2019-2020年高中生物第二节基因的自由组合定律第2课示范教案 苏教版.doc

2019-2020年高中生物第二节基因的自由组合定律第2课示范教案 苏教版课件展示：利用多媒体动画演示下列是豌豆2对相对性状的杂交实验图解过程：亲本黄色圆粒绿色皱粒 子一代黄色圆粒 ,子二代 黄色圆粒 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒数量比例9331师:孟德尔是如何解释上述遗传杂交实验现象的？学生活动：回顾上节课学习的内容，讨论并根据孟德尔的假设尝试解释。师:(1)黄色与绿色、圆粒与皱粒这2对相对性状的遗传彼此是独立的，F1形成配子时，各对基因之间的分离是互不干扰的，独立的。(2)不同对的相对性状之间可以自由组合。因此，在形成配子时，不同对的基因表现为随机结合，F1产生雌雄配子各四种，即YR、Yr、yR、yr，比例为：1111。(3)F1自交时雌雄配子随机结合，形成16种组合，有九种基因型、四种表现型，表现型数量比为9331。师:孟德尔对2对相对性状的杂交遗传实验的解释正确吗？能否对他的解释进行验证呢？板书：3基因自由组合现象的验证师:孟德尔为了验证自己对2对相对性状的杂交遗传实验的解释，设计了测交试验。教师活动：利用多媒体课件展示F1代(YyRr)与隐性纯合子(yyrr)杂交。师:根据孟德尔对2对相对性状的杂交遗传实验的解释，请同学们推导并预测测交的结果。学生活动：根据2对相对性状的杂交实验遗传图解及基因的分离定律的测交验证方法、过程，讨论、交流，并尝试写出测交试验的遗传图解。师:请简单表述一下对测交结果的推导过程及结果。生:甲根据孟德尔对2对相对性状的杂交遗传实验的解释，F1代能产生四种配子，隐性纯合子只能产生一种配子。F1代与隐性纯合子杂交时，能产生四种组合，形成四种表现型。师:根据孟德尔对2对相对性状的杂交遗传实验的解释，F1代能产生四种配子，即YR、Yr、yR、yr，比例为1111。测交试验能验证吗？学生活动：结合2对相对性状的杂交实验遗传图解，讨论分析。生乙: 若测交后代有四种表现型，而且比例是1111，就能证明F1代不仅能产生四种配子，即YR、Yr、yR、yr，而且比例为1111。教师设问：孟德尔测交试验的结果如何呢？课件展示：F1黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆测交实验结果师:根据表格中提供的F1黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆测交实验结果，后代四种表现型的比例是多少？学生活动：根据表格中提供的F1黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆测交实验结果，统计一下后代四种表现型的数量及比例。生:后代四种表现型的比例是1111。师:根据表格中提供的F1黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆测交实验结果，与我们的预测结果是否相符？能说明什么？生:根据表格中提供的F1黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆测交实验结果与我们的预测结果相符。这就说明了F1形成配子时，各对基因之间的分离是互不干扰的、独立的。不同对的基因表现为随机结合，从而能产生四种配子，比例为1111。师:孟德尔用F1做了测交实验，实验结果完全符合他的预想。从而证实了他的理论推导的正确性。为什么F1形成配子时，各对基因之间的分离互不干扰，随机结合，从而产生四种配子，比例为1111呢？根据现代细胞学的研究，才真正揭示出F1形成配子时，产生四种配子，并且，比例为1111的实质。师:豌豆的体细胞有7对同源染色体，控制种子颜色的基因(Y与y)位于第一对同源染色体上，控制种子粒形的基因(R与r)位于第七对同源染色体上。教师活动：利用多媒体演示F1黄圆豌豆减数分裂形成配子时，细胞中同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合的动画过程。学生活动：观看F1黄圆豌豆减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合与减数分裂的多媒体课件。师:根据上述分析过程，归纳说出基因自由组合定律的概念。学生活动：阅读教材，归纳说出基因自由组合定律的概念：在减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因分离；非同源染色体上的非等位基因自由组合，这就是基因的自由组合定律。师:孟德尔做了两对相对性状的遗传实验后，又观察研究了三对相对性状的遗传现象。课件展示：豌豆3对相对性状的杂交实验图解部分过程：亲本黄色子叶、圆形种粒、灰色种皮绿色子叶、皱缩种粒、白色种皮 子一代黄色子叶、圆形种粒、灰色种皮子二代？