“假說-演繹法”在解答遺傳題中的應用

1、“假說-演繹法”在解答遺傳題中的應用解題探討.江蘇陸敏剛"假說一演繹法"是在觀察和分析的基礎上提出問題以后,通過推理和想象提出解釋問題的假說,根據(jù)假說進行演繹推理,再通過實驗檢驗演繹推理得出的預期結(jié)果.如果實驗結(jié)果與預期結(jié)果一致,就證明假說是正確的;反之,則證明假說是錯誤的.其基本思路簡要表示如下:提出問題(科學實驗,發(fā)現(xiàn)事實)一作出假說(大膽猜測,提出假設)一演繹推理(演繹推理,實驗驗證)一預期結(jié)果一根據(jù)實驗結(jié)果與預測結(jié)果是否一致,判斷假說是否正確一得出結(jié)論(即正確的假說).普通高中生物課程標準明確指出要領(lǐng)悟假說一演繹等科學方法及其在科學研究中的應用,在高考試題中也不斷出

2、現(xiàn)以"假說一演繹法"為背景的試題,在各地調(diào)研考試中也多次出現(xiàn).下面通過一些典型例題的分析來說明"假說一演繹法"在解題中的應用.例1."假說一演繹法"是現(xiàn)代科學研究中常用的一種科學方法.下列屬于孟德爾在發(fā)現(xiàn)基因分離定律時的"演繹"過程的是()八若遺傳因子位于染色體上,則遺傳因子在體細胞中成對存在B若F產(chǎn)生配子時成對遺傳因子分離,則測交后代會出現(xiàn)兩種性狀且比例接近1:1C.若F產(chǎn)生配子時成對遺傳因子分離,則F2中三種基因型個體比例接近1:2:1D.由F2出現(xiàn)了"3:1"的性狀分離比推測生物在K/2時

3、控制有害動物最有效B.圖示規(guī)律可作為控制人口增長的依據(jù)C.該圖可用于實踐中估算種群最大凈補充量D.在K/2時捕撈魚類最易得到最大日捕獲量解析:A項控制害蟲的最佳時期在K/2之前最好;B項人口的增長與一般種群不同,它受到的制約因素很多,所以不能用一般規(guī)律作為控制人口增長的依據(jù);C項此圖表示出生率,死亡率和種群密度的關(guān)系,從圖示可得出生率一死亡率一凈補充量,故該圖可用于實踐中估算種群最大凈補充量;D項捕撈魚類最易得到最大日捕獲量應在K值時.答案:C選修部分的考題,延續(xù)了近幾年的命題特點,繼續(xù)強調(diào)流程圖,圍繞一個主題,對多項生物技術(shù)進行綜合考查,但試題著眼于基本知識,難度較低.例5.(2010年山東

4、理綜卷一34)生物柴油是一種可再生的清潔能源,其應用在一定程度上能夠減緩人類對化石燃料的消耗.科學家發(fā)現(xiàn),在微生物M產(chǎn)生的脂肪酶作用下,植物油與甲醇反應能夠合成生物柴油(如下圖).(1)用于生產(chǎn)生物柴油的植物油不易揮發(fā),宜選用,方法從油料作物中提取.(2)篩選產(chǎn)脂肪酶的微生物M時,選擇培養(yǎng)基中添加的植物油為微生物生長提供,培養(yǎng)基滅菌采用的最適方法是法.(3)測定培養(yǎng)液中微生物數(shù)量,可選用法直接計數(shù);從微生物M分離提取的脂肪酶通常需要檢測,以確定其應用價值;為降低生物柴油生產(chǎn)成本,可利用技術(shù)使脂肪酶能夠重復使用.(4)若需克隆脂肪酶基因,可應用耐熱DNA聚合酶催化的技術(shù).解析:本題綜合考查多種生

