高一生物教案:《基因的分离规律》教学设计
教学目标
1.使学生了解孟德尔发现基因分离规律的实验过程以及科学研究的一般过程;了解孟德尔对遗传学所做的贡献和孟德尔取得成功的原因;理解与遗传学实验相关的遗传学基本概念;理解对遗传学实验进行分析的基本思路;理解基因分离规律的内容、实质及实践意义;掌握运用基因分离规律分析遗传现象的方法和表述方式。
2.通过介绍孟德尔发现遗传规律的过程,使学生了解科学研究的一般方法,并受到科学方法的训练;通过介绍测交及其意义,使学生理解对假设作出证明在科学研究过程中的意义,并培养学生严谨的科学态度和逻辑思维能力;通过使学生理解基因分离规律的实质和掌握运用基因分离规律分析遗传现象的方法,培养学生分析问题、解决问题的能力。
农村地区的学生通过这一部分内容的学习,还可以初步掌握进行植物遗传学实验的基本方法。为实际操作做好知识上和方法上的准备。同时也可以提高学生学习的兴趣和积极性。
3.通过介绍孟德尔所进行的植物遗传学实验过程和孟德尔取得成功的原因,引导学生努力探索、积极尝试,培养学生的科学精神和科学态度;通过使学生理解表现型与基因型的关系以及基因分离规律的实质,对学生进行内因与外因、现象与本质的辩证关系的观点教育;通过使学生理解基因分离规律的理论、实践意义,对学生进行生命科学价值观的教育和法制教育。
重点、难点分析
1.分离规律是遗传的基本规律。
掌握好分离规律可以为掌握基因的自由组合规律和伴性遗传等知识打下良好的知识基础。通过学习分离规律还可以巩固和加深学生对减数分裂和受精作用的认识。孟德尔发现遗传规律的过程又是对学生进行科学研究方法(这其中包括思想方法和研究方法)和研究过程、科学价值观教育的极好素材。因此,在介绍基因的分离规律时重点有三:
(1)孟德尔对一对相对性状的杂交实验结果的分析、提出的假设和对假设的验证过程,以及现代遗传学对性状分离现象的解释。
(2)基因分离规律的内容、实质及其与减数分裂的关系。
(3)科学研究的一般过程。
2.孟德尔提出的遗传基本规律,是建立在对实验结果进行分析的基础之上的。
这个分析、推论(假设)、求证的过程是对学生进行科学素质教育的极好素材。为要达到对学生进行科学教育的目的,在教学过程中,难点可能会有三:
(1)对一对相对性状的杂交实验及其结果的介绍并不难,难在通过介绍这个实验,讲清对实验结果的分析过程。
(2)通过介绍一对相对性状的杂交实验结果以及孟德尔对性状分离现象的解释,讲清科学研究过程中的观察、假设、求证的过程,以便对学生进行分析能力的训练和科学素质的培养。
(3)基因分离规律的实质及其与染色体在减数分裂过程中的平行关系也可能成为教学中的一个难点。
要突破难点,教师要树立不仅要传授知识,而且要进行科学教育的教学观念,在教学过程中注意引导学生根据现象(试验结果)去分析、去推论、去揭示本质;还要了解所讲授内容的相关背景材料,熟悉科学研究的一般过程,以便在教学过程中及时为学生“点题”,以达到突破难点的目的。
教学过程设计
本课题的参考课时为三课时。
第一课时
1.首先简单介绍人类对子代与亲代之间相似现象规律的探究历史以引起学生的注意。子代与亲代之间相似现象的规律是由奥地利神父──孟德尔揭示出来的。
对孟德尔的豌豆杂交实验可以分以下几个方面来介绍:
首先要给学生介绍一下孟德尔和他的豌豆杂交实验有关的背景材料。其次,要对杂交实验的材料──豌豆用做遗传学实验材料的优点做一简要介绍。然后就可以展开关于豌豆杂交实验方法、过程及结果的介绍。
“虽然豌豆有七对相对性状,孟德尔在实验中首先把注意力集中在一对相对性状上。他用具有一对相对性状的豌豆──纯种的高茎豌豆和矮茎豌豆做杂交。”为了避免给学生造成一种空洞和在时间、空间上距离很远的感觉,对杂交的实验方法教师要做具体而较为详细地介绍。不要用一句“做杂交”一带而过。同时也可以把“用来做杂交的两个植株就称为亲本。”这一点交待给学生。“由哪一个植株提供花粉哪一个植株就是父本,哪一个植株接受花粉哪一个植株就是母本。”“如果以具有某一性状(如:高茎)的个体为父本(在植物实验中取其花粉),给另一具有相对性状(如;矮茎)的植株授粉做杂交叫正交的话,将矮茎为父本、高茎为母本则为反交。杂交实验正交、反交都要做。”这样,关于“亲本、父本、母本”、“杂交、正交、反交”这些基本概念和术语,就可以以副板书的形式出现在黑板的一侧了。
“经过去雄、授粉的花所结的种子就是杂交种子。杂交种子种下去以后所长成的植株就称为杂种F1代。”此时教师要对F1代的性状加以说明。“F1代自交所得到的种子就是F2代。F2代出现了性状分离的情况。”在此过程中,教师要边讲边把豌豆的高茎与矮茎杂交实验过程及结果的图解用板书的形式展示给学生:
“对杂交实验的结果──在F2代出现了性状分离应该如何分析呢?”这时教师要引导学生从F2代的现象──性状分离入手去分析。“F2代出现了高茎和矮茎两种豌豆,并且F1代是自花授粉。那么,F2代的矮茎性状是由谁决定的?”学生会说:“当然是F1代决定了F2代出现了矮茎豌豆。”这时教师再问:“F1代决定了F2代出现了矮茎的性状,而F1代表现为高茎(株高近两米),并未表现为中间性状。这说明什么?”学生此时会意识到:“说明F1代体内可能有矮的,但没有显现出来。”这时教师要再问一句:“为什么没有显现出来?”因为前面已经交代过F1代仍然表现为高茎豌豆,并未表现为中间性状。学生会回答说:“可能是高的把矮的盖住了。”在得到学生的答复后,教师要问:“高的把矮的盖住了。那么是高的‘什么因素’把矮的‘什么因素’盖住了呢?”这时学生可能会感到难以表达,教师可告诉学生:“孟德尔当时在对实验结果进行分析时,也不能确定到底是什么决定了茎的高和矮。他提出了‘遗传因子’的假设来表述它。”“根据前面的分析,在杂种F1代植株体内至少有几个与茎的高矮有关的遗传因子呢?”在这种情况下,学生自然会回答:“至少有两个。”“至少有两个什么样的因子?”“至少有一高一矮两个因子”,“这两个因子是从哪里来的?”,“是从两个亲本来的”。“亲本分别来自一直是自花传粉的两个植株。一个是表现出高茎的性状的植株,另一个是表现出矮茎的性状的植株。这样的亲本体内有几个、什么样的因子?”“亲本体内有两个相同的因子。”与此同时,教师可在一问一答的过程中用大小写字母代表相对应的遗传因子,把它们写在相关性状的下面,并告诉学生:“这样的植株在遗传学上称为纯合体。而像上述实验中的F1代体内有两种因子(一显一隐)的植株就称为杂合体。”
经过了上面的分析过程,学生自然能够理解孟德尔对他的实验结果所做的分析和孟德尔提出的假设。“孟德尔根据对实验结果的分析,推测F1代体内有两个控制茎的高矮的遗传因子,它们互相独立、互不混合。在形成生殖细胞时彼此分离,分别进入生殖细胞。因为它们都与茎的高矮有关,孟德尔认为它们有显性的(如:高茎)、有隐性的(如:矮茎),是决定同一性状的两种遗传因子。F1代的这两个遗传因子显然通过传粉、受精来自于两个亲本。”
2.对假设进行求证:“根据对实验结果的分析孟德尔提出了假设,但是假设如果不能被证明,它将永远是个假设。假设只有被证明是正确的,它才能上升为理论。一种假设不仅要能说明已得到的实验结果,而且还应该能够预期另一些实验的结果。如果你是孟德尔,你将如何证明这个假设呢?”让学生当一回科学家来进行讨论。
