“基因型特定性”的模拟实验研究
2022-06-08
本实验用粉红色塑料口杯代表雄性生殖器官，蓝色塑料口杯代表雌性生殖器官;口杯中的一个玻璃珠代表一个配子;蓝色代表显性基因（A），白色代表隐性基因（a）;两个玻璃珠组合代表受精卵。用不同玻璃珠的随机结合模拟生物生殖过程中，雌雄配子的随机结合，并进一步验证个体基因型的特定性，为遗传病概率计算体系提供实验依据。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
1 实验设计
1.1 实验材料
蓝色和白色玻璃珠各140粒、蓝色和粉红色塑料口杯（直径10 cm、高度10 cm）各7个。记录用的纸和笔。
1.2 分组
受材料所限，各班分为8人/组，共7组/班，每组蓝色和粉红色塑料口杯各一个。
1.3 实验步骤
1.3.1 教师示范部分
（1） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中都放入蓝色玻璃珠20粒。
② 摇动两个口杯，使口杯中玻璃珠充分混合。
③ 分别从两个口杯内随机抓取一个玻璃珠，组合在一起，记下两个玻璃珠的颜色组合。
④ 将抓取的玻璃珠放回原来的口杯中，摇匀，按步骤3重复做10次。
（2） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中都放入乳白色玻璃珠20粒。
同（1）②～④。
（3） ① 在蓝色口杯中放蓝色玻璃珠20粒、在粉红色口杯中放入乳白色玻璃珠20粒或者在蓝色口杯中放乳白色玻璃珠20粒、在粉红色口杯中放入蓝色玻璃珠20粒。
同（1）②～④。
1.3.2 学生活动部分
（1） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中，放入蓝色和乳白色玻璃珠各10粒。
同1.3.1（1）②～④。
（2） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中，放入蓝色和乳白色玻璃珠各10粒。
② 摇动两个口杯，使口杯中玻璃珠充分混合。
③ 分别从两个口杯内随机抓取一个玻璃珠，组合在一起，记下两个玻璃珠的颜色组合（每人仅仅抓取一次）。
2 实验结果与分析
2.1 杯子中玻璃珠单颜色条件下，抓取次数对结果的影响
杯子中玻璃珠颜色为单一的条件下，教师示范抓取的球色组合结果如表1所示。由表1可见，当杯子中玻璃珠颜色单一时，如果两杯子中的玻璃珠，全为同一颜色时，抓取的玻璃珠色组合始终为蓝蓝或白白，即和杯中玻璃珠色保持一致;如果两杯子中的玻璃珠，分别为不同颜色时，抓取的玻璃珠色组合始终为蓝白，即为两杯中两种球色的组合。抓取的球色组合结果是唯一的，与抓取的次数无关。
2.2 杯子中玻璃珠双颜色条件下，抓取次数对结果的影响
每个杯子中玻璃珠颜色为蓝和白的条件下，学生抓取多次的球色组合结果如表2所示。由表2可见，当两杯子中的玻璃珠的颜色为不同颜色组合，即杯子中玻璃珠颜色蓝和白时，抓取的球色组合结果存在三种情况：蓝蓝、蓝白、白白。抓取次数对结果的影响较大，抓取次数越多，蓝蓝、蓝白、白白的比例越接近1∶2∶1。
每个杯子中玻璃珠颜色为蓝和白的条件下，学生仅仅抓取一次的球色组合结果如表3所示。由表3可见，当两杯子中的玻璃珠都为不同颜色的组合，且抓取一次时，抓取的玻珠色组合也有三种情况：蓝蓝或白白或蓝白，但每人抓取的结果只能为其中之一。
3 实验结论
当双亲都为纯合体（AA或aa）时，如果双亲基因型相同，则所有后代个体的基因型相同且为纯合体（AA或aa），如果双亲为一显（AA）一隐（aa）纯合体，则所有后代个体的基因型也相同且为杂合体（Aa）。
当双亲都为杂合体时，后代个体中基因型存在三种：显性纯合（AA）、杂合（Aa）、隐形纯合（aa）。某个个体的基因型只能是AA、Aa、aa三种中的一种。当后代个体足够多时，显性纯合个体数（AA）∶杂合个体数（Aa）∶隐形纯合个体（aa）≈1∶2∶1。
