第三章 遗传和染色体
第一节 基因的分离定律（第1课时）
● 设计依据与构思
本节内容包括基因的分离定律、孟德尔遗传实验的科学方法和分离定律的应用三个部分。第一部分通过对孟德尔所做的豌豆一对相对性状的杂交实验的介绍和分析，揭示了基因分离定律的实质，这部分是本节的重点，也是理解基因自由组合定律和伴性遗传的基础。第二部分通过对孟德尔取得成功原因的总结，说明了正确实验选材、科学的研究方法和严谨的科学态度对于科学研究的重要性，这是对学生进行情感态度价值观教育的极好例子。第三部分通过具体事例说明了基因分离定律在杂交育种和医学实践中的广泛运用。
本节内容涉及“基因”“等位基因”等概念，教科书中把基因解释为控制性状的因子，是比较宏观的说法，这样不仅可以让学生接受、理解基因，又能引发他们的好奇心，为第四章的学习打下基础。
课标主要内容：举例说明基因与性状的关系；阐明基因的分离定律；分析孟德尔遗传实验的科学方法。
为激发学生学习兴趣，首先简单介绍孟德尔其人及进行8年豌豆实验最终揭示了生物的遗传规律，被后人称为遗传学之父。引出豌豆作为实验材料获得成功的原因，如自花受粉自然状态下是纯种，豌豆有多对易于区分的相对性状。孟德尔选择了从一对相对性状入手，重点学习孟德尔的一对相对性状的杂交试验方法和试验现象。接着，讲述孟德尔用“遗传因子”(后来称为基因)对试验现象进行的分析，即阐明了分离现象产生的原因，以及对分离现象解释的验证：测交实验。然后，运用前面减数分裂所学的有关染色体和基因的知识，归纳总结出了基因分离定律的实质。最后，介绍分离定律在生产和医学实践中的应用。本小节在编定上，注意采用从现象到本质的方式，以便使学生能够逐步深入地理解教学内容。
通过教师的引导，学生积极主动的学习，建构，从而形成《课标》中提出的上述生物学的重要概念。
课时安排：2课时
● 教材分析
▍教学目标
知识目标：
1．知道孟德尔研究性状遗传的材料和方法
2．理解一对相对性状的遗传实验及解释
3．理解测交法证明基因解释的正确性
能力目标：
1．从遗传现象上升为对分离定律的认识，训练学生演绎、归纳的思维能力
2．了解科学研究方法：假说演绎法
情感态度与价值观目标：
通过科学家的事迹，对学生进行热爱科学、献身科学的教育。
▍教学重、难点
教学重点：
(1)对分离现象的解释。
(2)基因分离定律的实质。
教学难点：
对分离现象的解释及推理验证
▍课前准备
学生：
课前预习，了解
教师：
制作课件 ，准备一对相对性状杂交实验过程图解和一对相对性状杂交实验遗传图解及测交实验相关图解。
重要概念：
相对性状 等位基因 性状分离 杂交 自交 测交等
● 教学流程及分析
▍流程一：导入新课
PPT展示孟德尔的初步介绍，孟德尔是遗传学的奠基人，奥地利人，天主神父。1856-1864经过8年的杂交试验，1865年发表了《植物杂交实验》的论文。他在遗传学上的成绩是提出了遗传单位是遗传因子（现代遗传学称为基因）的论点，并且揭示出遗传的两个基本规律——基因的分离定律、基因的自由组合定律。
师生一起分析孟德尔值得我们今天学习的地方：
①孟德尔自幼酷爱自然科学，通过对自然科学和数学的学习，孟德尔具有了杂交可使生物产生变异的进化思想。
②在实践中孟德尔选用豌豆、玉米、山柳菊等植物，连续进行了多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆实验。
③当时科学界开展对多种动植物的杂交实验，孟德尔总结了前人的经验，创新研究方法，如从单一性状入手观察分析遗传结果；用前人从未在生物学研究领域用过的数学统计方法进行分析研究；敢于挑战传统的观点，提出了颗粒遗传的思想等。
设计思想 以介绍孟德尔的生平、成绩、精神导入基因的分离定律的这节内容，利用学生的好奇心，用“为什么豌豆实验取得成功？”“基因分离定律的本质是什么？”等问题，设疑促思，激发学生学习的欲望，以科学的态度学习，揭开遗传的基本规律发现的神秘面纱，同时，也明确本节的学习目标和主要内容。
