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专栏简介 《教学考试》杂志是公开发行的省级教育期刊，以服务高考改革，服务高中教学，研究高考命题规律为办刊宗旨。2018年1月与中国知网达成合作之后，其影响力与日俱增。 本专栏特此呈现杂志内容精粹，以飨读者。
作者简介 房 杰 郭 娜 房杰：一级教师，滁州市王军生物名师工作室成员，滁州市命题专家库成员。定远县优秀教师（2018年县政府表彰），定远县优秀班主任。现任教于定远县第二中学。主持市级教育科学研究课题两项并于2014年和2021年结题，现有多篇论文在评选中获奖，另有10余篇论文发表在国家级和省级期刊上。 郭娜：二级教师，现任教于定州市第二中学，2016年定州市优秀教师。参与市级教育科学研究课题一项于2021年结题，在2016，2019年优质课比赛中获市级一等奖。参与编著《高中生物核心知识一本通》《高考生物专项训练一本全》等十余本公开出版教学参考书籍，多次独立命制市级期中期末考试试卷。 本文刊登自《教学考试》 2022高考生物1 上刊文章 构建简便解题方法 培养科学思维素养 ——以不同类型遗传学问题为例 在二轮复习中，教师不仅要注重知识的专题性和针对性，还要通过设置相应的练习来提升学生的解题能力和速度。笔者在教学实践中发现，引导学生构建简便解题方法能够有效地提高学生的解题能力，提升学生的解题速度。笔者结合累加效应、同隐异显等遗传学知识进行解法的构建，并将其应用到实际解题过程当中，以期与各位教师进行交流，为学生提供参考。  １．二项式定理在累加效应中的应用 累加效应是指等位基因无显隐性关系，所有的表现型值是在隐性纯合体表现型值的基础上，每增加一个大写基因即增加一个常数值(效应值)。在解决累加效应相关习题时，学生通常使用“穷举法”。此方法不仅费时费力，而且很容易因为漏写或多写而出错。此时若将数学学科中的“二项式定理”引入累加效应相关习题的解题过程，就能够有效地降低出错的可能性，还能提高解题的速度。简便解法:若某种性状由n对等位基因控制，且呈现累加效应现象，则某n对基因均杂合的个体自交时，后代中各表现型的比例为(a＋b)２n的各项系数之比。 【例１】小麦麦穗基部离地的高度受４对基因控制，这４对基因分别位于４对同源染色体上。每个基因对高度的增加效应相同且具叠加性。将麦穗离地２７cm的基因型为mmnnuuvv和离地９９cm的基因型为MMNNUUVV的个体杂交得到F１，再用F１自由交配，得到F２，F２中离地５４cm的植株所占比例为。 【答案】７/３２ 【解析】本题考查自由组合定律的相关知识。考查学生的理解能力、运算能力和科学思维素养。因每个基因对高度的累加效应相同且具叠加性，所以每个显性基因可使植株高度增加，麦穗离地２７cm的个体和离地９９cm的个体二者相差８个显性基因，则１个显性基因效应使植株高度增加９cm。由此可知，麦穗离地５４cm的植株基因型中含有３个显性基因，将麦穗离地２７cm的基因型为mmnnuuvv和离地９９cm的基因型为MMNNUUVV的个体杂交得到F１，F１的基因型为MmNnUuVv。 常规解法：让F１自由交配得到F２，F２中含有３个显性基因的基因型有MMNnuuvv、MMnnUuvv、MMnnuuVv、MmNNuuvv、mmNNUuvv、mmNNuuVv、MmnnUUvv、mmNnUUvv、mmnnUUVv、MmnnuuVV、mmNnuuVV、mmnnUuVV、MmNnUuvv、MmnnUuVv、MmNnuuVv、mmNnUuVv，在F２中所占比例分别为２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、２/２５６、８/２５６、８/２５６、８/２５６、８/２５６，因此F２中麦穗离地５４cm的植株所占比例为５６/２５６，即７/３２。 