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2019-2020年高中生物 3.2《基因的自由組合定律》教案 蘇教版必修2 一、教學(xué)目標(biāo) (1)孟德爾兩對相對性狀的雜交試驗 (2)兩對相對性狀與兩對等位基因的關(guān)系 (3)兩對相對性狀的遺傳實驗，F(xiàn)2中的性狀分離比例 (4)基因的自由組合定律及其在實踐中的應(yīng)用 二、重難點、重點： 1.重點： (1)對自由組合現(xiàn)象的解釋。 (2)基因的自由組合定律的實質(zhì)。 (3)孟德爾獲得成功的原因 2.難點： 對自由組合現(xiàn)象的解釋。 三、板書設(shè)計： (一)兩對相對性狀的遺傳試驗 (二)對自由組合現(xiàn)象的解釋 (三)對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證 (四)基因自由組合定律的實質(zhì) 四、教學(xué)過程： 導(dǎo)言：孟德爾發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出基因的分離定律，只研究了一對等位基因控制的一對相對性狀的遺傳。但任何生物都不是只有一種性狀，而是具有許多種性狀，如豌豆在莖的高度上有高莖和矮莖；在種子的顏色上有黃色和綠色；在種子的形狀上有圓粒和皺粒；在花的顏色上有紅色和白色等等。那么，當(dāng)兩對或兩對以上的相對性狀同時考慮時，它們又遵循怎樣的遺傳規(guī)律呢?孟德爾通過豌豆的兩對相對性狀雜交試驗，總結(jié)出了基因的自由組合定律。 (一)兩對相對性狀的遺傳試驗 學(xué)生活動:閱讀并分析教材。 教師列出如下討論題綱: (1)孟德爾以豌豆的哪兩對相對性狀進行實驗的? (2)Fl代的表現(xiàn)型是什么?說明了什么問題? (3)F2代的表現(xiàn)型是什么?比值是多少?為什么出現(xiàn)了兩種新的性狀? (4)分析每對性狀的遺傳是否遵循基因的分離定律? 學(xué)生展開熱烈的討論并自由回答，教師不忙于評判誰對誰錯，出示掛圖“黃色圓粒豌豆和綠色皺粒豌豆的雜交試驗”，對實驗過程和結(jié)果進行指導(dǎo)分析: (1)相對性狀指同一生物同一性狀的不同表現(xiàn)類型，不能把黃與圓、綠與皺看作相對性狀。 (2)Fl代全為黃色圓粒，說明黃色對綠色為顯性，圓粒對皺粒為顯性。 (3)F2代有四種表現(xiàn)型:黃色圓粒、黃色皺粒、綠色圓粒、綠色皺粒，前后代比較發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了親代不曾有的新性狀--黃色皺粒和綠色圓粒，這又恰恰是兩親本不同性狀的重新組合類型。這四種表現(xiàn)型比為9∶3∶3∶l，恰是(3∶1)2的展開，表明不同性狀的組合是自由的、隨機的。那么，孟德爾是如何解釋這一現(xiàn)象的呢? (二)對自由組合現(xiàn)象的解釋 學(xué)生活動:閱讀并分析教材。教師列出如下討論題綱: (1)孟德爾研究控制兩對相對性狀的基因是位于一對還是兩對同源染色體上? (2)孟德爾假設(shè)黃色圓粒和綠色皺粒兩純種親本的基因型是什么?推出Fl代的基因型是什么? (3)F1代在產(chǎn)生配子時，兩對等位基因如何分配到配子中?產(chǎn)生幾種配子類型? (4)F2代的基因型和表現(xiàn)型各是什么?數(shù)量比為多少? 學(xué)生討論、總結(jié)歸納并爭先恐后回答，教師給予肯定并鼓勵。 教師強調(diào): (1)黃色圓粒和綠色皺粒這兩對相對性狀是由兩對等位基因控制的，這兩對等位基因分別位于兩對不同的同源染色體上，其中用Y表示黃色，y表示綠色；R表示圓粒，r表示皺粒。