第二节 遗传的基本规律 二 基因的自由组合定律

教学设计方案

二  基因的自由组合定律

【教学重点、难点、疑点及解决办法】
一．教学重点及解决办法
1．教学重点
　　（1）对自由组合现象的解释。
　　（2）基因的自由组合定律的实质。
　　（3）孟德尔获得成功的原因。
2．解决方法
　　（1）强调两对等位基因分别位于两对同源染色体上， 在减数分裂过程中，由于同源染色体分离，非同源染色体自由组合，产生四种类型的配子。
　　（2）通过染色体上标有有关基因的减数分裂图解，强调非同源染色体的非等位基因的自由组合。
　　（3）画有关基因的细胞图。
　　（4）做运用自由组合定律的有关习题。
　　（5）通过正反实例来说明孟德尔取得成功的原因。
二．教学难点及解决办法
1．教学难点
　　 产生四种配子的原因。
2．解决方法
　　运用标有有关基因的染色体磁性教具，演示减数分裂第一次分裂后期，非等位基因随非同源染色体重组而自由组合的情况。
三．教学疑点及解决办法
1．教学疑点
　　（1）自由组合为什么要强调在非同源染色体上？在同一同源染色体上的非等位基因如何遗传？
　　（2）两对以上的位于非同源染色体上的非等位基因如何遗传？
2．解决方法
　　（1）画图表示同源染色体上的非等位基因状况。强调它们之间由于在一条染色体上，往往连在一起遗传。
　　（2）通过一对到几对分别位于非同源染色体上的等位基因的遗传过程，分析配子、基因型、表现型及比例。
【课时安排】  3课时
【教学过程】

第一课时

　　引言：孟德尔通过研究豌豆一对等位基因控制的一对相对性状的遗传，揭示了基因的分离定律。但任何生物都不是只有一种性状，而是具有多种性状。如豌豆花的颜色有红花，有白花；在种子的颜色上有黄色、有绿色；在种子的形状上有圆形，有皱缩。如果两对或两对以上的相对性状同时遗传时，又是遵循怎样的遗传定律呢？孟德尔通过豌豆两对相对性状的遗传试验，又揭示了遗传的第二个基本定律——基因的自由组合定律。
1．两对相对性状的遗传试验
　　（l）试验过程
　　学生阅教材第30页，教师出示杂交试验挂图，讲解进行过程，何为去雄，怎样传粉，正交、反交及 自交等。
　　问：是指哪两对相对性状？为什么？
　　要求学生回答：黄色和绿色是一对相对性状，因为它们是豌豆粒色这一性状的两种表现类型，圆粒和皱粒是一对相对性状，因为它们是豌豆粒形这一性状的两种表现类型。
　　问：那么，两对相对性状遗传试验的结果呢？
　　（2）试验结果
　　要求学生仿照一对相对性状遗传试验的试验结果回答，经归纳：
　　①无论正交、反交， 都只表现黄色圆粒。
　　② 出现了性状的自由组合，即不仅出现两种与亲本相同的类型，还出现两种与亲本不同的类型，四种表现型比值接近 。
　　问： 代为什么只有黄圆一种性状？ 代为什么会出现绿圆和黄皱两种新性状？其实质是什么？
　　尽可能让学生展开讨论，教师不要急于下结论，待几位同学发言后，再转入孟德尔是如何解释这些问题的。
　　2．对自由组合现象的解释
　　如果就每一对相对性状单独分析，结果：
　　粒形    圆粒：皱粒=
粒色    黄色：绿色=
上述数据表明，豌豆的粒形和粒色这两对性状的遗传，都遵循了基因的分离定律。
　　问：根据性状自由组合的实质，控制黄色和绿色，圆粒和皱粒这两对相对性状的两对等位基因是位于一对同源染色体上还是两对同源染色体上？
　　要求学生答出：位于两对同源染色体上。
　　教师强调：
　　 ①黄色和绿色分别由 和 控制，位于一对同源染色体上，圆粒和皱粒分别由 和 控制，位于另一对同源染色体上。为此，两亲本的基因型是 和 ，它们的配子分别是 和 ， 的基因型为 。由于 对 ， 对 都具显性作用，故 的表现型只能是黄色圆粒（教师在黑板上边画边讲解下列染色体遗传图解）。