总之，孟德尔分离比是一个“群体”层次上的统计结果，适用于“群体”研究，不适用于个体。对于一个客观存在的个体而言，其本身不存在孟德尔分离比，其基因型只能是三种基因型中的一个，即对于一个个体而言，其基因型具有特定性。
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1 实验设计
1.1 实验材料
蓝色和白色玻璃珠各140粒、蓝色和粉红色塑料口杯（直径10 cm、高度10 cm）各7个。记录用的纸和笔。
1.2 分组
受材料所限，各班分为8人/组，共7组/班，每组蓝色和粉红色塑料口杯各一个。
1.3 实验步骤
1.3.1 教师示范部分
（1） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中都放入蓝色玻璃珠20粒。
② 摇动两个口杯，使口杯中玻璃珠充分混合。
③ 分别从两个口杯内随机抓取一个玻璃珠，组合在一起，记下两个玻璃珠的颜色组合。
④ 将抓取的玻璃珠放回原来的口杯中，摇匀，按步骤3重复做10次。
（2） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中都放入乳白色玻璃珠20粒。
同（1）②～④。
（3） ① 在蓝色口杯中放蓝色玻璃珠20粒、在粉红色口杯中放入乳白色玻璃珠20粒或者在蓝色口杯中放乳白色玻璃珠20粒、在粉红色口杯中放入蓝色玻璃珠20粒。
同（1）②～④。
1.3.2 学生活动部分
（1） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中，放入蓝色和乳白色玻璃珠各10粒。
同1.3.1（1）②～④。
（2） ① 在蓝色和粉红色塑料口杯中，放入蓝色和乳白色玻璃珠各10粒。
② 摇动两个口杯，使口杯中玻璃珠充分混合。
③ 分别从两个口杯内随机抓取一个玻璃珠，组合在一起，记下两个玻璃珠的颜色组合（每人仅仅抓取一次）。
2 实验结果与分析
2.1 杯子中玻璃珠单颜色条件下，抓取次数对结果的影响
杯子中玻璃珠颜色为单一的条件下，教师示范抓取的球色组合结果如表1所示。由表1可见，当杯子中玻璃珠颜色单一时，如果两杯子中的玻璃珠，全为同一颜色时，抓取的玻璃珠色组合始终为蓝蓝或白白，即和杯中玻璃珠色保持一致;如果两杯子中的玻璃珠，分别为不同颜色时，抓取的玻璃珠色组合始终为蓝白，即为两杯中两种球色的组合。抓取的球色组合结果是唯一的，与抓取的次数无关。
2.2 杯子中玻璃珠双颜色条件下，抓取次数对结果的影响
每个杯子中玻璃珠颜色为蓝和白的条件下，学生抓取多次的球色组合结果如表2所示。由表2可见，当两杯子中的玻璃珠的颜色为不同颜色组合，即杯子中玻璃珠颜色蓝和白时，抓取的球色组合结果存在三种情况：蓝蓝、蓝白、白白。抓取次数对结果的影响较大，抓取次数越多，蓝蓝、蓝白、白白的比例越接近1∶2∶1。
每个杯子中玻璃珠颜色为蓝和白的条件下，学生仅仅抓取一次的球色组合结果如表3所示。由表3可见，当两杯子中的玻璃珠都为不同颜色的组合，且抓取一次时，抓取的玻珠色组合也有三种情况：蓝蓝或白白或蓝白，但每人抓取的结果只能为其中之一。
3 实验结论
当双亲都为纯合体（AA或aa）时，如果双亲基因型相同，则所有后代个体的基因型相同且为纯合体（AA或aa），如果双亲为一显（AA）一隐（aa）纯合体，则所有后代个体的基因型也相同且为杂合体（Aa）。
当双亲都为杂合体时，后代个体中基因型存在三种：显性纯合（AA）、杂合（Aa）、隐形纯合（aa）。某个个体的基因型只能是AA、Aa、aa三种中的一种。当后代个体足够多时，显性纯合个体数（AA）∶杂合个体数（Aa）∶隐形纯合个体（aa）≈1∶2∶1。
总之，孟德尔分离比是一个“群体”层次上的统计结果，适用于“群体”研究，不适用于个体。对于一个客观存在的个体而言，其本身不存在孟德尔分离比，其基因型只能是三种基因型中的一个，即对于一个个体而言，其基因型具有特定性。