简便解法:根据二项式定理(a＋b)２n，n为等位基因的对数———４，则展开式的各项系数依次是１、８、２８、５６、７０、５６、２８、８、１，各项系数之和为２５６。其中含有３个显性基因的为第６项，即５６，所以F２中株高为５４cm的植株所占的比例为５６/２５６，即７/３２。 通过以上分析可以看出，常规解法需要学生将各个基因型列出，并且算出其所占比例，再将各个比例相加，此方法容易出错；使用二项式定理解答此类试题，不仅能节省大量的计算时间，还能提高解题的准确性。 ２．同隐异显在遗传学实验设计中的应用 在遗传学实验设计中，经常会遇到诸如用一次杂交实验推断控制某对相对性状的基因是位于常染色体上，还是性染色体上“是位于X、Y染色体的非同源区段，还是X、Y染色体的同源区段上”的问题设置。有时候还会遇到性别决定为ZW型的生物。如何解决这类问题呢?在教学实践中，笔者得出了“同隐异显”的结论。简便解法:同隐异显是指从性染色体同型(XX或ZZ)的个体中选择隐性个体，从性染色体异型(XY或ZW)的个体中选择显性个体两者进行杂交，根据后代表现型判断基因位置。以XY型生物为例，当F１中雌性个体全部表现为显性性状、雄性个体全部表现为隐性性状，则该基因仅位于X染色体上或单体上(通过观察子代个体细胞的染色体数目确定是否为单体)。当F１雌雄个体均表现为显性性状时，再让F１中雌雄个体相互交配得到F２，若F２雌雄个体中存在显性和隐性两种性状，则该基因位于常染色体上；若F２雄性个体均表现为显性性状，雌性个体中存在显性和隐性两种性状，则该基因位于X、Y染色体的同源区段上。 【例２】鸽子，一种十分常见的鸟，在世界各地被广泛饲养。羽毛有灰色、酱紫色、白色，羽色的遗传受两对独立遗传的等位基因控制，如图１所示。现有一只纯种灰色鸽子和一只纯种白色鸽子进行交配，得到的F１全为酱紫色鸽子，再让F１相互交配，F２的表现型及比例如表１所示。
回答下列问题：(１)控制鸽子羽色的基因A/a位于(填“常”或“Z”)染色体上，判断的依据是。 (２)亲代鸽子的基因型为，让F２中的灰色个体自由交配，后代的表现型及比例为。 (３)中国明代中叶，人们已用鸽子竞翔取乐，这就是“赛鸽”的由来。雄鸽的飞行能力强于雌鸽，现有一批纯种灰色、酱紫色、白色鸽子，需要你根据所学知识根据后代的羽色来判断其性别。请简要叙述实验思路(写出两种实验思路)。 思路一： 。 思路二： 。 【答案】(１)Z F２的雄性个体中没有白色个体，而雌性个体中有白色个体，说明在雌性个体中存在隐性纯合子，而雄性个体中没有隐性纯合子，即可判断基因A/a位于Z染色体上 (２)ZAZAbb×ZaWBB 灰色雄性∶灰色雌性∶白色雌性＝４∶３∶１ (３)思路一：选择纯种白色雄鸽与纯种灰色雌鸽交配，若后代中出现白色和灰色两种性状，则白色个体全为雌性个体，灰色个体全为雄性个体；若后代中出现白色和酱紫色两种性状，则白色全为雌性个体，酱紫色全为雄性个体。思路二:选择纯种白色雄鸽与纯种酱紫色雌鸽交配，若后代中出现白色和酱紫色两种性状，则白色个体全为雌性个体，酱紫色个体全为雄性个体。 【解析】本题考查基因定位、自由交配、常染色体遗传、伴性遗传等相关知识；考查学生的理解能力、运算能力、实验设计能力以及生命观念、科学思维、科学探究等学科核心素养。