第1章 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）课件2-2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步课件PPT（人教版2019）

第1节　孟德尔的豌豆杂交实验(一) 第1章　遗传因子的发现 生物 学习目标 ①阐明孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律。 ②体验孟德尔遗传学实验的科学方法。 ③运用分离定律解释一些遗传现象。 学习重难点 重点： 1.对分离现象的解释及验证，阐明分离定律。 2.假说—演绎法。 难点： 1.对分离现象的解释。 2.假说—演绎法的研究思路。 导入新课 将绿色颜料溶液与黄色颜料溶液混合，振荡使之混合均匀，溶液呈现一种中间色。 有的人认为，两个亲本杂交后，遗传物质会发生混合，产生介于双亲之间的性状，这种观点称为融合遗传。 将黄色沙粒与绿色沙粒混合，适度摇晃烧杯使沙粒混合均匀。 还有的人认为，两个亲本杂交后，后代中的遗传物质仍然是相对独立的，亲本的性状可以同时在一个个体上出现，这种观点称为颗粒遗传。 问题思考 导入新课 按照融合遗传的观点，混合后的两种颜色的溶液还能再分离成原来的溶液吗，为什么？请对两种遗传观点作出比较。 提示：融合遗传观点认为后代的性状是父母性状的混合结果，一旦混合就无法再分离成原来的性状。而孟德尔遗传观点认为遗传信息以颗粒形式传递，后代的性状可以重新分离成亲本的性状。孟德尔遗传观点能够更好地解释遗传现象，符合实际观察结果，因此被广泛接受和应用。 问题思考 一、孟德尔的豌豆杂交实验 新课讲授 新课讲授 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822-1884），遗传学的奠基人，被誉为“现代遗传学之父”。孟德尔为自然科学奉献了一生，但这一生却充斥着孤寂与蔑视，他一生辛苦所取得的研究成果却无人问津甚至被埋没。他的理论发表35年后，才开始得到认可和承认，而此时孟德尔已经去世16年了。 孟德尔 1822年7月20日，孟德尔出生在奥地利一个贫穷的农民家庭。孟德尔的父亲曾参加过几次对抗拿破仑的战役，战事结束后回到故乡务农，经营果园。孟德尔常在园中帮忙父亲，培养了对植物的兴趣和后来探索遗传法则的动机。孟德尔在父亲的鼓励下，从小就表现出过人的资质，成绩也一直名列前茅。 新课讲授 1851年孟德尔所属的修道院派他到维也纳大学继续进修，在那里学习自然学科和数学，获得许多优秀教授的指导，奠定了研究的基础。1854年被委派到布吕恩技术学校任物理学和植物学的代课教师，一直到1868年。这14年是孟德尔一生最重要的黄金岁月，著名的孟德尔遗传定律，就是在这时候发展出来的。 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 布尔诺奥古斯丁修道院，孟德尔创立现代遗传学的地方 新课讲授 在孟德尔的时代，人们对遗传现象已有研究，并进行过杂交试验，但当时科学界的主流是“混合遗传”学说。这种传统学说认为生物的遗传像调色一样简单粗暴，白色绵羊和黑色绵羊交配生下的就是灰色绵羊。孟德尔认为后代若只是简单综合父母代的性状，重复下去所有生物的性状都趋于相同，明显和绚烂多彩的大自然不相符。 于是，他摒弃了权威看法，几乎从零开始做起了研究。起初，他先选择了几种植物尝试去做实验，但屡屡失败了。随后，他意识到实验材料的选择是实验成功的关键，要用的植物一定是性状明显、稳定，并且能在杂交时不受外界的影响的。按这个标准，他开始从20多种植物中寻找，最终他找到了符合这些条件的豌豆。 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 新课讲授 孟德尔非常幸运的找到了豌豆作为研究对象，豌豆自花授粉，杂交时不受外界影响，性状明显又稳定。 修道院的后院中有一块长35公尺，宽7公尺的空地，孟德尔就在这块空地上种了许多豌豆，这一种就是两年，他用了两年的时间，从34种不同类型的豌豆中找到了14种明显的性状，组成了7对参照物进行进一步研究。分别是豆粒饱满和褶皱、豆粒黄色和绿色、花瓣白色和紫色、豆荚饱满和褶皱、豆荚黄色和绿色、花开的高与低、植株的高与低这七对不同的相对性状。 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 新课讲授 在众多植物中，孟德尔选取豌豆植株作为实验材料的优点是什么？ [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 提示： (1)豌豆是自花传粉，闭花受粉植物；(2)豌豆植株还具有易于区分的性状。 豌豆 新课讲授 性状：是生物的形态结构、生理、行为等特征的统称，而一种生物的同一种性状的不同表现类型叫作相对性状。 根据概念判断下面每一组是否为相对性状： 水稻的无芒与小麦的有芒 （ ） 狗的长毛与卷毛 （ ） 棉花的掌状叶与鸡脚叶 （ ） 人的有耳垂和无耳垂 （ ） 人能卷舌和不能卷舌 （ ） 人的尖额和平额 （ ） [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 × × √ √ √ √ 新课讲授 两性花：是指一朵花中同时具有雄蕊和雌蕊的花。 自花传粉：是指同一朵花或同一植株不同花之间的传粉过程。 闭花受粉：是指花朵在未开放的情况下完成传粉和受精的过程。 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 两性花 自花传粉、异花传粉 闭花受粉 新课讲授 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 选取纯种高茎豌豆作母本(♀)、纯种矮茎豌豆作父本(♂)。 首先除去高茎豌豆未成熟花的全部雄蕊(去雄)，然后套上纸袋。 过一段时间待雌蕊成熟时，采集矮茎豌豆植株的花粉，撒在去雄花的高茎豌豆花的雌蕊柱头上，再套上纸袋。 新课讲授 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 豌豆所做的一对相对性状的杂交实验的操作过程 新课讲授 在豌豆的多对相对性状中，孟德尔选取了其中的一对——子叶的颜色，进行研究。孟德尔用纯种的黄色子叶豌豆与纯种的绿色子叶豌豆作为亲本进行杂交，根据前面提到的两种遗传学观点， 请推测子一代将会出现怎样的性状？ [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 提示：按照融合遗传的观点, 推测子一代子叶会出现一种新的颜色,介于黄色和绿色之间;按照颗粒遗传的观点, 推测子一代会出现黄色与绿色间隔或镶嵌分布的种子。 孟德尔研究的豌豆七种性状 无论亲本进行正交还是反交，子一代豌豆的子叶全表现为黄色。 新课讲授 为什么子一代会出现这样的结果？这似乎与之前的两种观点都不相符，原因是什么？难道是子一代中控制绿色的物质消失了？ 设计实验探究给出的解释是否合理。 让子一代自交或者用子一代黄色子叶豌豆与亲本豌豆回交，哪一种实验方案更合理？ [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 提示：让子一代自交更能充分说明其中是否还存在控制绿色的物质，有利于结论的得出。 新课讲授 孟德尔的实验步骤：让子一代黄色子叶豌豆自交，子二代中出现了黄色子叶和绿色子叶两种豌豆。绿色子叶豌豆为什么会再次出现？ [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 提示：控制绿色的物质在子一代中仍然存在，只是由于某些原因隐藏在其中而未能显现出来，因此子一代豌豆子叶只表现为黄色。 新课讲授 概念明晰： 显性性状：在杂合状态下表现出来的性状，由显性基因控制。 隐性性状：在杂合状态下不表现出来，只有在纯合状态下才表现出来的性状，由隐性基因控制。 性状分离：在杂交后代中，不同性状的个体按一定比例出现的现象，通常表现为3：1的比例。 [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 新课讲授 子二代不仅出现了黄色子叶和绿色子叶两种豌豆，而且其数量之比恰好接近3∶1。到底性状为什么会分离？这个性状分离比的出现是偶然的吗？如何才能知道？ [探究一]孟德尔的豌豆杂交实验 提示： F2中的分离比也接近3∶1，这个数据不是偶然的。通过重复实验和大样本实验，可以验证子二代性状分离比的出现是否偶然。如果多次实验结果都显示黄色子叶和绿色子叶的比例接近3：1，并且通过卡方检验验证没有显著差异，可以得出结论：性状分离比的出现是有规律的，符合孟德尔的分离定律。 二、性状分离比的模拟实验以及对分离现象的解释 新课讲授 新课讲授 进行小组实验——性状分离比的模拟。按照教材给出的方法步骤， 重复操作50~100次，并统计实验结果，填写在如下的表格中。 [探究二]性状分离比的模拟实验以及对分离现象的解释 彩球组合 数量 比值 新课讲授 根据实验结果发现3种彩球组合的比例接近1∶2∶1。这个比例与3∶1的性状分离比之间是否存在着某种联系呢？ 思考以下问题： (1)装有两种颜色彩球的小桶对应孟德尔实验中的哪一代个体？ [探究二]性状分离比的模拟实验以及对分离现象的解释 答案：装有两种颜色彩球的小桶对应孟德尔实验中的子一代，因为在子一代个体中既有控制黄色的物质也有控制绿色的物质。小桶对应的是子一代个体的雌雄生殖器官。 新课讲授 (2)不同颜色的彩球分别对应着什么？ [探究二]性状分离比的模拟实验以及对分离现象的解释 答案：不同颜色的彩球分别对应子一代个体产生的生殖细胞，有的生殖细胞中只有控制黄色的物质、有的生殖细胞中只有控制绿色的物质。换句话说，子一代个体中控制黄色的物质和控制绿色的物质在生殖细胞中分开了。 (3)抓取后的彩球组合又对应着什么？ 答案：抓取后的彩球组合对应的是子二代。因此子二代个体有三种情况：只有控制黄色的物质，预测个体出现黄色子叶；既有控制黄色的物质也有控制绿色的物质，预测个体像子一代一样出现黄色子叶；只有控制绿色的物质，预测个体出现绿色子叶。这样子二代中子叶黄色与绿色的个体比恰好为3∶1。 新课讲授 (4)3种彩球组合的比例接近1∶2∶1，出现的前提条件是什么？ [探究二]性状分离比的模拟实验以及对分离现象的解释 答案：3种彩球组合的比例接近1∶2∶1，其前提条件至少有两点：一是每个小桶中黄色球与绿色球的数量相等，也就是说，子一代的每个个体产生的两种生殖细胞的比例是相同的；二是只有当操作次数足够多时，才会出现理想中的比值。同样，孟德尔统计了上千株的豌豆后才得到了3∶1的结果。 新课讲授 (1)生物的性状是由遗传因子决定的。决定显性性状的遗传因子是显性遗传因子，用大写字母(如D)来表示；决定隐性性状的遗传因子是隐性遗传因子，一般用小写字母(如d)来表示。 (2)体细胞中遗传因子是成对存在的。例如，纯种高茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子DD，纯种矮茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子dd。 (3)生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。 (4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。例如，D可以和D结合，也可以和d结合。 [探究二]性状分离比的模拟实验以及对分离现象的解释 新课讲授 结合孟德尔的假说，尝试解释豌豆的杂交实验，并自学画出遗传图解。 [探究二]性状分离比的模拟实验以及对分离现象的解释 P F1 配子 × 高茎 矮茎 D d D d Dd 高茎 × Dd 高茎 D d D d 配子 D d F2 DD Dd Dd dd 高茎 高茎 高茎 矮茎 1 ： 2 ： 1 基因型比 3 : 1 表现型比 三、对分离现象解释的验证 新课讲授 新课讲授 一种正确的假说，仅能解释已有的实验现象是不够的，还应该能预测另一些实验结果。孟德尔又将怎样通过实验来检验自己的解释呢？ [探究三]对分离现象的解释的验证 Dd F1 杂种子一代 高茎 配子 D d × 隐形纯合子 矮茎 dd d Dd dd 高茎 矮茎 测交后代 1 : 1 测交：用已知基因型的隐性纯合体与待测个体杂交，以测定待测个体的基因型。 新课讲授 [探究三]对分离现象的解释的验证 提示：(1)观察实验现象；(2)提出问题；(3)分析问题、提出假说；(4)演绎推理；(5)实验验证假说。 假说—演绎法 归纳孟德尔研究一对相对性状的豌豆杂交实验的思路。 1.人工异花传粉的过程 新课讲授 [核心归纳] 去雄：除去母本未成熟花的全部雄蕊 ↓ 套袋：套上纸袋，避免外来花粉的干扰 ↓ 传粉：待去雄花的雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉，涂在去雄花的雌 蕊的柱头上 ↓ 再套袋：防止外来花粉的干扰，保证杂交所得到的种子是人工授粉后所结 新课讲授 2.对性状分离的理解误区 只有亲本性状相同而子代表现不同性状时才可称为“性状分离”。高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，后代既有高茎又有矮茎，不属于性状分离的概念范畴。 [核心归纳] 3.