探索遺傳規(guī)律解決遺傳問題

遺傳規(guī)律部分是學生復習的難點，也是學習、理解和掌握遺傳病遺傳類型的基礎。考試大綱對此部分知識要求掌握的程度為Ⅱ級，即理解所列知識和其他相關知識之間的聯(lián)系和區(qū)別，把握知識間的內在聯(lián)系，形成知識的網(wǎng)絡結構，并能在較復雜的情境中綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價。課程標準中對遺傳的基本規(guī)律具體內容標準是：分析孟德爾遺傳實驗的科學方法，闡明基因的分離定律和自由組合定律，舉例說明基因與性狀的關系。同時要培養(yǎng)學生的理性思維，體現(xiàn)在歸納與總結，演繹與推理，了解遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)生活中的應用；要求學生能用文字、圖表或數(shù)學形式等多種表達形式準確描述相應的問題和內容，做出合理的判斷或得出正確的結論。因此，筆者根據(jù)一線教學的經(jīng)歷，提供一些試題分析方法，以期為教師教學和學生學習提供綿薄之力。一、與兩對及兩對以上相對性狀雜交有關的計算（一）試題分析關于兩對及兩對以上相對性狀雜交求子代基因型或表現(xiàn)型的計算題，基本算法是將每一對的結果算出來，再將每一對的結果相乘。例1.基因型為AaBBCcDd的個體產(chǎn)生的配子基因型有幾種？自交子代的性狀類型有幾種？答案：8種8種【解析】（1）在孟德爾研究兩對相對性狀時，經(jīng)分析結果發(fā)現(xiàn)單獨觀察每一對相對性狀，依然遵循分離定律。所以我們就可以把兩對及兩對以上的相對性狀變換成一對相對性狀的研究，按照乘法原理將每一對結果相乘。這樣，Aa產(chǎn)生兩種類型的配子，BB產(chǎn)生一種類型的配子，Cc和Dd也分別產(chǎn)生兩種類型的配子，所以，AaBBCcDd產(chǎn)生的配子類型為2×1×2×2=8種。（2）自交產(chǎn)生子代性狀類型也可以用同樣的方法，先算出Aa自交產(chǎn)生兩種類型子代，BB產(chǎn)生一種類型子代，Cc和Dd自交也均產(chǎn)生兩種性狀類型子代，所以AaBBCcDd自交產(chǎn)生子代性狀類型為2×1×2×2=8種。（二）高考考查聚焦考向1：遺傳規(guī)律的基礎題型辨析。2014年海南卷第25題考查一對遺傳因子控制性狀的顯隱性的判斷方法，屬于考查基礎知識的題型。2019年全國Ⅱ卷第5題中考查一對相對性狀的雜交實驗關于分離定律的內容，在基礎知識方面考查植物自交出現(xiàn)性狀分離的原因，在應用方面通過親本遺傳因子組成判斷雜交結果。考向2：遺傳規(guī)律的推斷題型辨析。將一對相對性狀雜交實驗相關內容進行拓展，引用復等位基因解決實驗中的雜交問題，通過雜交實驗結果判斷復等位基因間的顯隱性關系。通過所學分離定律相關知識進行稍微復雜的應用，考查學生的學以致用，靈活思考能力?？枷?：遺傳規(guī)律的基因工程應用。將基因工程和遺傳規(guī)律的考查結合在一起，判斷外源基因整合到宿主染色體上的類型。外源基因整合到宿主染色體上有多種類型，有的遵循孟德爾遺傳定律。若多個外源基因以連鎖的形式整合在同源染色體的一條上，其自交會出現(xiàn)分離定律中的3∶1的性狀分離比；若多個外源基因分別獨立整合到非同源染色體上的一條上，各個外源基因的遺傳互不影響，則會表現(xiàn)出自由組合定律的現(xiàn)象。二、與9∶3∶3∶1性狀分離比有關的計算（一）試題分析遺傳定律里關于9∶3∶3∶1分離比的應用是比較多的，許多學生在這一問題上始終找不到最好的解題方法。筆者覺得，首先應該知道9∶3∶3∶1的分離比是兩對或者跟兩對相關的等位基因決定生物性狀（我們以兩對等位基因為例子），而且這兩對等位基因的遺傳不相互干擾。產(chǎn)生9∶3∶3∶1的親本基因型是雙雜合的，用字母可表示為YyRr。