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文檔簡介
1、在遺傳學(xué)第一定律教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的推理能力及應(yīng)用思維長沙縣一中 周荃在生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,就是要求學(xué)生能把生命現(xiàn)象及生命活動規(guī)律加以分析綜合、比較、概括,得出生物概念和生物原理并能加以運用。而在新課程標(biāo)準(zhǔn)中的遺傳與進化模塊更注重科學(xué)思維、推理能力、和設(shè)計實驗的訓(xùn)練,在教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的這種思維和能力,如何落實教學(xué)的有效性?以下幾點是在教學(xué)中的體會,希望和大家一起分享。一、以孟德爾的豌豆的一對相對性狀的雜交實驗分析為支點區(qū)分性狀的顯、隱性和性狀分離現(xiàn)象。1、一對相對性狀的遺傳實驗現(xiàn)象及其分析:P 高莖豌豆 × 矮莖豌豆F1 _豌豆(此性狀為_性狀)互稱為_F2 性狀 比例
2、 _ 1 _豌豆 : _豌豆此現(xiàn)象為_相對性狀顯性高莖高莖矮莖性狀分離3推理及應(yīng)用:相對性狀中顯、隱性的判斷A、根據(jù)顯性與隱性的概念判斷:雜交:相對性狀的純種親本交配,子代表現(xiàn)出來的親本性狀為顯性,子代未表現(xiàn)出來的親本性狀為隱性性狀。也就是相對性狀的親本交配,后代若只表現(xiàn)一種性狀,則后代所表現(xiàn)的性狀為顯性性狀。即:高 X 矮 高 高為顯性 ,矮為隱性 紅 X 白 白 白為顯性,紅為隱性B、根據(jù)性狀分離來判斷:自交:相同性狀的親本交配,子代出現(xiàn)性狀分離,則親本的性狀為顯性性狀,子代中出現(xiàn)的新性狀為隱性性狀即:高 X 高 高 + 矮 則矮為隱性 雙眼皮 X 雙眼皮 單眼皮 則單眼皮為隱性拓展:遺傳
3、病的判斷:即無中生有,有為隱性;有中生無,無為隱性。(無:指無病,有:指有遺傳?。o X 無 無 + 有 有病為隱性遺傳病有 X 有 無 + 有 有病為顯性遺傳病2、示例:(1)、下列四組雜交實驗中能判斷能判斷顯、隱性關(guān)系的有( ) A、紫 X 紫 紫 B、紫 X 紫 紫+白 C、紫 X 白 紫 D、紫 X 白 紫 +白分析:A與B屬于同種性狀交配,看子代是否出現(xiàn)性狀分離。出現(xiàn)性狀分離的則親本為顯性,子代中出現(xiàn)的新性狀為隱性,故答案B可以。C與D屬于相對性狀的個體交配,看子代是否只有一種性狀。子代無性狀分離的只表現(xiàn)出一種性狀的,則子代所表現(xiàn)的性狀為顯性,故答案C也可以。(2)、已知牛的有角和無
4、角為一對相對性狀,由常染色體上的等位基因A、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頭無角公牛與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。根據(jù)上述結(jié)果能否確定這對相對性狀的顯性性狀?簡要說明推斷過程。為了確定有角和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(shè)無突變的發(fā)生)為實驗材料,再進行雜交實驗。應(yīng)怎樣進行?分析:根據(jù)這對相對性狀雜交的交配結(jié)果分析,可得知這對相對性狀不符合顯、隱性的概念的情況,無法判斷顯隱性。要想確定顯隱性,可根據(jù)自交的情況來分析。即可選用多對有角牛(或無角牛)雜交,若后代出現(xiàn)性狀