▍流程二：新课学习
一、 孟德尔的豌豆杂交试验
孟德尔是通过杂交实验法来研究生物体性状遗传的规律的。选取两种一个或几个性状方面具有稳定差别的植物做杂交亲本进行杂交，从中找出性状遗传的规律性，这种研究遗传规律的方法，叫做杂交实验法。孟德尔主要是用豌豆作为杂交试验材料的。
教师设疑:孟德尔为什么最终选择了豌豆作为杂交试验的材料？
学生活动:阅读教材。
豌豆作为试验材料的优点有：
（1）豌豆是严格的自花传粉、闭花受粉植物。在豌豆花还没有开放的时候，雌蕊的柱头上已经沾上了雄蕊的花粉。所以在自然状态下，它永远是保持纯种，避免了外来花粉粒的干扰，从而避免了天然杂交的可能。（ppt展示豌豆花示意图）
（2） 豌豆各品种间具有许多稳定的、差异较大而又容易区分的相对性状，试验结果很容易观察和分析。
教师:孟德尔在试验中发现豌豆一些品种之间具有易于区分的、稳定的性状，如茎的高与矮、种子形状的圆粒与皱粒。从而引出性状和相对性状的概念。
相对性状指同一种生物的同一种性状的不同表现类型。
学生讨论，最后归纳理解相对性状要从三点出发：同种生物；同一性状；不同表现类型。
教师ppt给出相对性状的实例让学生判断
教师提问:在人体上存在哪些相对性状?
(学生回答：有耳垂和无耳垂，单眼皮和双眼皮，蓝眼和褐眼……)
教师演示:人体一些相对性状的ppt课件图、豌豆相对性状的ppt课件图。
孟德尔发现豌豆的这些性状都能够稳定地遗传给后代（后代不会发生性状上的差异）。孟德尔选择了豌豆的7对相对性状做杂交试验。
再提问:孟德尔开始是否对图示中所有相对性状同时分析呢?
学生回答:否。(这是孟德尔成功的又一重要原因)
设计思想 本环节主要讨论豌豆作为试验材料的优点，同时重点帮助学生理解相对性状这一重点概念，相对性状苏教课本并未给出明确定义，但在考查的习题中都会体现，且对理解后面的豌豆1对相对性状的杂交实验有帮助，也有助于理解等位基因概念。
二、一对相对性状的遗传试验
教师提问：孟德尔在总结前人杂交试验实践的基础上，在对豌豆的相对性状进行分析研究时，首先针对几对相对性状的遗传情况进行了研究？
学生回答：他在对豌豆相对性状的传递情况进行研究时，首先选择了一对相对性状进行研究。
由于豌豆花的结构很适合自花传粉，花在未受粉之前，雄蕊和雌蕊都紧紧地被花瓣包裹着。所以，做豌豆杂交试验必须人工进行异花传粉。
教师出示人工异花授粉示意图，并与学生一起回忆:减数分裂、受精作用、胚珠发育成种子，直到萌发成幼苗的过程，从而理解杂交试验法。
教师讲授：人工异花授粉过程，在花蕾期对作为母本的植株去掉雄蕊，且去雄要彻底→套上纸袋，避免外来花粉的干扰→待父本花粉成熟时，采集父本的花粉涂在去雄母本的柱头上→套上纸袋，防止外来花粉的干扰。
教师出示课件图:豌豆一对相对性状的杂交试验。
孟德尔一对相对性状的杂交实验时怎样设计的？教师利用杂交实验图让学生边思考边讲解。
（1）豌豆杂交试验中的有关概念和常用符号
我们把进行交配的的两个生物个体称为亲本，用大写英文字母P表示。其中供应花粉的植株叫父本，用符号♂表示；接受花粉的植株叫母本，用符号♀表示。
杂交：基因组成不同的生物个体之间相互交配的方式(用符号×表示)
杂交产生的子代称为杂种后代，依次为杂种子一代、杂种子二代……杂种子n代，分别用F1、F2 ……Fn表示。
自交：基因组成相同的生物个体之间相互交配的方式(用符号表示)，植物指自花传粉和雌雄异花的同株（异花）受粉。
正交：紫花为母本，白花作为父本进行杂交;反交：紫花作为父本，白花作为母本进行杂交，这是一对相对的概念。
（2） 实验 纯种紫花豌豆和纯种白花豌豆的杂交试验
P 紫花 × 白花
↓
F1 紫花
↓
F2 紫花 白花
705 224
3 ：1
教师讲述:用纯种的紫花豌豆和纯种的白花豌豆作亲本进行杂交。无论正交还是反交，杂交后的第一代(简称子一代，用F1表示)总是紫花。
教师提问:子一代为什么全是紫花；白花性状哪里去了?