5、物技術(shù).(1)因為植物油不揮發(fā),所以不適合采用蒸餾法提取,應用壓榨法或萃取法提取.(2)植物油中不含礦質(zhì)元素,只為微生物提供能量.培養(yǎng)基適合用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌.(3)測定微生物的數(shù)量,可以用顯微鏡直接計數(shù)法直接計數(shù).分離出的脂肪酶要對其活性進行檢測,以確定其應用價值.可以利用酶固定技術(shù)重復使用脂肪酶.答案:(1)壓榨萃取(注:兩空順序無先后)(2)碳源高壓蒸汽滅菌(3)顯微鏡直接計數(shù)酶活性(或:酶活力)固定化酶(或:固定化細胞)(4)PCR(或:多聚鏈式反應,聚合酶鏈式反應);解題探討體產(chǎn)生配子時,成對遺傳因子彼此分離解析:盂德爾在做豌豆一對相對性狀的兩種親本雜交實驗中,發(fā)現(xiàn)F的表現(xiàn)型一

6、致,Fz出現(xiàn)性狀分離且分離比為3:1的現(xiàn)象,由此提出對分離現(xiàn)象解釋的假說:F形成配子時,成對的遺傳因子彼此分離,分別進入不同配子中,受精時雌雄配子結(jié)合是隨機的.演繹推理的過程為:若F產(chǎn)生配子時成對遺傳因子彼此分離,則測交后代會出現(xiàn)兩種性狀且比例接近1:1.最后通過具體測交實驗檢驗假設,從而得出分離定律.孟德爾設計了測交實驗,并根據(jù)假說,對測交實驗的結(jié)果進行演繹推理:子一代是雜合體,必然產(chǎn)生兩種數(shù)量相等的配子,與隱性純合子雜交后代的性狀分離比必然是1:1,因此屬于演繹的是B項.答案:B例2."假說一演繹法"是現(xiàn)代科學研究中常用的一種科學方法.這種方法的運用促進了生物科學的研究

7、,使遺傳學由描述性研究進入理性推導和實驗驗證的研究階段.請回答:(1)孟德爾運用這種方法發(fā)現(xiàn)了遺傳的兩個基本定律:在觀察豌豆的實驗中,提出了問題;通過嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂?提出了對和進行解釋的假說;并進行了演繹推理,巧妙設計了實驗,檢驗了演繹推理的結(jié)論.(2)請用"假說一演繹法"對果蠅性狀的遺傳進行研究.果蠅體表硬而長的毛稱為剛毛,一個自然繁殖的直剛毛果蠅種群中,偶然出現(xiàn)了一只卷剛毛雄果蠅.卷剛毛性狀是如何產(chǎn)生和遺傳的呢?有一種假說認為這是親代生殖細胞中X染色體上的基因發(fā)生顯性突變所致,請嘗試再寫出兩種假說:已知這只卷剛毛雄果蠅與直剛毛雌果蠅雜交,F全部為直剛毛,F雌雄果

8、蠅隨機交配,F2的表現(xiàn)型及比例是直剛毛雌果蠅:直剛毛雄果蠅:卷剛毛雄果蠅一2:1:l,此時最合理的假說是一.依據(jù)這一假說進行演繹推理,設計個最簡單的驗證實驗,實驗設計思路是,如果后代出現(xiàn)的表現(xiàn)型是,比例分別是,則假說是正確的.解析:依題意推知,假說可以是:親代生殖細胞中X染色體上基因發(fā)生隱性突變;或親代生殖細胞中常染色體基因發(fā)生顯性突變;或隱性基因的攜帶者交配后代發(fā)生性狀分離;或環(huán)境因素影響基因的表達.因為F2的表現(xiàn)型及其比例存在性別差異,故為伴性遺傳,最合理的假說應該是親代生殖細胞中X染色體上的基因發(fā)生了隱性突變.選擇測交實驗驗證提出的假說,也就是選擇F中直剛毛雌果蠅與卷剛毛雄果蠅測交.答案

9、:(1)相對性狀的雜交分離現(xiàn)象自由組合現(xiàn)象測交(2)親代生殖細胞中x染色體上基因發(fā)生隱性突變;親代生殖細胞中常染色體上基因發(fā)生顯性突變(或由隱性基因的攜帶者交配后發(fā)生性狀分離,環(huán)境影響基因的表達)親代生殖細胞中X染色體上基因發(fā)生隱性突變選擇F中直剛毛雌果蠅與卷剛毛雄果蠅進行測交直剛毛雌果蠅,卷剛毛雌果蠅,直剛毛雄果蠅,卷剛毛雄果蠅1:l:1:1例3.已知牛的有角與無角為一對相對性狀,由常染色體上的等位基因A與a控制.在自由放養(yǎng)多年的一群牛中(無角的基因頻率與有角的基因頻率相等),隨機選出1頭無角公牛和6頭有角母牛分別交配,每頭母牛只產(chǎn)了1頭小牛.在6頭小牛中,3頭有角,3頭無角.(1)根據(jù)上述