　　② 自交产生配子进行减数分裂时，同源染色体上的每对等位基因都要彼此分离。与此同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。也就是 可以与 或 组合， 也可以与 和 。这里等位基因的分离和非等位基因间的自由组合是彼此独立、互不干扰的（可用染色体模型在磁性黑板上演示基因的分离和重组，让学生尝试写出 配子的种类）。
　　③ 形成 、 、 和 四种类型的雌、雄配子，其比例为 。
　　④四种类型雌配子和四种类型雄配子的结合是机会均等的（在杂交试验分析遗传图解上讲解上述过程）。
　　问：从棋盘的16种组合方式中，共有几种基因型？几种表现型？它们的比例如何？
　　学生思考后归纳：
　　 的9种基因型及其比例

　　 的4种表现型及其比例（可从上面的基因型总结出）
　   　       黄圆：黄皱：绿圆：绿皱

　　比例     9：3：3：1
　　问：哪些是重组类型？产生的原因是什么？
　　学生答出：黄皱和绿圆是重组类型，产生的原因是由于非等位基因自由组合的结果。
（三）总结、扩展
　　总结两对等位基因的遗传：
　　 代减数分裂产生四种配子： 、 、 、 ，比例为 ； 代有16种组合方式，9种基因型，4种表现型，比例为 。
　　问：1．如果是位于不同的同源染色体上的三对等位基因 ， 产生多少种配子？
　　答案：8种。
　　2．如果基因型为 的一个精原细胞，经减数分裂，能产生多少种配子？如果是一个卵原细胞呢？
　　答案：2种，l种。
（四）布置作业
　　1．思考题： 能否产生 或 等类型的配子，为什么？ 产生四种配子的根本原因是什么？
　　2．教材第37页，复习题一、填充题。
（五）板书设计

二、基因的自由组合规律

　　1．两对相冲控状的遗传试验
　　（l）试验过程
　　（2）试验结果
　　①正交、反交， 只表现黄色圆粒。
　　② 除出现性状分离，还出现性状重组。
　　2．对自由组合现象的解释

第二课时

　　复习提问：
　　孟德尔豌豆两对相对性状的遗传试验中， 产生配子的种类及比例？ 有几种组合方式，基因型和表现型的数量及比例？（可请几位同学上黑板书面回答）
　　讲授新课：
　　引入，孟德尔用基因自由组合的假说，对豌豆两对相对性状遗传试验的结果作了很好地解释。为了检验这种假说的正确性，应采取什么方法？
　　学生回答：测交。
　　3．对自由组合现象解释的验证——测交
　　问：什么是测交？这里应是谁和谁杂交？
　　学生回答：让 代和双隐性亲本回交，也就是 代和绿色皱缩豌豆杂交。
　　教师强调：
　　这是理论上推导的预期测交，即是按孟德尔提出的假说， 能产生 、 、 、 种配子，它们的数目相等，而隐性纯合子只产生 一种配子，故测交后代有4种表现型。黄圆 ：黄皱 ：绿圆 ：绿皱 = 。请一位同学将上述情况用基因遗传图解表示。

　　而孟德尔用 代在试验田里做测交试验，无论是以 作母本还是作父本，试验结果（见教材第31页表6－3）完全符合他的理论预测结果，从而证实了他的假说是正确的。即 在形成配子时，不同对的基因是自由结合的。那么，这个假说就可以上升为理论。
　　4．基因自由组合定律的实质
　　豌豆的体细胞中有7对同源染色体， 和 位于第一对染色体上， 和 位于第7对最小的染色体上。在减数分裂第一次分裂后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合（用标有基因的染色体模型，来展示位于非同源染色体上的非等位基因间的动态关系）。要求学生回答：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。
　　问：为什么要强调是非同源染色体上，启发学生逆向思维，如果在同一同源染色体上的非等位基因能否自由组合？
教师板画：