有两种方法可以用来证明假设。一个是F2代继续自交,将会继续有矮茎豌豆植株出现;另一个是进行测交,将能直接证明F1代产生了什么样的配子。但是学生是第一次接触这一类问题,可能会感到无从下手。也可能会有学生说:“用具有显性性状的F2代的个体再继续自交应该还有矮茎植株出现。”“这种方法虽然能够预期实验结果,但还没有能从F1代产生了什么样的配子方面证明假设。”“怎样才能让F1代体内的两种遗传因子显现出来呢?如果能让F1代体内的两种遗传因子显现出来,就能证明假设是否正确了。”这里的关键是要让F1代体内的隐性遗传因子显现出来,把这一关键给学生点明,学生就会提出:“用隐性纯合体与F1代杂交,后代应该出现两种性状的个体,其比数是1:1。这样就能证明假设了。”这一求证的过程学生如果能说出来,最好让学生说。如果学生说不出来,则需要教师边分析边讲授边板书图解。
“孟德尔正是进行了这样的实验,实验结果完全证明了他提出的杂种F1代体内有两种因子的假设。因为这种杂交实验能够测定F1代体内的遗传因子情况,因此被称为测交实验。”“孟德尔经过对实验结果的分析,提出了假设,并证明了假设,使之成为遗传学的基本规律。”
3.明确与杂交实验有关的概念。“1909年约翰逊提出把遗传因子改称为基因。那么孟德尔提出的显性遗传因子、隐性遗传因子现在应该叫什么?”学生自然会回答说:“应该称为显性基因、隐性基因。”教师接着再问:“F1代表现出的、由显性基因控制的性状应该叫什么性状?”“在F1代中没有表现出来的性状应该叫什么性状?”“显性性状和隐性性状”的答案学生是可以得出来的。“同种生物同一性状的不同表现类型,叫做相对性状。”和“这种在杂种后代中显现不同性状的现象,叫性状分离。”的概念也应同时交代给学生。因为这些概念并不复杂,所以直接在副板书部分给出相应的词语就可以了。
4.最后要用“一个自然规律的揭示,经历了哪些过程?”的问题,组织学生讨论并小结孟德尔揭示遗传规律的过程。在此过程中,学生可能不会马上作出回答。教师则应把学生的注意力引导到对“孟德尔是如何揭示基因分离规律的?他发现遗传规律是从什么活动开始的?”思考上来,从而使学生认识到科学研究的基本过程。
小结:由此可见科学研究的过程一般包括:观察(或实验观察。如:孟德尔的豌豆杂交实验)、分析(或统计分析)并提出问题、假设、求证假设四个阶段。求证的方法包括:理论推导、实验验证和实物查证等三种方法。(注;小结内容中的粗题字可以副板书形式出现。)
第二课时
1.巩固上一节课学习过的基本概念和方法,在原有基础上对有关内容进行总结。
为要巩固上一节课所学的内容并为展开新的教学内容做好准备,教师可先问一下学生:“上一节课讲的遗传学实验方法是否掌握了?”得到肯定的答复以后,就告诉学生今天咱们来进行一次模拟的遗传学实验。在黑板上给出一对相对性状(如:番茄的红果对黄果),问学生怎样才能知道哪一个是显性性状?学生自然会回答:“做杂交”。教师接着再问:“如何做杂交?”借此机会就可以把“去雄”、“套袋”、“正、反交”等杂交的方法复习、巩固一遍。
“做完杂交后,什么时候能够确定显性性状?如何能确定显性性状?”对于“什么时候能够确定显性性状?”教师要引导学生考虑到两点:“如果是植物个体的性状(如番茄果实的颜色),要到第二年才能确定。如果是种子的性状则在当年就可以确定。”对于“如何确定显性性状?”教师要通过问学生:“怎样确定你所种下去的种子是杂交种子呢?”来引导学生考虑到:“做杂交的花朵及其所结的果实必须作标记。有标记的果实中的种子才是杂交种子。”“杂交种子种下去,要确保自交,后代表现出的性状才是显性性状。”
“杂交后的种子种下去,是否肯定会自交?如何确保杂种后代自交?”通过这一问题使学生意识到:不是所有的植物都是严格的自花传粉,对有可能异花传粉的植物,为确保杂种后代自交还要采取“授粉、套袋”等相应的措施确保自交。
“杂种F1代表现出来的性状叫什么?没有表现出来的性状叫什么?这一对性状叫什么?”通过这些提问帮助学生巩固有关的概念,也为后面的教学做好准备。
“根据孟德尔的理论,杂交种子种下去,后代将出现什么样的性状分离比?”“后代将出现3:1的性状分离比。”在上述巩固已有知识的过程中,要将番茄红果对黄果的模拟实验的图解书写完整。
2.由教师进行遗传学实验特点的小结。
具体小结的要点如下:
(1)选定的实经材料要具有较明显的相对性状,以便于观察和分析。如:豌豆和果蝇都是经常使用的遗传学实验材料,豌豆茎的高对矮、圆粒种子对皱缩种子、子叶黄色对绿色等;番茄的红果对黄果,果蝇的红眼对白眼、长翅对残翅等都是非常显著的相对性状。
(2)杂交实验要正、反交都做。这是因为要确保所研究的遗传现象是由细胞核中的遗传物质决定的。
(3)杂交实验的类型有:杂交、自交、测交等。杂交指用具有相对性状的纯合体做亲本的交配类型,其后代的性状为显性性状;自交指杂合体之间的交配类型,其后代的性状中显性性状与隐性性状之比为3:1;测交指隐性纯合体与杂合体之间的交配类型,其后代的性状中显性性状与隐性性状之比为1:1。
(4)实验要收集足够多的样本。如果实验材料的量较小,则实验数据很难准确。因此,选定的实验材料要容易大量获得,以便收集足够多的样本进行分析。如:豌豆和果蝇都是经常使用的遗传学实验材料。豌豆可以通过栽培种植大量获得,果蝇则可以在实验室通过在培养瓶中培养大量获得。同时果蝇还具有生命周期短(只有两至三周)的优点。(注:小结内容中的粗题字可以板书形式出现。)
(5)通过杂交选育新品种时要注意:
①对要选择和保留显性性状的植物杂交实验,要通过反复的自交,淘汰隐性性状的个体,使品种逐渐趋于纯化。
②由于杂种F1代体内含有等位基因,因此不要随意丢弃。
对于农村地区的学校更应给学生指出:农村地区开展种养殖业有条件,同学们可以在生产实践中积极参与。经过精心准备后开展杂交试验,培育优良品种。
利用这个机会教师可以及时对学生进行科学价值观的教育。“从对遗传学实验特点小结的叙述可以看出:能揭示出一项自然现律的人是伟大的。他的伟大不仅在于他所揭示出的自然规律给人类社会的生活带来便利、对人类社会的生产和社会的进步带来推动力,而且在于科学家们为了揭示自然现律所从事的日复一日、年复一年的平凡而细致的工作。在于他们不计名利为探求自然界的规律而不懈努力的精神。这一点从孟德尔的豌豆实验过程就可以清楚地看到。孟德尔的豌豆杂交实验除了种植豌豆所需的耕作之外,还需要一朵花一朵花地去雄,一朵花一朵花地授粉,一朵花一朵花地套袋、挂牌做标记。在生长期间,对植株表现出的性状要一一地记录。到了收获的季节,要把豌豆收回来,一棵一棵地进行统计计数,并做好记录。这一切繁琐而平凡的工作孟德尔连续进行了八年。经过对八年的实验记录的分析孟德尔才总结出了遗传的基本规律。这一切的一切,如果没有淡泊名利的心胸,没有为追求真理坚韧不拔的精神是不可能做到的。从我们对孟德尔豌豆杂交实验的介绍也可以看出,科学工作者所应具备的品质应该是:不计名利、孜孜以求的精神,认真细致的工作作风,扎实的知识基础和清晰敏捷的头脑。”
3.使学生理解孟德尔所说的遗传因子与现代遗传学的染色体、基因的关系,理解基因的分离规律。
