自由组合定律模拟实验

第2课基因的自由组合定律【课标要求】阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能,并可由此预测子代的遗传性状。

【素养目标】1.通过分析基因自由组合定律的细胞学基础,建立进化与适应的观念。

(生命观念)2.通过研究自由组合定律的解题规律及方法,培养归纳与演绎的科学思维。

(科学思维)一、孟德尔两对性状的杂交实验1.观察现象,提出问题:2.分析问题,提出假说:(1)提出假说①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。

②F1在产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子可以自由组合。

F1产生的雌雄配子各有四种:YR、Yr、yR、yr,它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。

③受精时,雌雄配子的结合是随机的。

(2)杂交实验分析图解:(3)结果分析①表型:表型双显性Y_R_(9/16)YYRR(1/16)YyRR(2/16)YYRr(2/16)YyRr(4/16) 单显性Y_rr(3/16)YYrr(1/16)Yyrr(2/16)yyR_(3/16)yyRR(1/16)yyRr(2/16) 双隐性yyrr(1/16) yyrr(1/16)②基因型:基因型纯合子YYRR、YYrr、yyRR、yyrr各占1/16 单杂合子YyRR、Yyrr、YYRr、yyRr各占2/16 双杂合子YyRr 占4/163.演绎推理,验证假说:4.分析结果,得出结论:实验结果与演绎结果相符,假说成立。

二、自由组合定律1.内容:(1)控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。

(2)在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。

2.细胞学基础:3.实质、发生时间及适用范围:实质非同源染色体上的非等位基因的自由组合发生时间减数分裂Ⅰ后期适用范围生物类型有性生殖的真核生物,不适用于原核生物和病毒基因位置非同源染色体上的非等位基因,不适用于细胞质遗传和同源染色体上的非等位基因三、孟德尔成功的原因分析四、孟德尔遗传规律的再发现和应用1.再发现:孟德尔约翰逊遗传因子基因性状表型遗传因子组成基因型控制相对性状的遗传因子等位基因2.应用:(1)杂交育种:组合亲本的优良性状。

第2节孟德尔从两对相对性状的杂交实验中总结出自由组合定律（二）一、选择题1.甲、乙两位同学分别用小球做孟德尔定律模拟实验.甲同学每次分别从Ⅰ，Ⅱ小桶中随机抓取一个小球并记录字母组合；乙同学每次分别从Ⅲ,Ⅳ小桶中随机抓取一个小球并记录字母组合。

将抓取的小球分别放回原来小桶后再多次重复。

下列叙述错误的是A．实验中每个小桶内的两种小球的数量必须相等,每个小桶内小球的总数也必须相等B．甲同学模拟的是等位基因的分离和配子的随机结合C．乙同学模拟的是非同源染色体上非等位基因的自由组合D．甲、乙重复300 次实验后,统计的Dd、AB 组合的概率依次为50％、25%【答案】A【解析】由图分析可知I和II模拟的是基因的分离定律，在此实验中I和II两个小桶代表的是雌雄生殖器官，桶内小球数量可以不等，但每只小桶内的两种小球的数量必须相等，A错误；分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离，抓取的过程模拟的就是分离过程，而记录过程模拟的是配子的随机结合，B正确；I和IV分别代表一对同源染色体，抓取过程模拟的是同源染色体上的等位基因分离，而非同源染色体上的非等位基因可以自由组合，C正确；在统计足够多的情况下，Dd组合的概率应是50%，AB组合的概率是25％，D正确。