孟德尔遗传实验需要满足的条件 (1)子一代个体形成的不同类型的雌配子或雄配子活力应相同。 (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等。 (4)遗传因子间的显隐性关系是完全显性。 (5)观察的子代样本数目足够多。 新课讲授 [核心归纳] 4.规范的遗传图解应该包括以下几个基本要点 (1)左侧标注。一般在遗传图解的左侧用遗传学符号或文字做出鲜明的标识，代表这一行表示的内容，起到引领作用。如：P、配子、F1、F2等。 (2)要明确写出亲代和子代的遗传因子组成、性状表现。有时还需要在亲代旁边标上父本、母本(或♂、♀符号)，尤其是题中明确要求了父本和母本、要区分正交和反交时。 (3)要写出杂交(×)、自交(⊗)符号，以及表示遗传因子在上下代之间传递关系的箭头(注意不是线段)。 (4)要写出最后一代的相关比例。 新课讲授 [核心归纳] 5.模拟实验中的注意事项 (1)盛放彩球的容器最好为圆柱形小桶或其他圆柱形容器，以便摇动时彩球能够充分混匀。 (2)彩球的规格、质地要统一，手感要相同，以避免人为的误差。 (3)两个小桶内小球总数可以不相等，但每个小桶内两种彩球的数量必须相等。 (4)每次抓取时左手随机抓取甲桶内彩球，同时右手随机抓取乙桶内彩球，避免从一个小桶内同时抓取两个彩球。做完一次模拟实验后，将彩球放回原桶(切记不能将两个桶中的彩球相混)，必须充分摇匀彩球，再做下一次模拟实验。 (5)要认真观察每次的组合情况，记录统计要如实、准确；统计数据时不能主观更改实验数据。 (6)要多次抓取并进行统计，这样才能接近理论值。 新课讲授 [核心归纳] 6.分离定律的适用范围 (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。 7.分离定律的实质 在形成配子时，控制同一性状的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。 【练习1】 当堂训练 孟德尔选用豌豆作为遗传实验的材料获得了成功，主要原因之一是（ ） A.豌豆花瓣小，便于分离，有利于进行人工授粉 B.豌豆的不同性状之间有明显的差异性，便于区分和统计 C.豌豆开花前就已经完成了受粉，自然情况下一般都是纯种 D.豌豆雌蕊的柱头只能接受本植株的花粉，无法进行人工授粉 C 【练习2】 当堂训练 用豌豆进行遗传实验时，下列操作错误的是（ ） A.杂交时，须在花粉尚未成熟时除去母本的雄蕊 B.自交时，雌蕊和雄蕊都无需除去 C.杂交时，须在花粉尚未成熟时除去母本的雌蕊 D.人工授粉后，应套袋 C 【练习3】 当堂训练 在“性状分离比的模拟实验”中，老师准备了①～⑤五个小桶，在每个小桶中放置了10个小球，小球颜色表示不同遗传因子类型的配子，若某同学在进行“一对相对性状的杂交实验”中，模拟F1雌、雄个体产生配子的随机结合时，他选择的组合应该为（ ） A.雌①、雄② B.雌④、雄⑤ C.雌③、雄⑤ D.雌⑤、雄⑤ D 【练习4】 当堂训练 下列关于测交的说法正确的是（ ） A.通过测交可以测定被测个体产生配子的数量 B.通过测交可以测定被测个体产生配子的比例 C.通过测交得到的后代都是纯合子 D.通过测交得到的后代性状表现一定相同 B 【练习5】 当堂训练 分离定律的适用范围是（ ） A.进行有性生殖的真核细胞的细胞核内遗传因子的遗传 B.原核生物细胞中的遗传因子的传递规律 C.细胞质中的遗传因子的遗传 D.真核细胞的细胞核和细胞质中的遗传因子的遗传 A 【练习6】 当堂训练 水稻的非糯性(W)和糯性(w)是一对相对性状。前者花粉含直链淀粉，遇碘变蓝黑色；后者花粉含支链淀粉，遇碘变橙红色。现有一批纯种非糯性水稻和糯性水稻以及一些碘液，请设计方案来验证分离定律： (1)实验方法：_____________。 (2)实验步骤： ①_____________________________________________________。 ②F1开花成熟时取其一个成熟花药，挤出花粉，置于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察。 花粉鉴定法 让纯种非糯性水稻与糯性水稻杂交，获得F1杂合水稻 (3)实验预期现象：___________________________________。 (4)对实验现象的解释 半数花粉呈蓝黑色，半数呈橙红色 提示：F1产生配子时成对的遗传因子分离，并最终形成两种不同的配子，从而直接验证了分离定律。 课堂小结 谢谢大家 $$