通过“孟德尔是如何解释一对相对性状的杂交实验结果的?”这样的提问,引导学生从现象深入到本质,回忆上节课所学的内容──孟德尔认为:“杂种F1代体内有两个控制相对性状的遗传因子,它们互相独立、互不混合。这两个因子按现代遗传学理论应该叫什么?”“显性基因、隐性基因”学生是可以回答的。
“孟德尔还认为这两个基因在形成生殖细胞时彼此分离,分别进入生殖细胞──在生殖细胞中比在体细胞中减少一半。而F1代体细胞中的这两个遗传因子又通过传粉、受精来自于两个亲本──恢复成双。这实际上说的是基因在生物的生殖过程中的行为──变化过程。你认为这两个遗传基因在生物生殖过程中的变化与细胞中什么结构的变化相似?”如果此时学生没有响应,教师要及时指点:“请同学们联系第三章的内容考虑一下:在形成配子的过程中什么彼此分离?又是什么在受精过程完成后恢复成双?”对此学生经过思考是可以完成的。“同源染色体在减数分裂形成配子的过程中彼此分离,因而染色体数目减少一半,又在受精过程完成后恢复成双。”通过这种提问调动学生思维的积极性,启发学生思考,使前后知识连贯起来。
“我们发现遗传基因与染色体在减数分裂、受精过程中的变化存在着平行关系。”教师在此时应着重点明孟德尔发现的遗传规律与减数分裂、受精作用的关系。“现代遗传学已经证明:
基因位于染色体上。孟德尔提出的‘杂合体中含有控制相对性状的一对遗传因子’,就是在同源染色体上位于同一位点上控制相对性状的基因──等位基因。后人把孟德尔提出的理论归纳为基因的分离规律。”
4.明确表现型、基因型的概念。指导学生展开调查:
“通过观察和分析杂交实验,我们可以发现具有显性性状的个体含有的两个基因不一定相同。生物个体表现出来的性状也称为表现型。与表现型有关的基因组成称为基因型。具有显性性状的个体基因型不一定相同,其中有些是杂合体。我们人有46条、23对染色体。据估计,这上面约有基因十万对以上。这当中会不会有等位基因?换句话说,谁敢说自己的全部基因都是纯合的,不是杂合体呢?!”用这样的问题来引起学生对自身的思考。教师也可以借此机会赞扬我们使用的汉字,相同的词义能够表达不同的含义。“如果说某人是‘杂种’,这里就好像有侮辱人格的意思。但是如果说某人是‘杂合体’,就非常文明地说明了这个人的遗传特点。而绝不会引起误会。”以此增强学生的民族自豪感。
本课结束时,可以提供给学生一些人类的相对性状供学生课下展开调查。调查的相对性状可选课文中“人类几种具有显隐关系的性状”之一(注意最好选择“舌两侧能否上卷”或“游离耳垂对附着耳垂”这两对相对性状。因为“眼皮的单与双”学生不易掌握鉴别标准,因此分析起来比较困难。),也可以另外介绍一些相对性状(其他人类常见的单基因遗传性状详见小资料)。调查的方式可以请学生回家调查父母的性状、自己的性状,并分析三人可能的基因型。也可以将学生分成若干小组,在年级或班级中展开调查。如果在几个平行班开展调查,还可以计算出某种基因型在群体中的基因频率。这种调查活动不受任何设备条件的限制,它可以让学生感到所学的知识在实际生活中有用处,从而调动学生的学习积极性,激发学生进一步探求和掌握知识。〔注:另外介绍的相对性状可根据课堂教学的时间来决定多少;学生分组调查以及计算某种基因型在群体中的基因频率,也可以根据课堂教学的时间和学生的能力来灵活安排,或安排在课外小组活动中进行。〕
第三课时
1.首先,由教师组织学生汇报上一节课布置的调查活动的结果,学生的汇报活动可以分成两个部分。第一部分:由单个学生汇报自己家庭成员的表现型情况和对基因型的分析情况。第二部分由分组进行调查的学生汇报本组的调查结果(这一步如果在前一课没有布置也可不做)。在汇报开始之前,教师要明确要求,让学生说出:“你所调查的相对性状中显性性状是什么?隐性性状是什么?你是如何进行遗传学分析的?结果或结论是什么?”在汇报过程中,教师一定要引导学生说出分析过程中的因果关系,使第一步为第二步以及后面的教学做好铺垫,并选典型家庭情况写在副板书的位置上。如:父母分别一个是显性性状、一个是隐性性状,子女是隐性性状;父母都是显性性状,子女是隐性性状。在学生单个汇报的过程中,肯定会发现根据家庭成员的性状不能确定某一成员基因型的家庭。如:父母分别一个是显性性状,一个是隐性性状,子女是显性性状。这时便不能确定具有显性性状的父(或母)的基因型。对于这种情况,教师要进一步追问一下“为什么不能确定基因型?”最好能引导学生说出:“因为决定显性性状的基因型有两种可能,而现在子女没有隐性性状,所以不能确定父(或母)是否是杂合体。”
2.由师生共同总结如何解遗传题。这一阶段要完成的任务有两项:第一项,要让学生掌握分析遗传现象的关键点──对遗传现象的分析要从隐性性状入手。第二项,要让学生掌握分析遗传现象的基本点,同时还要为分析配子、合子的类型做好铺垫。
(1)教师可以根据在前面的汇报中出现的一些家庭的成员不能确定基因型的情况给学生提出“若要在一个家系中确定某一个体的基因型必须具备什么条件?”的问题,使学生经过思考能够得出:“对遗传现象的分析必须具备的条件是:在有亲缘关系的个体中出现了隐性性状”这样的结论。家族中没有隐性性状就不能确定其他具有显性性状个体的基因型。这是因为:
①“性状是由基因决定的,基因是由配子送来的。我们在生活中或习题中见到的大多是性状,而性状又是由见不到的基因决定的。”
②“隐性基因的纯合体才能表现隐性性状,隐性基因是由配子送来的。抓住隐性性状,根据其基因的来源,就可以结合亲本性状去分析亲本基因型。”
(2)分析遗传现象的基本方法是:
①反推法:如从子代的隐性性状结合亲代的性状分析亲代的基因型。
②正推法:从亲代的基因型分析配子基因型的种类,进而分析合子的基因型种类以及后代的基因型可能性。
在此基础上,教师就可以带领学生总结对遗传现象进行分析时要把握的基本点了。
在分析遗传现象时首先要把握的第一点是:成体中含有控制同一性状的一对基因,或控制相对性状的等位基因。
第二点是:由于合子中含有成对的基因,配子中就只含有控制某一性状的单个基因。而且不同基因型的两性配子结合机会均等。在此过程中,教师可以把分析合子基因型的棋盘格法介绍给学生。
第三点:由合子发育而成的纯合体的配子只有一种,杂合体的配子有两种。两种基因型的两性配子结合,其后代的基因型将有三种,比例为1:2:1;表现型有两种,比例为3:1。
通过讨论、总结这三点达到使学生加深对基因分离规律的认识和理解。
3.至此,教师就可以对配子的性质和作用做一总结了:“从上面的分析和总结可以看出:配子在有性生殖过程中的作用非常重要。它首先是有性生殖方式的生殖细胞,同时既是亲体的产物,又是子体的根源;它把基因从亲代传给子体,是遗传物质传递的媒体,两代之间的桥梁。由于带有不同基因的两性配子随机结合,使得在合子中出现了新的基因组合(杂合体),从而在杂合体的后代中出现了性状分离。”
在解遗传题的过程中,与杂合体的后代中出现性状分离有关的问题有两类:一类是一次繁殖过程中所有合子的总体表现型比例(如豌豆的杂种后代出现性状分离);另一类是一次繁殖过程中单个合子的表现型可能性。实际上后者是从前者计算出来的。后者多见于人类或动物中的遗传现象分析。
