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摘 要:遗传与进化历来都是高考必争之地,细看一本书都与基因有关,可见对于基因的理解在高三复习中何其重要。可是如何将基因这个不起眼但又非常重要的名词讲述给学生听,并让学生听懂,这就需要教师精心研究,笔者通过在日常教学中与学生的交流并结合一些省市高考、模考题提出自己关于基因的一些浅见。
关键词:本质 两大定律
一、基因的本质
学生问题归纳呈现:
1、①课本标题说基因是有遗传效应的DNA片段(课本55页)
②基因突变:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起基因结构的改变(课本81页)
那么由上两条可以推导出流感病毒、艾滋病病毒无基因突变了。因为这两种病毒都是RNA病毒,可是又为何说艾滋病疫苗难研制是因为它的突变频率高呢?
2、基因突变不一定改变生物性状,那是不是也不一定改变遗传信息呢?
3、展示一道2013年海南高考题
某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的,如不考虑染色体变异,下列叙述错误的是( )
A.该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的
B.基因B1和B2编码的蛋白质可以相同,也可以不同
C.基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码
D. 基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中
正确选项为D,但是第二个答案不好理解。
学生理由呈现:参照课本第12页,等位基因(allele):控制相对性状的基因。
参照课本第3页,相对性状(relative character):一种生物的同一种性状的不同表现类型。照这么看,选项B也有问题。
对于学生呈现的问题与困惑,我总结了一下谈谈自己的感受:首先不能说课本是错误的,正如传统中心法则并没有被推翻,达尔文的进化理论也没有被全盘否定。要给学生树立知识是不断更新的思想,这也是辩证唯物主义思想在生物学科上的延伸。
其次,回到主题。基因究竟是什么?它可以控制生物性状并遗传给下一代,这就是遗传效应。结合问题可以总结得出基因应该是核酸上具遗传效应的片段,并且是特定的片段。当然应具体到所指生物而言,针对该种生物的遗传物质而言。如艾滋病病毒,它的遗传物质是RNA,那么它的RNA上就应该有基因,否则如何完成基因突变这种可遗传变异呢。
接着,基因突变是可以改变遗传信息的,参照课本第58页第一题判断题关于遗传信息的理解。但是不一定会改变生物的性状,如密码子的简并性等原因。
最后,参照课本第82页解释基因突变不定向性可以表现为一个基因可以向不同的方向发生突变产生一个以上的等位基因这句话。可见基因突变确实产生了等位基因。笔者认为等位基因只是强调同一位置,只是我们高中阶段多强调了控制相对性状,只需把等位基因理解成新基因,但不一定会产生新性状。这恐怕就是海南高考题强调的思想吧!
二、两大定律
分离定律(Law of Segregation):
在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性;在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立的随配子遗传给后代。
分离定律实质:杂合子Aa在减数分裂时产生了两种配子A,a ,比例为1:1。
所以一对相对性状的杂交实验中出现F2高茎:矮茎=3:1的性状分离比就可以解释了
雌雄均产生两种配子,雌雄配子随机结合
那么其它特殊情况下是否也发生性状分离呢?
① 不完全显性
举例:开红花的金鱼草与开白花的金鱼草进行杂交,F1全开粉红色花,F1自交,F2中出现了1红:2粉:1白的表现性比率,这类情况是由于粉色的F1杂合子Ww中基因W与w分离,W对w的不完全显性造成,最终使3:1比率被修饰为1:2:1
② 共显性
人类血型中夫妻均为AB型,所得后代理论上A型血为1/4,AB型血1/2,B型血为1/4(不考虑血型当中的孟买型)
③ 镶嵌显性
双亲的性状在后代的同一个体不同部位表现出来,形成镶嵌图式,这种显性现象称为镶嵌显性,与共显性并没有实质差异。例如,大豆种皮颜色遗传,大豆有黄色种皮(俗称黄豆)和黑色种皮(俗称黑豆),若用黄豆与黑豆杂交,F1的种皮颜色为黑黄镶嵌(俗称花脸豆),F2的表现型为1/4黄色种皮、2/4黑黄镶嵌、1/4黑色种皮。
④ 合子致死
致死基因在胚胎时期或成体阶段发生作用,从而不能形成活的幼体或个体夭折的现象
举例:(2008·北京)无尾猫是一种观赏猫。猫的无尾、有尾是一对相对性状,按基因分离定律遗传。为了选育纯种的无尾猫,让无尾猫自交多代,但发现每一代中总会出
现约三分之一的有尾猫,其余均为无尾猫。由此推断正确的是(D )。
A.猫的有尾性状是由显性基因控制的。
B.自交后代出现有尾猫是基因突变所致。
C.自交后代无尾猫中既有杂合子又有纯合子。
D.无尾猫与有尾猫杂交后代中无尾猫约占二分之一。
解析:本题显性纯合致死
⑤ 配子致死
指致死基因在配子时期发生作用,从而不能形成有活力的配子的现象。
举例:一杂合子(Aa)植株自交时,含有隐性配子的花粉有50%的死亡率,求自交后代的基因型比例.
