高中生物第6章 生物的进化第2节 自然选择与适应的形成导学案

模拟性状分离比以及配子的形成实验

一、性状分离比的模拟实验

1. 实验原理

在孟德尔的一对相对性状的杂交试验中，生物形成生殖细胞（配子）时成对的基因分离，分别进入不同的配子中。当杂合子自交时，雌雄配子随机结合，后代出现性状分离，性状分离比为显性：隐性=3：1。用两个小桶分别代表雌雄生殖器官，两小桶内的小球分别代表雌雄配子，用不同小球的随机结合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机组合。

如图：

2. 实验过程

摇动小桶使其中的小球混合均匀、分别从小桶内抓取一个小球组合在一起并记下字母组合、将抓取的小球放回原来的小桶摇匀并按照上面步骤重复进行。

3. 材料用具的注意事项

（1）代表配子的物品必须为球形，以便充分混合。

（2）在选购或自制小球时，小球的大小、质地应该相同，使抓摸时手感一样，以避免人为误差。

（3）选择盛放小球的容器最好选用小桶或其他圆柱形容器容器，而不要采用方形容器，这样摇动小球时，小球能够充分混匀。

（4）两个小桶内的小球数量可相等也可不等，以表示雌雄配子的数量。但是，每个小桶内的带有两种不同基因的小球数量必须相等，以表示形成配子时等位基因的分离，以及形成数目相等的含显性基因和含隐性基因的两种配子。

4. 实验过程注意事项

（1）实验开始时应将小桶内的小球混合均匀。

（2）抓球时应该双手同时进行，而且要闭眼， 或采用不透明的小桶，以避免人为误差。每次抓取后，应记录下两个小球的字母组合。

（3）每次抓取的小球要放回桶内，目的是保证桶内显、隐性配子比例相等。

（4）每做完一次模拟实验，必须要摇匀小球，然后再做下一次模拟实验。实验需要重复50～100次。重复的次数越多，越接近实际情况。

5. 实验结果：抓取的结果中有3种类型，分别是AA、Aa、aa，比例为1：2：1，因含有A的均表现为显性，后代的分离比为3：1。

二、模拟配子的形成实验

1. 实验原理

含有两对或多对等位基因的个体在形成配子时，等位基因彼此分离，非等位基因自由组合，并且形成的各配子比例相等。用两个小桶内的两种小球分别代表每对等位基因的分离，用不同小球的随机结合，模拟生物在配子形成过程中非等位基因的自由组合。如果有两对等位基因，则产生4种比例相等配子，每一种配子的比例为1/4。

如图：

2. 实验过程

摇动小桶使其中的小球混合均匀、分别从小桶内抓取一个小球组合在一起并记下字母组合、将抓取的小球放回原来的小桶摇匀并按照上面步骤重复进行。每一对组合表示产生的一种配子。

3. 注意事项

（1）两个小桶内的小球的总数量以及每个小桶内两种颜色小球的数量必须相等，以表示形成配子时等位基因与非等位基因的数量。

（2）抓取小球需同时进行且避免人为干扰，抓取记录结果后将球放回，充分混匀后重复抓取。

4. 实验结果：抓取的结果中有四种类型，AB、Ab、aB、ab，且比例相等，每一种配子所占的比例为1/4。

例题1  下列关于“模拟孟德尔一对相对性状杂交实验”活动的叙述正确的是（    ）

A. 该实验需重复多次，每次抽取的卡片不可再放回信封

B. 需取2个信封，在每个信封内放入2种卡片且不同信封内中卡片的总数必须相同

C. 从“雄1”和“雌1”信封中随机抽取1张卡片进行组合，模拟了基因重组

D. 分别从“雄1”、“雌1”信封内随机取出一张卡片将其组合在一起，最终结果未必是YY：Yy：yy=1：2：1

答案：D

解析：本题考查性状分离比模拟实验，难度中等。该实验需重复多次，减少偶然性和误差，每次抽取的卡片记录后，需要再放回信封，A错误；需取2个信封，在每个信封内放入2种卡片，不同信封内卡片的总数不一定相同，B错误；从“雄1”和“雌1”信封中随机抽取1张卡片进行组合，模拟了受精作用，C错误；分别从“雄1”、“雌1”信封内随机取出一张卡片将其组合在一起，最终结果未必是YY：Yy：yy=1：2：1，D正确。