因此，兩親本的基因型分別為：YYRR和yyrr。板圖顯示: 它們的配子分別是YR和yr，所以Fl的基因型為YyRr，Y對y顯性，R對r顯性，所以Fl代全部為黃色圓粒。 (2)F1代產(chǎn)生配子時，Y與y、R與r要分離，孟德爾認(rèn)為與此同時，不同對的基因之間可以自由組合，也就是Y可以與R或r組合，y也可以與R或r組合。 教師使用多媒體課件，讓學(xué)生在動態(tài)中理解等位基因的分離和不同對基因之間的組合是彼此獨立的、互不干擾的。所以F1產(chǎn)生的雌雄配子各有四種,即YR、Yr、yR、yr，并且它們之間的數(shù)量比接近于l∶1∶1∶l。 (3)受精作用時，由于雌雄配子的結(jié)合是隨機的。因此，結(jié)合方式有16種，其中基因型有9種，表現(xiàn)型有4種。 學(xué)生活動:自己推演黃色圓粒豌豆和綠色皺粒豌豆的雜交試驗分析圖解，并歸納總結(jié)F2代的基因型和表現(xiàn)型的規(guī)律，由一學(xué)生上黑板完成，結(jié)果如下左圖: 師生對F2代進行歸納，得出這樣的三角規(guī)律來。 a.四種表現(xiàn)型出現(xiàn)在各三角形中，如上右圖: 黃色圓粒(Y—1)出現(xiàn)于最大的三角形的三角和三邊上(YYRR、YYRr、YyRR、YyRr)； 黃色皺粒(Y—rr)出現(xiàn)于次大三角形的三個角上(YYrr、Yyrr)； 綠色圓粒(yyR_)出現(xiàn)于第三大三角形的三個角上(yyRR、yyRr)； 綠色皺粒(yyrr)出現(xiàn)于小三角形內(nèi)(yyrr)。 b.基因型:九種基因型中的純合體(YYRR、YYrr、yyRR、yyrr)與兩對基因的雜合體(YyRr)各位于一對角線上，如下左圖: 一對基因的雜合體以純合體對角線為軸而對稱，見上右圖: c.九種基因型可作如下規(guī)律性的排列(用F2中兩對基因組合方式及比率相乘的方法得出如下結(jié)果)，每種基因型前的系數(shù)即為其比例數(shù)，見下表: (三)對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證 提問:什么叫測交? 學(xué)生回答:是用F1代與親本的隱性類型雜交。目的是測定F1的基因型。請一位學(xué)生到黑板上仿照分離定律的測交驗證模式，寫出測交及其結(jié)果的遺傳圖解。 教師指導(dǎo):這是根據(jù)孟德爾對自由組合現(xiàn)象的解釋。從理論上推導(dǎo)出來的結(jié)果，如果實驗結(jié)果與理論推導(dǎo)相符，則說明理論是正確的，如果實驗結(jié)果與理論推導(dǎo)不相符，則說明這種理論推導(dǎo)是錯誤的，實踐才是檢驗真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)。 學(xué)生活動:閱讀教材P31。孟德爾用F1作了測 交實驗，實驗結(jié)果完全符合他的預(yù)想。證實了他 理論推導(dǎo)的正確性。 設(shè)疑:用F1(YyRr)作母本和父本測交的試驗結(jié) 果怎樣呢? 學(xué)生爭先恐后推演，教師出示投影，比較測 交結(jié)果，師生結(jié)論是:兩種情況是相同的，這說明 F1在形成配子時，不同對的基因是自由組合的。 (四)基因自由組合定律的實質(zhì) 教師介紹:豌豆體細(xì)胞有7對同源染色體，控制顏色的基因(Y與y)位于第l對染色體上，控制形狀的基因(R與r)位于第7對染色體上。 學(xué)生活動:觀看減數(shù)分裂多媒體課件。鞏固在減數(shù)分裂過程中，同源染色體分離的同時，非同源染色體自由組合，從而理解位于非同源染色體上的非等位基因之間的動態(tài)關(guān)系，即非等位基因的分離或組合是互不干擾的。 