师:根据两对相对性状的遗传实验图解分析，推算出子二代的基因型和表现型的种类和比例？学生活动：根据两对相对性状的遗传实验图解，分析、讨论、推算出子二代的基因型和表现型的种类和比例。生:子二代的基因型有27种，表现型有8种，比例为279993331。课件展示：等位基因对数一对(Aa)二对(AaBb)三对(AaBbCc)n对F1配子2224232nF2基因型3329333nF2表现型2224232n表现型比例31(31)29331(31)3(31)n师生互动：共同讨论归纳上述表格的各项内容，由师生边总结边填写，必要的地方，如(31)2 9331的由来，教师加以一定的说明。师:根据上表，人有23对同源染色体，一对同源染色体只取一对等位基因，它们自由组合的结果，后代的表现型有多少种？学生活动：讨论、计算、交流。生:后代的表现型可以有2238 388 608种。师:“一母生九子，连母十个样”，这也说明了世界上的生物为什么具有如此的多样性。生物变异的原因还有基因突变和染色体变异。基因的分离定律和自由组合定律的区别和联系。课件展示：项目规律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对同源染色体上细胞学基础减数第一次分裂中同源染色体分离减数第一次分裂中非同源染色体自由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联系分离定律是自由组合定律的基础3对基因自由组合现象解释的验证测交法4基因的自由组合定律的概念1杂种优势的遗传学解释两个遗传组成不同的亲本杂交，才能产生杂种优势，这就是说，形成杂种优势的根本原因是杂种本身遗传上的异质性，也就是说，杂种同源染色体上存在的一定数量的不同的等位基因，是产生杂种优势的根本原因。这种基因的异质性究竟是以什么方式起作用的呢？这是一个非常复杂的生物学问题，至今尚未彻底搞清楚。这里仅介绍遗传育种学家提出的两个主要假说。显性基因互补假说科学家在1910年提出了显性基因互补假说，1917年琼斯(D.F.Jones,18901963)又对这一假说进行了补充完善。该假说认为，多数显性基因是有利基因，而隐性基因多是不利基因，当两个遗传组成不同的亲本交配时，来自一个亲本的显性有利基因就会将来自另一个亲本的隐性有害基因遮盖住，从而使杂种个体表现出优势。支持这一假说的有利证据是豌豆多节品种和长节品种的杂交试验：两个1.51.8 m高的豌豆品种，一个表现多节，但节间短，另一个品种节数少，但节间长。将这两个品种杂交，杂种一代结合了两个亲本节多、节间长的特性，株高达2.12.5 m。按照显性互补假说的理论，假定上述性状是由位于同一对染色体上的5对基因决定的，并且双亲之间这5对基因互为显隐性关系，即如果一个亲本的基因型是aa，那么另一个亲本的基因型就是AA。这一假说的本质就是杂种可集合双亲的有利基因而产生杂种优势。按照这一假说，根据分离定律和自由组合定律，应该能从杂种后代中选出把全部纯合显性基因聚合起来，表现同样优势的个体。但在实际上几乎是不可能的。显性基因互补假说虽然得到一些试验的证据，但它只考虑等位基因的显性作用，没有考虑非等位基因的相互作用。也没有考虑杂种优势的性状大多属于数量性状，并不表现典型的显隐性关系。超显性假说伊斯特(E.M.East,18791938)1936年提出，异质性本身就是杂种优势形成的根本原因。两个自交系基因型差异程度越大，杂种优势就越大。杂种的这种差异发生于同一基因位点上，这一位点具有众多的复等位微效基因，它们有着不同的遗传组成和不同的生理功能。复等位微效基因间并没有显隐性关系，但它们集合在一起时却能相互作用显示出超出显性基因的效果。假定一对纯合等位基因a1a1能支配一种代谢功能，生长量为1个单位，另一对纯合等位基因a2a2支配另一种代谢功能，生长量为2个单位。那么，杂种的等位基因a1a2就能同时支配a1和a2两种代谢功能，于是可使杂种的生长量超过最优亲本而达3个单位以上。这说明异质等位基因优于同质等位基因的作用，即杂合态优于纯合态。由于这一假说很好地解释了杂种表现远远大于最优亲本的现象，所以称为超显性假说。一对异质等位基因表现超亲优势的试验是超显性假说的有力证据。某些植物的花色遗传是由一对等位基因决定的，但它们的杂种植株的花色往往比任何一株纯合亲本的花色都深。例如，粉红色白色，获得的F1表现为红色；淡红色蓝色，获得的F1表现紫色。这些试验结果说明，异质等位基因的存在常可导致来源于双亲新陈代谢功能的互补，或生理生化反应能力的加强等。越来越多的试验资料支持超显性假说。但这一假说也存在某些片面性，它完全排除了事实上存在的、决定性状的等位基因之间的差别，不承认显性效应在杂种优势中的作用，而且在自花授粉植物中，一些杂种并不一定比其亲本表现优势，也就是异质结合不一定就有优势，这种现象与超显性假说是背离的。