“遺傳學相關實驗設計”復習課的教學設計
2011-01-01 00:00:00吳光華
中學生物學 2011年6期
通過對“遺傳學相關實驗設計”一節的市級高三教學研討課教學全程回憶與總結，發現在高三生物二輪復習時，教師要對所學知識進行整理形成專題，目的是更好地對學生進行學法指導，以便輕松應對高考，下面對遺傳學相關實驗設計一節課教學介紹。
1 考綱解讀
1.1考綱要求
(1)孟德爾遺傳實驗的科學方法Ⅱ；
(2)基因的分離定律和自由組合定律Ⅱ；
(3)基因與性狀的關系Ⅱ；
(4)伴性遺傳Ⅱ。
2010年與2011年對比，考綱要求相同。即要求學生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，屬于理解、應用水平。
1.2能力要求
(1)理解與綜合運用能力：能運用所學知識與觀點，通過分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，作出合理的判斷或得出正確的結論。
(2)實驗與探究能力：具備驗證簡單生物學事實的能力并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理，能對一些簡單的實驗方案作出恰當的評價和修訂。
2 教學目的
遺傳學實驗設計類習題高考的頻率比較高，而且分值還比較大，但部分學生總是把握不好。本節課針對遺傳學實驗設計題的相關類型進行解法指導及例題來展開教學復習，以便使學生更好地解決遺傳學實驗設計題，增加得分率。
3 教學重點
(1)熟悉相對性狀中顯、隱性關系判斷的實驗設計。
(2)探究某性狀的遺傳是細胞核遺傳還是細胞質遺傳。
(3)掌握基因在常染色體還是x染色體上判定的實驗設計。
(4)了解環境因素和遺傳因素對生物性狀影響的實驗設計。
4 教學難點
相關實驗設計的解題方法及例題分析。
5 教學用具
多媒體課件。
6 教學流程
6.1探究一：相對性狀中顯、隱性關系判斷的實驗設計
6.1.1解題方法
方案一：自交。
(1)若自交后代出現性狀分離，則親本性狀為顯性，新出現性狀為隱性；
(2)若子代全部表現為親本性狀，可認定它們都是純合子，再讓它們進行雜交，其后代表現出的性狀為顯性，未表現出的性狀為隱性。
方案二：雜交。
(1)若后代出現某一親本性狀，則該性狀為顯性性狀，另一性狀為隱性性狀；
(2)若后代表現出兩種親本性狀，可再進行自交，出現性狀分離的為顯性性狀，未出現性狀分離的為隱性性狀。
6.1.2例題
經鑒定，玉米的紅粒與黃粒是一對相對性狀，且為常染色體完全顯性遺傳。請你用某株玉米果穗上的紅粒與黃粒為實驗材料設計實驗，以鑒定這一相對性狀的顯隱性關系。
解題環節：__________________。
確定方法或思路：_________________。
預期結果、得出結論：_________________。
解析：
方案一：自交。若子代全部表現為黃粒或紅粒，可認定黃粒或紅粒為純種；若讓子代的黃粒和紅粒雜交，其后代表現出的性狀為顯性，未表現出的性狀為隱性；若自交后代出現性狀分離，則親本性狀為顯性，新出現的性狀為隱性。
方案二：雜交。若子代表現出某一親本性狀，則該性狀為顯性性狀，另一性狀為隱性性狀；若后代表現出兩種親本性狀，可再進行自交，出現性狀分離的為顯性性狀，未出現的性狀為隱性性狀。
設問：根據所學知識，還有沒有其他方法來解決該題?
