第2課時(shí)性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)、分離定律及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.完成“性狀分離比的模擬”實(shí)驗(yàn)，加深對分離現(xiàn)象解釋的理解。2．分析測交實(shí)驗(yàn)，理解對分離定律的驗(yàn)證過程。3．歸納、總結(jié)孟德爾的假說—演繹法，掌握分離定律的內(nèi)容。1.通過“性狀分離比的模擬”實(shí)驗(yàn)，提升自己的動(dòng)手操作能力，化抽象為形象，感知生命的神奇。2．從孟德爾的一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)出發(fā)，體會“假說—演繹法”，并學(xué)會利用這一方法進(jìn)行相關(guān)遺傳實(shí)驗(yàn)的探究分析。一、性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)1．模擬內(nèi)容用具或操作模擬對象或過程甲、乙兩個(gè)小桶雌、雄生殖器官小桶內(nèi)的彩球雌、雄配子不同彩球的隨機(jī)組合雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合2.操作步驟二、分離定律1．假說—演繹法在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的，反之，則說明假說是錯(cuò)誤的。這是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，叫做假說—演繹法。2．分離定律判斷對錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．運(yùn)用假說－演繹法驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總與預(yù)期相符。 ()2．符合分離定律并不一定出現(xiàn)3∶1的性狀分離比。 ()3．在生物的體細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合。 ()4．分離定律發(fā)生在配子形成過程中。 ()[提示]1.×運(yùn)用假說－演繹法驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一定與預(yù)期相符。當(dāng)二者相符時(shí)，假說就是正確的，不相符時(shí)，還需對假說進(jìn)行修正，再進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。2．√3.√4．√性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)及分離定律[問題探究]1．彩球組合為Dd所代表的配子結(jié)合方式相同嗎？為什么？提示：不一定相同。因?yàn)镈(雄)＋d(雌)→Dd，D(雌)＋d(雄)→Dd。2．孟德爾是運(yùn)用假說－演繹法總結(jié)出的基因分離定律，在一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)中，“提出問題”“作出假設(shè)”“演繹推理”“實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”各指什么？提示：(1)孟德爾一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)2中為什么出現(xiàn)性狀分離比為3∶1，屬于假說－演繹法中的提出問題。(2)對分離現(xiàn)象的解釋，屬于假說－演繹法中的作出假設(shè)。(3)設(shè)計(jì)測交實(shí)驗(yàn)，屬于演繹推理。(4)將F1和矮莖豌豆進(jìn)行測交實(shí)驗(yàn)，屬于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。3．原核生物的性狀遺傳遵循基因的分離定律嗎？為什么？提示：不遵循。原核生物不進(jìn)行有性生殖。[歸納總結(jié)]1．性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)教材中的模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置的雌雄配子數(shù)目相同，不具有普遍性，實(shí)際上，在生物體的生殖過程中，一般是雄配子的數(shù)量遠(yuǎn)超過雌配子的數(shù)量，因此，兩個(gè)小桶中的彩球不必一樣多，模擬雄性生殖器官的小桶中的彩球可以多一點(diǎn)，但每個(gè)小桶內(nèi)兩種彩球(D和d)的數(shù)量必須相等。2．