4.通过对白化病的遗传实例讨论,让学生练习分析配子类型和合子类型,从而达到巩固教学的目的。“一对肤色正常的夫妇生了一个患白化病的孩子。很显然,白化病对肤色正常是什么性状?”“从这个患白化病的孩子可以推断这对夫妇的基因型是什么?”当“这对夫妇的基因型都是杂合体”的结论得出来以后,“他们再生一个孩子患白化病的可能性是多少?”的问题就不难回答了。这里第一问是先确定隐性性状──从隐性性状入手确定隐性纯合体。第二问是从患儿的基因型(隐性纯合体)分析其亲代的配子基因,同时结合亲代的性状分析亲代的基因型,并得出结论──这对夫妇的基因型都是杂合体。第三问则是要从亲代的基因型分析后代基因型的可能性,得出的答案只能是个比例数。这时教师心中要明确:做练习不是目的,要通过做练习使学生明确:“为什么要这样做”才能真正达到巩固教学的目的。
通过上面的讨论使学生对常染色体上隐性单基因遗传病的患病可能性有了明确的认识。这时教师再问:“在社会人群当中,具有什么样关系的人会带有相同的基因呢?”这个问题学生经过思考是可以回答出来的。如果学生不能作出回答,教师可以通过列举一个白化病基因携带者家族三代以内旁系血亲通婚的例子,带领学生讨论:“如果正常的双亲中有一人是白化病基因携带者,子女有多大可能性仍然是白化病基因携带者?”答案当然是二分之一。“那么,如果是白化病基因携带者(表兄妹)之间通婚,其子女患白化病的可能性是多少呢?”“四分之一”这个答案是不难得出的。当“具有亲戚关系的人”这个答案一经得出,教师马上接着问:“法律为什么禁止近亲结婚?”这个问题就成为不言自明的了。
最后,教师可以用“如果某种遗传病是由显性基因控制的,那么它在患者后代中的发病率又将如何呢?”“后代的患病率在百分之五十以上”的结论学生是可以得出来的。
本课题教学中应注意的问题:
1.本课题采取了把知识还原到科学发现的历史过程中去的教学思路,意在给学生提供一个关于科学知识的、新的切入点,加强对学生的科学素质的培养。在教学过程中,教师要特别注意,不要在讲授科学发展史的过程中顾此失彼,忽略科学知识的教学──忽略了遗传学的基本原理和概念的教学。为要避免出现这一问题,在三个课时的内容当中都有意识地安排了方法和概念的重复:在前一课时的内容中介绍了方法和概念,在后一课时中就安排了学生复习方法和运用概念的活动,以帮助学生熟悉方法和掌握概念。因此,教师在教学过程中要特别注意:在复习方法、巩固概念时要尽量让学生来说、来表达。不要由教师急着把方法、概念讲一遍又讲一遍。
2.这样安排教学过程是要通过介绍孟德尔的豌豆杂交实验,一方面要对学生进行科学方法、科学价值观的教育,另一方面要使学生获得关于遗传学实验的比较完整的整体概念,还要使学生在了解事情的来龙去脉的过程中掌握有关知识和原理。这是教师在教学过程中要始终注意把握的。
3.在学生掌握了基因的分离规律之后,教师要通过安排的活动及时把学生的目光引向实际生活中去,尽量不要让课本知识与实际生活脱节。要让学生切实感到所学的知识有用、所学的知识能用。
4.在学生汇报自己家庭成员的表现型和基因型的情况时,由于教师事前并不知道学生要汇报的内容,可能会有个别粗心的学生报告他自己的双亲为隐性性状,而自己是显性性状。教师在此时一定要注意,不要让学生把注意力集中在这上面。而要轻描淡写地告诉学生:“有可能你的父母并没有认真考虑就回答了你关于性状的调查,这样的调查有可能不准确,你可以回家再仔细调查一下。”接着马上转入下一个学生的汇报。即使真有学生经过调查发现自己可能是领养的,教师也要在课下有针对性的做好工作。
小资料
一、19世纪前人类对遗传现象的一些看法
直到19世纪以前人们对子代与亲代之间相似现象的原因还存在着许多错误的认识。如:古希腊的希波克拉底认为亲代双方通过血液贡献出他们的胚芽,然后通过有性繁殖传给后代。亚里士多德则认为,雄性为胚胎提供了“蓝图”,母体为胚胎提供了物质。柏拉图认为,有关孩子生下来更像父亲还是更像母亲,取决于受孕时父亲的感情更浓烈些,还是母亲的感情更浓烈些。
二、关于孟德尔的家庭背景、知识背景和时代背景
孟德尔出身于一个农民家庭。他经过艰苦的求学过程后,在布尔诺城修道院当了一名修士。后来经修道院院长的推荐,他进入维也纳大学受教于当时著名的物理学家多普勒、数学家艾丁豪逊和植物学家翁格尔等人。为他日后的科学研究打下了坚实的基础。回到布尔诺以后,他一方面在国立高级中学教授自然科学课程,一方面在修道院的植物园中进行了许多杂交实验。经过对许多种植物的反复比较,孟德尔发现,豌豆正是他想寻找的理想实验材料。他从商人那里买回34种豌豆品种,经过几代自花授粉,筛选出22个性状稳定的纯系,并注意到豌豆的7对明显的相对性状。
在十九世纪,人们开始利用植物杂交实验研究遗传现象。例如:德国的植物学家科尔罗伊德曾进行了500个以上的杂交实验,并发现了杂交种第一代性质比较均一,第二代、第三代性状开始分离。科尔罗伊德的朋友格纳特则用700多种植物进行了10 000多项杂交实验,产生了250多个杂交种,他甚至也统计出了玉米杂种第二代按3:1的比例分离。法国植物学家诺丁也注意到了这种现象。但是他们或是不解其意,或是被大量纷繁复杂的遗传现象所迷惑,都未能发现遗传的规律。格纳特本人就说过,产生杂种的方法是没有法则的,如果有,那也是非常复杂的。
进化论的奠基人达尔文也曾想建立一个把遗传、变异、进化都包括在内的理论。他提出,亲代的遗传“胚芽”或单位,在生殖器官中被武装起来,进入到精子和卵细胞中,受精时,从双亲带来的遗传胚芽互相结合起来,从而使新个体与父母双方都相似。达尔文还提出,遗传胚芽有的优先遗传,有的潜伏下来,相当于现在所说的显性遗传与隐性遗传。达尔文的这一“暂时泛生论假说”很不完善,远不如他的进化论那样受到人们的重视,但有一点值得注意,他提出了遗传是通过某种小颗粒来完成的。
1865年2月28日,孟德尔所在城市的自然科学研究会召开例会,身穿黑色修士长袍的孟德尔走上讲坛,报告了他发现的遗传规津。虽然与会的四十多位科学工作者对他所做的长达八年的实验研究和他所统计的多达两万一千多件样本的实验结果表示钦佩,但对孟德尔的报告中那些繁杂而枯燥的数字没有理解。所以,孟德尔只赢得了有礼貌的掌声,既没有人大声喝彩,也没有人反对。看来,他的理论超出了当时人们能够接受的水平。
三、孟德尔定律的再发现
1900年,在欧洲三个不同国家的科学家:荷兰植物学家德·弗里斯、德国植物学家科伦斯、奥地利植物学家切尔马克,在总结了他们各自的实验后,几乎是同时发现了植物遗传的规律。而当他们准备发表论文,去查阅文献时,又不约而同地发现,早在35年前孟德尔就发现这样的规律了。他们三个人在发表论文时,都提到了孟德尔的文章,称自己的工作是证实了孟德尔的定律。这就是生物学史上的有名的“孟德尔定律的再发现”。
四、孟德尔成功的原因
(1)成功于对前人工作的分析。孟德尔认为前人的杂交实验有三个缺点:①对杂种子代中不同类型的植株没有分别进行计数;②对杂种后代没有明确地按各代分别统计;③也没有明确肯定每一代中不同类型植株数之间的统计关系。在此基础上,孟德尔进行了他的豌豆杂交实验,并对实验结果进行了统计和分析。从而提出了对遗传规律的假设,把对遗传现象的单纯描述推进到正确的分析。
(2)孟德尔成功于他与其他实验者不同的思想方法:孟德尔主张“从最简单的事物中去认识真理”。他在最初进行杂交时,所选用的两个亲本都只有一对相对性状。或者更确切些说,