其次，學生應該掌握這個9∶3∶3∶1中9代表雙顯個體在自交子代中的份數(shù)，基因型為Y_R_；3代表單顯個體在自交子代中的份數(shù)，基因型為yyR_或Y__rr；1代表雙隱個體在自交子代中的份數(shù)，基因型為yyrr。在實際做題中，往往還會遇到一些9∶3∶3∶1的變形，例如，9∶6∶1，12∶3∶1，9∶4∶3或9∶3∶4，這些是將9∶3∶3∶1中不同的項進行相加的結果，例如，單顯是一種性狀，那么性狀分離比就是9∶（3+3）∶1=9∶6∶1，學生應該多加訓練，做到靈活運用，這是解題的關鍵。掌握了這些基礎知識，關于9∶3∶3∶1的題型解答起來就比較容易了。下面我們通過幾道例題進行解析。例2.（2010年北京高考理綜）決定小鼠毛色為黑（B）/褐（b）色、有（s）/無（S）白斑的兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上?；蛐蜑锽bSs的小鼠間相互交配，后代中出現(xiàn)黑色有白斑小鼠的比例是（）。A.1/16B.3/16C.7/16D.9/16答案：B【解析】由題干可知親本基因型為BbSs×BbSs，則子代性狀分離比應為9∶3∶3∶1，其中黑色有白斑基因型為B_ss是單顯個體中的一種，應該有3份，所以占整個子代個體的3/16，故選B。例3.燕麥穎色受兩對基因控制。用純種黃穎與純種黑穎雜交，F(xiàn)1全為黑穎，F(xiàn)1自交產(chǎn)生的F2中，黑穎：黃穎：白穎=12∶3∶1。已知黑穎（基因B）和黃穎（基因Y）為顯性，只要基因B存在，植株就表現(xiàn)為黑穎。則兩親本的基因型為（）。A.bbYY×BByyB.BBYY×bbyyC.bbYy×BbyyD.BbYy×bbyy答案：A【解析】從題干直接獲得的信息黑穎：黃穎：白穎=12∶3∶1，一方面可知是9∶3∶3∶1的變形，其中的12應該是雙顯個體和單顯個體的一種之和（9+3=12），所以F1的基因型肯定是BbYy，親本基因型應該是bbYY×BByy或BBYY×bbyy。另一方面可知其中的黃穎是單顯個體，而親本又是純種的黃穎個體，所以綜合上述兩方面分析，親本的基因型為bbYY×BByy，故選A。（二）高考考查聚焦考向1：兩對基因在染色體上位置的判定。2018年全國Ⅲ卷第31題中利用某二倍體自花傳粉植物進行兩組雜交實驗，雜交涉及四對相對性狀，通過實驗結果考查兩對基因間的顯隱性關系，同時利用雜交數(shù)據(jù)是否符合判斷兩對基因在染色體上的位置關系?？枷?：自由組合定律的實質與細胞學基礎的考查。將自由組合定律的實質與減數(shù)分裂過程事件相結合，考查自由組合定律的內容和自由組合發(fā)生的時期。考向3：靈活運用自由組合分離比9∶3∶3∶1相關的轉換。2016年全國丙卷第6題紅花∶白花≈9∶7，可推知紅花與白花由兩對獨立遺傳的等位基因控制，即兩對等位基因位于兩對同源染色體上。通過對實驗結果數(shù)據(jù)的運算處理，建立與9∶3∶3∶1的聯(lián)系，從而通過自由組合解決問題。通過基因間的互作關系，根據(jù)相應實例，考查對自由組合結果的應用，在高考考查中常見于色素積累、花朵顏色深淺、果實重量等題型。三、教學策略與建議遺傳計算類問題，由于涉及數(shù)學中的概率計算等知識，使學生在聽課和做題中遇到很多困難，而且學生也比較難分清楚到底是知識方面的問題，還是理解應用方面的問題。因此在實際教學過程中，教師需要備好課，備好學情，站在學生的角度思考和處理問題。（1）加強基礎概念教學，吃透、厘清概念的內涵是理解遺傳規(guī)律的基礎。將分離定律和自由組合定律的概念記憶和對比結合起來，使二者產(chǎn)生密切的關聯(lián)。在學習孟德爾一對相對性狀的豌豆雜交實驗的知識時，要強調孟德爾提出的假說，掌握假說的兩個核心內容——生物體的性狀都是由遺傳因子決定的，控制相對性狀的遺傳因子在生物體細胞中是成對存在的，而在形成配子時，成對（控制相同性狀）的遺傳因子彼此分離，不成對（控制不同性狀）的遺傳因子自由組合。