10、結(jié)果能否確定這對相對性狀中的顯性性狀?請簡要說明推斷過程.(2)為了確定有角與無角這對相對性狀的顯隱性關(guān)系,用上述自由放養(yǎng)的牛群(假設無突變發(fā)生)為實驗材料,再進行新的雜交實驗,應該怎樣進行?(簡要寫出雜交組合,預期結(jié)果并得出結(jié)論)解析:(1)按"假說一演繹法"的基本思路分析如下表提出問題牛的有角與無角哪個為顯性性狀?提出假說假說l:無角為顯性假說2:有角為顯性P元角公牛有角母牛P無角公牛有角母牛無角公牛有角母牛Aa×aaaa×Aa或aa×AAJJF11/2Aal/2aaF1I,/2aa1/2AaAa演繹推理無角有角無角有角有角由于配子的隨機結(jié)

11、合及后代數(shù)量少,實際分離比例可能偏離1/26個組合后代合計會只要6頭母牛中具有Aa基因型的頭數(shù)大預期結(jié)果出現(xiàn)3頭無角小牛,3干或等于3頭,那么6個組合后代合計也頭有角小牛會出現(xiàn)3頭無角小牛,3頭有角小牛實驗結(jié)果6頭小牛中,3頭有角,3頭無角得出結(jié)論無角為顯性的假說成立有角為顯性的假說成立(2)從牛群中選擇多對有角牛與有角牛雜交,結(jié)果和結(jié)論的對應關(guān)系分析如下表:解題探討提出問題牛的有角與無角哪個為顯性性狀?提出假說假說1:無角為顯性假說2:有角為顯性P有角公牛有角母牛P有角公牛有角母牛aaXaaA_×A-l演繹推理F1aaF1會出現(xiàn)aa(無角)有角預期結(jié)果后代全部為有角小牛后代會出現(xiàn)無

12、角小牛答案:(1)不能確定.假設無角為顯性,則公牛的基因型為Aa,6頭母牛的基因型都為aa,每個交配組合的后代或為有角或為無角,概率各占1/2,6個組合后代合計會出現(xiàn)3頭無角小牛,3頭有角小牛.假設有角為顯性,則公牛的基因型為aa,6頭母?？赡苡袃煞N基因型,即AA和Aa.AA的后代均為有角.Aa的后代或為無角或為有角,概率各占1/2,由于配子的隨機結(jié)合及后代數(shù)量少,實際分離比例可能偏離J/2.所以,只要母牛中具有Aa基因型的頭數(shù)大于或等于3頭,那么6個組合后代合計也會出現(xiàn)3頭無角小牛,3頭有角小牛.綜合上述分析,不能確定有角為顯性,還是無角為顯性.(2)從牛群中選擇多對有角牛與有角牛雜交(有角

13、牛×有角牛),如果后代出現(xiàn)無角小牛,則有角為顯性,無角為隱性;如果后代全部為有角小牛,則無角為顯性,有角為隱性.例4.鴿子從出生到成年,雌雄個體在外觀上幾乎完全一樣,僅憑肉眼難以區(qū)分性別.已知雌性鴿子的性染色體組成為ZW,雄性鴿子的性染色體組成為ZZ.在鴿子中有一半Z染色體的復等位基因系列,BA(灰紅色)對B(藍色)為顯性,B對b(巧克力色)為顯性.現(xiàn)有一只灰紅色鴿子和一只藍色鴿子,它們的后代中出現(xiàn)了一只巧克力色的個體,據(jù)此分析回答:(1)能否判斷出這3只鴿子的性別?請用遺傳圖解輔以文字表達的方式推導結(jié)果.(2)若題中灰紅色鴿子和藍色鴿子進行多次雜交,請求出后代的表現(xiàn)型及其比例(理論