2.下图为某红绿色盲家族系谱图，相关基因用X B、X b表示。

人的MN血型基因位于常染色体上，基因型有3种：L M L M（M型）、L N L N（N型)、L M L N（MN型)。

已知I-1、I-3为M型，I-2、I—4为N型。

下列叙述错误的是A．基因M 与N 具有相同的基因座位，而且是共显性B．Ⅱ—3 和Ⅱ-4 再生一个出现MN 血型的红绿色盲男孩的几率是1/16C．Ⅲ—1 为杂合子的几率是5/8D．一个地区中男性红绿色盲个体在人群中的比例与这个群体中红绿色盲基因的频率相等【答案】D【解析】由MN血型系统中,有三种血型，分别是M型、N型和MN型,其基因型依次为L M L M、L N L N和L M L N，可知基因M与N具有相同的基因座位，而且是共显性，A正确;由Ⅱ-3的基因型为L M L N X B X B或L M L N X B X b，Ⅱ—4的基因型为L M L N X B Y,Ⅱ—3 和Ⅱ-4再生一个出现MN 血型的红绿色盲男孩的几率=12×14×12=116，B正确；仅研究MN血型，Ⅲ-1 为杂合子的几率是12，仅研究红绿色盲，Ⅲ—1 为杂合子的几率是14，故Ⅲ—1为杂合子的几率是1-1/2×3/4=58,C正确；只有处于哈迪-—温伯格平衡的地区人群中男性红绿色盲个体在人群中的比例与这个群体中红绿色盲基因的频率相等，D错误。

高中生物学“自由组合定律”模拟装置的创新设计与应用摘要：立足孟德尔豌豆杂交实验的自由组合定律，是高中生物学的重要学习内容。

通过构建直观形象的模拟装置，可以帮助学生深入理解遗传规律内容，提升学生科学思维与探究能力。

本文在介绍分享模拟装置研究过程的基础上，详细总结模拟装置在教学活动中的实际应用效果。

以期抛砖引玉，助力新课程教育教学实践活动的创新与发展。

关键词：自由组合定律；模拟装置；创新设计；应用一、研究背景“孟德尔的豌豆遗传实验”是遗传学领域的重要理论之一，“自由组合定律”是高中生物学新课程教学中活动的一个具有重要意义的次位概念。

由于定律是对遗传实验的理论概括，内容比较抽象，学生通过传统讲授式学习往往缺少对概念的深入理解。

因此，通过研究出一种直观、易操作的遗传实验模拟装置，来创新教学形式，进而帮助学生掌握遗传定律，就成为该环节教学活动的客观需要。

二、研究方法1.装置设计：基于自由组合定律中，同源染色体上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的原理，设计一种可视化模拟装置。

2.实验验证：通过尝试制作并实际操作模拟装置，验证其是否能客观展示自由组合定律的基本内容。

3.教学应用：将模拟装置应用于具体的教学实践活动，观察其对学生理解自由组合定律是否发挥积极作用。

三、研究过程1.设计阶段：根据自由组合定律的要点，确定模拟装置的基本结构和操作方式。

本模拟装置的设计旨在通过直观动态方式展示“同源染色体上等位基因分离”，以及“非同源染色体上的非等位基因的自由组合”过程。

装置主要包括以下几个部分组成：基因卡片：利用废旧的塑料片，剪成长5厘米、宽2厘米的塑料片若干。

用马克笔在剪切好的每个塑料片上标记上一系列代表不同的基因种类的条码或图案，且在同源染色体内部表现出“相同基因”或“等位基因”联系和区别。

染色体模型：用废旧的纸箱制作成长25厘米、宽4厘米的纸条4根，长15厘米、宽4厘米的纸条4根，然后用马克笔将长25厘米的纸条两条一组，用红色马克笔染色，代表“姐妹染色单体”，在中间用细铁丝连起来，代表“着丝粒”，整个结构代表一条红色的染色体。

自由组合定律模拟实验
自由组合定律模拟实验一
小桶代表的是雌性或雄性生殖器官，甲、乙小桶分别代表在雌性或雄性生殖器官内遗传因子所在的位置。

用甲、乙桶中球的随机结合，模拟雌性或雄性生殖器官内遗传因子（基因）的自由组合情况。

实验目的：本实验旨在模拟雌性或雄性生殖器内，遗传因子（基因）的自由组合情况，体验孟德尔的假说设之一（即F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合）。

材料用具：小桶2个（或其它容器代替），分别标记为甲、乙；乒乓球（或其它大小相同的球状物品）20个，记录用的纸和笔。

方法步骤：
（1）将20个乒乓球（或其它球状大小相同的物品）均分为4组，第1组标记为Y，第2组标记为y，第3组标记为R，第4组标记为r，Y和y放入甲桶，R和r放入乙桶。