学生回答:(略)
教师讲述:带着这个疑问，我们看看孟德尔是怎样做的。他让子一代紫花豌豆自交，得到的子二代植株中既有紫花也有白花。
教师提问:子二代出现的两种性状，能提示我们什么?
学生回答:白花性状在子一代中并没有消失，只是没有表现出来。
教师讲述:孟德尔认为白花性状在子一代并没有消失，只是没有表现出来。孟德尔把杂种子一代中显现出来的性状，叫做显性性状，如紫花；把未显现出来的性状。叫隐性性状，如白花。子二代中同时显现显性性状和隐性性状的现象，在遗传学上叫做性状分离。同时孟德尔对子二代两性状的株数进行了统计分析，他发现，在所得到的子二代豌豆植株中，有705株是紫花，224株是白花，紫花与白花的数量比接近3∶l。请问学们注意这个比例。
教师提问:F2中出现3：1的性状分离比是偶然的吗？豌豆的其他相对性状杂交情况如何呢?
教师出示孟德尔做的豌豆杂交试验的结果的ppt。学生观察、比较，发现杂交子二代都出现了性状分离现象，且显性性状与隐性性状的数量比接近3∶1，具有规律性。
（3）一对相对性状的遗传试验的主要特点
从一对相对性状的遗传实验可以看出，一对相对性状的遗传试验的主要特点是：
①F1 只表现出显性性状；
②F 2出现性状分离现象，并且显性性状与隐性性状的数量比接近于3：1，具有规律性；
③正交和反交结果相同。
这节课重点了解了孟德尔的一对相对性状的遗传试验，理解了相对性状、显性性状、隐
性性状、性状分离等概念，掌握了子二代的性状分离情况。
设计思想 本环节主要介绍孟德尔所做的一对相对性状的杂交实验，理解显性性状、隐性性状、性状分离的概念及分离比，教师一般通过杂交实验图解让学生边思考边讲解。教师在讲这部分之前也可以补充人工异花授粉过程，对学生复习前面知识、理解新知识更有帮助。
三、一对相对性状遗传试验现象（性状分离）的解释
现在我们已经知道，生物的性状是由基因控制的。但
在孟德尔当时的年代，生物学还没有建立基因概念。孟德尔作出以下四点解释（假设）：
（1） 生物体的性状是由遗传因子（后改称为基因）控制的。
控制显性性状（如紫花）的遗传因子（基因）是显性遗传因子（显性基因），用大写英文字母如Ｄ表示；
控制隐性性状（如矮茎）的遗传因子（基因）是隐性遗传因子（隐性基因），用小写英文字母如ｄ表示。
（2）在生物的体细胞中，控制性状的遗传因子（基因）都是成对存在的。在每对遗传因子中，其中一个遗传因子（基因）来自母本的雌性生殖细胞，另一个来自父本的雄性生殖细胞。
（3）每一生殖细胞只含有每对遗传因子中的一个。生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子（基因）彼此分离，分别进入不同的配子中。因此，配子中的遗传因子（基因）是成单的，总是含有成对遗传因子（基因）中的一个。
（4）通过杂交受精时，雌雄配子随机结合成合子，合子中的遗传因子（基因）又恢复成对。
师生一起，根据孟德尔的四点假设，将一对相对性状的实验遗传图解完成（见板书）。
同时讲授：亲本纯种紫花DD、纯正白花dd，DD和dd产生的配子分别是Ｄ或ｄ，雌雄配子结合形成合子F1（Dd），F1的体细胞中成对的遗传因子（基因）独立存在，互不混杂。由于遗传因子（基因）Ｄ对ｄ的显性作用，F1（Dd）只表现出紫花性状，而白花性状表现不出来。F1（Dd）自交产生配子时，成对的遗传因子（基因）D和遗传因子（基因）d又会分离，产生的雌配子和雄配子各有两种：一种含有遗传因子（基因）D，一种含有遗传因子（基因）d，并且这两种配子的数目相等。受精时，F1所形成的各种雌配子和雄配子可随机结合（即各种类型的配子结合机会均等），使F2出现了3种遗传因子（基因）组合：ＤＤ、Ｄd、ｄｄ，且它们的数量比为1：2：1。由于Ｄ对ｄ的显性作用，因此F2的性状表现有两种类型，紫花和白花，且性状分离的数量比接近于3：1。