答案:AA:Aa:aa=2:3:1
上述現象都未得到学生印象中的F2性状分离比3:1,可是却都发生了等位基因的分离,再经过雌雄配子的随机结合就出现了上述的结果,以此让学生加深对分离定律的理解,体会分离定律的实质:不是看分离比是多少,而是看等位基因随同源染色体的分开而分离。
自由组合定律(law of independent assortment):
位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互补干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
时间:减数第一次分裂后期
AaBb通过减数分裂就可以产生4种配子,分别是AB、Ab、aB、ab,比例是1:1:1:1。这就是自由组合定律的实质。再经过雌雄各4种配子的随机组合就可以得到孟德尔杂交实验二中F2中分离比9:3:3:1。
所以9:3:3:1的分离比是自由组合的结果,而不能理解成雌雄配子自由组合,这是学生最易犯的错误。
举例:基因自由组合定律的实质是(D)
A.子二代的性状分离比为9:3:3:1
B.子二代出现与亲本性状不同的新类型
C.测交后代的分离比为1:1:1:1
D.在进行减数分裂形成配子时,等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合
在平时做题中学生会遇到基因互作的情况,而非出现分离比9:3:3:1的情况,那么这些情况是否属于自由组合定律呢?属于,只是不能直接证明自由组合定律,但可以间接证明。
参考文献
①《普通生物学》陈阅增 主编高等教育出版社
②《遗传学》程罗根 科学出版社
关键词:本质 两大定律
一、基因的本质
学生问题归纳呈现:
1、①课本标题说基因是有遗传效应的DNA片段(课本55页)
②基因突变:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起基因结构的改变(课本81页)
那么由上两条可以推导出流感病毒、艾滋病病毒无基因突变了。因为这两种病毒都是RNA病毒,可是又为何说艾滋病疫苗难研制是因为它的突变频率高呢?
2、基因突变不一定改变生物性状,那是不是也不一定改变遗传信息呢?
3、展示一道2013年海南高考题
某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的,如不考虑染色体变异,下列叙述错误的是( )
A.该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的
B.基因B1和B2编码的蛋白质可以相同,也可以不同
C.基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码
D. 基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中
正确选项为D,但是第二个答案不好理解。
学生理由呈现:参照课本第12页,等位基因(allele):控制相对性状的基因。
参照课本第3页,相对性状(relative character):一种生物的同一种性状的不同表现类型。照这么看,选项B也有问题。
对于学生呈现的问题与困惑,我总结了一下谈谈自己的感受:首先不能说课本是错误的,正如传统中心法则并没有被推翻,达尔文的进化理论也没有被全盘否定。要给学生树立知识是不断更新的思想,这也是辩证唯物主义思想在生物学科上的延伸。
其次,回到主题。基因究竟是什么?它可以控制生物性状并遗传给下一代,这就是遗传效应。结合问题可以总结得出基因应该是核酸上具遗传效应的片段,并且是特定的片段。当然应具体到所指生物而言,针对该种生物的遗传物质而言。如艾滋病病毒,它的遗传物质是RNA,那么它的RNA上就应该有基因,否则如何完成基因突变这种可遗传变异呢。
接着,基因突变是可以改变遗传信息的,参照课本第58页第一题判断题关于遗传信息的理解。但是不一定会改变生物的性状,如密码子的简并性等原因。
最后,参照课本第82页解释基因突变不定向性可以表现为一个基因可以向不同的方向发生突变产生一个以上的等位基因这句话。可见基因突变确实产生了等位基因。笔者认为等位基因只是强调同一位置,只是我们高中阶段多强调了控制相对性状,只需把等位基因理解成新基因,但不一定会产生新性状。这恐怕就是海南高考题强调的思想吧!