　　问：图中基因哪些能自由组合，哪些不能自由组合？为什么？以加深对非同源染色体的理解。
　　5．基因的自由组合定律在实践中的应用
　　（1）在育种中，有目的地把不同亲本的优良基因组合在一起，创造出对人类有益的新品种。
　　例如（教材第32页第7行）在水稻中，有芒（ ）对无芒（ ）是显性，抗病（ ）对不抗病（ ）是显性。有两个不同品种的水稻，一个品种无芒、不抗病；另一个品种有芒、抗病。如何培育出无芒、抗病的优良品种？
　　分析：本试题取自课本内容，其原理是运用基因的自由组合定律，在 中分离出重组类型无芒、抗病品种。但分离出的无芒、抗病类型中，只有 是纯合子（ ）。为此，需将 中无芒、抗病品种进行自交，再进行选育，剔除自交会发生性状分离的种子。经多年自交选育后，就会获得纯度较高能稳定遗传的无芒、抗病新品种。
　　请一位同学上黑板将此题遗传图解写到黑板上，并说明杂交选育过程。

　　（2）在医学上，分析家系中两种遗传病同时发病的情况、为遗传病的预测诊断提供理论依据。
　　又如，某家庭中，父亲是多指患者（由显性致病基因 控制），母亲正常，他们婚后生了一个手指正常但患先天聋哑的孩子（由隐性致病基因 控制）。问再生一个小孩，这个小孩既患多指又患先天聋哑的概率？
　　分析：本题运用自由组合定律的原理，来分析家系中两种遗传病同时发病的情况。根据该夫妇生下一个手指正常但患先天聋哑的孩子（此小孩基因型为 ），可以推知双亲的基因型为 和 然后按基因的自由组合定律，找出双亲各产生配子的种类，再用棋盘法（或分技法）写出后代的组合情况，就可以找出答案。
　　答案：患多指又患先天聋哑1／8。
   （三）总结、扩展
　　孟德尔通过两对相对性状的遗传试验，总结出基因的自由组合定律。其实质是在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。由于等位基因都要随同源染色体分开，因此，它们每一对等位基因的遗传仍遵循基因的分离定律。
　　在实践中，我们用杂交育种的方法，让位于不同的同源染色体上的非等位基因所控制的优良性状重组，以培育我们需要的良种，其理论基础就是基因的自由组合定律。
　　另外必须指出，位于一对同源染色体上的非等位基因则不能自由组合，它们在遗传过程中遵循基因的连锁和交换定律。
　　（四）布置作业
　　1．具有两对相对性状的纯合体植株杂交， 自交得 共1600株，则 中能稳定遗传的重组类型可能有（   ）
　　A．100   B．200   C．300   D．400
　　2．教材第34页中二、四。
   （五）板书设计
　　3．对自由组合现象解释的验证——测交证明了孟德尔对自由组合现象解释的正确性。
　　4．基因自由组合定律的实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合。
　　5．基因自由组合定律在实践中的应用
　　（1）在杂交育种中的应用：培育良种。
　　（2）在医学实践中的应用：预测人类两种遗传病的发病概率及基因型、表现型。

教学设计示例

第三课时

　　复习提问：
　　基因的自由组合定律的实质是什么？
　　讲授新课：
　　我们知道，孟德尔进行了长达8年的豌豆杂交试验，总结出了基因的分离定律和基因的自由组合定律。但是，在孟德尔之前，先后有奈特、萨格莱特等许多科学家，持续了近百年的植物杂交工作，都没有取得大的进展。那么，孟德尔为什么能成功呢？
　　6．孟德尔获得成功的原因
　　问：孟德尔为什么要选择豌豆作试验材料？
　　学生回答：豌豆是严格的自花传粉植物。且是闭花受粉。另外，豌豆各品种间有一些稳定的，容易区分的性状，使试验结果既可靠又容易分析。
　　所以，第一个原因是：
　　（l）正确地选用了豌豆作试验材料
　　问：什么叫单因素研究法？
　　学生答出：孟德尔先只针对一对相对性状进行研究，其他几对性状暂不予考虑。在弄清了一对相对性状的传递情况后，再研究两对、三对等。
　　所以，第二个原因是：
　　（2）采用了单因素到多因素的研究方法
　　教师强调：凡一对相对性状的遗传试验中， 代显性性状与隐性性状的数量比都接近 ；凡两对相对性状的遗传试验， 代表现型之比也都接近 。这些主要归功于孟德尔把787株高茎：277株矮茎，经数学统计法处理为3高：1矮，使其试验结果更真实地反映出了生物遗传的实质。这就是孟德尔成功的又一个原因。
　　（3）运用数学统计法对试验结果进行分析
　　孟德尔在豌豆杂交试验中，每一步要解决什么问题，如何分析试验结果，提出假说，怎样去验证假说等，都有一个十分清楚的构想。孟德尔严谨正确的科学方法，是他获得成功的第四个原因。
　　（4）科学地设计了试验的程序。
　　孟德尔揭示二个遗传定律的过程表明，任何一项科学研究成果的取得，不仅需要坚韧的意志和持之以恒的探索精神，还需要有严谨求实的科学态度和正确的研究方法。
　　那么，孟德尔所总结的二个定律有哪些区别和联系呢？（请学生自己列表比较，在综合几位同学回答的基础上，得出下表）。
　　7．两个定律的比较