（2）摇动两个小桶，使小桶内的乒乓球充分混合。

（3）分别从两个桶内随机抓取一个小球，组合在一起，记录下字母的组合情况。

（4）将抓取得小球放回原来的小桶内，摇匀，按步骤（3）重复做50—100次。

结果和结论
1.统计实验结果：写出小球的组合方式及最终的数量比？
2.你可以得到什么样的结论？
思考题：本实验与教材第一节中“性状分离比的模拟”实验有何不同？（可以从实验目的，实验材料代表的含义，结果及结论等方面思考）。

2．自由组合定律(1)细胞学基础(2)实质、发生时间及适用范围(3)自由组合定律的验证验证方法结论自交法F1自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1，则遵循基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制测交法F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制，则遵循自由组合定律花粉鉴定法F1若有四种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则遵循自由组合定律单倍体育种法取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有四种表型，且比例为1∶1∶1∶1，则遵循自由组合定律热图分析据图分析自由组合定律Ⅰ.下图中哪些过程可以体现分离定律的实质？哪些过程体现了自由组合定律的实质？提示①②④⑤过程发生了等位基因分离，可以体现分离定律的实质。

只有④⑤体现了自由组合定律的实质。

Ⅱ.总结非等位基因的遗传规律Ⅲ.若基因型为AaBb的个体测交后代出现4种表型，但比例为42%∶8%∶8%∶42%，试解释出现这一结果的可能原因是什么？提示A、a和B、b两对等位基因位于同一对同源染色体上，且部分初级性母细胞在四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，产生4种类型配子，其比例为42%∶8%∶8%∶42%。

1．D、d和T、t是两对独立遗传的等位基因，控制两对相对性状。

若两个纯合亲本杂交得到F1的基因型为DdTt，F1自交得到F2。

下列叙述不正确的是()A．F1自交时，雌配子与雄配子是随机结合的B．F2中重组类型占3/8C．F2中能稳定遗传的个体占1/4D．F2中有9种基因型，在双显性状中，杂合子占8/92．(2022·沈阳高三模拟)孟德尔在两对相对性状的豌豆杂交实验中，用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆杂交获得F1，F1自交得F2。

下列有关叙述正确的是()A．黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律，故这两对性状的遗传遵循自由组合定律B．F1产生的雄配子总数与雌配子总数相等，是F2出现9∶3∶3∶1性状分离比的前提C．从F2的绿色圆粒植株中任取两株，这两株基因型不同的概率为4/9D．若自然条件下将F2中黄色圆粒植株混合种植，后代出现绿色皱粒的概率为1/81考向二自由组合定律的实质及验证3．棉铃虫是严重危害棉花的一种害虫。

自由组合定律小球模拟实验注意事项1.实验材料准备：准备一定数量的小球，小球可以是一致的，也可以是不同尺寸或不同材质的。

小球的数量要足够多，可以在实验中进行组合。

2.实验装置搭建：搭建一个平坦的实验台或者使用一个大的容器作为模拟空间，确保小球可以自由移动和组合。

可以在实验台上划定一定的区域或设置边界，以防止小球的散乱。

3.实验条件控制：控制实验室的温度和湿度，使实验条件尽量接近真实情况。

温度和湿度的变化会影响小球的运动和相互作用。

4.实验数据记录：准备记录实验数据的笔记本，记录实验的具体操作和结果。

包括小球的数量、大小、颜色等信息，以及小球的相互作用情况和组合方式。

5.实验过程观察：观察小球在实验过程中的运动轨迹、碰撞情况和相互作用形式。

可以借助摄像机或拍照设备来记录实验过程，以便后续分析。

6.实验参数改变：在实验过程中，可以改变小球的数量、性质和条件，观察小球的运动和组合方式的变化。

例如，改变小球的尺寸、材质、温度等。

7.实验结果分析：根据实验数据和观察结果，分析小球的组合状态、相互作用方式和相关的物理规律。

可以绘制曲线图、散点图等来展示实验结果。

8.实验安全措施：在进行实验时，要注意安全，避免小球的碰撞造成伤害。

可以使用安全眼镜、手套和其他适当的个人防护措施。

9.实验讨论和总结：在实验结束后，可以与同伴一起讨论实验结果，总结实验观察到的规律和结论。

可以将实验结果与理论模型进行对比，进一步验证自由组合定律。

通过以上的注意事项，进行自由组合定律小球模拟实验时能够更加准确地观察和分析小球的组合行为和相互作用规律，进一步加深对自由组合定律的理解。

同时，实验中还可以培养动手能力、观察分析能力和团队协作能力等重要的科学实验技能。

专题12 性状分离比和自由组合定律模拟实验一、单选题1．性状分离比模拟实验每次抓取小球后统计过的小球要重新放回桶内，其原因是A．保持每个小桶中D、d彩球数目相等B．避免小球的丢失C．避免实验现场混乱利于实验有序进行D．小球可再次使用【答案】A【解析】性状分离比的模拟实验中，每个小桶内的彩球分别代表产生的两种比值相等的雌配子或雄配子。