5、分離(既有有角,又有無角出現(xiàn))或出現(xiàn)無角,則可以確定所選的牛角為顯性。答案: 不能確定。假設(shè)無角為顯性,則公牛的的基因為Aa,6條母牛的基因為aa,每個交配組合的后代或為無角或為有角,概率各為1/2;假設(shè)有角為顯性,則公?;驗閍a,母?;蚩赡転锳A或Aa, 只要母牛中具有Aa的數(shù)目大于3,仍能出現(xiàn)上述情況。從該牛群中選出多對有角牛與有角牛雜交,如果后代出現(xiàn)無角牛,則有角為顯性;若后代全為有角,則有角為隱性。二、以孟德爾對一對相對性狀分離現(xiàn)象的解釋為突破口,正確書寫遺傳圖解,并利用圖解正確理解和應(yīng)用隱性個體純合子的方法來分析問題(即隱性純合子突破法):孟德爾以試驗為基礎(chǔ),對試驗現(xiàn)象和結(jié)果的分
6、析,并質(zhì)疑這一現(xiàn)象和結(jié)果的原因,在嚴(yán)謹周密的推理下,提出了自己的看法和解釋。這不能不說是科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的核心和關(guān)鍵所在。1、一對相對性狀實驗的解析(假說):(1)生物的性狀由遺傳因子控制??刂骑@性性狀的遺傳因子用大寫字母(如D),控制隱性狀性狀的遺傳因子用小寫字母(如d),遺傳因子具有獨立性。(2)生物體細胞中的遺傳因子是成對存在的。那么,顯性個體的遺傳因子(基因)組成有DD/Dd,隱性個體的基因組成只有dd其中遺傳因子組成相同的個體為純合子(如DD/dd),遺傳因子組成不同的個體為雜合子(如Dd)。從上述分析不難看出顯性個體的遺傳組成還不能確定,但隱性個體的遺傳組成一定為隱性純合子:dd(3)
7、配子中只含有每對遺傳因子中的一個。生物體形成生殖細胞配子時,成對的遺傳因子分離,分別進入不同的配子中。由此不難得出純合子只能產(chǎn)生一種配子,雜合子能產(chǎn)生兩種配子。(4)受精、時,雌雄配子的結(jié)合是隨機的。 由此得知純合子只有一種受精方式,而雜合子可能有兩種受精方式應(yīng)用:假說能合理地解釋試驗現(xiàn)象和結(jié)果說明假說的合理性。(1)根據(jù)假說正確書寫并分析高莖豌豆與矮莖豌豆的雜交實驗遺傳圖解:P 高莖 X 矮莖 DD dd配子 D dF1 Dd (高莖)F1 高莖 x 高莖 Dd D d 配子 D d D dF2 DD Dd Dd dd遺傳組成 1DD 2Dd 1dd性狀分離比 3高莖 : 1矮莖強調(diào):注意書
8、寫遺傳圖解的規(guī)范與完整。第一,要注明P、F1、F2、或者親代、子一代、子二代;第二、寫明各代的基因型、表現(xiàn)型,各代之間用 連接;第三、注意圖解中的各種類型的比例。(2)推理與應(yīng)用:隱性純合子突破法確定親本遺傳因子的組成。隱性純合子突破法:即子代出現(xiàn)的隱性性狀其基因組成一定為隱性純合子(aa),其中一個a來自父本,一個a來自母本.即親代基因組成必然都含有一個a基因,然后在根據(jù)親代的表現(xiàn)型做進一步的判斷,確定親本的基因組成。(3)推理與應(yīng)用:純合子與雜合子的判斷純合子:純合子自交,其子代性狀與親本一樣,不會出現(xiàn)性狀分離。雜合子:雜合子自交,其子代往往會出現(xiàn)性狀分離說明:這一規(guī)律對于自花受粉的植株是
9、判斷純合子與雜合子最好的方法。2、示例:(1)牛的毛色有黑色和棕色,如果兩頭黑牛交配,產(chǎn)生了一條棕色牛。請回答: 黑色和棕色哪種毛色是顯性?若用B、b表示控制毛色的顯性與隱性遺傳因子,寫出上述兩頭黑牛及子代棕牛的遺傳因子組成分析:根據(jù)題意:黑 X 黑 棕 ,可以判斷出牛的毛色的顯、隱性,即黑為顯性,棕為隱性。根據(jù)棕色是隱性個體,隱性個體為隱性純合子這一規(guī)律,從而確定親本的顯性黑色個體均為攜帶隱性遺傳因子的雜合子。答案:黑色為顯性,棕色為隱性。兩頭黑牛的遺傳因子組成均為Bb,子代棕牛的遺傳因子組成為bb。三、以假說-演繹法來推理,并科學(xué)設(shè)計實驗來驗證假說為核心,探求規(guī)律,并將這一規(guī)律加以靈活運用