假說－演繹法的三點(diǎn)歸納(1)基本步驟：提出問題→作出假設(shè)→演繹推理→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→得出結(jié)論。(2)對演繹的理解：①演繹的實(shí)質(zhì)：根據(jù)假說內(nèi)容推測測交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。②舉例：通過F1產(chǎn)生配子時(shí)遺傳因子分離，推測測交后代的兩種性狀比接近1∶1。(3)對驗(yàn)證的理解：驗(yàn)證就是實(shí)施測交實(shí)驗(yàn)，并統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3．分離定律(1)適用范圍：一對相對性狀的遺傳，只適用于性狀由細(xì)胞核中的遺傳因子控制的真核生物的有性生殖過程。(2)作用時(shí)間：有性生殖形成配子時(shí)。(3)實(shí)質(zhì)：形成配子時(shí)，細(xì)胞中控制一對相對性狀的成對的遺傳因子彼此分離。4．分離定律的驗(yàn)證方法(1)自交法：若自交后代的性狀分離比為3∶1，則證明雜種F1產(chǎn)生了兩種比例相等的配子，即成對的遺傳因子發(fā)生分離。(2)測交法：若測交后代的性狀分離比為1∶1，則證明雜種F1產(chǎn)生了兩種比例相等的配子，即成對的遺傳因子發(fā)生分離。(3)花粉鑒定法：取雜合子的花粉，對花粉進(jìn)行特殊處理后，用顯微鏡觀察并計(jì)數(shù)，若花粉粒類型(顏色)比例為1∶1，則可直接驗(yàn)證基因的分離定律。1．如圖表示對孟德爾一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)的模擬實(shí)驗(yàn)過程，對該實(shí)驗(yàn)過程的敘述不正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)須重復(fù)多次B．甲、乙兩桶內(nèi)兩種顏色小球大小、輕重須一致C．甲、乙兩桶內(nèi)小球總數(shù)不一定要相等，但每個(gè)小桶內(nèi)兩種顏色的小球數(shù)目一定要相等D．抓取完一次并記錄好組合情況后，應(yīng)將兩桶內(nèi)剩余小球搖勻后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)D[該實(shí)驗(yàn)須重復(fù)多次，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，A正確；甲、乙兩桶內(nèi)兩種顏色小球大小、輕重須一致，這樣可以避免人為的誤差，B正確；甲、乙兩桶內(nèi)小球總數(shù)不一定要相等，但每個(gè)小桶內(nèi)兩種顏色的小球數(shù)目一定要相等，且每次抓取的彩球都要放回原桶中，C正確、D錯(cuò)誤。]2．假說－演繹法是科學(xué)研究中常用的方法，孟德爾在發(fā)現(xiàn)基因分離定律時(shí)的“演繹”過程是()A．由一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)推測，生物的性狀是由遺傳因子決定的B．由F2中出現(xiàn)了3∶1性狀分離比，推測生物體產(chǎn)生配子時(shí)，成對遺傳因子彼此分離C．若F1產(chǎn)生配子時(shí)成對遺傳因子彼此分離，則測交后代性狀分離比接近1∶1D．若測交后代性狀分離比接近1∶1，則F1的遺傳因子組成為AaC[由一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)推測，生物的性狀是由遺傳因子決定的與由F2中出現(xiàn)了3∶1性狀分離比，推測生物體產(chǎn)生配子時(shí)，成對遺傳因子彼此分離都是孟德爾對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋，屬于假說內(nèi)容；演繹是根據(jù)假設(shè)的內(nèi)容推測測交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，即若F1產(chǎn)生配子時(shí)遺傳因子分離，則測交后代的兩種性狀分離比接近1∶1；根據(jù)測交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果推出F1的遺傳因子組成為Aa，不屬于演繹過程。]3．(2019·全國卷Ⅲ)玉米是一種二倍體異花傳粉作物，可作為研究遺傳規(guī)律的實(shí)驗(yàn)材料。玉米子粒的飽滿與凹陷是一對相對性狀，受一對等位基因控制?；卮鹣铝袉栴}。(1)在一對等位基因控制的相對性狀中，雜合子通常表現(xiàn)的性狀是________。