，父、母本相互交換，這在遺傳學上稱為互交。例如，現(xiàn)有兩個親本，用P1和P2表示。第一個雜交實驗♀P1×P2♂，第二個雜交實驗♂P1×P2♀，即第一個雜交實驗P1為母本，而P2為父本;第二個雜交實驗P1作為父本，而P2卻作為母本，前一個雜交組合稱為正交，后一個雜交組合稱為反交，兩個雜交組合就叫互交。由互交實驗結(jié)果是否一致可以推斷控制性狀的基因是細胞質(zhì)基因還是細胞核基因。正、反交結(jié)果一致說明控制性狀的基因是核基因；不一致說明控制性狀的基因是細胞質(zhì)基因.當核基因分為常染色體基因（位于常染色體上的基因）和性染色體基因(位于性染色體上的基因)時，兩種基因控制的性狀也可以通過互交實驗加以區(qū)別。互交結(jié)果一致說明控制性狀的基因是常染色體基因；不一致說明基