設(shè)疑:如果在同一對同源染色體上的非等位基因能不能自由組合? 學(xué)生展開熱烈討論。 教師出示投影，顯示如圖: 思考:在此圖中哪些基因能自由組合?哪些不能自由組合?為什么? 學(xué)生回答:YR與D或d能自由組合，yr與D或d能自由組合，Y不能與R或r組合，y不能與R或r組合。因為在減數(shù)分裂過程中，同源染色體要分離，等位基因也要分離，只有非同源染色體上的非等位基因才自由組合。 設(shè)疑:基因的分離定律和自由組合定律有哪些區(qū)別和聯(lián)系呢? 教師出示投影表格，由學(xué)生討論完成。 基因的分離定律和自由組合定律的比較 項目\ 規(guī)律 分離定律 自由組合定律 研究的相對性狀 一對 兩對或兩對以上 等位基因數(shù)量及在 染色體上的位置 一對等位基因位于一對同源染色體上 兩對(或兩對以上)等位基因分別位于不同的同源染色體上 細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ) 減數(shù)第一次分裂中同源染色體分離 減數(shù)第一次分裂中非同源染色體自由組合 遺傳實質(zhì) 等位基因隨同源染色體的分開而分離 非同源染色體上的非等位基因自由組合 聯(lián)系 分離定律是自由組合定律的基礎(chǔ)(減數(shù)分裂中，同源染色體上的每對等位基因都要按分離定律發(fā)生分離，而非同源染色體上的非等位基因，則發(fā)生自由組合)。 基因自由組合定律在實踐中的應(yīng)用 學(xué)生閱讀課本教師敘述： 一．指導(dǎo)雜交育種：可根據(jù)需要，把具有不同優(yōu)良性狀的兩個親本的優(yōu)良性狀組合到一起， 原理：通過基因重組，培育具有多個優(yōu)良性狀的新品種，如小麥 矮桿、不抗病高桿、抗病 矮桿抗病新品種（純合體） 二．提供遺傳病的預(yù)測和診斷的理論依據(jù)：人們可根據(jù)基因的自由組合定律分析家系中兩種或兩種以上遺傳病后代發(fā)病的概率。 原理：根據(jù)基因的自由組合定律來分析家系中兩種遺傳病同時發(fā)病的情況，并且推斷出后代的基因型和表現(xiàn)型以及它們出現(xiàn)的概率，為遺傳病的預(yù)測和診斷提供理論依據(jù) 三．解題過程： 1、怎樣理解基因分離定律？ 答：基因分離定律是關(guān)于等位基因的遺傳定律。要理解掌握基因分離定律，必須要搞懂下面關(guān)于等位基因的五個要點： ⑴存在：存在于雜合子的所有體細(xì)胞中。 ⑵位置：位于一對同源染色體的同一位置上。 ⑶特點：能控制一對相對性狀，具有一定的獨立性。 ⑷分離的時間：減數(shù)分裂的第一次分裂的后期。 ⑸遺傳行為（基因分離定律的中心內(nèi)容）：隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。 2．基因分離定律與基因自由組合定律有什么關(guān)系？ 答：基因自由組合定律的實質(zhì)是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的。在進行減數(shù)分裂形成配子的過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離，同時非同源染色體上的非等位基因自由組合。從實質(zhì)中可知，“非同源染色體上的非等位基因自由組合”的前提是“同源染色體上的等位基因彼此分離”。因此基因的分離定律是基因自由組合定律的基礎(chǔ)。 3．顯、隱性性狀的判斷 判斷相對性狀中的顯、隱性性狀的方法主要有下兩種： ⑴根據(jù)顯、隱性性狀的概念來判斷。