(2)現(xiàn)有在自然條件下獲得的一些飽滿的玉米子粒和一些凹陷的玉米子粒，若要用這兩種玉米子粒為材料驗(yàn)證分離定律，寫出兩種驗(yàn)證思路及預(yù)期結(jié)果。[解析](1)控制相對性狀的一對等位基因中顯性基因通常對隱性基因呈完全顯性作用，因此雜合子通常表現(xiàn)為顯性性狀。(2)若要驗(yàn)證基因分離定律，則必須獲得雜合子。然而這兩類自然條件下獲得的玉米子粒，我們不能確定它們的顯、隱性及是否為雜合子，因此該驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)就得分情況討論。思路一：①讓兩種玉米分別自交，若某些玉米自交后，子代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，則可驗(yàn)證分離定律；②若這些玉米自交子代均不發(fā)生性狀分離，則都為純合子，讓其雜交，得到的子代為雜合子，再讓其自交，后代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，則可驗(yàn)證分離定律，或者對得到的雜合子進(jìn)行測交，子代出現(xiàn)1∶1的性狀分離比，也可驗(yàn)證分離定律。思路二：①讓這兩種玉米雜交，如果F1都表現(xiàn)一種性狀，則F1為雜合子，再讓F1自交或?qū)ζ錅y交，得到的子代出現(xiàn)3∶1或1∶1的性狀分離比，則可驗(yàn)證分離定律；②如果F1表現(xiàn)兩種性狀且比例為1∶1，則可驗(yàn)證分離定律。[答案](1)顯性性狀(2)思路及預(yù)期結(jié)果①兩種玉米分別自交，若某些玉米自交后，子代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，則可驗(yàn)證分離定律。②兩種玉米分別自交，在子代中選擇兩種純合子進(jìn)行雜交，F(xiàn)1自交，得到F2，若F2中出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，則可驗(yàn)證分離定律。③讓子粒飽滿的玉米和子粒凹陷的玉米雜交，如果F1都表現(xiàn)一種性狀，則用F1自交，得到F2，若F2中出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，則可驗(yàn)證分離定律。④讓子粒飽滿的玉米和子粒凹陷的玉米雜交，如果F1表現(xiàn)兩種性狀，且表現(xiàn)為1∶1的性狀分離比，則可驗(yàn)證分離定律。分離定律的應(yīng)用1.遺傳因子組成的推斷(1)正推類型已知親代的遺傳因子組成或純合子的性狀表現(xiàn)，求子代的遺傳因子組成、性狀表現(xiàn)等。①若親代中有顯性純合子(AA)，則子代一定表現(xiàn)為顯性性狀(A－)。②若親代中有隱性純合子(aa)，則子代中一定含有隱性遺傳因子(－a)。(2)逆推類型已知子代的性狀表現(xiàn)求親代的遺傳因子組成、性狀表現(xiàn)。①判斷出顯隱性關(guān)系。②寫出能確定的基因。隱性突破法：隱性個(gè)體的遺傳因子組成必為隱性純合型(如aa)。遺傳因子填充法：顯性個(gè)體的遺傳因子組成中必有一個(gè)基因是顯性基因，另一個(gè)不確定(寫成填空式，如A－)。③根據(jù)后代性狀表現(xiàn)的分離比推出親本中的待定基因：a.若后代性狀分離比為顯性∶隱性＝3∶1，則雙親一定是雜合子(Aa)，即Aa×Aa→3A－∶1aa。b．若后代性狀分離比為顯性∶隱性＝1∶1，則雙親一定是測交類型，即Aa×aa→1Aa∶1aa。c．若后代只有顯性性狀，則雙親至少有一方為顯性純合子。即AA×AA或AA×Aa或AA×aa。d．若后代只有隱性性狀，則雙親一定都是隱性純合子(aa)。即aa×aa→aa。④把結(jié)果代入原題中進(jìn)行正推驗(yàn)證。2．用分離定律進(jìn)行概率計(jì)算的方法(1)用分離定律進(jìn)行概率計(jì)算時(shí)要注意兩個(gè)法則的運(yùn)用①加法法則：如果兩個(gè)事件是相互排斥的，那么出現(xiàn)這一事件和另一事件的概率是兩個(gè)事件的概率之和。②乘法法則：兩個(gè)(或兩個(gè)以上)獨(dú)立事件同時(shí)出現(xiàn)的概率是它們各自概率的乘積。(2)概率計(jì)算中的常用方法①用經(jīng)典公式計(jì)算：概率＝某性狀或遺傳因子組合數(shù)/總性狀或組合數(shù)。一般呈現(xiàn)方式為分?jǐn)?shù)或百分?jǐn)?shù)。如AA∶Aa＝1∶2，則Aa的概率為2/3。②用配子的概率計(jì)算：個(gè)體的遺傳因子組成是由雌、雄配子共同決定的，因此，利用雌、雄配子出現(xiàn)的概率及乘法定理和加法定理，可以計(jì)算后代中某種遺傳因子組成(或性狀表現(xiàn)類型)出現(xiàn)的概率。3．