10、。1、孟德爾應(yīng)用自己的解釋合理分析了一對相對性狀的實驗現(xiàn)象,又根據(jù)解釋推理,設(shè)計了檢測F1遺傳因子組成的實驗測交實驗:即用顯性個體F1與隱性個體交配。那么孟德爾是如何推導(dǎo)的呢?按照解釋,F(xiàn)1遺傳組成為Dd,它可以與親本DD、或dd回交,也可以與Dd自交。若F1與顯性親本DD交配,子代全為顯性高莖,無法檢測F1的遺傳組成;若F1與Dd交配,又是原來的自交結(jié)果,仍為假設(shè)情況,也不能說明F1的遺傳組成;而F1與隱性親本dd交配,按照解釋F1應(yīng)為雜合子,會有如下遺傳圖解結(jié)果: 高 矮F1測交: Dd X dd配子 D d d 測交后代 Dd (高) dd(矮) 比例 1 : 1這一測交實驗妙就妙在利用
11、隱性個體為隱性純合子,不僅只能產(chǎn)生一種配子,且并不影響F1產(chǎn)生的配子其遺傳因子在子代中對性狀控制,同時也正好說明在生物體遺傳因子在形成生殖細胞時遺傳因子的的獨立性與分離性,即雜合子Dd可產(chǎn)生D和d兩種配子。孟德爾的實驗結(jié)果與假設(shè)完全吻合,也就說明了原來的假設(shè)與解釋的正確性,從而也就得出了遺傳第一定律分離定律: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(即獨立性)。在形成配子時,成對的遺傳因子分離,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(即分離性)。推理及應(yīng)用:在確定了顯、隱性的情況下,根據(jù)孟德爾這一測交實驗,我們經(jīng)常利用測交實驗來檢測顯性個體是否為雜合子,尤其對
12、于動物個體較為方便。根據(jù)子代性狀分離比1:1,也可以確定親本是測交交配2、示例:(1)研究表明,有一種基因型會導(dǎo)致某種鼠類的死亡。下面是對該鼠類黃毛和黑毛這對性狀的觀察結(jié)果:黃毛鼠之間的交配產(chǎn)生的后代中黃毛鼠與黑毛鼠之比為2:1黃毛鼠與黑毛鼠交配,后代中黃毛鼠與黑毛鼠之比為1:1黑毛鼠間的交配后代只出現(xiàn)黑毛鼠請確定這對性狀的顯隱性,哪種遺傳因子組成致死,并寫出上述交配的遺傳圖解。分析:要確定顯隱性看需分析這三種交配情況:黃X黃 2黃 + 1黑 黃 X 黑 1黃 + 1黑 黑X黑 黑 只有符合性狀分離現(xiàn)象,根據(jù)可確定黃為顯性,黑為隱性。且根據(jù)隱性純合子突破法確定中親本為雜合子。符合測交,可確定其
13、中的黃為雜合子。則為隱性純合子自交。那么到底哪種遺傳因子組成致死?其實只要寫出圖解便可初步確定顯性純合子為致死遺傳因子組成。答案:黃毛為顯性,黑毛為隱性。顯性純合子致死。遺傳圖解如下:顯性遺傳因子A ,隱性遺傳因子a P Aa X A a P Aa X aa 黃 黃 黃 黑 F1 1AA :2Aa :1aa F1 Aa : aa (致死) 黃 黑 黃 黑性狀分離比 2 : 1 性狀分離比 1 : 1 P aa X aa 黑 黑 F1 aa 黑四、借鑒孟德爾的科學(xué)思維方法,以設(shè)計試驗,提升推理和分析應(yīng)用能力為目的,解決實際問題。遺傳規(guī)律是指在有性生殖過程中,遺傳因子在親代與子代之間傳遞規(guī)律。由于
14、遺傳因子和它的行為變化難以觀察,而它控制的性狀在親子代中的具體表現(xiàn)就容易觀察,因此,我們通??筛鶕?jù)性狀表現(xiàn)來推知遺傳因子在傳種接代過程中的遺傳行為。遺傳規(guī)律是孟德爾通過不斷的試驗分析而得到。那么在具體的環(huán)境和條件下,還是具體問題具體分析,但雜交方法、性狀分析方法、配子形成規(guī)律等是可以通用的。也就基于此,我們便可以按要求來操作。另外,孟德爾遺傳第一規(guī)律在實踐中的一個重要應(yīng)用就是在雜交育種上,如何設(shè)計雜交實驗來培育所需性狀的純種?示例:1、已知純種的粳稻與糯稻雜交,F(xiàn)1全為粳稻。粳稻中含直鏈淀粉遇碘呈藍黑色(其花粉粒的顏色反應(yīng)也相同),糯稻含支鏈淀粉,遇碘呈紅褐色(其花粉粒的顏色反應(yīng)也相同)?,F(xiàn)有