提示：采用單倍體育種后，再雜交即可。
6.1.3學生感悟
顯性性狀和隱性性狀的判斷方法：
(1)自交：讓具有相對性狀親本分別自交，看其后代有無性狀分離，若有則親本的性狀為顯性性狀。
(2)雜交：讓具有相對性狀的兩親本雜交，觀察后代的表現型，若后代只表現一種親本性狀，則此性狀為顯性性狀。
(3)隱性性狀的親本自交后代都是隱性性狀。
6.2探究二：判定細胞核遺傳與細胞質遺傳的實驗設計
6.2.1細胞質遺傳與細胞核遺傳的區別(表1)
6.2.2區別細胞質遺傳與細胞核遺傳的方法(正交和反交)
(1)實驗設計：隱性的雌性×顯性的純合雄性；
顯性的純合雌性×隱性的雄性。
(2)結果預測及結論：
①若兩組雜交結果相同，則該基因位于細胞核內的常染色體上：
正交：♀aa×♂AA－Aa；
反交：♀AA×♂aa－Aa。
②若兩組雜交結果不同，且子代性狀表現都與相應母本性狀相同，則該基因位于細胞質中：
正交：♀H×♂L－H；
反交：♀L×♂H－L。
③若兩組雜交結果不同，且子代性狀的表現與性別相關，一種情況子代與母本性狀一致，另一種情況子代雌性與父本性狀一致，子代雄性與母本性狀一致，則該基因位于細胞核內的x染色體上：
正交：♀XaXa×♂XAY－XAXa、XaY；
反交：♀XAXA×♂XaY－XAXa、XAY。
6.2.3例題
如圖1所示系譜的陰影部分表示患者家族性疾病的個體。據圖可知Ⅳ1攜帶致病基因的概率以及與Ⅲ4個體既非直系血親，又非三代以內旁系血親的異性個體分別是( )
A 1／2和Ⅱ1，Ⅱ3
B 0和Ⅱ1，Ⅲ3
C 2／3和Ⅲ2，Ⅲ3
D 1／8和Ⅲ8，Ⅱ6
答案：B。
6.2.4學生感悟
判定細胞核遺傳與細胞質遺傳的實驗設計。
正交、反交法。
6.3探究三：判斷基因位于常染色體上還是位于X染色體上的實驗設計
6.3.1解題方法
(1)方法一：
①實驗設計：隱性的雌性×顯性的純合雄性，
顯性的純合雌性×隱性的雄性。
②結果預測及結論：
A 若兩組雜交結果相同，則該基因位于細胞核內的常染色體上：
正交：♀aa×♂AA－Aa；
反交：♀AA×♂aa－Aa。
B 若兩組雜交結果不同，且子代性狀的表現與性別相關，一種情況子代與母本性狀一致，另一種情況子代雌性與父本性狀一致，子代雄性與母本性狀一致，則該基因位于細胞核內的x染色體上：
正交：♀XaXa×♂XAY－XAXa、XaY；
反交：♀XAXA×♂XaY－XAXa、XAy。
(2)方法二：
①實驗設計：隱性的雌性×顯性的雄性(使用條件：知道顯隱性關系時)。
②結果預測及結論：
A 若子代中的雄性個體全為隱性性狀，雌性個體全為顯性性狀，則基因位于X染色體上：
♀XaXa×♂XAY－XAXa、XaY。
B 若子代中的雌雄個體中既有顯性性狀又有隱性性狀且各占1／2，則基因位于常染色體上：
♀aa×♂ Aa－Aa、aa。
(3)方法三：
①實驗設計：選多組顯性的雌性×顯性的雄性(使用條件：知道顯隱性關系且顯隱性基因的基因頻率相等)。
②結果預測及給論：
A 若子代中的隱性性狀只出現在雄性中，則基因位于X染色體上：
♀XAXA×♂XAY－XAXA、XAY；
♀XAXa×♂XAY－XAXA、XAXa、XAY、XaY。
B 若子代中的隱性性狀同時出現在雌性與雄性中，則基因位于常染色體上：
♀AA×♂AA－AA；
♀AA×♂Aa－AA、Aa；
♀Aa×♂Aa－AA、Aa、aa；
♀Aa×♂ AA－AA、Aa。
3.2例題
(2006年全國卷I)從一個自然果蠅種群中選出一部分未交配過的灰色和黃色兩種體色的果蠅，這兩種體色的果蠅數量相等，兩種體色的果蠅雌、雄各半。已知灰色和黃色這對相對性狀受一對等位基因控制，所有果蠅均能正常生活，性狀的分離符合遺傳基本規律。現用兩個雜交組合：灰色雌蠅×黃色雄蠅、黃色雌蠅×灰色雄蠅，只做一代雜交試驗，每個雜交組合選用多對果蠅。推測兩個雜交組合的子一代可能出現的性狀，并以此為依據，對哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體還是常染色體上這兩個問題，做出相應的推斷(要求：只寫出子一代的性狀表現和相應推斷的結論)。
解析：題目所列兩個雜交組合為正交、反交，若正交、反交子代中體色遺傳與性別無關，且黃色個體多或灰色個體多，則說明黃色或灰色為顯性，此基因位于常染色體上；若正交、反交子代中體色與性別有關，即雌性個體某體色或雄性個體某體色多，則此體色基因位于X染色體上，然后根據不同體色個體的多少來推斷哪種體色為顯性。