例题2  甲、乙两位同学分别用小球做性状分离比的模拟实验（见下图）. 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. 两人每抓完一次并作统计后，都将抓取的小球分别放回原来小桶后再重复抓取. 分析下列叙述，错误的是（　　）

A. 甲同学的实验模拟的是两种类型的雌雄配子的随机结合的过程

B. 甲、乙重复100次实验后，统计的Dd、AB组合的概率均约为50%

C. 乙同学的实验可模拟非同源染色体上非等位基因自由组合的过程

D. 实验中每只小桶内两种小球必须相等，但Ⅰ、Ⅱ桶小球总数可不等

答案：B

解析：本题考查性状分离比和配子形成的模拟实验，难度较大。甲同学实验模拟的是遗传因子的分离即D与d分离，以及雌雄配子随机结合的过程，即D与D、D与d、d与d随机结合，A正确；甲同学实验结果：DD占25%，Dd占50%，dd占25%，即Dd占50%，乙同学模拟的是两对基因的自由组合，实验结果AB、Ab、aB、ab都各占25%，B错误；Ⅲ、Ⅳ小桶中的小球表示的是两对等位基因，如果分别位于两对同源染色体上，则乙同学的实验模拟非同源染色体上非等位基因自由组合的过程，C正确；实验中，I、Ⅱ小桶中的小球表示的是一对等位基因D和d，每只小桶内两种小球的数量必须相等，表示两种配子的比是1：1，但两个小桶中小球总数可以不等，说明雌雄配子数量可以不相等；Ⅲ、Ⅳ小桶中的小球表示的是两对等位基因A和a、B和b，同样，每只小桶内两种小球的数量必须相等，表示两种配子的比是1：1，D正确。

（答题时间：30分钟）

1. 下列有关“性状分离比的模拟实验”的说法正确的是（    ）

A. 本实验模拟的是等位基因的分离

B. 正常情况下雌配子较雄配子体积大，所以要选大小两种小球

C. 甲乙两个小桶内小球数量可以不相等

D. 统计20次，小球组合中AA、Aa、aa的数量应为5、10、5

2. 孟德尔在研究一对相对性状的遗传试验中，发现了基因的分离定律。下列能用于模 拟性状分离比实验的装置是（    ）

A.  B.

C.  D.

3. 在“性状分离比的模拟”实验中，有人在两个小桶中分别放了10个、50个玻璃球。下列对他这种做法的评价，你认为正确的是（    ）

A. 会影响配子出现的概率，从而导致结果误差

B. 两个桶中玻璃球数量不同，会影响实验结果

C. 玻璃球数量少的桶代表雄性生殖器官

D. 玻璃球数量多的桶代表雄性生殖器官

4. 某学生用小球做分离定律模拟实验：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；再将抓取的小球分别放回原来小桶后重复多次。下列叙述中错误的是（    ）

A. 该同学实验是模拟两种类型的雌、雄配子随机结合

B. 每只小桶内两种小球必须相等，但Ⅰ、Ⅱ桶内的小球数可不等

C. Ⅰ、Ⅱ桶内的两种小球分别代表两种基因型不同的雌雄配子

D. 重复100次后，统计的DD和Dd组合的概率均约为25%

5. 某同学利用性状分离比的模拟实验装置，进行如下实验，从甲、乙两个容器中各随机抽出一个小球，记录组合情况，重复多次实验后，结果发现AB、Ab、aB、ab的比值接近1：1：1：1. 以下关于该实验的说法正确的是（　　）