显性基因互补假说和超显性假说都将杂种优势归因于双亲异质基因的互作，不同的是：前者认为杂种优势是双亲有利显性基因的聚合和互补，后者认为杂种优势是双亲等位基因间的互补作用。生物界杂种优势的表现是多种多样的，不同的物种、不同的性状形成杂种优势的原因可能是不同的。因此，不能用一个公式去套形形色色的各种表现。杂种优势可能是由于双亲显性基因的聚合和互补、异质等位基因互作和非等位基因互作的单一作用，也可能是由于这些因素的综合作用和累加作用。也就是说，这两个理论是相辅相成的，将两个理论结合起来解释杂种优势更为妥当些。此外，这两个假说只考虑了双亲细胞核基因的相互作用，完全没有涉及母本细胞质基因与父本的核基因间的关系，而实际上许多正反交试验说明，细胞质效应是存在的，有的还相当明显。因此，杂种优势的遗传原因还有待于进一步分析和研究。2概率在遗传分析中的应用在对遗传学问题进行分析时，常常采用棋盘法或分枝法，这两种方法的主要依据都是概率中的两个定理：乘法定理和加法定理。(1)加法定理当一个事件出现时，另一个事件就被排除，这样的两个事件为互斥事件或交互事件。这种互斥事件出现的概率是它们各自概率的和。例如，肤色正常(A)对白化(a)是显性。一对夫妇的基因型都是Aa，他们的孩子的基因型可能是：AA、Aa、aA、aa，概率都是1/4。然而这些基因型都是互斥事件，一个孩子是AA，就不可能同时又是其他。所以一个孩子表现型正常的概率是1/4(AA)1/4(Aa)1/4(aA)3/4(AA或Aa或aA)。(2)乘法定理当一个事件的发生不影响另一事件的发生时，这样的两个独立事件同时或相继出现的概率是它们各自出现概率的乘积。例如，生男孩和生女孩的概率都分别是1/2，由于第一胎不论生男还是生女都不会影响第二胎所生孩子的性别，因此属于两个独立事件。第一胎生女孩的概率是1/2，第二胎生女孩的概率也是1/2，那么两胎都生女孩的概率是1/21/21/4。下面举一个用乘法定理解题的例子。豌豆子粒黄色(Y)对绿色(y)是显性，圆粒(R)对皱粒(r)是显性。控制两对相对性状的非等位基因是按自由组合定律遗传的。如果黄色圆粒豌豆甲(YyRr)和绿色圆粒豌豆乙(yyRr)杂交，问后代出现基因型YyRR的概率是多少？首先分析甲、乙产生配子的种类和概率。根据一对等位基因与另一对等位基因的分离是各自独立的，非等位基因是互不干扰地分配到配子中去的原理，甲产生含有Y和y配子的概率分别是1/2，产生含有R和r配子的概率也分别是1/2。又因为Y和R是同时出现在一个配子中的，因此，它们同时出现在配子中的概率是：1/2(Y)1/2(R)1/4(YR)。根据同样道理，甲可以产生4种配子，它们的概率分别是1/4 YR、1/4 Yr、1/4 yR和1/4 yr，乙可以产生2种配子，它们的概率分别是1/2 yR和1/2 yr。由于甲、乙产生的配子结合是随机的独立事件，只有甲的YR配子和乙的yR配子结合才会得到基因型YyRR的后代，因此，YyRR基因型出现的概率是1/4(YR)1/2(yR)1/8(YyRR)。此题也可以这样分析：先分别考虑基因型中的一对基因。单从豌豆的颜色考虑，甲和乙杂交后代的概率为：Yyyy1/2Yy、1/2yy；单从豌豆的形状考虑，甲和乙杂交后代的概率为：RrRr1/4RR、1/4rr、1/2Rr。因此，甲和乙杂交，后代出现基因型YyRR的概率为：1/4(Yy)1/4(RR)1/8(YyRR)。3两个遗传基本定律的区别与联系基因的分离定律和基因的自由组合定律，这两个遗传的基本定律在生物的遗传中既有区别，又有联系。(1)两个遗传基本定律的区别两个遗传基本定律的根本区别点是基因在染色体上的位置不同，因此，它们在形成配子时的情况也不相同，它们随着染色体的变化而发生各自的变化。基因的分离定律，所研究的是一对相对性状的遗传规律。这个定律揭示的是位于一对同源染色体上的等位基因的变化情况，就是控制一对相对性状的等位基因，在形成配子时是随着同源染色体的分开而分离的。基因的自由组合定律，所研究的是两对或两对以上相对性状的遗传规律。这个定律揭示的是位于非同源染色体上的非等位基因之间的关系。就是控制不同对相对性状的非等位基因，在形成配子时是随着非同源染色体的自由组合而重组的。(2)两个遗传基本定律的联系两个遗传基本定律不仅存在着明显的区别，同时也有着密切的联系。基因分离定律在遗传基本定律中是最基本的定律。基因自由组合定律是基因分离定律的引申和发展。生物体在进行减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因都要彼此分离；在分离之前，它们可能发生交换。在同源染色体上等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因进行自由组合，从而形成各种不同的基因组合的配子。总之，两个遗传的基本定律在配子形成的过程中是相互联系并同时起作用的。