四、对分离现象的解释的验证
孟德尔假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验，为了验证他对分离现象的解释是否正确，又设计了另一个试验——测交试验。
测交：杂交子一代×隐性纯合子，请一位学生上黑板写出测交的遗传图解。
紫花 × 白花
亲本： Dd dd
配子 D d d
测交后代 Dd dd
紫花 白花
1 ： 1
测交就是让F1与隐性纯合子杂交，用来测定F1的基因组合，从而验证对分离现象解释的正确性。如果解释正确，F1应为杂合子，并且测交的后代应该一半数目是紫花，一半数目是白花。孟德尔所做的测交试验结果，符合预期的设想，从而验证对分离现象解释的正确性（假说-演绎法），即F1为杂合子，并且F1在形成配子时，成对的遗传因子（基因）发生了分离，分离后的遗传因子（基因）分别进入到了不同的配子中。
本世纪初，遗传学家通过大量的试验，才证实了遗传因子（基因）位于染色体上，并且成对的遗传因子（基因）正好位于一对同源染色体上，从而从本质上解释了性状分离现象。
五、基因分离定律的内容及实质
分离定律的内容：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。
要理解分离定律的实质，我们先来学习等位基因的概念。位于一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因，叫做等位基因。
复习减数分裂的第一次分裂的主要特征是什么？（同源染色体分离）
综上所述，分离定律的实质是减数分裂中，同源染色体分离进入不同的配子中，那么同源染色体上的等位基因，也随着同源染色体的分离而进入不同的配子中，独立地随配子遗传给后代。
这节课要重点掌握孟德尔分离定律中子代的基因组合及性状分离比，以及用来验证分离现象的测交试验，掌握分离定律的实质，理解纯合子、杂合子，等位基因等概念。
六、几个重要概念及关联
1、基本概念
表现型：生物个体表现出来的具体性状，如豌豆的紫花和白花；
基因型：与表现型有关的基因组成，如：DD、Dd、dd。
2、表现型和基因型之间的关系：表现型=基因型+环境
生物体在整个发育过程中，不仅要受到内在因素——基因的控制，还要受到外部环境条件的影响，表现型是基因型与环境相互作用的结果。如：水毛茛叶在空气中和水中就呈现两种不同的形态。
3、了解什么是纯合子，什么是杂合子，它们在遗传中各有什么特点？
由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体，叫纯合子，可稳定遗传，后代不会发生性状分离；而由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体，叫杂合子，不能稳定遗传，后代会发生性状分离。
设计思想 本环节是这一节的重点和难点，主要包括一对相对性状遗传试验现象（性状分离）的解释、对分离现象的解释的验证和基因分离定律的内容及实质，解释部分让学生阅读课本划出孟德尔的解释，然后师生一起完成一对相对性状遗传试验遗传图解，验证部分证明了解释的正确性，从而得出了分离定律，最后给出这是假设-演绎法。理解分离定律的实质要联系前一章学习的减数分裂内容。
▍流程三：课堂反馈
反馈的设计
1.下列各组中属于相对性状的的是( )
A.狗的长毛与黑毛 B.羊的白毛与牛的黄毛
C.桃树的红花和绿叶 D.人的双眼皮和单眼皮
答案：D。
2．豌豆是一种理想的杂交实验材料。这是因为 （ ）
A．豌豆是严格的自花授粉植物
B．不同品种的豌豆具有易于区分的相对性状
C．豌豆生长期短、易于栽培
D．A、B、C 3项都是