A. 甲、乙两个容器分别代表某动物的雌、雄生殖器官

B. 小球的颜色和字母表示雌、雄配子的种类

C. 该实验模拟的是减数分裂过程中非同源染色体上基因的自由组合

D. 每个容器中两种的小球数量需相等，但甲乙两个容器中小球的总数可以不同

6. 用小球做遗传规律模拟实验，每个桶中两种球的数量相等。每次分别从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个小桶中的某两个小桶中随机抓取一个小球并记录字母组合，多次重复。下列叙述错误的是（　　）

A. 用Ⅰ、Ⅱ两桶中抓的球做统计可模拟两种类型的雌雄配子随机结合的过程

B. 用Ⅱ、Ⅲ两桶中抓的球做统计可模拟非同源染色体上非等位基因自由组合的过程

C. Ⅰ、Ⅱ两桶中小球的总数不相等不影响实验结果

D. 每次将抓取的小球放在另外一个小桶中进行统计、汇总

7. 阳阳做了性状分离比的模拟实验：在2个小桶内各装入20个等大的方形积木（红色、蓝色各10个，分别代表“配子”D、d）。分别从两桶内随机抓取1个积木并记录，直至 抓完桶内积木。结果DD：Dd：dd=12：6：2，他感到失望。下列给他的建议和理由中不合理的（    ）

A. 把方形积木改换为质地、大小相同的小球，以便充分结合，避免人为误差

B. 每次抓取后，应将抓取的配子放回原桶，保证每种积木被抓取的概率相等

C. 重复抓50—100次，保证实验统计样本数目足够大

D. 将某桶内的2种配子各减少到一半，因为卵细胞的数量比精子少得多

8. 某兴趣小组学习了“性状分离比”模拟实验后，还设计了“孟德尔两对相对性状自由组合”的模拟实验（Y、y和R、r两对基因独立遗传）。下列有关做法不合理的是（     ）

A. F1 Dd个体减数分裂产生配子种类及比例，一个小桶各两色小球（标记D、d比例1：1）

B. F1Dd个体自交子代基因型及比例，两个小桶各两色小球（标记D、d比例1;1）

C. F1YyRr个体自交子代基因型及比例，两个小桶，一个小桶有两色小球（标记Y、y，比例1：1）；另一个小桶有两色小球（标记 R、r，比例1：1）

D. F1YyRr个体自交产生的雌雄配子自由组合，两个小桶各四色小球（标记YR、Yr、yR、yr比例1：1：1：1）

9. 实验设计：给你50粒黄色豌豆、50粒绿色豌豆、50粒皱皮豌豆、50粒光皮豌豆，4个大烧杯，数个培养皿。请利用它们设计实验演示基因的自由组合现象（只演示F1杂合体自交产生F2的过程）。

（1）将4个大烧杯编号为1、2、3、4。

（2）在1号大烧杯上标上雌蕊，装入25粒黄色豌豆（代表基因A）和25粒绿色豌豆（代表基因a），在2号大烧杯上标上雌蕊，装入25粒皱皮豌豆（代表基因B）和25粒光皮豌豆（代表基因b），摇匀后备用。

（3）在3号大烧杯上标上雄蕊，装入                       ，在4号大烧杯上___________________，装入25粒皱皮豌豆（代表基因B）和25粒光皮豌豆（代表基因b），摇匀后备用。

（4）分别从1号烧杯和2号烧杯中各取一粒豌豆，这两粒豌豆的组合代表         ，做好记录。

（5）分别从3号烧杯和4号烧杯中各取一粒豌豆，这两粒豌豆的组合代表           ，做好记录。

（6）将这四粒豌豆合在一起，表示__________________________这次记录的结果示新个体的基因型。

（7）                            ，重复上述步骤若干次。

（8）请设计一张表格记录实验结果。

（9）最后统计各种基因组合的卵细胞的比例、_______        ________________、以及                                 ，看是否符合自由组合定律。

