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第2课时 孟德尔的豌豆杂交实验(一)
[目标导读] 1.完成“性状分离比的模拟”实验，加深对分离现象解释的理解。2.结合教材P7图1－6，分析测交实验，理解对分离定律的验证过程。3.归纳总结孟德尔假说—演绎法，掌握分离定律的内容。
[重难点击] 1.“性状分离比的模拟”实验。2.对分离定律的验证过程。3.分离定律的内容。 1．一对相对性状的杂交实验 (1)过程
P 高茎×矮茎 ↓ F1 高茎(显性性状) ↓? F2 高茎∶矮茎(性状分离现象) 3∶1 (性状比) (2)特点 ①P具有相对性状。 ②F1全部表现为显性性状。
③F2出现性状分离现象，分离比约为显性性状∶隐性性状＝3∶1。 2．对分离现象的解释
孟德尔对分离现象提出的假说(遗传图解如下) (1)生物的性状是由遗传因子决定的。 (2)体细胞中遗传因子是成对存在的。 (3)配子中的遗传因子是单个存在的。 (4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。 课堂导入
在科学探究过程中，有些问题单凭观察是难以得出结论的。这时就需要通过实验来探究。实验当然也离不开观察，但与单纯的观察不同的是，实验是在人为控制研究对象的条件下进行的观察。在难以直接拿研究对象做实验时，有时用模型来做实验，即模仿实验对象制作模型，或者模仿实验的某些条件进行实验，这样的实验叫做模拟实验。如何进行模拟实验体验孟德尔的假说呢？
探究点一 “性状分离比的模拟”实验
由于材料缺乏或微观效果不明显等而用替代实验材料设计的实验是模拟实验，我们可以通过性状分离比的模拟实验来体验孟德尔的假说。 1．实验原理
由于进行有性杂交的亲本，在形成配子时，成对的遗传因子发生分离；受精时，雌雄配子又会随机结合形成合子，因此，杂合子杂交后发育成的个体一定会发生性状分离。本实验就是通过模拟雌雄配子随机结合的过程，来探讨杂种后代性状的分离比。 2．实验装置
甲、乙两个小桶，分别代表雌、雄生殖器官；甲、乙小桶内的彩球，分别代表雌、雄配子；用甲、乙小桶内不同彩球的随机组合，模拟雌雄配子的随机结合。 3．实验过程
(1)取甲、乙两个小桶，每个小桶内放入两种彩球各10个。甲桶中的D小球与d小球就分别代表含显性遗传因子和含隐性遗传因子的两种雌配子；乙桶中的D小球与d小球就分别代表含显性遗传因子和隐性遗传因子的两种雄配子。
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(2)分别摇动甲、乙两个小桶，使桶内小球充分混合。 (3)分别从两个桶内随机抓取一个小球，这表示让雌配子与雄配子随机结合形成合子。每次抓取后，记录下这两个小球的字母组合。
(4)将抓取的小球放回原来的小桶，按上述方法重复做50～100次。 4．实验分析
(1)每个小桶内的两种彩球必须相等，因为杂种F1(Dd)产生比例相等的两种配子。 (2)实验中，甲、乙两个小桶内的彩球数量都是20个，这符合自然界的实际情况吗？ 答案 不符合。自然界中，一般雄配子的数量远远多于雌配子的数量。
(3)在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个并且摇匀使彩球混合均匀的原因是什么？ 答案 为了使代表雌雄配子的两种彩球被抓出的机会相等。 (4)为了保证不同配子间结合机会均等，且所得结果与理论值接近，在实验过程中应注意哪些问题？
答案 ①抓取小球时应随机抓取；②双手同时进行，且闭眼；③应将抓取的小球放回原桶；④重复多次。
(5)理论上，实验结果应是：彩球组合DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，但有位同学抓取4次，结果是DD∶Dd＝2∶2，这是不是说实验设计有问题？
答案 不是。DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1是一个理论值，如果统计数量太少，不一定会符合DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1的理论值，统计的数量越多，越接近该理论值。 归纳提炼 实验注意事项
(1)选材：选择的小球大小要一致，质地要统一，抓摸时手感要相同，以免造成人为误差；盛放小球的容器最好采用小圆桶或圆柱形容器，不要采用方形容器，以便摇动小球时能充分混合。
(2)抓球时应该双手同时进行，而且要闭眼，以免造成人为误差。
(3)桶内两种小球的数量必须相等，即标记D、d的小球数量必须为1∶1，每次抓球以前，必须摇动小桶中的彩球，使其充分混合。每次抓出的两个小球统计后必须各自放回各自的小桶，以保证概率的准确。