从表１中后代雌性和雄性的表现型数量可知，这两对等位基因中有一对等位基因位于性染色体上，判断出这两对等位基因的位置是本题的解题关键。 (１)控制鸽子羽色的基因A/a位于Z染色体上，判断的依据是F２的雄性个体中没有白色个体，而雌性个体中有白色个体，说明在雌性个体中存在隐性纯合子，而雄性个体中没有隐性纯合子，即可判断基因A/a位于Z染色体上。 (２)根据F２表现型及比例可以推出F１酱紫色鸽子的基因型为ZAZaBb×ZAWBb，进一步可以推知亲代鸽子的基因型为ZAZAbb×ZaWBB；让F２中的灰色个体自由交配，后代的表现型及比例为灰色雄性∶灰色雌性∶白色雌性＝４∶３∶１。 (３)由题干条件知灰色、酱紫色、白色鸽子都是纯种，则它们的基因型有ZAZABB(酱紫色雄鸽)、ZAZAbb(灰色雄鸽)、ZaZaBB(白色雄鸽)、ZaZabb(白色雄鸽)、ZAWBB(酱紫色雌鸽)、ZAWbb(灰色雌鸽)、ZaWBB(白色雌鸽)、ZaWbb(白色雌鸽)；根据“同隐异显”，可以得到杂交组合有白色雄鸽(ZaZaBB、ZaZabb)与灰色雌鸽(ZAWbb)、白色雄鸽(ZaZaBB、ZaZabb)与酱紫色雌鸽(ZAWBB)。 ３．半保留复制在细胞分裂中的应用 在细胞分裂的间期会发生DNA的复制，DNA复制的方式是半保留复制。一些习题经常将DNA复制与细胞分裂相结合进行考查，这种类型的试题需要学生有很强的逻辑思维，不仅要厘清细胞分裂的过程，还需要明确DNA复制后在染色体中的情况，它们是如何分配到子细胞中的；有些试题甚至将有丝分裂和减数分裂结合在其中，难度较大。笔者在教学中让学生绘制细胞分裂过程中的DNA复制和分离情况，并引导学生进行总结。 简便解法：某二倍体(２n)生物的DNA复制一次，子细胞的DNA都含有亲代DNA的链(有丝分裂为２n个，减数分裂为n个)；DNA复制两次，若为两次有丝分裂，则含有亲代DNA链的子细胞至少有２个，子细胞中有０~２n个DNA含有亲代DNA链；若为一次有丝分裂，一次减数分裂，则含有亲代DNA链的子细胞至少有４个，子细胞中有０~n个DNA含有亲代DNA链。 【例３】BrdU(５Ｇ溴脱氧尿嘧啶核苷酸)与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构类似，可与碱基A配对，经姬姆萨染料染色，DNA的一条单链掺有BrdU则着色深，两条单链都掺有BrdU则着色浅。将玉米体细胞(含２０条染色体)放入含有BrdU的培养液中连续培养至第二次细胞分裂后期，并用姬姆萨染料染色。下列关于细胞中染色体的着色情况叙述错误的是( ) A．该细胞中，深色与浅色染色体的数目之比为１∶１ B．该细胞中，两极可能分别是深色染色体和浅色染色体 C．该细胞中，可能全部是着色浅的染色体 D．该细胞中，可能每一极均有深色染色体和浅色染色体 【答案】C 【解析】本题主要考查DNA复制和细胞分裂的有关知识。根据题意，DNA及染色体染色情况如图２所示(虚线表示掺有BrdU的单链，实线表示亲本DNA链)，结合图２可知，将玉米体细胞(含２０条染色体)放入含有BrdU的培养液中连续培养至第二次细胞分裂后期，则细胞中有４０条染色体，此时有２０条染色体为深色，２０条染色体为浅色。