1. 【答案】C

【解析】根据孟德尔对分离现象的解释，生物的性状是由遗传因子（基因）决定的，控制显性性状的基因为显性基因（用大写字母表示如：D），控制隐性性状的基因为隐性基因（用小写字母表示如：d），而且基因成对存在. 遗传因子组成相同的个体为纯合子，不同的为杂合子。生物形成生殖细胞（配子）时成对的基因分离，分别进入不同的配子中。当杂合子自交时，雌雄配子随机结合，后代出现性状分离，性状分离比为显性：隐性=3：1。用甲乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官，甲乙两小桶内的彩球分别代表雌雄配子，用不同彩球的随机结合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机组合。

【详解】A. 本实验模拟的是性状分离比，A错误；

B. 正常情况下雌配子较雄配子体积大，但要选大小相同的小球，以避免主观因素产生的误差，B错误；

C. 两小桶中小球数可以不相等，但每个小桶中两种颜色的小球数目必须相等，代表产生两种配子的比例相等，C正确；

D. 小球组合AA、Aa、aa的数量比接近1：2：1，但不一定是1：2：1，因此统计20次，小球组合中AA、Aa、aa的数量不一定是5、10、5，D错误。

故选C。

2. 【答案】D

【解析】基因分离的实质是减数分裂形成配子时，控制一对相对性状的等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入子细胞中。

【详解】A. 模拟分离定律的装置中，应每个小桶中同时含有代表A和a的球，且含有的两种颜色的小球数量是相等的，A错误；

B. 模拟分离定律的装置中，应每个小桶中含有的两种颜色的小球数量是相等的，B错误；

C. 模拟分离定律的装置中，应每个小桶中都含有数量相等的A和a的球，C错误；

D. 模拟分离定律的装置中，应每个小桶中都含有数量相等的A和a的球，D正确。

故选D。

3. 【答案】D

【解析】根据孟德尔对分离现象的解释，生物的性状是由遗传因子（基因）决定的，控制显性性状的基因为显性基因（用大写字母表示如：D），控制隐性性状的基因为隐性基因（用小写字母表示如：d），而且基因成对存在。遗传因子组成相同的个体为纯合子，不同的为杂合子。

生物形成生殖细胞（配子）时成对的基因分离，分别进入不同的配子中；当杂合子自交时，雌雄配子随机结合，后代出现性状分离，性状分离比为显性：隐性=3：1。用甲乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官，甲乙两小桶内的彩球分别代表雌雄配子，用不同彩球的随机结合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机组合。

【详解】A. 两个小桶中的玻璃球数量虽然不同，但只要每个桶内两种颜色球的数量相同就不会影响配子出现的概率，A错误；

B. 两个小桶中的玻璃球数量虽然不同，但只要每个桶内两种颜色球的数量相同就不会影响实验结果，B错误；

C. 由于雄配子数量远多于雌配子，因此玻璃球数量少的桶代表雌性生殖器官，C错误；

D. 由于雄配子数量远多于雌配子，因此玻璃球数量多的桶代表雄性生殖器官，D正确。

故选：D。

【点睛】易错点：B项中，两桶的球数量虽然不等，但只要满足D：d=1：1即可，即两种颜色的球比例相等。

4. 【答案】D

【解析】1. 根据孟德尔对分离现象的解释，生物的性状是由遗传因子（基因）决定的，控制显性性状的基因为显性基因（用大写字母表示如：D），控制隐性性状的基因为隐性基因（用小写字母表示如：d），而且基因成对存在；遗传因子组成相同的个体为纯合子，不同的为杂合子。

2. 生物形成生殖细胞（配子）时成对的基因分离，分别进入不同的配子中，当杂合子自交时，雌雄配子随机结合，后代出现性状分离，性状分离比为显性：隐性=3：1。

3. 用小桶分别代表雌雄生殖器官，两小桶内的小球分别代表雌雄配子，用不同彩球的随机结合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机组合。

