以“基因”為核心構(gòu)建高中遺傳學(xué)知識體系

邱家奎（永定第一中學(xué)，福建永定364100）

以“基因”為核心構(gòu)建高中遺傳學(xué)知識體系

邱家奎
（永定第一中學(xué)，福建永定364100）

以“基因”為核心構(gòu)建高中遺傳學(xué)知識體系，理清概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，以此促進學(xué)生建構(gòu)、理解及應(yīng)用所學(xué)知識分析、解決相關(guān)問題，提高推理能力及學(xué)習(xí)效率。

基因；知識體系；概念圖；

高中遺傳學(xué)是高中生物學(xué)教學(xué)的重點，同時也是學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，該部分知識難以計算，更難以推理。究其原因，一是遺傳學(xué)知識抽象、內(nèi)容比較多，二是學(xué)生沒抓住概念之間的本質(zhì)聯(lián)系。比如學(xué)習(xí)“減數(shù)分裂”時僅僅記住減數(shù)分裂過程中染色體、染色單體、DNA數(shù)目和染色體行為等變化，關(guān)注于減數(shù)分裂和有絲分裂的區(qū)別，對其中最需要理清的減數(shù)分裂和遺傳定律關(guān)系，僅僅停留在字面記憶上。實際上，若沒有深入理解減數(shù)分裂這一重要概念，勢必影響對遺傳定律的理解和應(yīng)用。這就要求高中生物學(xué)教學(xué)要重視總結(jié)遺傳學(xué)概念之間的聯(lián)系，構(gòu)建以“基因”為核心的高中遺傳學(xué)知識體系。

一、以“基因”為核心構(gòu)建高中遺傳學(xué)知識體系

1.“基因”是高中遺傳學(xué)知識體系的核心

高中遺傳學(xué)知識主要有兩部分，一是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)即遺傳物質(zhì)是什么，存在哪里，如何復(fù)制和表達；二是遺傳定律，即遺傳物質(zhì)怎樣傳遞。這兩部分都與“基因”有密切關(guān)系。生物變異知識中除基因突變、基因重組直接涉及基因外，染色體變異則導(dǎo)致基因數(shù)目和位置改變，生物進化實質(zhì)是種群基因頻率的改變，基因工程是基因控制性狀在生產(chǎn)中的應(yīng)用問題，所以說遺傳學(xué)問題歸根到底是基因的問題。［1］因此，可以構(gòu)建以“基因”為核心的高中遺傳學(xué)知識體系（如圖2），幫助學(xué)生形成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的高中遺傳學(xué)知識。

圖1 以“基因”為核心的高中遺傳學(xué)知識

2.以“基因”為核心構(gòu)建概念圖

明確“基因”是高中遺傳學(xué)知識的核心后，可引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念圖（如圖2）將基因、染色體、DNA、蛋白質(zhì)等重要概念以及遺傳規(guī)律聯(lián)系起來。幫助學(xué)生理解（核）基因位于染色體上，等位基因位于同源染色體上，非等位基因可能位于非同源染色體上，也可能位于同源染色體上，等位基因分離符合分離定律，只有位于非同源染色體上的非等位基因才符合自由組合定律。并通過染色體與性別關(guān)系分析、染色體的成分分析，幫助學(xué)生認識伴性遺傳特點、基因的本質(zhì)以及基因和蛋白質(zhì)的關(guān)系等。

圖2 以“基因”為核心的概念圖

二、以“基因”為核心的高中遺傳學(xué)知識體系應(yīng)用

1.基因與DNA、蛋白質(zhì)及性狀的關(guān)系

人教版高中生物學(xué)教科書對基因概念描述為“基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段”，對該概念理解關(guān)鍵要把握基因與DNA，基因與蛋白質(zhì)，基因與性狀關(guān)系。［2］

從結(jié)構(gòu)組成上分析，基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其基本單位也是脫氧核苷酸，但不是DNA所有片斷都是基因，所以在DNA上基因排列是不連續(xù)的，存在基因間隔。