連續(xù)自交類型的解題技巧雜合子Aa連續(xù)自交n次，雜合子比例為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，純合子比例為1－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，顯性純合子比例＝隱性純合子比例＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)))×eq\f(1,2)。如圖所示：1．番茄果實(shí)的顏色由一對遺傳因子A、a控制，下表是關(guān)于番茄果實(shí)顏色的3個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果。下列分析正確的是()實(shí)驗(yàn)組親本性狀F1的性狀和植株數(shù)目紅果黃果1紅果×黃果4925042紅果×黃果99703紅果×紅果1511508A．番茄的果實(shí)顏色中，黃色為顯性性狀B．實(shí)驗(yàn)組1的親本遺傳因子組成：紅果為AA，黃果為aaC．實(shí)驗(yàn)組2的F1紅果番茄均為雜合子D．實(shí)驗(yàn)組3的F1中黃果番茄的遺傳因子組成可能為AaC[根據(jù)實(shí)驗(yàn)組2或?qū)嶒?yàn)組3可判斷紅色相對于黃色為顯性性狀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)組1中，子代紅果∶黃果≈1∶1，由此可推知其親本的遺傳因子組成，紅果為Aa，黃果為aa，B項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)組2中，子代全為紅果，則親本的遺傳因子組成為紅果AA，黃果aa，F(xiàn)1紅果番茄均為雜合子Aa，C項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)組3中，子代紅果∶黃果≈3∶1，由此可推知親本的遺傳因子組成均為Aa，F(xiàn)1中黃果番茄的遺傳因子組成為aa，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．一對性狀表現(xiàn)正常的夫婦，他們的雙親也正常，但男方有一個(gè)患白化病的妹妹，女方有一個(gè)患白化病的哥哥，這對夫婦生出白化病孩子的概率為()A．1/4 B．1/9C．4/9 D．1/16B[根據(jù)題意，雙親正常，生有患白化病的孩子，可推知白化為隱性性狀，相關(guān)遺傳因子用A、a表示。男方有一個(gè)患白化病的妹妹，則男方父母的遺傳因子組成均為Aa，其后代遺傳因子組成及比例是1/4AA、1/2Aa、1/4aa，而男方表現(xiàn)正常，其遺傳因子組成不會是aa，只可能是AA或Aa，且兩者的比例為1∶2，因此他的遺傳因子組成為Aa的概率為2/3；同理，女方的遺傳因子組成為Aa的概率也為2/3。他們生出白化病孩子的概率為(2/3)×(2/3)×(1/4)＝1/9。]3．將具有一對等位基因的雜合體，逐代自交3次，在F3中純合體的比例為()A．1/8 B．7/8C．7/16 D．9/16B[雜合體自交，后代中雜合體占1/2，純合體自交，后代均為純合體，那么雜合體自交3次，F(xiàn)3中雜合體的比例應(yīng)為(1/2)×(1/2)×(1/2)＝1/8，所以F3中純合體的比例為1－(1/8)＝7/8。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.豌豆作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)：自花傳粉和閉花受粉；具有易于區(qū)分的相對性狀。2.具有相對性狀的純合親本雜交，F(xiàn)1表現(xiàn)出的性狀為顯性性狀。3.在一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)2的性狀分離比為3∶1；在測交實(shí)驗(yàn)中，性狀分離比為1∶1。4.顯隱性性狀的判斷方法(1)具相對性狀的親本雜交，若子代只出現(xiàn)一種性狀，則該性狀為顯性性狀。(2)具相同性狀的親本雜交，若子代出現(xiàn)不同性狀，則新出現(xiàn)的性狀為隱性性狀。5.純合子自交后代仍為純合子，雜合子自交后代既有純合子也有雜合子。6.分離定律的內(nèi)容：在形成配子時(shí)，控制同一性狀的成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。1．在“性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)”中，每次抓取統(tǒng)計(jì)過的小球都要重新放回桶內(nèi)，其原因是()A．保證雌雄配子中兩種配子的數(shù)目相等B．避免小球的丟失C．小球可能再次使用D．避免人為誤差A(yù)[小球重新放回，能保證每次抓取小球時(shí)，成對的、控制相對性狀的遺傳因子分離，形成數(shù)目相等的兩種配子(小球)。]2．孟德爾對分離現(xiàn)象的原因提出了假說，下列不屬于該假說內(nèi)容的是()A．