高考生物一輪復(fù)習(xí)孟德爾遺傳實驗的科學(xué)方法講解

高考生物一輪復(fù)習(xí)孟德爾遺傳試驗的科學(xué)方法講解“分析孟德爾遺傳試驗的科學(xué)方法”是《一般中學(xué)生物課程標(biāo)準(zhǔn)》的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)之一，學(xué)習(xí)目標(biāo)屬于應(yīng)用水平，要求學(xué)生能“在新的情境中運用抽象的概念、原則;進行總結(jié)、推廣;建立不憐憫境下的合理聯(lián)系等。”但在實際教學(xué)過程中，很多老師經(jīng)常是對孟德爾獲得勝利的緣由進行簡潔的總結(jié)，沒有供應(yīng)新的情境讓學(xué)生思索與應(yīng)用，學(xué)生缺少對科學(xué)方法的感悟和內(nèi)化過程，從而影響課程標(biāo)準(zhǔn)具體目標(biāo)的達成。從總結(jié)孟德爾勝利的緣由到分析和運用科學(xué)方法，是一個從感性到理性的提升過程。1選擇志向的模式生物試驗材料的選擇是確定探討工作勝利與否的關(guān)鍵因素之一。人們探討某種具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象過程中，長期和反復(fù)作為探討材料的物種稱為模式生物。1856年始，孟德爾在修道院的花園里，種植山柳菊、菜豆、豌豆、玉米等植物進行雜交試驗，也飼養(yǎng)小家鼠和蜜蜂做雜交試驗，很多試驗是一無所獲，而最終揭示遺傳學(xué)基本定律的連續(xù)8年的豌豆雜交試驗，因為豌豆是嚴(yán)格的自花傳粉植物，從市場買來的豌豆種子都是純種，雜交試驗從純種起先，這樣才能得到真正的雜種;相對性狀穩(wěn)定而易于區(qū)分;簡潔去雄和人工授粉;一年生植物，牢固率高。豌豆所具有的優(yōu)良特性，使其成為那個年頭遺傳學(xué)探討的模式生物?，F(xiàn)代發(fā)育生物學(xué)和分子遺傳學(xué)常用的模式生物有果蠅、大腸桿菌、酵母菌、線蟲、斑馬魚、小鼠、擬南芥等。模式生物的共同點是：有利于回答探討者關(guān)注的問題，能夠代表生物界的某一大類群;對人體和環(huán)境無害，簡潔獲得并能在試驗室內(nèi)生長和繁殖;世代短、子代數(shù)量多、遺傳背景清晰;簡潔進行試驗操作。學(xué)生在領(lǐng)悟了豌豆作為模式生物的特點后，就可以推廣到其他生物學(xué)探討領(lǐng)域中運用的生物試驗材料，如利用果蠅進行遺傳學(xué)試驗、利用酵母菌探究細(xì)胞呼吸方式和嘗試建立生物模型說明種群的數(shù)量變動等。2單因子分析法現(xiàn)在已知在豌豆體細(xì)胞中有7對同源染色體，孟德爾探討的7對相對性狀的遺傳因子分布在4對同源染色體上，其中子葉顏色和花的顏色兩對基因位于第一對同源染色體上，植株高矮、豆莢形態(tài)、花的位置三對基因位于第四對同源染色體上，豆莢顏色的等位基因位于第五對同源染色體上，種子形態(tài)的等位基因位于第七對同源染色體上。假如孟德爾同時探討二因子或多因子的雜交試驗時，所涉及的性狀由非同源染色體或同源染色體上的基因確定，存在基因的自由組合和連鎖互換兩種現(xiàn)象，所獲得的數(shù)據(jù)不但數(shù)量巨大，而且難以發(fā)覺規(guī)律。孟德爾實行單因子分析法，即分別視察和分析在一個時期內(nèi)某一對相對性狀的遺傳規(guī)律，最大限度地解除各種因素的干擾，在發(fā)覺了分別定律的基礎(chǔ)上，由簡到繁，進一步探討兩對甚至多對相對性狀的遺傳，最終發(fā)覺自由組合定律。在推斷某種性狀是否屬于伴性遺傳時、計算兩對或兩對以上相對性狀的遺傳概率時，我們須要運用單因子分析法，先分析一對相對性狀的遺傳特性，統(tǒng)計或計算后代顯性或隱性的概率，然后分析其次對相對性狀，再依據(jù)探討目的，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行組合，得出結(jié)論。3生物統(tǒng)計分析法和模型方法18世紀(jì)以來，很多學(xué)者開展了大量的植物雜交的試驗。德國植物學(xué)家克爾羅伊特在18世紀(jì)60年頭首先從事各種煙草的雜交試驗，他發(fā)覺無論是正交還是反交，雜種的外表都難以區(qū)分。