俞志茹江苏省南京市秦淮中学211100
摘要:本文就学生在学习《遗传与进化》中的难点及常易出错的问题例举了几个典型的实例,剖析了学生出现相关问题的原因,并对有关问题进行了解析和细节提醒,同时也提出了自己在教学中的一些对策思考。借此与同行们共同探讨高中生物新课程的教学,以提高学生学习新课程的效率。
关键词:遗传与进化易错问题教学策略思考
一、按基因自由组合规律形成配子的种类问题分析
1.易错问题
按基因自由组合规律,1个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂形成的精子种类及其基因型?1个基因型为AaBb的卵原细胞经减数分裂形成的卵细胞种类及其基因型?
学生答题时常见问题:
①认为可产生4种精子和4种卵细胞,基因型都是分别为AB、ab、Ab、aB。
②认为可产生2种精子,但只写出基因型中AB、ab或Ab、aB的一种情况。
③认为可产生1种卵细胞,但它们的基因型写成AB、ab、Ab、aB等等。
2.原因分析与教学对策
学生出现上述问题的根本原因在于:对于减数分裂的过程了解不够清楚,尤其是对“减数第二次分裂实为一次特殊的有丝分裂,每个次级精母细胞(或次级卵母细胞)产生的两个子细胞是相同的”没有清楚地认识到,因此,在分析具体问题时很容易疏忽掉“1个精原细胞(或初级精母细胞)经减数分裂产生的4个精子中只有2种,两两相同”、“1个卵原细胞(或初级卵母细胞)经减数分裂只能产生1个卵细胞,且只有1种”这些问题。为此,在教学中应充分利用多媒体图解(或板图)对经减数分裂产生精子和卵细胞的过程作细致讲解,并在学习遗传的基本规律时引导学生积极探究特定基因型个体和精原细胞(或卵原细胞)形成精子(或卵细胞)种类的问题。特别应提醒学生注意以下问题,以帮助他们在理解的基础上牢固掌握相关知识和解题技巧:
(1)减数分裂的第二次分裂是一次特殊的有丝分裂,即起点为无同源染色体和染色体数为体细胞的一半的特殊有丝分裂过程。因此,减数第一次分裂产生的子细胞经减数第二次分裂产生的两个子细胞在基因型上是相同的,即:同一个次级精母细胞产生两个基因型相同的精细胞(或精子),同一个次级卵母细胞产生的极体和卵细胞基因型相同,同一个第一极体产生两个基因型相同的第二极体。
(2)按基因自由组合规律遗传时,特定基因型的精原细胞或卵原细胞产生的精子或卵细胞的种类数在减数第一次分裂完成时已经确定。即:精子种类数=次级精母细胞种类数;卵细胞种类数=次级卵母细胞种类数。
(3)在回答精子或卵细胞基因型种类问题时,若有多种情况应在每种情况中加“或”。如:按基因自由组合规律遗传时,1个基因型为YyRrWw的精原细胞产生的精子种类是2种,基因型是“YRW、yrw”或“YRw、yrW”或“YrW、yRw”或“yRW、Yrw”;1个基因型为YyRrWw的卵原细胞产生的卵细胞种类是1种,基因型是YRW或yrw或YRw或yrW或YrW或yRw或yRW或Yrw。
除了在课堂教学中强调上述注意点外,还应加强习题训练,尤其是变式题训练,以帮助学生在理解的基础上掌握分析问题的思路和方法,继而形成能力。如可采用以下习题对学生开展训练:
(1)按基因自由组合定律遗传时,1个基因型为YyRr的精原细胞(或初级精母细胞)产生精子的种类数为:____,基因型为____(参考答案:2种,YR、yr或yR、Yr);1个基因型为YyRr的卵原细胞(或初级卵母细胞)产生卵细胞的种类数为:____,基因型为____(参考答案:1种,YR或yr或yR或Yr)。
(2)按基因自由组合定律遗传时,1个基因型为YyRr的精原细胞(或初级精母细胞)产生了1个基因型为YR的精子,那么另3个精子的基因型为____(参考答案:YR、yr、yr);1个基因型为YyRr的卵原细胞(或初级卵母细胞)产生了1个基因型为yR的卵细胞,则与该卵细胞同时产生的那个第二极体的基因型为____为(参考答案:yR)
(3)按基因自由组合定律遗传时,1个基因型为AaBbCc的雄性动物产生的精子中不可能来自同一个初级精母细胞是____(参考答案:C)。
A.abc与ABCB.abC与ABc
C.aBC与ABcD.AbC与aBc
二、DNA复制、遗传信息的转录和翻译、基因突变引起生物性状改变问题
1.易错问题