为了保证每种配子被抓取的几率相等，每次抓取小球后统计过的小球要重新放回桶内，以保证每个小桶中D、d彩球所代表的两种配子的数目相等。

故选A。

2．在进行“性状分离比的模拟”实验时,某同学连续抓取三次,小球的组合都是Dd,则他第四次抓取Dd的概率是A．1/8B．1/4C．1/2D．1【答案】C【解析】由于每次抓取前都要摇动甲、乙小桶，使桶内小球充分混匀，保证每种配子被抓取的概率相等，所以每次抓取Dd的概率都是1/2。

答案选C。

3．小江欲利用图所示装置模拟“基因的分离和配子随机结合”过程，他应该选择的装置是（）A．I和II B．I和III C．III和IV D．II和IV【答案】A【解析】由以上分析可知：I、。

小桶中的小球表示的是一对等位基因D和d，说明甲同学模拟的是基因分离规律实验，可模拟“基因的分离和配子随机结合”过程。

A正确，BCD错误。

故选A。

4．下列有关性状分离比的模拟实验的叙述，正确的是（）A．两个小桶中D和d 球的总数要相等B．若取四次球，必有两次取球组合为DdC．每个小桶要保证D和d两种球的数量相等D．从两个桶中随机组合模拟的是分离定律【答案】C【解析】AC、小桶代表生殖器官，其中的小球代表配子，由于雌雄配子数量一般不相等，因此每个小桶中的小球数量不一定相等，但每个小桶要保证D和d两种球的数量相等，A 错误、C正确；B、DD:Dd：dd=1:2:1的性状分离比是建立在多次抓取的结果之上，若取四次球，因实验数据过小，不一定会有两次的组合为Dd，B错误；D、两个桶中的小球模拟雌雄配子，随机抓取模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机结合，D错误。

专题02 自由组合定律一、两对相对性状的杂交实验——发现问题1．实验过程2．实验分析(1)两亲本无论正交或反交，F1均为黄色圆粒，说明黄色对绿色是显性，圆粒对皱粒是显性。

(2)F2中除了出现亲本类型外，还出现的两种新类型是黄色皱粒和绿色圆粒。

(3)每对性状的遗传都遵循分离定律。

二、对自由组合现象的解释——提出假说1．理论解释(1)两对相对性状分别由两对遗传因子控制。

(2)F1产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。

(3)F1产生的雌配子和雄配子各有4种，它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。

(4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。

2．遗传图解(1)过程图解(2)F 2中各种性状表现对应的遗传因子组成类型 ①双显型黄色圆粒：YYRR 、YyRR 、YYRr 、YyRr 。

②一显一隐型⎩⎪⎨⎪⎧黄色皱粒：YYrr 、Yyrr绿色圆粒：yyRR 、yyRr③双隐型 绿色皱粒：yyrr 。

三、对自由组合现象解释的验证——演绎推理和实验验证 1．验证方法：测交实验。

2．测交遗传图解——演绎推理3．测交实验结果孟德尔测交实验结果与预期的结果相符，从而证实了：F 1在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子发生了分离，决定不同性状的遗传因子表现为自由组合。

从而产生4种且比例相等的配子。

四、提出自由组合定律——得出结论控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。

五、孟德尔获得成功的原因1．选材得当：选择豌豆作为实验材料。

2．科学地确定研究对象：先研究一对相对性状，再研究多对相对性状。

3．科学的统计方法：运用数学统计的方法。

4．科学的实验程序设计：提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。

六、孟德尔遗传规律的再发现 1．表型：生物个体表现出来的性状。

2．基因型：与表型有关的基因组成。

3．等位基因：控制相对性状的基因。