14、值),寫出推導過程.解析:(1)假設一:灰紅色鴿子為雄性,藍色鴿子為雌性,則有:.P:z(灰紅色)×旱Zw(藍色)F1:Zk(巧克力色)由子代的表現(xiàn)型可知,親本中灰紅色鴿子的基.因型必然為ZeaZ,所以子代鴿子的基因型必然為Zbw,性別為雌性.,假設二:灰紅色鴿子為雌性,藍色鴿子為雄性,則有:P:旱ZeaW(灰紅色)×舍(藍色)F1:Zk(z5克力色)由子代的表現(xiàn)型可知,親本中藍色鴿子的基因型必然為ZBZb,所以子代鴿子的基因型必然為ZW,性別為雌性.結(jié)論:兩種假設中,子代巧克力色鴿子的基因型均為Zbw,所以其性別可以確定為雌性,但兩種假設都成立,故親本的性別無法確定.(2

15、)若假設一成立,則有:P:蠻zBAZb(灰紅色)×旱ZBw(藍色)F】:zBAzBAWZBZbZW灰紅色灰紅色藍色巧克力色2:1:1若假設二成立:則有:P:旱z隊w(灰紅色)×舍ZBZb(藍色)F1:zBAZszBAZbZBWZW灰紅色灰紅色藍色巧克力色2:1:1故灰紅色鴿子與藍色鴿子進行多次雜交后,后代的表現(xiàn)型及其比例為灰紅色:藍色:巧克力色一2:1:1.跟蹤訓練1.在解釋分離現(xiàn)象的原因時,下列哪項不屬于孟德爾假說的內(nèi)容?()生物的性狀是由遺傳因子決定的B.基因在體細胞染色體上成對存在C受精時雌雄配子的結(jié)合是隨機的D.配子只含有每對遺傳因子中的一個2.某遺傳實驗小組用純合

16、的紫花香豌豆(AABB)和白花香豌豆(aabb)雜交,得到Fl植株366棵全部表現(xiàn)為紫花,F自交后代1650棵,性狀分離比為9:7.是F產(chǎn)生配子時不遵循自由組合定律呢?還是FI產(chǎn)生配子時仍遵循自由組合定律,只是其他原因?qū)е逻@一特殊性狀分離比呢?請用"假說一演繹法"對其進行討論.(1)你的假說是根據(jù)你的假說,你演繹推理的結(jié)論是(2)請設計一個實驗證明你的假說是否正確.解題探討實驗步驟一實驗結(jié)果及結(jié)論n一一3.孔雀魚是一種常見的觀賞魚,其性別決定方式屬于XY型,是非常好的遺傳學實驗材料.幾十年前,德國的一位育種者在眾多的孔雀魚幼魚中發(fā)現(xiàn)一條身體后半部為暗色的個體,并以此個體為基

17、礎培育出了"禮服"品種.用"SLHIE"品種的雌魚作親本(P)與其他品種的雄魚雜交,所得子代(F)個體中,雌雄魚均表現(xiàn)"?LnF"性狀;將子代(F】)雌雄個體自由交配,所得子代(F2)個體中,雌魚均表現(xiàn)"禮服"性狀,雄魚表現(xiàn)為l/2"LHF-"性狀,I/2無"禮服"性狀.請用"假說一演繹法"對"禮服"性狀的遺傳進行研究.(1)"假說演繹法"的一般步驟為:提出問題一一一實驗檢驗一得出結(jié)論.(2)在研究"禮服&

18、quot;性狀遺傳的步驟中,你的具體內(nèi)容是.(3)在研究"禮服"性狀遺傳的步驟中,你的具體內(nèi)容是.(4)在研究"禮服"性狀遺傳的步驟中,你的具體內(nèi)容是(并請用遺傳圖解表示,基因符號為A,a).(5)根據(jù)你的研究,請預測個體自由交配所得F.的性狀表現(xiàn)型之比為雌"禮服":雌無"禮服":雄"禮服":雄無"LHF."一.4.經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一只雌鼠的染色體上的某基因發(fā)生突變,使得野生型性狀變?yōu)橥蛔冃?假定上述突變后的雌鼠為雜合子,讓其與野生型雄鼠雜交,代的表現(xiàn)型有4種,分別為突變型旱,野生

