探索遺傳規(guī)律解決遺傳問題

遺傳規(guī)律部分是學(xué)生復(fù)習(xí)的難點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)、理解和掌握遺傳病遺傳類型的基礎(chǔ)?？荚嚧缶V對(duì)此部分知識(shí)要求掌握的程度為Ⅱ級(jí)，即理解所列知識(shí)和其他相關(guān)知識(shí)之間的聯(lián)系和區(qū)別，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并能在較復(fù)雜的情境中綜合運(yùn)用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評(píng)價(jià)。課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)遺傳的基本規(guī)律具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：分析孟德爾遺傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)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(guān)系。同時(shí)要培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，體現(xiàn)在歸納與總結(jié)，演繹與推理，了解遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用；要求學(xué)生能用文字、圖表或數(shù)學(xué)形式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確描述相應(yīng)的問題和內(nèi)容，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。因此，筆者根據(jù)一線教學(xué)的經(jīng)歷，提供一些試題分析方法，以期為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供綿薄之力。一、與兩對(duì)及兩對(duì)以上相對(duì)性狀雜交有關(guān)的計(jì)算（一）試題分析關(guān)于兩對(duì)及兩對(duì)以上相對(duì)性狀雜交求子代基因型或表現(xiàn)型的計(jì)算題，基本算法是將每一對(duì)的結(jié)果算出來，再將每一對(duì)的結(jié)果相乘。例1.基因型為AaBBCcDd的個(gè)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(duì)相對(duì)性狀時(shí)，經(jīng)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)單獨(dú)觀察每一對(duì)相對(duì)性狀，依然遵循分離定律。所以我們就可以把兩對(duì)及兩對(duì)以上的相對(duì)性狀變換成一對(duì)相對(duì)性狀的研究，按照乘法原理將每一對(duì)結(jié)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(chǔ)題型辨析。2014年海南卷第25題考查一對(duì)遺傳因子控制性狀的顯隱性的判斷方法，屬于考查基礎(chǔ)知識(shí)的題型。2019年全國Ⅱ卷第5題中考查一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)關(guān)于分離定律的內(nèi)容，在基礎(chǔ)知識(shí)方面考查植物自交出現(xiàn)性狀分離的原因，在應(yīng)用方面通過親本遺傳因子組成判斷雜交結(jié)果?？枷?：遺傳規(guī)律的推斷題型辨析。將一對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行拓展，引用復(fù)等位基因解決實(shí)驗(yàn)中的雜交問題，通過雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷復(fù)等位基因間的顯隱性關(guān)系。通過所學(xué)分離定律相關(guān)知識(shí)進(jìn)行稍微復(fù)雜的應(yīng)用，考查學(xué)生的學(xué)以致用，靈活思考能力?？枷?：遺傳規(guī)律的基因工程應(yīng)用。將基因工程和遺傳規(guī)律的考查結(jié)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(gè)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(huì)出現(xiàn)分離定律中的3∶1的性狀分離比；若多個(gè)外源基因分別獨(dú)立整合到非同源染色體上的一條上，各個(gè)外源基因的遺傳互不影響，則會(huì)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(guān)的計(jì)算（一）試題分析遺傳定律里關(guān)于9∶3∶3∶1分離比的應(yīng)用是比較多的，許多學(xué)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(yīng)該知道9∶3∶3∶1的分離比是兩對(duì)或者跟兩對(duì)相關(guān)的等位基因決定生物性狀（我們以兩對(duì)等位基因?yàn)槔樱疫@兩對(duì)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(xué)生應(yīng)該掌握這個(gè)9∶3∶3∶1中9代表雙顯個(gè)體在自交子代中的份數(shù)，基因型為Y_R_；3代表單顯個(gè)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(gè)體在自交子代中的份數(shù)，基因型為yyrr。在實(shí)際做題中，往往還會(huì)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(xiàng)進(jìn)行相加的結(jié)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(xué)生應(yīng)該多加訓(xùn)練，做到靈活運(yùn)用，這是解題的關(guān)鍵。掌握了這些基礎(chǔ)知識(shí)，關(guān)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(jìn)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(duì)等位基因分別位于兩對(duì)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(yīng)為9∶3∶3∶1，其中黑色有白斑基因型為B_ss是單顯個(gè)體中的一種，應(yīng)該有3份，所以占整個(gè)子代個(gè)體的3/16，故選B。例3.燕麥穎色受兩對(duì)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(yīng)該是雙顯個(gè)體和單顯個(gè)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(yīng)該是bbYY×BByy或BBYY×bbyy。