二、两大定律
分离定律(Law of Segregation):
在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性;在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立的随配子遗传给后代。
分离定律实质:杂合子Aa在减数分裂时产生了两种配子A,a ,比例为1:1。
所以一对相对性状的杂交实验中出现F2高茎:矮茎=3:1的性状分离比就可以解释了
雌雄均产生两种配子,雌雄配子随机结合
那么其它特殊情况下是否也发生性状分离呢?
① 不完全显性
举例:开红花的金鱼草与开白花的金鱼草进行杂交,F1全开粉红色花,F1自交,F2中出现了1红:2粉:1白的表现性比率,这类情况是由于粉色的F1杂合子Ww中基因W与w分离,W对w的不完全显性造成,最终使3:1比率被修饰为1:2:1
② 共显性
人类血型中夫妻均为AB型,所得后代理论上A型血为1/4,AB型血1/2,B型血为1/4(不考虑血型当中的孟买型)
③ 镶嵌显性
双亲的性状在后代的同一个体不同部位表现出来,形成镶嵌图式,这种显性现象称为镶嵌显性,与共显性并没有实质差异。例如,大豆种皮颜色遗传,大豆有黄色种皮(俗称黄豆)和黑色种皮(俗称黑豆),若用黄豆与黑豆杂交,F1的种皮颜色为黑黄镶嵌(俗称花脸豆),F2的表现型为1/4黄色种皮、2/4黑黄镶嵌、1/4黑色种皮。
④ 合子致死
致死基因在胚胎时期或成体阶段发生作用,从而不能形成活的幼体或个体夭折的现象
举例:(2008·北京)无尾猫是一种观赏猫。猫的无尾、有尾是一对相对性状,按基因分离定律遗传。为了选育纯种的无尾猫,让无尾猫自交多代,但发现每一代中总会出
现约三分之一的有尾猫,其余均为无尾猫。由此推断正确的是(D )。
A.猫的有尾性状是由显性基因控制的。
B.自交后代出现有尾猫是基因突变所致。
C.自交后代无尾猫中既有杂合子又有纯合子。
D.无尾猫与有尾猫杂交后代中无尾猫约占二分之一。
解析:本题显性纯合致死
⑤ 配子致死
指致死基因在配子时期发生作用,从而不能形成有活力的配子的现象。
举例:一杂合子(Aa)植株自交时,含有隐性配子的花粉有50%的死亡率,求自交后代的基因型比例.
答案:AA:Aa:aa=2:3:1
上述現象都未得到学生印象中的F2性状分离比3:1,可是却都发生了等位基因的分离,再经过雌雄配子的随机结合就出现了上述的结果,以此让学生加深对分离定律的理解,体会分离定律的实质:不是看分离比是多少,而是看等位基因随同源染色体的分开而分离。
自由组合定律(law of independent assortment):
位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互补干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
时间:减数第一次分裂后期
AaBb通过减数分裂就可以产生4种配子,分别是AB、Ab、aB、ab,比例是1:1:1:1。这就是自由组合定律的实质。再经过雌雄各4种配子的随机组合就可以得到孟德尔杂交实验二中F2中分离比9:3:3:1。
所以9:3:3:1的分离比是自由组合的结果,而不能理解成雌雄配子自由组合,这是学生最易犯的错误。
举例:基因自由组合定律的实质是(D)
A.子二代的性状分离比为9:3:3:1
B.子二代出现与亲本性状不同的新类型
C.测交后代的分离比为1:1:1:1
D.在进行减数分裂形成配子时,等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合
在平时做题中学生会遇到基因互作的情况,而非出现分离比9:3:3:1的情况,那么这些情况是否属于自由组合定律呢?属于,只是不能直接证明自由组合定律,但可以间接证明。
参考文献
①《普通生物学》陈阅增 主编高等教育出版社
②《遗传学》程罗根 科学出版社