(4)实验中会出现连续几次遗传因子组成相同的情况，这属于正常现象，随着抓取次数的增多，就会越接近理论值。 活学活用
1．下列有关“性状分离比的模拟”实验的叙述，不正确的是( ) A．彩球大小、形状、质地、重量等要一致
B．每次抓彩球以前必须摇动小桶，使彩球充分混合
C．每次抓彩球，统计的彩球不必放回桶内，重复进行多次即可 D．抓彩球时应双手同时进行，最好闭眼 答案 C
解析 每次抓彩球，统计的彩球都要放回原来的小桶内，摇匀，保证桶内两种彩球数量相等，即模拟配子结合之前，产生的雌配子或雄配子数量相等。重复做50～100次，重复次数越多，越接近理论比例。
探究点二 对分离现象解释的验证
孟德尔在验证假设前，对他的假设作了严密的逻辑演绎推理，然后再通过实施实验并统计比对了实验结果和演绎推理的结果，请阅读教材P6～P7内容，完成下列问题： 1．孟德尔进行演绎推理的起点是__B__。 A．F2出现高茎∶矮茎＝3∶1
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B．F1产生了D∶d＝1∶1的配子
C．遗传因子控制性状，在体细胞中成对存在 D．雌、雄配子随机结合
2．演绎推理：基于上述起点，孟德尔进行了精彩的演绎推理。他认为若他的假设成立，则让杂种子一代和隐性纯合子杂交，杂交后代的性状表现的种类和比例为高茎∶矮茎＝1∶1。后来，这种杂交实验被称为测交。请阅读教材并完善下面的演绎推理图解： 3．实验实施
(1)实验方法：让F1与隐性纯合子杂交，统计后代的性状表现种类和比例。 (2)实验结果：F1×矮茎豌豆→30高茎∶34矮茎。
(3)实验结论：测交后代分离比接近1∶1，符合预期的设想，从而证实F1的遗传因子组成为Dd，形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分别进入不同的配子中，产生D和d两种比例相等的配子。 4．问题探讨
(1)为什么用上述方法能证明F1产生配子的类型及比例？
答案 因为隐性个体所产生的配子中的遗传因子为隐性，它不会影响F1产生的配子中所含遗传因子的表达，所以测交后代决定于F1所产生的配子的类型及比例。根据测交后代就可反映出F1产生配子的情况。
(2)结合上述信息判断是否可以通过上述实验方法测定相关个体的遗传因子组成？ 答案 可以。
小贴士 交配方法的选用 目的 确定个体的遗传因子组成 判断显隐性 提高纯合度 判断纯合子和杂合子 方法 测交 杂交、自交 自交 测交、自交 归纳提炼
孟德尔对分离现象解释的实验验证——测交法 (1)目的：用于验证分离现象解释的正确性。 (2)过程：F1×隐性纯合子。 (3)结果：高茎∶矮茎＝1∶1。
(4)结论：确定F1遗传因子组成为Dd，进而验证对分离现象解释的正确性。 活学活用
2．牦牛的毛色中，黑色对红色为显性，为了确定一头黑色母牛是否为纯合子，应选择交配的公牛是( )
A．黑色纯合子 B．黑色杂合子 C．红色纯合子 D．红色杂合子 答案 C
解析 选隐性类型即红色纯合子与黑色母牛交配，若后代全为黑色，则该个体为纯合子；若后代有红色个体出现，则该个体为杂合子。 探究点三 假说—演绎法、分离定律
孟德尔成功的关键之一是运用了假说—演绎法，假说—演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法，阅读教材P7内容，尝试理解假说—演绎法和分离定律。 1．假说—演绎法
(1)“一对相对性状杂交实验”的假说—演绎分析
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(2)下列内容属于假说的是①②③④，属于演绎推理的内容是⑤。 ①“生物性状是由遗传因子决定的” ②“体细胞中遗传因子成对存在” ③“配子中遗传因子成单存在” ④“受精时雌雄配子随机结合”
⑤F1(Dd)能产生数量相等的两种配子(D∶d＝1∶1) 2．分离定律
由上述探究可将分离定律的本质归纳为：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 归纳提炼
分离定律的适用范围及条件 (1)范围
①真核生物有性生殖的细胞核遗传。
②由成对的遗传因子控制的一对相对性状的遗传。 (2)适用条件
①子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同。 ②雌雄配子结合的机会相等。
③子二代不同遗传因子组成的个体存活率相同。 ④遗传因子间的显隐性关系为完全显性。 ⑤观察子代样本数目足够多。 活学活用