19、型旱,突變型舍,野生型,比例為1:1:I:I.從F代選用野生型旱,突變型的個體進行雜交,其下一代的表現(xiàn)型中所有的舍都為野生型,所有的旱都為突變型.該突變基因是位于x染色體上還是常染色體上呢?現(xiàn)有一同學根據(jù)上述情況,對于這一問題作出了以下的分析判斷,請你填寫該同學還沒完成的內(nèi)容.假設1:突變基因位于x染色體上.遺傳圖解:假設2:突變基因位于常染色體上.遺傳圖解:.分析判斷:.5.從一個自然果蠅種群中選出一部分未交配過的灰色和黃色兩種體色的果蠅,這兩種體色的果蠅數(shù)量相等,每種體色的果蠅雌雄各半.已知灰色和黃色這對相對性狀受一對等位基因控制,所有果蠅均能正常生活,性狀的分離符合遺傳的基本定律.現(xiàn)用兩

20、個雜交組合:灰色雌蠅×黃色雄蠅,黃色雌蠅×灰色雄蠅,只做一代雜交試驗,每個雜交組合選用多對果蠅.推測兩個雜交組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀,并以此為依據(jù),對哪一種體色為顯性性狀,以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上這兩個問題,做出相應的推斷.(要求:只寫出子一代的性狀表現(xiàn)和相應推斷的結(jié)論)參考答案:1.B2.(1)一個性狀可以由多個基因控制基因型為AB一的香豌豆開紫花,基因型為aaB一,abE,aabb的香豌豆開白花(2)實驗步驟:第一年選用F植株與親本白花香豌豆測交,得到香豌豆種子第二年將香豌豆種子種植,統(tǒng)計花的種類及數(shù)量實驗結(jié)果及結(jié)論:如果出現(xiàn)紫花與白花的比例約為

21、1:3,說明F產(chǎn)生配子時遵循自由組合定律如果出現(xiàn)紫花與白花為其他比例,說明F產(chǎn)生配子時不遵循自由組合定律3.(1)(提出)假說演繹(推理)(2)"禮服"性狀的遺傳存在性別差異("禮服"性狀的遺傳與性別相關(guān)聯(lián))(3)控制"禮服"性狀的基因為顯性基因,且位于X染色體上(4)雌性無"禮服"性狀個體與F中雄性"禮服"性狀的個體交配(如下圖)F,雄性"禮服"雌性無"札服"親代:XAyXaXa八l配子:XY,<l子代:XAXaXW雌性"禮服&q

22、uot;雄性無"禮服"l:1(5)7:1:6:24.分析判斷:假設1的遺傳圖解所表示的推理結(jié)果與雜交實驗結(jié)果一致,假設2的遺傳圖解所表示的推理結(jié)果與雜交實驗結(jié)果不一致,所以,突變基因位于X染色體上''考點專題遺傳的基本規(guī)律"復習指導一,知識網(wǎng)絡江蘇吳久宏rL.n廠Lr一一1rJrI羹警z翼墓基因分I離定律基因自組合I定律遺傳的摹本定律盂德爾實科學方法蝗蟲薩頓+推論+曼微觀察類比推理明.摩爾根假說一演繹法二,疑難點撥1.雜合子Aa連續(xù)自交,第n代的比例分析當雜合子(Aa)自交n代后,后代中的雜合子(Aa)所占比例為1/2,純合子(AA+aa)所占比例為11/2,其中AA,aa所占比例分別為(11/)×1/2.當n無限大時,純合子概率接近100.這就是白花傳粉植物(如豌豆)在自然情況下一般為純合子的原因.下圖曲線表示隨著自交代數(shù)的變化,純合子,雜合子所占比例的變化.o0l23456n/代數(shù)提醒:自交不同于自由交配,自由交配指各種基因型之間均可交配,子代情況應將各自由交配后代的全部結(jié)果一并統(tǒng)計.自交,即同種基因型之間的交配,子代情況只需統(tǒng)計各自交結(jié)果