德國植物學(xué)家格特納在19世紀(jì)20年頭統(tǒng)計出玉米雜交其次代的性狀分別比為3.18∶1，但他無法賜予說明。孟德爾從事豌豆雜交試驗8年，進行了200多次雜交試驗，視察植株27225株，具體記錄了不同性狀在各代中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。他對大量的試驗結(jié)果進行數(shù)理統(tǒng)計，發(fā)覺在一對相對性狀的雜交試驗中，子二代不同性狀的數(shù)據(jù)雖然有差異，但都接近3∶1的比例關(guān)系，兩對相對性狀的雜交試驗中，子二代存在9∶3∶3∶1的關(guān)系。生命現(xiàn)象經(jīng)常可以大量地重復(fù)出現(xiàn)，但生命現(xiàn)象的出現(xiàn)又受到多種外界環(huán)境和內(nèi)在因素的隨機干擾。格特納統(tǒng)計出雜交其次代的性狀分別比為3.18∶1，而孟德爾建構(gòu)了3∶1的生物模型，這一生物模型可以解除環(huán)境因素、子代數(shù)量多少等無關(guān)變量的干擾，找尋出雜交試驗過程中相關(guān)變量之間的本質(zhì)關(guān)系，使遺傳學(xué)的探討從定性描述向定量分析的方向轉(zhuǎn)變。當(dāng)雜交其次代的顯性與隱性數(shù)量間模糊的關(guān)系被明確的生物模型表達出來的時候，人們就可以做更多的試驗，得到更多的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)代回到模型中去，檢驗?zāi)Ｐ偷恼_性。雖然孟德爾的成就對他同時代的生物學(xué)家和有關(guān)遺傳的探討沒有產(chǎn)生影響，但是在埋沒了35年之后，荷蘭的德弗里斯、德國的科倫斯、奧地利的丘歇馬克分別用試驗證明白孟德爾的發(fā)覺，從今他被譽為現(xiàn)代遺傳學(xué)奠基人。4假說演繹法孟德爾所處的時代，很多學(xué)者認(rèn)為生物的遺傳是融合遺傳。孟德爾通過豌豆雜交試驗，發(fā)覺無論是哪一對相對性狀，F(xiàn)1只表現(xiàn)出顯性性狀，F(xiàn)2中顯性與隱性的比為3∶1，從而否定了融合遺傳，并感悟到“遺傳中有某些特征可看作是不行分割和明顯不變的單元”，提出遺傳因子的假說，認(rèn)為遺傳因子成對存在，并獨立安排到配子中，而當(dāng)時生物學(xué)界還沒有相識到配子形成和受精過程中染色體的改變，這一創(chuàng)建性的假說是超越時代的非凡的設(shè)想。遺傳因子是一種思想模型，用大小寫的英文字母來表示具體的顯性和隱性性狀，是對原型的簡化和志向化，由此產(chǎn)生的遺傳圖解也一種思想模型，是將困難的遺傳過程簡潔化，用以反映和說明遺傳的過程和結(jié)果。自孟德爾起先，遺傳學(xué)便起先運用模型來表征概念及推斷和推理。演繹推理是從一般到特殊的邏輯推理方法。孟德爾創(chuàng)建了遺傳因子的假說，可以依據(jù)假說進行演繹推理，再通過試驗檢測演繹推理的結(jié)論是否正確，從而說明假說的正確性。孟德爾設(shè)計了F1與隱性純合子進行測交的試驗，并預(yù)料后代性狀分別比在理論上1∶1，然后通過試驗，令人信服地證明白假說的正確性。完備而奇妙的測交試驗，已成為遺傳學(xué)探討的經(jīng)典方法，在推斷某顯性個體是否為純合子時，測交至今仍舊是最簡潔而有效的方法。最終，須要特殊說明的是，在人民教化出版社、江蘇教化出版社和中國地圖出版社出版的三套教材中，對“分析孟德爾遺傳試驗的科學(xué)方法”的呈現(xiàn)方式各不相同。人教版在基因分別定律與自由組合定律之后呈現(xiàn)，但減數(shù)分裂、基因與染色體的關(guān)系等內(nèi)容還沒有學(xué)習(xí);蘇教版在基因分別定律之后呈現(xiàn)，學(xué)生已學(xué)習(xí)減數(shù)分裂的內(nèi)容;中圖版在基因分別定律之前呈現(xiàn)，是獨立的一節(jié)內(nèi)容，而學(xué)生已學(xué)習(xí)減數(shù)分裂和染色體變異對性狀的影響的內(nèi)容。教科書內(nèi)容的組織和呈現(xiàn)方式不同，就應(yīng)當(dāng)選擇不同的教學(xué)策略，可以化整為零地分析孟德爾遺傳試驗的科學(xué)方法，最終再進