【详解】A. 由于Ⅰ、Ⅱ小桶中各有一对两种配子，所以该同学模拟的是两种类型的雌雄配子随机结合的过程，A正确；

B. 由于两小桶内的小球分别代表雌雄配子，而雌雄配子的数目不一定相等，一般都是雄配子多于雌配子，B正确；

C. Ⅰ、Ⅱ桶内的两种不同颜色的小球分别代表两种基因型不同的雌雄配子，小桶中D：d=1：1，C正确；

D. 该同学实验重复100次后，由于每次分别从Ⅰ、Ⅱ小桶中随机抓取一个小球，所以DD概率约为1/2×1/2=1/4，Dd的概率为2×1/2×1/2＝1/2，D错误。

故选：D。

5. 【答案】C

【解析】根据题意和图示分析可知： 甲、乙两个容器中共有两对等位基因，又从甲、乙两个容器中各随机抽出一个小球，记录组合情况，重复多次实验后，结果发现AB、Ab、aB、ab的比值接近1：1：1：1，体现的是在减数第一次分裂后期，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。

【详解】A. 甲、乙两个容器分别代表某动物减数分裂过程中的两对同源染色体，A错误；

B. 小球的颜色和字母表示等位基因的种类，B错误；

C. 该实验模拟的是减数分裂过程中非同源染色体上非等位基因的自由组合，C正确；

D. 每个容器中两种的小球数量需相等，且甲乙两个容器中小球的总数也要相等，D错误。

故选C。

6. 【答案】D

【解析】根据题意和图示分析可知：I、Ⅱ小桶中的小球表示的是一对等位基因D和d，说明用I、Ⅱ小桶模拟的是分离定律实验；Ⅱ、Ⅲ小桶中的小球表示的是两对等位基因D、d和A、a，说明用Ⅱ、Ⅲ或I、Ⅲ小桶模拟的是自由组合定律实验。

【详解】A. Ⅰ、Ⅱ小桶可分别代表雌雄生殖器官，从Ⅰ、Ⅱ小桶各拿一个小球模拟遗传因子的分离即D与d分离，把两个小球放在一起模拟雌雄配子随机结合的过程，即D与D、D与d、d与d随机结合，A正确；

B. II、Ⅲ小桶中的小球表示的是两对等位基因，如果分别位于两对同源染色体上，则可模拟非同源染色体上非等位基因自由组合的过程，B正确；

C. 每只小桶内两种小球的数量必须相等，表示两种配子的比是1：1，但生物的雌雄配子数量不一定相同，一般雄性多于雌性，所以每只小桶内小球的总数不一定要相等，C确；

D. 每次将抓取的小球放回原小桶中，摇匀，保证随机抓取每种小球的概率是相等的，D错误。

7. 【答案】D

【解析】实验结果失败的原因是：（1）方形积木不易混匀，导致实验误差较大；（2）每次抓取后没有将抓取的积木放回原桶，使每种配子被抓取的概率不相等。

分离定律的内容是在杂合体进行自交形成配子时，等位基因随着一对同源染色体的分离而彼此分开，分别进入不同的配子中. 产生的两种配子比例为1：1，产生的后代性状比例为1：2：1。

【详解】A. 使用方块可能使两种积木混合不均匀，因此应把方形积木改换为质地、大小相同的小球，以便充分混合，避免人为误差，A正确；

B. 如果每次抓取后没有将抓取的积木放回原桶，会使每种配子被抓取的概率不相等，所以每次抓取后，应将抓取的配子放回原桶，以保证每种配子被抓取的概率相等，B正确；

C. 继续重复抓取，保证足够大的样本数，以减少实验误差，C正确；

D. 小桶中配子的数目若过少，误差将会增大，不能保证两种配子结合的机会均等，且该学生抓取的结果不符合1：2：1，是因为其抓取的次数太少，D错误。

故选：D。

8. 【答案】C

【解析】根据孟德尔对分离现象的解释：生物的性状是由遗传因子（基因）决定的，控制显性性状的基因为显性基因，控制隐性性状的基因为隐性基因，而且基因成对存在。遗传因子组成相同的个体为纯合子，不同的为杂合子。生物形成生殖细胞（配子）时成对的基因分离，分别进入不同的配子中。当杂合子自交时，雌雄配子随机结合，后代出现性状分离，性状分离比为显性：隐性=3：1。

