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利用“假說演繹法”分析基因分離定律的發(fā)現(xiàn)過程

        假說演繹法是科學家為了獲得對某一未知問題的答案,往往要通過自己的知識、經(jīng)驗和想象力提出一種假說,來解釋這一未知的問題。從知識和經(jīng)驗上看,這種假設似乎是正確的,但要成為能被人們廣泛接受的理論,還必需根據(jù)假說進行演繹推理得到一定的預期結果,再通過實驗檢驗演繹推理的預期結果。如果實驗結果與假說預期的結果一致,則說明假說是正確的,可以上升為理論;如果實驗結果與假說預期的不一致,則還需要繼續(xù)研究。

        孟德爾通過一對相對性狀的豌豆雜交實驗,借助假說演繹法得出了基因的分離定律,要讓中學生理解基因分離定律。必須借助假說演繹法重溫基因的分離定律的發(fā)現(xiàn)過程,才能引導學生理解基因的分離定律。所以曹寶義老師對本節(jié)課的講解,在教學中采用“假說—演繹法”開展孟德爾遺傳定律的教學,在對生物性狀遺傳的探索過程中設置一系列環(huán)環(huán)相扣的問題,讓學生主動參與問題的分析,在分析和解決問題的過程中建構知識結構,同時也體驗了孟德爾的科學研究方法,使學生成為學習的主體,從知識的被動接受者變成研究者、探索者,在學習基礎知識的同時培養(yǎng)他們的思維能力、分析能力,并同時對學生進行了科學方法教育。

        假說演繹法四個步驟:發(fā)現(xiàn)問題→構想假說→演繹假說→實驗驗證。現(xiàn)就其中的構想假說和演繹假說兩個環(huán)節(jié)加以說明。

1、構想假說

孟德爾通過一對相對性狀的實驗發(fā)現(xiàn)的重要問題是:一對相對性狀親本雜交,雜合子(F1)自交后代出現(xiàn)性狀分離,且性狀分離比是3∶1。孟德爾對數(shù)據(jù)的分析過程得出了以下假說:

①性狀是由遺傳因子(基因)控制的,性狀分離的根本原因是控制性狀的基因分離的結果,而一對相對性狀有顯性性狀和隱性性狀,則控制一對相對性狀的基因也應當有顯性基因和隱性基因(如D和d)。

②設想若個體內(nèi)控制一種性狀的基因只有一個,則談不到基因分離,孟德爾假說控制生物體每一種性狀的基因都成對出現(xiàn),則兩個親本的基因型分別為DD和dd (純合子)。

③在親代減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程中,成對的基因分開,分別進入配子內(nèi),親代各產(chǎn)生D和d的配子,配子結合,F(xiàn)1的基因型為Dd。同理,F(xiàn)1在產(chǎn)生配子的過程中,成對的基因分開,雌、雄各產(chǎn)生兩種類型數(shù)量相等的配子,即含D的配子和含d的配子,比例為1∶1。

④配子之間隨機結合,于是F2出現(xiàn)三種基因型,比例為1∶2∶1,二種表現(xiàn)型,比例為 3∶1。

因此,孟德爾的遺傳因子假說,使得豌豆雜交試驗所得到的相似結果有了科學的、圓滿的解釋。

于是,得出基因分離規(guī)律。解釋的核心內(nèi)容是F1產(chǎn)生的配子的種類及其比例,此即為構想假說過程。

2、演繹假說 

       孟德爾進一步設想,如果他的假設是正確的,則他的假設不僅能夠解釋以上述的雜交實驗結果,還要能夠解釋并預期其他不同類型的雜交實驗結果。因此,孟德爾根據(jù)假設設計了測交實驗,即把雜交子一代與隱性類型相交,測交就是讓雜種子一代與隱性類型相交,測交的目的,用來測定F1的基因型,也是為了證明F1產(chǎn)生的配子的種類及其比例。按照孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋,如果雜種子一代F1的基因組成是Dd,它一定會產(chǎn)生帶有遺傳因子D和d的兩種配子,并且兩者的數(shù)目相等;而隱性類型(dd)只能產(chǎn)生一種帶有隱性遺傳因子d的配子。所以,測交產(chǎn)生的后代預期應當一半是高莖(Dd)的,一半是矮莖(dd)的,即兩種性狀之比為1∶1。如倮實驗結果測交后代中高莖和矮莖的比例不是1∶1,則假說不成立,得不出基因的分離定律。如果實驗結果測交后代中高莖和矮莖的比例是1∶1, 預期結果與實際結果一致,說明假說正確,得出基因的分離定律。

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