(1)让N个用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌时连续繁殖5代,子代噬菌体中含标记的噬菌体(或DNA)的数目及其比例?若噬菌体的DNA分子中有1000个碱基对,其中碱基A占全部碱基的30%,则需要利用大肠杆菌的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目?(参考答案:2N、1/16、12400N)
(2)错误认为:所有生物共用一套遗传密码,tRNA的种类有64种,每个tRNA上只含有3个碱基。
(3)DNA复制、转录和翻译中的碱基配对情况。
2.原因分析与教学对策
学生在上述问题的分析中出现错误的原因在于:
(1)对DNA分子进行半保留复制问题不够理解,对DNA分子中碱基数目规律未掌握;不清楚每个噬菌体含有几个DNA分子等。
(2)对遗传密码、密码子、反密码子等概念不清。
(3)对DNA复制、转录和翻译等过程不是非常清楚。
(4)缺乏基因结构知识,基因控制蛋白质合成及控制生物性状的相关知识掌握不全面。
因此,在教学中应针对上述问题加以重点说明和强调,使他们在理解的基础上掌握相关知识和学会解题技巧。
针对上述问题在教学中应让学生明确和理解:
①每个噬菌体仅含有1个DNA分子,标记的DNA分子在不含标记的环境中进行复制时,不论子几代,子代DNA分子中所含标记的DNA链数和DNA分子数都是2个,含标记的2个DNA分子都是杂合的。
②所有生物共用一套遗传密码子,而不是遗传密码;tRNA的种类只有61种,每个tRNA上只含有1个反密码子,但含有许多个碱基。
③DNA复制过程中的碱基互补配对发生在DNA的子链与母链之间,配对情况是:A与T互配、G与C互配;转录过程的碱基互补配对发生在DNA的母板链与合成的RNA链之间,配对情况是:T→A单向配、A→U单向配、G与C互配;翻译过程中的碱基互补配对发生在mRNA(密码子)与tRNA(反密码子)之间,配对情况是:A与U互配、G与C互配。
三、两种遗传病的遗传图谱分析计算和拓展思考问题
1.易错问题
(1)遗传图谱中遗传病类型(或遗传方式)的判断,相关个体的基因型推断。
(2)分析计算中,当某个体的基因型有2种可能时容易疏忽掉它们的可能性系数(概率)。
(3)对于患病率、只患一种病的概率、只患某一种病的概率、同时患两种的概率弄不清楚。
(4)对于生某性别孩子的患病率和生一个患病的某性别孩子的概率混淆不清。
(5)不会分析计算遗传图中某个体与人群中某个体婚配的后代患病情况。
2.原因分析与教学对策
两病遗传图谱的分析与计算问题是学生学习的难点问题,如若结合群体遗传问题则就更难了。但结合群体遗传问题让学生进行分析更贴近生活,有利于培养学生的能力,也能帮助学生理解为什么要禁止近亲结婚等遗传学道理。因此,在高考中此类习题时常会出现,如2007年广东生物卷、2008年和2009年江苏生物卷等。学生在分析两病遗传图谱中出现的问题,我认为还是我们在教学中有些知识拓展不够,某些解题技巧和注意问题或是课堂中未讲解透彻,或是未通过训练使学生牢固掌握。
对此,下面结合例题解析谈谈应让学生掌握的相关分析思路和计算方法。
【例题】(08江苏高考题改编)下图为甲种遗传病(基因为A、a)和乙种遗传病(基因为B、b)的家系图。其中一种遗传病基因位于常染色体上,另一种位于X染色体上。请回答以下问题(概率用分数表示):
(1)甲种遗传病的遗传方式为____,乙种遗传病的遗传方式为____。
(2)若Ⅱ-2与Ⅱ-3的第三个孩子是正常女孩,则该女孩的基因型及其概率为____。
(3)Ⅱ-2与Ⅱ-3生患病孩子的概率为____,生只患一种病孩子的概率为____,生一个只患甲病男孩的概率为____,生一个男孩不患病的概率为____,生两病孩子的概率为____。
【解析】(1)根据“无中生有”为隐性或“有中生无”为显性,先判断出遗传病的显隐性,图中甲、乙两病都有“无中生有”情况,因此,两种病都是隐性遗传病;再根据图中不符合伴X隐性遗传时“父亲正常女儿必定正常”(或女病父必病、母病子必病)的情况否定甲病是伴X隐性遗传病,确定甲病是常染色体隐性遗传病。并根据题意判断出乙病是伴X隐性遗传病。因此,该小题的答案为:常染色体隐性遗传、伴X隐性遗传。
教学中应提醒学生注意:①先按基因分离定律算出每种病遗传的后代基因型结果,再将两种病遗传的结果相乘得出最终结果。②弄清题意所指问题的关键,即:已是正常女孩,因此,应将每种正常女孩占总后代比例依次除以正常女孩的总比例(3/8)。