不论其它性状的差异怎样,他都只把注意力集中在一个清楚的性状差异,或者说一对相对性状上,去进行观察和分析。
(3)孟德尔成功于他的一整套实验方法:孟德尔对花粉混杂问题特别注意。他指出,如果忽略了这个问题,有外来花粉混杂,而实验者却不知道,那就会得出错误的结论。不仅如此,他还对杂交亲本做了明确的区分和界定,建立了一整套杂交实验的方法,如:自交、测交。
孟德尔在他的《植物杂交实验》中谈到两个极端的例子:在杂交实验的F2代253棵植株中有一棵植株上收获的种子是43个圆粒对2个皱粒、在另一棵植株上收获的种子是14个圆粒对15个皱粒。因此,他指出选定的实验材料要容易大量获得,以便收集足够多的样本进行分析。
五、果蝇是遗传学研究较理想的实验材料
果蝇具有以下几个特点:一个是它的体型小,饲养容易。另一个是它繁殖快、生命周期短(果蝇从孵化到孵化出生命的周期只有两至三周。果蝇的胚胎发生只需l天;幼虫在第4天化蛹,5天后羽化为成虫,成年果蝇存活约9天)。这样人们在较短的时间里就可以观察到它许多代的遗传情况。第三个特点是它的生活力强,每只雌蝇能产生几百个后代。第四个特点是果蝇只有四对染色体,这样少的染色体为观察提供了便利条件。
六、人类常见的单基因遗传性状
双眼皮对单眼皮为显性;游离耳垂对附着耳垂为显性;舌两侧能上卷对不能上卷为显性;虹膜的颜色褐色对黑色为显性;前额发际有美人尖对无美人尖为显性;能后弯拇指对不能后弯拇指为显性。除此之外,还有直发对卷发为显性;惯用右手对惯用左手为显性;干耳垢对湿耳垢为显性。这当中直发对卷发宜做家庭或班级调查;干耳垢对湿耳垢有涉及隐私之嫌在学生中恐不宜调查;惯用右手对惯用左手除受遗传控制外,还与后天的训练有关,也难于调查确定。
高一生物《基因的分离定律》期中复习知识点归纳
相对性状
性状:生物体所表现出来的的形态特征、生理生化特征或行为方式等。
相对性状:同一种生物的同一种性状的不同表现类型。
2
二、孟德尔一对相对性状的杂交实验
1、实验过程(看书)
2、对分离现象的解释(看书)
3、对分离现象解释的验证:测交(看书)
例:现有一株紫色豌豆,如何判断它是显性纯合子(AA)还是杂合子(Aa)?
相关概念
1、显性性状与隐性性状
显性性状:具有相对性状的两个亲本杂交,F1表现出来的性状。
隐性性状:具有相对性状的两个亲本杂交,F1没有表现出来的性状。
附:性状分离:在杂种后代中出现不同于亲本性状的现象)
2、显性基因与隐性基因
显性基因:控制显性性状的基因。
隐性基因:控制隐性性状的基因。
附:基因:控制性状的遗传因子(DNA分子上有遗传效应的片段P67)
等位基因:决定1对相对性状的两个基因(位于一对同源染色体上的相同位置上)。
3、纯合子与杂合子
纯合子:由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体(能稳定的遗传,不发生性状分离):
显性纯合子(如AA的个体)
隐性纯合子(如aa的个体)
杂合子:由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体(不能稳定的遗传,后代会发生性状分离)
4、表现型与基因型
表现型:指生物个体实际表现出来的性状。
基因型:与表现型有关的基因组成。
(关系:基因型+环境→表现型)
5、杂交与自交
杂交:基因型不同的生物体间相互交配的过程。
自交:基因型相同的生物体间相互交配的过程。(指植物体中自花传粉和雌雄异花植物的同株受粉)
附:测交:让F1与隐性纯合子杂交。(可用来测定F1的基因型,属于杂交)
3
基因分离定律的实质:
在减I分裂后期,等位基因随着同源染色体的分开而分离。
4
基因分离定律的两种基本题型:
l
正推类型:(亲代→子代)
亲代基因型
子代基因型及比例
子代表现型及比例
⑴
AA×AA
AA
全显
⑵
AA×Aa
AA:Aa=1:1
全显
⑶
AA×aa
Aa
全显
⑷
Aa×Aa
AA:Aa:aa=1:2:1
显:隐=3:1
⑸
Aa×aa
Aa:aa=1:1
显:隐=1:1
⑹
aa×aa
aa
全隐
l
逆推类型:(子代→亲代)
亲代基因型
子代表现型及比例
⑴
至少有一方是AA
全显
⑵
aa×aa
全隐
⑶
Aa×aa
显:隐=1:1
⑷
Aa×Aa
显:隐=3:1
孟德尔遗传实验的科学方法:
正确地选用试验材料;
分析方法科学;(单因子→多因子)
应用统计学方法对实验结果进行分析;
科学地设计了试验的程序。
6
基因分离定律的应用:
1、指导杂交育种:
原理:杂合子(Aa)连续自交n次后各基因型比例
杂合子(Aa):(1/2)n
纯合子(AA+aa):1-(1/2)n(注:AA=aa)
例:小麦抗锈病是由显性基因T控制的,如果亲代(P)的基因型是TT×tt,则:
(1)子一代(F1)的基因型是Tt,表现型是抗锈病。
(2)子二代(F2)的表现型是抗锈病和不抗锈病,这种现象称为性状分离。
(3)F2代中抗锈病的小麦的基因型是TT或Tt。其中基因型为Tt的个体自交后代会出现性状分离,因此,为了获得稳定的抗锈病类型,应该怎么做?
答:从F2代开始选择抗锈病小麦连续自交,淘汰由于性状分离而出现的非抗锈病类型,直到抗锈病性状不再发生分离。
2、指导医学实践:
例1:人类的一种先天性聋哑是由隐性基因(a)控制的遗传病。如果一个患者的双亲表现型都正常,则这对夫妇的基因型是____Aa、Aa_______,他们再生小孩发病的概率是___1/4___。
例2:人类的多指是由显性基因D控制的一种畸形。如果双亲的一方是多指,其基因型可能为DD或Dd___________,这对夫妇后代患病概率是____100%或1/2__________。
高一生物教案:《基因的分离规律》优秀教学设计
一、素质教育目标
(一)知识教学点
1.理解孟德尔一对相对性状的遗传实验及其解释和验证;
2.理解基因型、表现型及环境的关系;
3.掌握基因的分离规律;
4.了解显性的相对性;
5.了解分离规律在实践中的应用。
(二)能力训练点
1.通过从分离规律到实践的应用:从遗传现象上升为对分离规律的认识,训练学生演绎、归纳的思维能力;
2.通过遗传习题的训练,使学生掌握应用分离规律解答遗传问题的技能技巧。
(三)德育渗透点
除进行辩证唯物主义思想教育外,着重在提高学科科学素质方面进行下列两点教育:
1.孟德尔从小喜欢自然科学,进行了整整8年的研究实验,通过科学家的事迹,对学生进行热爱科学、献身科学的教育;
2.通过分离规律在实践中的应用,进行科学价值观的教育。
(四)学科方法训练点
1.了解一般的科学研究方法:实验结果──假说──实验验证──理论;
2.理解基因型和表现型的关系,初步掌握在遗传学中运用符号说明遗传规律的形式化方法。
二、教学重点、难点、疑点及解决办法
1.教学重点及解决办法
教学重点 基因的分离规律
[解决办法]
(1)着重理解等位基因的概念,因为这是分离规律包涵的基本概念。
(2)在分离现象的解释、测交的讲授中强调杂合体中等位基因随同染色体的分开而分离,因而形成1:1的两种配子。
(3)应用分离规律做遗传习题。
(4)说明不完全显性遗传F2表现型之比为1:2:1,更证明分离规律的正确性和普遍适用性。
2.教学难点及解决办法