從功能上分析，基因的遺傳效應(yīng)主要是指對蛋白質(zhì)合成有直接或間接影響的能力?；蚩煽刂菩誀?，性狀是通過蛋白質(zhì)體現(xiàn)的，基因通過控制蛋白質(zhì)合成控制性狀有兩種途徑。①直接控制，基因通過控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)來直接控制生物的性狀。②間接控制，基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物性狀。

從數(shù)量對應(yīng)關(guān)系上分析，一個DNA分子上有許多基因，基因和蛋白質(zhì)、基因和性狀不是一一對應(yīng)關(guān)系的，存在如“多因一效”等現(xiàn)象。

從位置排列上分析，一些生物基因在DNA上還可能存在重疊，如FX174噬菌體的單鏈基因（如圖3）。

圖3 FX174噬菌體的單鏈基因（部分）

2.等位基因的顯、隱性關(guān)系

高中遺傳學(xué)中最常見的判斷基因所控制的性狀是顯性還是隱性的方法有相對性狀雜交法和相同性狀相交性狀分離法。也可利用伴性遺傳時特定情形即相對性狀相交，后代雌雄各一種性狀，而且和親本雌雄個體的性狀剛好相反。若是XY性別決定類型，應(yīng)為XbXb× XBY→XBXb×XbY。若是ZW性別決定類型，應(yīng)為ZbZb× ZBW→ZBZb×ZbW。還可以利用生物變異來判斷顯隱性。如常染色體一個基因改變，則性狀就改變，野生型→突變型應(yīng)為顯性突變（aa→Aa)。X染色體一個基因改變，則性狀就改變，野生型→突變型時雌性必為顯性突變XaXa→XAXa，雄性可能顯性突變XaY→XAY，也可能隱性突變XAY→XaY。染色體缺失片段，性狀變成相對性狀，是因為雜合子缺失一個顯性基因，保留隱性基因即Aa變a。

3.基因在染色體上的位置分析

一對基因在染色體上位置情況包含位于常染色體上、只位于X染色體、位于XY的同源區(qū)以及只位于Y染色體等。其中基因在常染色體上與在X染色體的辨析，可以指導(dǎo)學(xué)生列出伴X遺傳的六種雜交組合方式，通過觀察可發(fā)現(xiàn)，只有其中XAXa×XAY→XAXAXAXaXAY XaY；XaXa×XAY→XAXaXaY的雜交組合才會出現(xiàn)后代雌雄有別。［3］基因在XY同源區(qū)的遺傳及辨析，一般是用“隱雌和顯雄雜交”來解題。兩對基因是否位于同一對染色體上，主要通過兩對性狀的遺傳是否符合自由組合定律來辨析，如果符合自由組合定律，說明兩對基因在不同對染色體上，否則位于同一對染色體上。當A (a)、B(b)兩對基因位于同一對染色體上時，基因位置可能是AB/ab或Ab/aB，它們產(chǎn)生配子和雜交后代的分離比是不同的，如果不考慮交叉互換，可分別求出為3:1或1：2：1的性狀分離比。

以“基因”為核心構(gòu)建高中遺傳學(xué)知識體系，促進學(xué)生建構(gòu)、理解與應(yīng)用所學(xué)的知識分析、解決相關(guān)問題，真正做到利用“基因”提綱挈領(lǐng)，點面結(jié)合，有效提高學(xué)習(xí)效率。

［1］薛宛音.高中生物“遺傳與進化”的核心概念體系的構(gòu)建［J］.新課程學(xué)習(xí)，2013（12）.

［2］高俊英.談如何把握“基因”概念教學(xué)中的三個關(guān)系［J］.生物學(xué)教學(xué)，1998（11）.

［3］邱家奎.探討“追問式”復(fù)習(xí)教學(xué)策略［J］.福建基礎(chǔ)教育研究，2017（1）.

（責任編輯：陳欣）