用甲乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官，甲乙两小桶内的彩球分别代表雌雄配子，用不同彩球的随机结合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机组合。

【详解】

A. 由于Dd产生配子的比例为D：d=1：1，要模拟Dd个体减数分裂产生配子种类及比例，一个小桶各两色小球（标记D、d，比例1：1），A正确；

B. 要Dd个体自交子代基因型及比例，其子代基因型及比例就是雌雄配子的随机结合，故模拟出Dd产生的配子比例，即两个小桶各两色小球（标记D、d，比例1：1），B正确；

C. YyRr个体自交产生的后代可能的基因型及比例就是（1YY：2Yy：1yy）（1RR：2Rr：1rr）相乘，甲桶中三种小球模拟1YY：2Yy：1yy，乙桶中三种小球模拟1RR：2Rr：1rr，C错误；

D. YyRr个体自交过程中配子可能的组合方式有16种，可以甲桶中都放入四种颜色小球模拟四种雌配子，乙桶中都放入四种颜色小球模拟四种雄配子，且四种小球的比例相等，D正确。

9. 【答案】（3）25粒黄色豌豆（代表基因A）和25粒绿色豌豆（代表基因a），标上雄蕊，

（4）F1雌蕊产生的一个卵细胞的基因组成，（5）F1雄蕊产生的一个精子细胞的基因组成

（6）受精作用形成的受精卵的基因组成，

（7）再将豌豆放回各自的烧杯中并混合均匀

（8）（2分）

（9）各种基因组合的精子的比例、各种基因型的受精卵的比例

【解析】本题考查自由组合定律，考查对自由组合模拟实验的理解。明确自由组合定律的实质和各烧杯以及不同颜色的豌豆代表的不同意义是解答本题的关键。

【详解】（3）F1杂合体AaBb产生配子时，雄蕊和雌蕊中发生的减数分裂过程相似，因此应在3号大烧杯上标上雄蕊，装入25粒黄色豌豆（代表基因A）和25粒绿色豌豆（代表基因a），在4号大烧杯上也标上雄蕊，装入25粒皱皮豌豆（代表基因B）和25粒光皮豌豆（代表基因b）。

（4）分别从1号烧杯和2号烧杯中各取一粒豌豆，这是模拟成对的遗传因子彼此分离，两粒豌豆的组合模拟不成对的遗传因子自由组合，代表F1雌蕊产生的一个卵细胞的基因组成。

（5）分别从3号烧杯和4号烧杯中各取一粒豌豆，这是模拟成对的遗传因子彼此分离，两粒豌豆的组合模拟不成对的遗传因子自由组合，这两粒豌豆的组合代表F1雄蕊产生的一个精子细胞的基因组成。

（6）将（4）、（5）所取的四粒豌豆合在一起，表示受精作用形成的受精卵的基因组成，这次记录的结果表示示新个体的基因型。

（7）为保证每次取出不同类型豌豆的概率相同，应将取出的豌豆放回各自的烧杯中并混合均匀。

（8）记录实验结果的表格中，应有统计的次数和每次统计的卵细胞的基因组成、精子细胞的基因组成、受精卵的基因组成和受精卵的表现型。

（9）F1杂合体AaBb产生配子时，可产生数量相等的四种雌雄配子，雌雄配子随机结合，后代将出现9种基因型，且各占有一定比例。模拟实验结束后，可统计各种基因组合的卵细胞的比例、各种基因组合的精子的比例、各种基因型的受精卵的比例，并分析是否符合自由组合定律。