具有相對性狀的親本雜交，若子一代只顯現(xiàn)親本的一個性狀，則子一代所顯現(xiàn)出來的那個性狀為顯性性狀，未顯現(xiàn)出來的性狀為隱性性狀。 例題：下表是大豆的花色四個組合的遺傳實驗結(jié)果。根據(jù)哪個組合能判斷出顯性的花色類型？ 組合 親本表現(xiàn)型 F1的表現(xiàn)型和植株數(shù)目 紫花 白花 一 紫花白花 405 411 二 紫花白花 807 0 三 紫花紫花 1240 413 四 紫花植株自交 1245 417 具有相對性狀的親本組合只有組一和組二，組一子一代有二種表現(xiàn)型，不符合上述條件；組二子一代只顯現(xiàn)親本的一個性狀，因此由組二可判斷紫花為顯性性狀，白花為隱性性狀。 ⑵根據(jù)性狀分離的現(xiàn)象來判斷。兩親本表現(xiàn)同一性狀，子一代中出現(xiàn)了性狀分離的現(xiàn)象，則親本所表現(xiàn)的性狀為顯性性狀，子一代新出現(xiàn)的那個性狀為隱性性狀；如上例題中的“組三”就是這種情況?；蚰秤H本自交，子一代出現(xiàn)了性狀分離的現(xiàn)象，則這一親本所表現(xiàn)的性狀為顯性性狀，子一代新出現(xiàn)的那個性狀為隱性性狀；如上例題中的組四。 4．解答與基因自由組合定律有關(guān)題的一種方法—分枝法 有關(guān)基因自由組合定律的遺傳應(yīng)用題常涉及兩對、三對或更多對的等位基因，在分析時，可先考慮一對等位基因的遺傳情況，然后把各對等位基因的遺傳情況根據(jù)乘法原理組合起來。 例：圖22—1為白化?。ˋ—a）和色盲（B—b）兩種遺傳病的家族系譜圖。如Ⅲ8與Ⅲ11結(jié)婚，生育一個既是色盲又是白化病孩子的概率為 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 正常男女 色盲男 白化病女 兩種病女 圖22—1 ⑴先求生一個白化病孩子的概率。由圖可知Ⅲ8為白化病患者，因此她的基因型為aa；Ⅲ11的姐姐為白化病患者，推出他的雙親基因型都為Aa，因此Ⅲ11基因型為Aa的概率是2/3；由此可知，Ⅲ8與Ⅲ11結(jié)婚生一個白化病孩子的概率為2/31/2=1/3。 ⑵再求生一個色盲孩子的概率。Ⅲ8的哥哥為色盲，則她的母親為色盲基因的攜帶者，Ⅲ8的基因型為XBXB或XBXb，是XBXb的概率為1/2；Ⅲ11的基因型為XBY；Ⅲ8與Ⅲ11結(jié)婚生一個色盲孩子的概率為1/21/4=1/8。 ⑶最后求生一個既是色盲又是白化病孩子的概率。生一個既是色盲又是白化病孩子的概率為1/81/3=1/24。 5、應(yīng)用分離定律解決自由組合問題 思路：將自由組合問題轉(zhuǎn)化為若干個分離問題。 某個體產(chǎn)生配子的類型數(shù)等于各對基因單獨形成的配子種類數(shù)的乘積； 子代基因型或表現(xiàn)型種類數(shù)=各對基因單獨自交時產(chǎn)生的基因型或表現(xiàn)型種類數(shù)的乘積； 子代中個別基因型或表現(xiàn)型所占比例等于該個別基因型或表現(xiàn)型中各對基因型或表現(xiàn)型出現(xiàn)幾率的乘積； 題型： ① 求配子：純合體只產(chǎn)生一種配子：AA→ ；AAdd→ ； 雜合子：2n （ n為等位基因的數(shù)量（對））如：Aa有21種，AaRrTT有 種 兩親本雜交，求配子間的結(jié)合方式。先求各自產(chǎn)生幾個配子，再做乘法。如AaBbCc與AaBbCC雜交中配子結(jié)合方式有84=32種。 ② 由親代基因型求子代表現(xiàn)型或基因型及概率： ∵ 每對性狀遺傳都遵循基因的分離定律（3：1），即F2中，黃：綠＝3：1圓：皺＝3：1 ∴ 先分別將每對基因拆開計算，再用相乘法可快速求得任一子代基因型的概率 w.w.w.k.s.5.u.c.o.m