据图２分析可知，深色染色体与浅色染色体的数目之比为１∶１，A正确；深色染色体与浅色染色体的数目之比为１∶１，由于染色体是随机移向两极的，因此两极可能分别是深色染色体和浅色染色体，B正确；细胞中不可能全部是着色浅的染色体，C错误；结合B选项可知，染色体随机移向细胞两极，可能每一极均有深色染色体和浅色染色体，D正确。细胞分裂的过程中，同时伴随着染色体与DNA的复制和分离，要注意DNA有两条链，且遵循半保留复制的原则。 ４．遗传平衡定律的拓展应用 遗传平衡定律，又称哈迪Ｇ温伯格定律，是指在该种群数量足够大、种群个体间能够随机交配、没有发生突变、没有自然选择、没有迁入和迁出、没有发生遗传漂变的情况下，种群的基因频率和基因型频率不会改变。该定律常用在群体遗传研究中。 假设一对等位基因A/a，其中A的基因频率为p，a的基因频率为q(p＋q＝１)，则群体中AA占p２，Aa占２pq，aa占q２(表２)。
若某性状由复等位基因(A/a＋/a－)控制，其中A的基因频率为x，a＋的基因频率为y，a－的基因频率为z，则群体中AA占x２，Aa＋占２xy，Aa－占２xz，a＋a＋占y２，a＋a－占２yz，a－a－占z２(表３)。
【例４】已知人类的ABO血型是由复等位基因IA、IB、i控制的。在一个群体中，IA、IB、i的比例为２∶３∶５，若随机婚配，则后代中的A血型的个体占。 【答案】０.２４ 【解析】本题考查基因频率的相关知识。考查学生的理解能力、运算能力和科学思维素养。人类的ABO血型是由复等位基因IA、IB、i控制，A血型的基因型有IAIA和IAi两种，根据题意可知，IA的基因频率为０.２(x＝０.２)，i的基因频率为０.５(z＝０.５)，则A血型(IAIA＋IAi)的个体所占比例为x２＋２xz＝０.２×０.２＋２×０.２×０.５＝０.２４。 ５．自交与自由交配中基因频率和基因型频率的变化 在遗传学中，经常将自交和自由交配联系在一起考查学生的科学思维素养，大多数情况下，考查的是自交和自由交配后得到后代的基因频率和基因型频率的变化。教师在课堂教学中，可以让学生演算、推导亲本到F２的基因频率和基因型频率的变化，让学生总结其中的规律，进行总结，有利于学生科学思维的形成。 简便解法:在理想条件下，若进行自交，从F１开始，基因频率不变，但基因型频率发生改变，其中杂合子逐渐减少(每代间以１/２倍减少)；若进行自由交配，从F１开始，基因频率和基因型频率均不发生改变。 【例５】已知玉米的高秆和矮秆是由常染色体上的一对等位基因控制的一对相对性状，高秆对矮秆为显性。将高秆玉米(AA∶Aa＝３∶２)进行自由交配，得到F１，试问：(１)取F１进行自交，F２中高秆与矮秆的比例为，基因A的频率为；将F２连续自交三代，所得后代中基因A的频率为。(２)取F１进行自由交配，F２中高秆与矮秆的比例为，基因A的频率为；将F２连续自由交配三代，所得后代中基因A的频率为，矮秆个体所占的比例为。 【答案】(１)２２∶３ ４/５ ４/５(２)２４∶１ ４/５ ４/５ １/２５ 【解析】本题考查基因分离定律的实质及应用、基因频率的计算，要求学生掌握基因分离定律的实质，能根据题干信息准确判断亲本的基因型，根据题中关键词“自交”和“自由交配”，结合基因频率进行计算。高秆玉米(AA∶Aa＝３∶２)进行自由交配，所得F１中AA∶Aa∶aa＝１６∶８∶１。若取F１进行自交，F２中AA∶Aa∶aa＝１８∶４∶３，其中高秆与矮秆的比例为２２∶３，基因A的频率为４/５；根据上述简便解法，将F２连续自交三代，所得后代中基因A的频率依然为４/５。若取F１进行自由交配，所得F２中AA∶Aa∶aa＝１６∶８∶１，其中高秆与矮秆的比例为２４∶１，基因A的频率为４/５；根据上述简便解法，将F２连续自由交配三代，所得后代中AA∶Aa∶aa＝１６∶８∶１，基因A的频率为４/５，矮秆个体所占的比例为１/２５。 |
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