雜種F1自交后代會產(chǎn)生3∶1的性狀分離比B．豌豆種子的圓粒和皺粒是由一對遺傳因子控制的C．形成下一代新的植株時(shí)，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的D．植物的花粉(或精子)中的遺傳因子只有體細(xì)胞的一半A[雜種F1自交后代會產(chǎn)生3∶1的性狀分離比是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不屬于假說內(nèi)容，A錯(cuò)誤；孟德爾認(rèn)為生物的性狀是由遺傳因子決定的，如豌豆種子的圓粒和皺粒是由一對遺傳因子控制的，B正確；孟德爾認(rèn)為形成下一代新的植株時(shí)，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的，C正確；孟德爾認(rèn)為生物體在形成配子時(shí)，成對的遺傳因子彼此分離，分別進(jìn)入不同的配子中，配子只含每對遺傳因子中的一個(gè)，如植物的花粉(或精子)中的遺傳因子只有體細(xì)胞的一半，D正確。]3．水稻的非糯性對糯性是顯性性狀，將純合子糯性品種與純合子非糯性品種雜交得到F1，讓F1自交得到F2。取F2植株的花粉用碘液染色，已知非糯性花粉遇碘液呈藍(lán)黑色，糯性花粉遇碘液呈橙紅色。在顯微鏡下統(tǒng)計(jì)這兩種花粉的數(shù)量，非糯性花粉與糯性花粉的數(shù)量比應(yīng)是()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．3∶1A[設(shè)非糯性由遺傳因子W控制，糯性由遺傳因子w控制，則親本組合為非糯性(WW)×糯性(ww)，F(xiàn)1為Ww，表現(xiàn)為非糯性，F(xiàn)1自交得F2，F(xiàn)2為1/4WW、1/2Ww和1/4ww，故F2植株的花粉中，非糯性花粉W占(1/4)＋(1/2)×(1/2)＝1/2，糯性花粉w占(1/2)×(1/2)＋(1/4)＝1/2，所以F2植株中，非糯性花粉與糯性花粉的數(shù)量比應(yīng)是1∶1。]4．如圖為山羊的毛色遺傳圖解(相關(guān)遺傳因子用A和a表示)，下列相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()A．白色對黑色為顯性B．圖中黑色山羊均為純合子C．4和5再生一個(gè)白色雄性山羊的概率為3/4D．7為純合子的概率為1/3C[因?yàn)?和5都是白色個(gè)體，但它們生有一個(gè)黑色的后代6，故白色對黑色為顯性，A正確。因?yàn)楹谏珵殡[性，所以凡是黑色個(gè)體均為隱性純合子，遺傳因子組成是aa，B正確。因?yàn)?和5均為顯性個(gè)體，所以它們都有一個(gè)顯性遺傳因子A，又因?yàn)樗鼈兩泻谏蟠粤硪粋€(gè)遺傳因子都是a，故4和5的遺傳因子組成都是Aa，所以它們再生育一個(gè)白色后代(A_)的概率為3/4，這些后代中雌雄各占一半，故4和5再生一個(gè)白色雄性山羊的概率＝3/4×1/2＝3/8，C錯(cuò)誤。因?yàn)?和5遺傳因子組成都是Aa，故白色個(gè)體7的遺傳因子組成及比例分別是1/3AA和2/3Aa，D正確。]5．下表是豌豆花色的三個(gè)組合的遺傳實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若控制花色的遺傳因子用A、a表示，請分析表格回答問題。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405411二白花×白花0820三紫花×紫花1249413(1)根據(jù)組合________可判斷出________花為顯性性狀。(2)組合一中紫花親本的基因型為________，該組交配方式為________。(3)組合三中，F(xiàn)1中紫花的基因型為________，其中純合子所占的比例為________。(4)組合三中，F(xiàn)1中紫花正常繁殖，其后代表現(xiàn)型及比例為_______________。[解析](1)組合三中親本均為紫色性狀，F(xiàn)1中出現(xiàn)了白色性狀，即發(fā)生了性狀分離，說明紫花是顯性性狀。(2)組合一的F1中紫花∶白花≈1∶1，說明紫花親本的基因型為Aa，白花親本的基因型為aa，該組交配相當(dāng)于測交。(3)組合三的F1中紫花∶白花≈3∶1，所以F1中紫花的基因型為AA或Aa，其中純合子AA所占的比例為1/3，雜合子Aa所占的比例為2/3。(4)純合子AA(占1/3)自交后代全部表現(xiàn)為紫花，占1/3，雜合子Aa(占2/3)自交后代中紫花占2/3×3/4＝1/2，白花占2/3×1/4＝1/6，所以組合三中，F(xiàn)1中的紫花正常繁殖，其后代表現(xiàn)型及比例為紫花∶白花＝5∶1。[答案](1)三紫(2)Aa測交(3)AA或Aa1/3