另一方面可知其中的黃穎是單顯個(gè)體，而親本又是純種的黃穎個(gè)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(duì)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(jìn)行兩組雜交實(shí)驗(yàn)，雜交涉及四對(duì)相對(duì)性狀，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果考查兩對(duì)基因間的顯隱性關(guān)系，同時(shí)利用雜交數(shù)據(jù)是否符合判斷兩對(duì)基因在染色體上的位置關(guān)系?？枷?：自由組合定律的實(shí)質(zhì)與細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)的考查。將自由組合定律的實(shí)質(zhì)與減數(shù)分裂過程事件相結(jié)合，考查自由組合定律的內(nèi)容和自由組合發(fā)生的時(shí)期?？枷?：靈活運(yùn)用自由組合分離比9∶3∶3∶1相關(guān)的轉(zhuǎn)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(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因控制，即兩對(duì)等位基因位于兩對(duì)同源染色體上。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的運(yùn)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(guān)系，根據(jù)相應(yīng)實(shí)例，考查對(duì)自由組合結(jié)果的應(yīng)用，在高考考查中常見于色素積累、花朵顏色深淺、果實(shí)重量等題型。三、教學(xué)策略與建議遺傳計(jì)算類問題，由于涉及數(shù)學(xué)中的概率計(jì)算等知識(shí)，使學(xué)生在聽課和做題中遇到很多困難，而且學(xué)生也比較難分清楚到底是知識(shí)方面的問題，還是理解應(yīng)用方面的問題。因此在實(shí)際教學(xué)過程中，教師需要備好課，備好學(xué)情，站在學(xué)生的角度思考和處理問題。（1）加強(qiáng)基礎(chǔ)概念教學(xué)，吃透、厘清概念的內(nèi)涵是理解遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)。將分離定律和自由組合定律的概念記憶和對(duì)比結(jié)合起來，使二者產(chǎn)生密切的關(guān)聯(lián)。在學(xué)習(xí)孟德爾一對(duì)相對(duì)性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的知識(shí)時(shí)，要強(qiáng)調(diào)孟德爾提出的假說，掌握假說的兩個(gè)核心內(nèi)容——生物體的性狀都是由遺傳因子決定的，控制相對(duì)性狀的遺傳因子在生物體細(xì)胞中是成對(duì)存在的，而在形成配子時(shí)，成對(duì)（控制相同性狀）的遺傳因子彼此分離，不成對(duì)（控制不同性狀）的遺傳因子自由組合。為了便于學(xué)生對(duì)分離定律和自由組合定律的理解，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M將抽象的過程演變得更具體，以兩種顏色或不同標(biāo)號(hào)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(xué)生進(jìn)行抓取實(shí)驗(yàn)。通過模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果呈現(xiàn)，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更深刻。（2）在理解概念的基礎(chǔ)上，引入試題的訓(xùn)練，明確考查目標(biāo)和方向，設(shè)定試題的難度梯度，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力，把對(duì)知識(shí)的記憶考查升級(jí)為綜合應(yīng)用考查。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常遇到知識(shí)和應(yīng)用脫節(jié)的情況，可以記憶和理解知識(shí)，但是不會(huì)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(duì)性、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、梯度性、典型性，要讓學(xué)生深切體會(huì)到知識(shí)和試題的聯(lián)系，基礎(chǔ)的考查能做對(duì)，復(fù)雜的考查都會(huì)做。告誡學(xué)生先弄懂基礎(chǔ)計(jì)算，在掌握基礎(chǔ)計(jì)算方法的情況下再做復(fù)雜題目，要重視分析，拆分難題中涉及的基礎(chǔ)計(jì)算方法，然后按步驟一步步推理。（3）摸索遺傳知識(shí)考查規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提升教學(xué)效果。讓學(xué)生從會(huì)做一道題提升為會(huì)做一類題，從會(huì)做一類題提升為會(huì)做多類題。從考查學(xué)生的應(yīng)用性能力提升到考查學(xué)生的創(chuàng)新性能力，教師在教學(xué)過程中重視教學(xué)片段的重現(xiàn)，幫助學(xué)生加深印象。例如，教師可以通過制作微課視頻，讓學(xué)生不斷學(xué)習(xí)。下面以“孟德爾兩對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)計(jì)算方法”微課教學(xué)案例為例。（一）解題思路將多對(duì)等位基因的自由組合分解為若干個(gè)分離定律分別分析，再運(yùn)用乘法原理將各組情況進(jìn)行組合。如AaBb×Aabb可分解為兩個(gè)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(jì)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(jì)算求出每對(duì)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(gè)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(qǐng)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(jìn)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?！辆G色圓粒。（四）練習(xí)題1.基因型為AaBbCc×AabbCc雜交，下列關(guān)于雜交后代的推測，正確的是（）。A.表現(xiàn)型有8種，AaBbCc個(gè)體的比例為1/16B.表現(xiàn)型有4種，aaBbcc個(gè)體的比例為1/16C.表現(xiàn)型有8種，Aabbcc個(gè)體的比例為1/8D.表現(xiàn)型有8種，aaBbCc個(gè)體的比例為1/162.某種哺乳動(dòng)物的直毛（B）對(duì)卷毛（b）為顯性，黑色（C）對(duì)白色（c）為顯性，這兩對(duì)基因的分離和組合互不干擾?；蛐蜑锽bCc的個(gè)體與“個(gè)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