15、一批純種粳稻和糯稻,以及一些碘液。請設(shè)計不同方案來驗證遺傳第一定律:分離規(guī)律。(實驗過程中可自由取用必要實驗器材。遺傳因子用M和m表示)。實驗方法:方案一實驗步驟: 實驗預(yù)期現(xiàn)象: 對實驗現(xiàn)象的解釋: 實驗結(jié)論: 方案二實驗步驟: 實驗預(yù)期現(xiàn)象: 對實驗現(xiàn)象的解釋: 實驗結(jié)論: 分析:遺傳第一定律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。即成對遺傳因子在生物體形成生殖細胞時必然分離。要驗證這一規(guī)律,即要說明F1為雜合子,在形成配子時產(chǎn)生兩種不同配子。那么根據(jù)題意一種是利用花粉的顏色反應(yīng)直接鑒定F1產(chǎn)生的花
16、粉粒,直接檢查花粉粒即配子的種類;另外可運用孟德爾創(chuàng)造的測交法來檢測F1的遺傳因子組成及形成配子的情況。此外也可以運用孟德爾的一對相對性狀的雜交實驗方法來檢測F1的遺傳因子組成及形成配子的情況。答案:方案一:運用F1花粉鑒定法。實驗步驟:(1)首先讓純種粳稻和糯稻雜交,獲取F1雜合粳稻。(2)F1開花時取其一個成熟花藥,擠出花粉,置于載玻片上,滴一滴碘液并用顯微鏡觀察)。實驗的現(xiàn)象為:花粉粒中一半呈藍黑色,一半呈紅褐色。實驗現(xiàn)象解釋:F1在產(chǎn)生配子的過程中產(chǎn)生了一種含M基因的配子(藍黑色)和一種含m基因的配子(呈紅褐色)。結(jié)論:F1產(chǎn)生配子的過程中所含遺傳因子M和m分離,并最終形成了兩種不同的
17、配子,從而直接驗證了基因的分離規(guī)律。方案二:采用測交法加以驗證。實驗步驟:(1)首先讓純合的粳稻與糯稻雜交,獲取F1雜合粳稻。(2)讓F1雜合粳稻與糯稻測交,觀察后代性狀分離現(xiàn)象。實驗預(yù)期現(xiàn)象為:測交后代應(yīng)出現(xiàn)兩種不同表現(xiàn)類型且比例為11。解釋:依據(jù)測交使用的糯稻為純合體只產(chǎn)生一種含糯性基因的配子,后代既然出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型,粳稻(含M)和糯稻(含m,且為mm純合),則F1必然產(chǎn)生兩種類型配子,即M和m)。結(jié)論:F1中必然含有遺傳因子M和m,且M和m這對遺傳因子在Fl產(chǎn)生配子的過程中必定彼此分離,最終產(chǎn)生了兩種不同的配子,從而驗證了基因的分離規(guī)律)。方案三:運用自交法加以驗證實驗步驟:(1)首先讓
18、純合的粳稻與糯稻雜交,獲取F1雜合粳稻。(2)讓F1雜合粳稻自交,觀察后代性狀分離現(xiàn)象。實驗預(yù)期現(xiàn)象為:F2代應(yīng)出現(xiàn)兩種不同表現(xiàn)類型且比例為31。解釋:F1為雜合的粳稻,后代既然出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型,粳稻(含M)和糯稻(含m,且為mm純合),則F1必然產(chǎn)生兩種類型配子,即M和m)。結(jié)論:F1中必然含有遺傳因子M和m,且M和m這對遺傳因子在Fl產(chǎn)生配子的過程中必定彼此分離,最終產(chǎn)生了兩種不同的配子,從而驗證了基因的分離規(guī)律)2、云南昆明研究所在野生獼猴中發(fā)現(xiàn)了一只極為罕見的白色雄性獼猴。為了盡快利用這只白色獼猴繁殖一種白色獼猴群,請設(shè)計出交配實驗方案。分析:常色的野生獼猴與罕見的白色獼猴是一對相對性狀。想要繁殖白色獼猴群,最好要繁殖出白色的雌性、白色的雄性獼猴純種。要實現(xiàn)這一目的,可以先讓該只白色雄性獼猴與常色野生雌性獼猴交配,看子代獼猴的毛色情況。若子代出現(xiàn)白色獼猴則選出進行交配;若子代都為常色猴,則讓子代的雌性獼猴與白色獼猴親本交配。答案:首先讓這只白色獼猴與多只野生獼猴交配,
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