(1)分离规律的实质。
(2)应用分离规律解释遗传问题。
[解决办法]
(1)运用减数分裂图说明第一次减数分裂时等位基因随同源染色体的分开而分离。
(2)出示有染色体的遗传图解。
(3)应用遗传规律解题──典型引路,讲清思维方法。
3.教学疑点及解决办法
教学疑点 相对性状、杂交方法、人的高矮遗传。
[解决办法]
相对性状 解释概念,举例说明,并口头测试。
杂交方法 用挂图说明去雄与授粉。
人的高矮遗传 说明是多基因的遗传。
三、课时安排 3课时。
四、教法 讲述、谈话、练习。
五、教具准备
杂交图、一对相对性状遗传实验图、画有染色体的遗传图解的图、减数分裂示意图、紫茉莉的遗传图解、板书可由银幕显示、多媒体教学器材。
六、学生活动设计
1.让学生判别相对性状或学生自己举例说明。
2.课本上几种显性和隐性状让学生相互识别。
3.测交的内容在教师的引导下自己去做出结果。
4.分离规律讲述后,阅读理解。
5.学生做一对相对性状杂交到子二代的遗传图解。
6.学生做分离规律的遗传习题。
7.学生做课本上人类显性和隐性的遗传图解。
8.给学生思考的时间提出有关遗传的问题。
七、教学步骤
第一课时
(一)明确目标
多媒体教学的银幕上显示本堂课的教学目标,让学生明确本堂课应达到的学习目标。
学习孟德尔的科学精神;了解它的研究特点和方法;理解对实验结果的解释;理解基因型与表现型的关系;练习规范地做遗传图解。
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
引 言:在前面的学习中我们知道了基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。那么基因在传种接代中有什么样的传递规律,得先了解遗传学奠基人孟德尔。
讲 述:
介绍孟德尔简历、豌豆杂交实验,揭示遗传学的经典定律──分离规律和自由组合规律,35年后三位科学家重新发现被埋没的真理,重新展现真理的光辉。
孟德尔的研究方法:杂交实验法。
杂交实验法是研究遗传规律的基本方法。
什么是杂交实验法?银幕显示并讲解如何传粉、受精,受精卵是第二代的起点,发育成胚直到豌豆种子。
孟德尔选用的实验材料──豌豆。自花传粉,也是闭花受粉。实验结果可靠又易于分析,这是他研究的特点,也是他研究成功的原因之一。
基因分离规律
讲述:
由高茎豌豆和矮茎豌豆引出相对性状的概念。
相对性状──同种生物同一性状的不同表现类型。
此概念有三个要点:
同种生物──豌豆
同一性状──茎的高度
不同表现类型──高茎1.5 m~2.0 m 矮茎0.3 m左右
提问:豌豆种子的子叶黄色与绿色是不是相对性状?为什么?(回答:是。具备相对性状概念包含的三个要点:同一种生物──豌豆,同一性状──子叶颜色;不同表现类型──黄色与绿色)
检测提问:(问题出示在银幕上)
选出下列不是相对性状的一项:
A.果蝇的红眼和白眼 B.人类的近视和色盲 C.棉花的长绒与短绒 D.豌豆花的腋生与顶生
答案:(B)。因为近视指视觉的远近,色盲指视觉的颜色,不是同一性状。
讲 述:孟德尔研究性状遗传,首先是针对一对相对性状的传递情况进行研究,然后再对多对相对性状在一起的传递情况进行研究──这种研究方法是他研究的特点,也是他获得成功的又一原因。
讲 述:1.一对相对性状的遗传实验
银幕出示图象演示杂交实验过程及结果,配合讲述,着重讲清以下三个基本概念:
显性性状和隐性性状──在杂交实验中,把杂种F1中显现出来的那个亲本性状叫做显性性状(简称显性);把未显现出来的那个亲本性状叫做隐性性状(简称隐性)。
杂交子一代全是高茎,自花传粉也叫自交,即同种类型相交,子二代高茎豌豆与矮茎豌豆的数量比是把787:277接近3:1。孟德尔读书时就喜欢数学,因此他在研究中应用了数学统计的方法,对实验结果进行分析,这是他研究的第三个特点,也是成功的第三个原因。
孟德尔研究的方法:杂交实验法(生物学方法)。
研究特点:①实验材料──选用自花传粉的豌豆,②分析研究方法──从一对相对性状入手,③运用数学方法──数学统计。
性状分离──在杂种后代中显现不同性状(如高茎和矮茎)的现象叫做性状分离。
学生活动:联系实际认识显性隐性。对照课本,学生相互识别有无耳垂、卷舌与不卷舌、双眼皮与单眼皮,从而了解人类遗传的显、隐性状。
2.对分离现象的解释:
提 问:什么是基因?基因位于何处?学生答:(略)
讲 述:(1)基因控制性状
控制显性性状的基因是显性基因,一般用大写字母表示,豌豆高茎基因用D表示。
控制隐性性状的基因是隐性基因,一般用小写字母表示,豌豆矮茎基因用d表示。
在体细胞中,控制性状的基因成对存在,纯种高茎豌豆用DD表示,矮茎豌豆用dd表示。
在生殖细胞中,控制性状的基因成单存在,因为核基因位于染色体上,减数分裂时,同源染色体分离,导致生殖细胞染色体数目减半,因此高茎豌豆生殖细胞中基因为D,矮茎豌豆生殖细胞中基因为d。
提 问:受精卵为Dd,以后种子的胚及种子播种下去长出的体细胞的基因构成是什么?
受精卵为Dd,即是杂种一代的起点,以后按有丝分裂发育成的胚、豌豆种子、播种后长出的根、茎、叶体细胞的基因构成均是Dd。
讲 述:(2)等位基因的概念
在一对同源染色体的同一位置上,控制着相对性状的基因,叫做等位基因。
例如:D和d就是等位基因。
此概念有两个要点:
一对同源染色体同一位置上,如图,控制着相对性状的基因,如高茎和矮茎。
显性作用:等位基因D和d,由于D和d有显性作用,所以F1(Dd)的豌豆是高茎。
等位基因分离:D与d一对等位基因随着同源染色体的分离而分离,最终产生两种雄配子。D:d=1:1;两种雌配子D:d=1:1。银幕出示有染色体遗传的图象,结合讲解,着重强调这是孟德尔解释的最核心、最关键的内容。D、d独立存在,它要随同源染色体分离而分离,分别进入不同配子。
(3)3:1的结果:两种雄配子D与d;两种雌配子D与d,受精就有四种结合方式,因此F2的基因构成情况是DD:Dd:dd=1:2:1,性状表现为:
高茎:矮茎=3:1。
3.基因型和表现型
表现型──指生物个体所表现出来的性状。例如,高茎和矮茎。
基因型──指与表现型相关的基因组成。例如,高茎豌豆的基因型有DD和Dd两种,而矮茎豌豆的基因型只有dd一种。
基因型是指生物体内部的遗传物质结构,存在于细胞核(核基因),一般用英文字母表示。
表现型指性状,现阶段我们学习的性状大多可外化于生物体,甚至肉眼可见。表现型大多用中文字母表示。(血型也是性状,但不可见。)
基因型是表现型的内在根据,表现型是基因型的表达形式,是遗传作用的外化。
(三)总结、扩展
孟德尔的研究方法是杂交实验法,用高豌豆和矮豌豆杂交,杂种一代全是高茎豌豆,经自花传粉后,杂种二代发生性状分离。高茎豌豆和矮茎豌豆之比为3:1。孟德尔解释的关键是杂合体中等位基因随同源染色体分开而分离,分别进入两个配子中。
孟德尔又做了豌豆子叶黄色和绿色等其余六对杂交实验,F2表现型的比例均是3:1,请同学们按板书要求试着做遗传图解。
(四)布置作业
l.杂合高茎豌豆自交产生的后代中,杂合高茎植株约占后代总数的( )?答案:B。
A.1/4 B.1/2 C.3/4 D.100%
2.什么叫等位基因?