　　8．基因自由组合定律的例题分析
　　例1．豌豆的高茎（ ）对矮茎（ ）是显性，红花（ ）对白花（ ）是显性。推算亲本 与 杂交后，子代的基因型和表现型以及它们各自的数量比。（在银幕上显示。）
　　分析：为提高学生分析问题、解决问题及灵活运用的能力，提高学生解题效率，应指导学生运用分离定律和自由组合定律的知识，对有关个体的杂交，建议采用分枝法而不采用棋盘法进行分析。采用分枝法，应按先分离后组合的原则，始终盯在一对相对性状上，分析其能产生几种配子，然后按分离规律，一对一对写出杂交后代，再按自由组合规律，将不同对基因组合起来。
　　如本题中，若单独考虑高茎和矮茎， 子代的基因型和它们的数量比应为： ；子代的表现型和它们的数量比则为3高茎：1矮茎。如果单独考虑红花和白花， 子代的基因型和它们的数量比应该为： ，子代的表现型和它们的数量比则为3红花：l白花。在此基础上列表推算：
　　解：

　　答：略。
　　例2．花生种皮的紫色（ ）对红色（ ）是显性，厚壳（ ）对薄壳（ ）是显性，这两对基因是自由组合的。问在下列杂交组合中，每个杂交组合能产生哪些基因型和表现型？它们的概率各是多少？（用分枝法计算）？
　　（1）   （2）
请同学按先分离后组合的原则，盯在一对相对性状上，即① 和 ，② 和 ，按例题1的解答格式上黑板演板。
　　（三）总结、扩展
　　由于孟德尔正确地选用了豌豆作为试验材料，用单因子分析法、数学统计法和测交验证法等正确的研究方法，使其获得了成功。
　　另外，我们虽从研究的相对性状，等位基因的数量及在染色体上的位置，细胞等基础、遗传实质诸方面对分离定律和自由组合定律进行了比较。但是，分离定律是基础，非等位基因是在等位基因分离的前提下自由组合。
　　用分枝法解答两对或两对以上杂交组合的基因型、表现型及其比例，简便明了，可大大提高解题效率。但必须要注意到，只有符合自由组合定律的，也就是说控制两对或两对以上相对性状的等位基因必须是位于两对或两对以上同源染色体上。如果位于一对同源染色体上要考虑连锁与交换定律。
　　（四）布置作业
　　豌豆的高茎（ ）对矮茎（ ）是显性，黄色（ ）圆粒（ ）对绿色（ ）皱粒（ ）是显性（基因是不连锁的），推算亲本 与 杂交后，子代的基因型和表现型，以及它们的概率各是多少（用分枝法推算）？
　　（五）板书设计
　　6．孟德尔获得成功的原因
　　（1）正确地选用了豌豆作试验材料。
　　（2）采用了单因素到多因素的研究方法。
　　（3）运用数学统计法对试验结果进行分析。
　　（4）科学地设计了试验的程序。
　　7．分离定律和自由组合定律的比较
　　8．基因自由组合定律的例题分析（用分枝法）。