分析：孟德尔选择豌豆作杂交实验材料，是因为豌豆具有A、B、C各项优点。答案：D。
3．等位基因的分离发生于 （ ）
A．有丝分裂后期 B．减数第二次分裂后期
C．减数第一次分裂后期 D．受精卵发育过程中
分析：等位基因的分离发生在同源染色体联会之后，随同源染色体的分离而分开，属减数第一次分裂后期。答案：C。
4．豚鼠黑色皮毛对白色皮毛为显性。如果一对杂合的黑毛豚鼠交配，一胎产下4仔，则4仔的表现型可能是 （ ）
①全部黑色 ②3黑1白 ③2黑2白 ④1黑3白 ⑤全部白色
A．② B．②④ C．②③④ D．①②③④⑤
分析：杂合的黑毛豚鼠交配，按分离定律分析，子代黑毛与白毛的比为3︰1，由于子代数量不是足够多，故不能准确套用以上比例，而是五种可能都存在。答案：D。
5．大豆的白花和紫花为一对相对性状。下列4种杂交实验中，能判定性状显隐性关系的是 （ ）
①紫花×紫花→紫花 ②紫花×紫花→301紫花+110白花 ③紫花×白花→紫花
④紫花×白花→98紫花+107白花
A．①③ B．②③ C．③④ D．①④
分析：①无性状分离，④是测交，均不能断定性状显隐性关系；②为F1自交子代性状分离比为3︰1，紫花为显性性状；③为两纯种亲本杂交，F1表现显性亲本性状。答案：B。
●课堂板书
一、孟德尔的豌豆杂交试验
二、一对相对性状的杂交：
P：高豌豆×矮豌豆
↓
F1： 高豌豆
↓自交
F2：高豌豆 矮豌豆
表现型比：3 ： 1
三、一对相对性状遗传试验现象的解释
1、 生物的性状是由遗传因子(基因）控制的
2、遗传因子在体细胞中是成对存在的
3、在形成配子的时候成对的遗传因子要发生分离,分别进入不同配子中,随配子遗传给后代。
4、受精时，雌雄配子的结合是随机的
P: DD ×dd
配子： D d
F1： Dd Dd
配子： D d D d
F2： DD Dd Dd dd。
遗传因子比： 1 ：2 ：1
表现型比： 3 ： 1
四、 对分离现象的解释的验证
测交： 杂交子一代×隐性纯合子
紫花 × 白花
亲本： Dd dd
配子 D d d
测交后代 Dd dd
紫花 白花
1 ： 1
五、基因分离定律的内容及实质
等位基因随着同源染色体的分离而分开
●教学感悟（反思）
基因分离定律是遗传学的三大遗传规律之一，是整个遗传学的基础。它是学习基因的自由组合定律的基础，所有自由组合定律的题都可以用分离定律来解决。它在遗传育种和人类遗传病推断方面有重要的指导作用。同时与减数分裂过程密切相连，建立在学生认知基因分离定律的基础之上，是学生学习《性别决定和伴性遗传》、《人类遗传病与优生》的基础。本节内容在考试说明中的要求C级，难度比较大。首先，以学生叙述孟德尔生平为线索，渗透科学研究的思想。然后，以假说演绎的科学方法教育统领分离定律发现的全过程。最后，引导学生将基因定律运用于实践之中，提高学生分析、解释、解决实际问题的能力。
本课用科学方法的四个环节：发现问题-提出假说-验证-结论来统领教学的全过程，坚持科学知识和科学方法相结合的教育手段引导学生。在发现问题环节上可突出孟德尔运用数学统计的方法，大大提高了思维敏锐性，使他发现前人未发现的问题。孟德尔对分离现象的解释结合实验过程，一步一步讲解，每讲解完一个解释都留出时间让学生反思所学的内容，同时插入所需要学习的概念。强调解释中非常重要的一点是产生配子的情况，验证实验先让学生自己设计，指出关键点在于检测子一代的遗传因子组成。分离定律的实质用图示来表示，将枯燥的知识变成学生自己会绘制的图形，方便学生理解和掌握基因的分离定律这一重要内容。
（本案例由扬州市树人学校王源老师提供）
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