3.做遗传图解:
豌豆子叶黄色纯种(YY)与绿色子叶豌豆(yy)杂交,F1表现型全是黄色,让其自交后,F2发生性状分离,黄色子叶与绿色子叶豌豆之比为3:1。请做遗传图解到F2。
(五)板书设计
二、遗传的基本规律
(一)基因的分离规律
l.一对相对性状的遗传实验
2.对分离现象的解释
3.表现型和基因型
一对相对性状的遗传图解:
第二课时
(一)明确目标
银幕显示使学生明确本堂课应达到的教学目标:
1.理解测交的概念。
2.了解科学研究的一般方法。
3.掌握分离规律。
4.了解表现型是基因型与环境条件共同作用的结果。
5.了解显性的相对性。
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
引 言:通过上节课的学习,我们知道基因型是生物个体内部的遗传物质结构;表现型则是基因型的表现形式,根据大量的实践研究发明,表现型不仅决定于基因型而且还要受环境的影响。
4.环境对生物表现型的影响:
讲 述:
说明太阳红基因在光照下是显性,无光照是隐性。
(2)喜玛拉雅白化兔在30℃以上的温度体色为纯白色,25℃以下身体白色、嘴、耳、尾巴、四肢末端为黑色。
提 问:什么是等位基因?
学生回答:略。
引 言:孟德尔做了一对相对性状的遗传实验,并用自己的思想做出了解释,这种解释没有实验验证前叫做假说。那么他的解释究竟正不正确,还要经实验验证。下面就讲他的实验验证──测交。
4.测交:让杂种一代与隐性类型相交,用来测定F1的基因型。
教师关键指示:按孟德尔的解释,杂种一代Dd,能产生几种配子?比值如何?
学生活动:学生动手做出测交的遗传图解,并请一位学生到黑板上做题。学生可能这样做:
讲 评:(1)这样做也是正确的。
高:矮=2:2=1:1
为简化,d、d两种配子相同,即可写一种d表示。
(2)孟德尔亲自到农田进行豌豆杂交实验,得到高茎:矮茎=30:34,接近1:1。预期结果和实践结果是一致的。测交证实F1是杂合体,实践是检验真理的唯一标准,因此,孟德尔的解释(假说)应上升为真理。
验证结果与假说推论结果
这是科学研究的一般方法(物理、化学等科学通用的科研方法)。
4.基因的分离规律
讲 述:老师表述分离规律。然后银幕显示减数分裂活动图象进一步讲清分离规律的实质──等位基因随同源染色体分开而分离,分别形成两种配子,明白分离规律的细胞学基础。
提 示:分离规律包含的杂合体、同源染色体等几个基本概念务必搞清楚。
学生活动:学生看书,理解的基础上记忆分离规律。
提 问:什么是分离规律?
在形成配子的时候,等位基因随着同源染色体的分开而分离,进入两个配子中,独立地随着配子遗传给后代。
5.显性的相对性
讲述:红花紫茉莉与白花紫茉莉杂交,F1都开粉红花,F2则有开红花粉红花和白花,它们之间比例接近1:2:1。
银幕出示:遗传图。
讲 述:
提 问:它们杂交的F2表现型不是3:1,而是1:2:1,那么是不是说明,分离规律不适用,而是一种特殊情况呢?
学生讨论回答。
(答案:分离规律适用。而且更证明了分离规律的正确性、普遍适用性。因为实践中的1:2:1和按孟德尔分离规律推导F2的表现型也是1:2:1,二者一致。)
(三)总结、扩展
分离规律不是指杂交结果的3:1,无论杂交结果是3:1:1:1或1:2:1,分离规律都是适用的,它是指杂合体在进行减数分裂时,等位基因随着同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随着配子遗传给后代。
孟德尔揭示的分离规律具有划时代的意义,是对融合遗传的否定。当时流传很广的融合遗传认为双亲遗传物质在下一代发生融合(“混血儿”一说即是一例)。孟德尔强调杂合体内等位基因互不融合或混杂,保持相对独立性,在形成配子时还要分离,分别进入两个配子。
扩展应用:应用分离规律,根据亲代、子代的表现型可推知基因型。
讲 评:解题思路:
(l)首先确定显性性状:相对性状杂交,子一代中,表现出来的性状是显性性状,如紫花,而没表现出来的性状则是隐性性状如白花。
(2)先确定隐性性状的基因型,必定是纯合体如白花PP。
(3)显性性状的亲本,后代有性状分离,亲本必定是杂合体,如一组的紫花Pp
(4)测交后代的表现型比例为1:1。
(四)布置作业
(五)板书设计
4.环境对生物表现型的影响
5.测交:
证实F1是杂合体;形成配子时等位基因分离的正确性。
6.分离规律
实质:减数分裂时,等位基因随同源染色体分开而分离,结果形成两种类型的配子。
7.显性的相对性
F2既不是红花,又不是白花,而是粉红,这是不完全显性。
第三课时
(一)明确目标
银幕出示本堂课教学应达到的教学目标:
1.了解分离规律在实践中的应用。
2.通过三节课的学习,初步掌握在遗传学中运用符号说明遗传规律的形式化方法。(重点)
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
引言:孟德尔的分离规律,第一次从理论上揭示了生物性状遗传的实质,奠定了遗传学的基础。孟德尔的分离规律在实践中也具有重要的指导意义。
8.基因分离规律在实践中的应用。
(l)农业育种
讲 述:第一,根据分离规律知道杂交的F2开始出现性状分离,其中隐性性状个体能稳定遗传。显性性状中的部分个体在下一代出现性状分离。因此,目前生产上的有效办法是,年年选用适宜的品种,杂交这种杂种优势(优良性状)的利用只局限在第一代。
提问:第二,小麦的某些抗病性状,多数是由显性基因控制的。很多小麦都是杂种,你怎样得到能稳定遗传,即不发生性状分离的纯种抗病小麦?
学生答:(通过连续的种植,观察、选择,直到确认不发生性状分离的抗病类型为止)。
提问:第三,小麦的白粒是隐性性状,红粒是显性性状,你要白粒小麦,手中仅有一些杂种的红粒小麦,是否就没有希望选到白粒小麦?
学生答:(根据分离规律用杂种的红粒小麦自交到F2,会发生性状分离出现白粒小麦,必是纯种,就能稳定遗传。)
(2)人类遗传病
人类单个基因遗传大约有3368种,大部分是异常性状,少数为正常变型。其中显性性状(常染色体)1827种,隐性性状(常染色体)1298种(X──连锁性状243种──不讲)。
显性遗传
多指(如六指)是由显性致病基因A控制的一种常见畸形。
小结:显性遗传(常染色体)。
①正常人不会把这种性状传给子女。
②患者大多数为杂合体,子女有1/2的机会患病。
隐性遗传
讲 述:即大家常见的白化病,即洋白头。因缺少黑色素,所以皮肤白色,头发黄色,虹膜带红色(血管颜色),畏光,它是隐性遗传病由隐性基因a控制,正常人由正常A基因控制。
学生活动:请写出以下的基因型
正常父亲×正常母亲
( ) ( )
白化病小孩
( )
讲 评:
①先写隐性性状的基因型,白化患儿必定是aa。
②正常父母必定含有一个正常基因A,父母基因型可暂表示A_。
③基因型aa的白化病小孩,是由受精卵发育来的,必定一个a来自卵细胞,一个a来自精子,也就是说父母都必定含有a基因,那么,根据第2项,父母基因就可表示为Aa。
学生活动:大家做遗传图解,抽两个同学到黑板上做。
讲 评:
①在遗传学上,含有一个隐性致病基因的杂合体叫做携带者。
②双亲是正常的杂合体,他们的子女有1/4的机会患白化病。
③近亲结婚,所生的孩子就可能从父母那里继承相同的致病基因,这使后代患病机会大大增加。所以我国婚姻法禁止近亲结婚。
伟大的生物学家达尔文和表姐艾玛结婚生了六个男孩四个女孩,没有一个体格健壮,两个大女儿未成年即夭折,第三个女儿和两个儿子终生不育,其余孩子智力低下而且多病,这就是近亲结婚造成的恶果。
小结:应用分离规律可以指导农业培育良种,提高产量;也可以应用在医学上,避免某些遗传病,因此科学技术是伟大的生产力,我们应该学习科学热爱科学,应用科学技术发展生产。
学生活动:联系所学知识,议论、提问。
讲评:学生当中很可能有人由豌豆的高茎和矮茎的遗传联想到人类的身高遗传,这是在教学实践中常常有学生问及的,需解释的是豌豆的高茎和矮茎是单基因遗传,人类的身高是多基因遗传,是有很多基因共同作用的结果。
(三)总结
孟德尔揭示的分离规律奠定了遗传的基础,它的分离规律是经典的遗传定律。对于认识植物、动物、微生物及人类遗传现象有普遍的指导意义。基因的分离规律也是随后要学习的基因自由组合规律的基础。
(四)布置作业
1.用纯合的高茎豌豆与矮茎豌豆杂交得F1,F1自花受粉得F2,F2再自花受粉得F3,那么,F3中矮茎豌豆所占的比例是:[ ]
A.l/4 B.1/6 C.3/8 D.1/8
2.狗的卷毛是由于一个显性基因控制,直毛是由于它的隐性等位基因控制。有两只卷毛狗交配,产生出一只卷毛雄狗,你用什么方法,判定这只卷毛雄狗是纯合体还是杂合体?