為了便于學生對分離定律和自由組合定律的理解，通過實驗模擬將抽象的過程演變得更具體，以兩種顏色或不同標號的乒乓球代替遺傳因子，用不同的小桶代替雌雄生殖器官，讓全班學生進行抓取實驗。通過模擬實驗的結果呈現(xiàn)，學生對知識的理解更深刻。（2）在理解概念的基礎上，引入試題的訓練，明確考查目標和方向，設定試題的難度梯度，培養(yǎng)學生的綜合分析應用能力，把對知識的記憶考查升級為綜合應用考查。學生在學習過程中經(jīng)常遇到知識和應用脫節(jié)的情況，可以記憶和理解知識，但是不會分析試題的考查方向，遇到綜合性的題目更是無從下手。在遺傳試題的選取上，教師要好好備課，選擇的試題要有針對性、基礎性、應用性、梯度性、典型性，要讓學生深切體會到知識和試題的聯(lián)系，基礎的考查能做對，復雜的考查都會做。告誡學生先弄懂基礎計算，在掌握基礎計算方法的情況下再做復雜題目，要重視分析，拆分難題中涉及的基礎計算方法，然后按步驟一步步推理。（3）摸索遺傳知識考查規(guī)律，總結經(jīng)驗，提升教學效果。讓學生從會做一道題提升為會做一類題，從會做一類題提升為會做多類題。從考查學生的應用性能力提升到考查學生的創(chuàng)新性能力，教師在教學過程中重視教學片段的重現(xiàn)，幫助學生加深印象。例如，教師可以通過制作微課視頻，讓學生不斷學習。下面以“孟德爾兩對相對性狀雜交實驗計算方法”微課教學案例為例。（一）解題思路將多對等位基因的自由組合分解為若干個分離定律分別分析，再運用乘法原理將各組情況進行組合。如AaBb×Aabb可分解為兩個分離定律：Aa×Aa；Bb×bb。（二）根據(jù)親本的基因型推測子代的基因型、表現(xiàn)型及比例——正推型1.配子類型及概率計算例1.求AaBbCc產(chǎn)生配子的種類，以及配子中ABC的概率。①產(chǎn)生配子的種類：AaBbCc2×2×2=8種。②配子中ABC的概率：AaBbCc1/2A×1/2B×1/2C=1/8。2.子代基因型種類及概率計算求出每對基因相交產(chǎn)生的子代的基因型種類及概率，然后根據(jù)需要相乘。例2.AaBbCc與AaBBCc雜交，求其后代的基因型種類數(shù)以及產(chǎn)生AaBBcc子代的概率。①先分解成三個分離定律：Aa×Aa→后代有3種基因型（1/4AA1/2Aa1/4aa）Bb×BB→后代有2種基因型（1/2BB1/2Bb）Cc×Cc→后代有3種基因型（1/4CC1/2Cc1/4cc）所以，后代中的基因型種類為3×2×3=18種。②后代中AaBBcc的概率為：1/2×1/2×1/4=1/16。（三）根據(jù)子代性狀分離比推測親本基因型和表現(xiàn)型——逆推型例3.豌豆子葉的黃色（Y）、圓粒種子（R）均為顯性。兩親本豌豆雜交后的F1表現(xiàn)型如圖1所示。請寫出親代的表現(xiàn)型和基因型。圖1兩親本豌豆雜交后的F1表現(xiàn)型①粒型和粒色分開考慮：圓粒：皺粒=3∶1；黃色：綠色=1∶1。②進行逆推：3∶1→親本為Rr×Rr；1∶1→親本為Yy×yy。③親本基因型為YyRr×yyRr，表現(xiàn)型為黃色圓粒×綠色圓粒。（四）練習題1.基因型為AaBbCc×AabbCc雜交，下列關于雜交后代的推測，正確的是（）。A.表現(xiàn)型有8種，AaBbCc個體的比例為1/16B.表現(xiàn)型有4種，aaBbcc個體的比例為1/16C.表現(xiàn)型有8種，Aabbcc個體的比例為1/8D.表現(xiàn)型有8種，aaBbCc個體的比例為1/162.某種哺乳動物的直毛（B）對卷毛（b）為顯性，黑色（C）對白色（c）為顯性，這兩對基因的分離和組合互不干擾?；蛐蜑锽bCc的個體與“個體X”交配，子代的表現(xiàn)型有：直毛黑色、卷毛黑色、直毛白色和卷毛白色，它們之間的