答案：①如果兩個雜交組合的子一代都是黃色個體多于灰色個體，并且體色的遺傳與性別無關，則黃色為顯性，基因位于常染色體上。
②如果兩個雜交組合的子一代都是灰色個體多于黃色個體，并且體色的遺傳與性別無關，則灰色為顯性，基因位于常染色體上。
③如果在雜交組合灰色雌蠅×黃色雄蠅中，子一代中的雄性全部表現灰色，雌性全部表現黃色；在雜交組合黃色雌蠅×灰色雄蠅中，子一代的黃色個體多于灰色個體，則黃色為顯性，基因位于x染色體上。
④如果在雜交組合黃色雌蠅×灰色雄蠅中，子一代中的雄性全部表現為黃色，雌性全部表現為灰色；在雜交組合灰色雌蠅×黃色雄蠅中，子一代中的灰色個體多于黃色個體，則灰色為顯性，基因位于x染色體上。
設問：拓展延伸：
1 探究基因位于XY的同源區段還是僅位于X染色體上的實驗設計。
(1)實驗設計：隱性的純合雌性×顯性的純合雄性。
(2)結果預測及結論：
A 若子代中的個體全表現為顯性性狀，則基因位于XY的同源區段：
♀XaXa×♂XAAA－XAXa、XaYA。
B 若子代中雌性全表現為顯性性狀，雄性全表現為隱性性狀，則基因位于X染色體上：
♀XaXa×♂XAY－XAXa、XaY。
2 探究基因位于常染色體上還是位于XY染色體上的同源區段的實驗設計。
(1)實驗設計：隱性的純合雌性與顯性的純合雄性雜交獲得的F1全表現為顯性性狀，再選子代中的雌雄個體雜交獲得F2，觀察F2表現型情況。
(2)結果預測及結論：
A 若F2雌雄個體中都有顯性性狀和隱性性狀出現，則該基因位于常染色體：
P：♀aax♂AA－F1：Aa；
F1：♀Aa×♂Aa－F2：AA、Aa、aa。
B 若F2雄性個體中都是顯性性狀，雌雄個體中都有顯性性狀和隱性性狀出現，則該基因位于XY的同源區段：
P：♀XaXa×♂XAYA－XAXa、XaYA；
F1：XAXa×XaYA－XAXa、XaXa、XAYA、XaYA。
6.3.3感悟
不論基因位于常染色體上或x染色體上或Y染色體上，還是在XY染色體的同源區段，均可按如下方法解決：
①根據題意確定雜交親本組合；
②作出假設，草稿紙上書寫簡要圖解，找到區別；
③如果只在雄性中出現，則在Y染色體上；
如果性狀的遺傳號性別無關，則在常染色體上；
如果性狀的遺傳與性別有關，則可能在X染色體上。
如果性狀的遺傳與性別有關，則可能在XY染色體同源區段。
6.4探究四：環境因素和遺傳因素對生物性狀影響的實驗設計
環境因素——外因；遺傳因素——內因。
6.4.1例題
一種以地下莖繁殖為主的多年生野菊花，分別生長在海拔10m、500m、1000m處的同一山坡上。在相應生長發育階段，同一海拔的野菊株高無顯著差異，但不同海拔的野菊株高隨海拔的增高而顯著變矮。為檢驗環境和遺傳因素對野菊株高的影響，請完成以下實驗設計。
(1)實驗處理：春天，將海拔500m、1000m處的野菊幼苗同時移栽于10m處。
(2)實驗對照：生長于10m、500m、1000m處的野菊。
(3)收集數據：第2年秋天測量株高，記錄數據。
(4)預測支持下列假設的實驗結果。
假設一：野菊株高的變化只受環境因素的影響，實驗結果是：移栽至10m處野菊株高與10m處野菊株高無顯著差異。
假設
野菊株高的變化只受遺傳因素的影響，實驗結果是：移栽至10m處野菊株高與原海拔處(500m、1000m)野菊株高無顯著差異。
假設三：野菊株高的變化受遺傳和環境因素的共同影響，實驗結果是：移栽至10m處野菊株高比10m處矮，比原海拔處高。
6.4.2學生感悟
要求掌握表現型是基因型和環境因素共同作用的結果。
7 教學總結
本節課主要介紹了以下四個方面的解題方法，以便應對相關遺傳學實驗設計問題。
(1)探究一：相對性狀中顯、隱性關系確定的實驗設計。
(2)探究二：探究某性狀的遺傳是細胞質遺傳還是細胞核遺傳。
(3)探究三：基因在常染色體還是x染色體上的實驗設計。
(4)探究四：環境因素(外因)和遺傳因素(內因)對生物性狀影響的實驗設計。
8 教學感悟
本節市級教學研討課盡管贏得了與會師生的好評，但教學壓力也相應增大，尤其復習課教學更是對，教師本身提出了更高的要求。在以后的教學中教師只有不斷總結創新，才能適應高三復習教學的需要。