3.选做题:(供有兴趣的学生提高用)
在人类遗传中,白化性状受隐性基因(a)控制,正常性状受显性基因(A)控制。以下是白化遗传系谱图。
问:(1)1、2、5的基因型?
(2)“5”是杂合体的几率是多少?
(3)“5”若与一个白化男子结婚生一个白化小孩的几率是多少?
答案:1.C
2.测交。即卷毛雄狗与直毛雌狗交配。若后代全是卷毛狗,则被测卷毛雄狗为纯种,若后代有直毛狗出现,则为杂种。
3.(1)Aa、Aa、AA或Aa
(2)2/3。1与2的后代,基因组合如图,已知“5”图中显示是正常而不是白化aa,所以“5”是剩下的AA、Aa、Aa三种,其中有杂合体的机会有两种,故2/3。
(3)1/3。(2/3×1/2=1/3,“5”若是杂合体与白化男子婚配后代患白化病的概率为1/2,(即
Aa×aa→Aa与aa)又因“5”不是100%的杂合体,是杂合体的可能性为2/3。因此,2/3×1/2=1/3。
(五)板书设计
8.基因分离规律在实践中的应用
(1)农业育种
第一,杂交优势利用,仅限第一代。
第二,选显性性状类型,需连续种植选择,直到不发生性状分离。
第三,选隐性状类型,杂合体自交可选得。
(2)人类遗传
显性致病基因:多指。
隐性致病基因:白化病。
近亲结婚,有可能从共同的祖先那里继承相同的致病基因,从而引起后代发病。
八、参考资料
孟德尔 遗传学的奠基人,生于1822年,他原来并非生物学家,而是奥地利的布龙奥大利修道院的一名天主教神父,当他进入修道院时还是个穷苦的孩子,1847年被授予牧师的职位,1851年被送到维也纳的大学学习自然科学。1853年他回到布龙修道院并讲授科学,1857年他开始收集市上商人所出售的豌豆品种。作为业余植物学家的孟德尔对这些品种在株高、花色、种子颜色等方面各有差异很感兴趣,他认为这些特征是研究一个简单而又重要的问题的良好材料,这个问题当时还没有一个植物学家曾给予清晰的解释,更不用谈答案了。孟德尔在修道院的花园里用他收集来的豌豆品种静静地进行了八年的连续观察和实验,并获得了他曾经设想过的答案。他把结果和结论仔细地写成论文,并于1865年春季自然历史学会在布龙召开的第二次会议上发表,这就是我们所知道的孟德尔遗传规律。这篇论文曾刊登于该学会的年刊上,并于1866年分送欧美的许多图书馆。但是,无论听过他的论文的人,还是读过他的论文的人都没有发现这篇论文的重要性。另外孟德尔在宣读论文之前,还寄了一份给瑞士著名植物学家内格利,但内格利不以为然,认为数数豌豆对了解真理毫无益处,况且孟德尔又是一个无名小卒,内格利更不会重视他的论文了。
一直到1900年,荷兰植物学家德佛里斯、德国植物学家柯灵斯和奥地利植物学家丘马克三个各自在同一年里得出了一个和孟德尔在一代人以前所得出的完全相同的结论,当他们三人分别准备发表论文而去查阅文献时,才都十分意外地看到了孟德尔的文章。他们的论文都在1900年发表了,每个人的论文里都提到了孟德尔的文章,并且都把发现归功于孟德尔,而把自己的工作说成只是证实孟德尔的规律而已。孟德尔规律的重新发现为遗传学的发展作出了贡献。
分离规律表现在比例上至少有三种形式:
3:1,这是对多数二倍体生物在完全显性的情况下所表现的形式,如豌豆的高茎与矮茎。
1:2:1,这是不完全显性的表现形式,如紫茉莉红花与白花杂交的结果。
1:1,这主要是单倍体生物,如衣藻、酵母菌、红色面包霉等。
高一生物《基因的本质》期中复习知识点归纳
第三章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质
一、1928年格里菲思的肺炎双球菌的转化实验:
1、肺炎双球菌有两种类型类型:
●S型细菌:菌落光滑,菌体有夹膜,有毒性
●R型细菌:菌落粗糙,菌体无夹膜,无毒性
2、实验过程(看书)
3、实验证明:无毒性的R型活细菌与被加热杀死的有毒性的S型细菌混合后,转化为有毒性的S型活细菌。这种性状的转化是可以遗传的。
推论(格里菲思):在第四组实验中,已经被加热杀死S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。
二、1944年艾弗里的实验:
1、实验过程:
2、实验证明:DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(即:DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质)
三、1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
1、T2噬菌体机构和元素组成:
2、实验过程(看书)
3、实验结论:子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。(即:DNA是遗传物质)
四、1956年烟草花叶病毒感染烟草实验证明:在只有RNA的病毒中,RNA是遗传物质。
五、小结:
细胞生物
(真核、原核)非细胞生物
(病毒)
核酸DNA和RNADNARNA
遗传物质DNADNARNA
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。
第2节DNA的结构
1、DNA的组成元素:C、H、O、N、P
2、DNA的基本单位:脱氧核糖核苷酸(4种)
3、DNA的结构:
①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
②外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。
内侧:由氢键相连的碱基对组成。
③碱基配对有一定规律:A=T;G≡C。(碱基互补配对原则)
4、DNA的特性:
①多样性:碱基对的排列顺序是千变万化的。(排列种数:4n(n为碱基对对数)
②特异性:每个特定DNA分子的碱基排列顺序是特定的。
5、DNA的功能:携带遗传信息(DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息)。
6、与DNA有关的计算:
在双链DNA分子中:
①A=T、G=C
②任意两个非互补的碱基之和相等;且等于全部碱基和的一半
例:A+G=A+C=T+G=T+C=1/2全部碱基
第3节DNA的复制
1、概念:以亲代DNA分子两条链为模板,合成子代DNA的过程
2、时间:有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期
3、场所:主要在细胞核
4、过程:(看书)①解旋②合成子链③子、母链盘绕形成子代DNA分子
5、特点:半保留复制
6、原则:碱基互补配对原则
7、条件:
①模板:亲代DNA分子的两条链
②原料:4种游离的脱氧核糖核苷酸
③能量:ATP
④酶:解旋酶、DNA聚合酶等
8、DNA能精确复制的原因:
①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;
②碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。
9、意义:
DNA分子复制,使遗传信息从亲代传递给子代,从而确保了遗传信息的连续性。
10、与DNA复制有关的计算:
复制出DNA数=2n(n为复制次数)
含亲代链的DNA数=2
第4节基因是有遗传效应的DNA片段
1.基因是有遗传效应的DNA片段,是控制生物性状的结构和功能的基本单位。每个DNA分子上有许多个基因。基因的脱氧核苷酸排列的顺序包含着遗传信息。
2.DNA分子具有稳定性、多样性和特异性。多样性产生的原因主要是碱基对的排列顺序千变万化,DNA分子特异性是脱氧核苷酸排列的特定顺序,每个DNA分子能够贮存大量的遗传信息。遗传信息是脱氧核苷酸排列顺序。
文章来源:http://m.jab88.com/j/16563.html
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