3．孟德尔探索遗传规律时，运用了“假说—演绎法”，该方法的基本内涵是：在观察与分析的基础上提出问题后，通过推理和想象提出解决问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验证明假说。下列相关叙述中不正确的是( )
A．“为什么F1只有显性性状，F2又出现隐性性状？”属于孟德尔提出的问题之一 B．“豌豆在自然状态下一般是纯种”属于孟德尔假说的内容 C．“测交实验”是对推理过程及结果进行的检验
D．“生物性状是由遗传因子决定的，体细胞中遗传因子成对存在”属于假说内容 答案 B
解析 “豌豆在自然状态下一般是纯种”属于事实，是豌豆作为实验材料的优点，不属于假说内容。
1．在“性状分离比的模拟”实验中，有人在两个小罐中分别放了10个、50个玻璃球。下列对他的这种做法的评价，你认为正确的是( )
A．会影响配子出现的概率，从而导致实验结果误差增大 B．两个罐中玻璃球数量不同，会影响实验的结果 C．玻璃球数量少的罐代表雄性生殖器官 D．玻璃球数量多的罐代表雄性生殖器官 答案 D
解析 对于代表两性生殖器官的小罐，只要其中的两种玻璃球数量相等，两种配子出现的概率就相等，与玻璃球数量的多少无关。对于大多数生物来说，都是雄性配子远多于雌性配子，所以代表雄性生殖器官的小罐中玻璃球的数量多于代表雌性生殖器官的小罐更符合实际情况。
2．孟德尔通过植物杂交实验，探索遗传规律，他采用了严格的科学方法，下列哪些是正确的
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( )
A．“一对相对性状的遗传实验和结果”——分析问题，提出假说 B．“测交实验和结果”——分析问题，寻找规律 C．“分离定律的本质”——发现问题，提出假说 D．“对分离现象的解释”——分析问题，提出假说 答案 D
解析 “一对相对性状的遗传实验和结果”是发现问题，获得数据；“对分离现象的解释”是分析问题，提出假说；“测交实验和结果”是验证假说；“分离定律的本质”是发现规律。 3．下列有关分离定律的叙述中，正确的是( )
A．分离定律是孟德尔针对豌豆一对相对性状的实验结果及其解释直接归纳总结的 B．在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子是单独存在的，不会相互融合 C．在形成生殖细胞——配子时，单独存在的遗传因子要发生分离，所以称分离定律 D．在形成配子时，成对的遗传因子分离后进入不同的配子中，可随配子遗传给后代 答案 D
解析 孟德尔归纳总结出分离定律的科学实验程序是：杂交实验和观察到的实验现象(发现问题)→对实验现象进行分析(提出假说)→对实验现象解释的验证(验证假说)→分离定律(结论)，因此A选项错误；根据孟德尔对性状分离现象的解释可以知道：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子是成对存在的，这些遗传因子既不会相互融合，也不会在传递中消失，故B选项错误；分离定律的实质是：在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代，所以C选项错误，而D选项正确。 4．有一种腿很短的鸡叫爬行鸡，在爬行鸡的遗传实验中得到下列结果：(遗传因子用A或a表示)
①爬行鸡×爬行鸡→2 977只爬行鸡和995只正常鸡。 ②爬行鸡×正常鸡→1 676只爬行鸡和1 661只正常鸡。 根据上述结果分析完成下列问题：
(1)第①组两个亲本的遗传因子组成是____________，子代爬行鸡的遗传因子组成是________，正常鸡的遗传因子组成是________。 (2)第②组后代中爬行鸡互相交配，在F2中共得小鸡6 000只，从理论上讲，有正常鸡________只，能稳定遗传的爬行鸡________只。
答案 (1)Aa×Aa AA、Aa aa (2)1 500 1 500
解析 由杂交组合①可知：爬行鸡的短腿性状为显性性状，亲本的遗传因子组成为Aa，正常鸡的遗传因子组成为aa。第②组后代爬行鸡的遗传因子组成为Aa，Aa与Aa交配，正常鸡即aa占后代的1/4，能稳定遗传的爬行鸡即AA占后代的1/4。 基础过关
知识点一 “性状分离比的模拟”实验
1．在“性状分离比的模拟实验”中，每次抓取统计过的小球都要重新放回桶内，其原因是( )
A．保证两种配子的数目相等 B．避免小球的丢失 C．小球可能再次使用 D．避免人为误差 答案 A
解析 小球重新放回，能保证每次抓取小球时，成对的、控制相对性状的遗传因子分离，形成数目相等的两种配子(小球)。
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高中生物第一章第2课时孟德尔的豌豆杂交实验一课时作业新人教版必修2
