構(gòu)建完整概念 判斷遺傳方式

劉 松 （廣東省中山市華僑中學(xué) 廣東中山 528400）

培養(yǎng)學(xué)生的“核心素養(yǎng)”，簡單說就是培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，其最終目的是為了促進人、社會和自然的和諧發(fā)展。但能力的形成不能一蹴而就，它必須建立在一定的知識基礎(chǔ)之上。求異思維是創(chuàng)造性思維最主要的特征，但要求異，首先要求同，即首先要構(gòu)建完整的概念，進而學(xué)會判斷和推理，最后才能求異創(chuàng)新。本文以“遺傳方式的判斷”專題教學(xué)為例，闡述如何通過構(gòu)建完整的概念，引導(dǎo)學(xué)生進行分析、判斷和推理，化解遺傳難題。

1 構(gòu)建完整的概念是進行正確判斷的基礎(chǔ)

沒有概念，就無法作出正確的判斷，更談不上推理和邏輯思維。因此，培養(yǎng)學(xué)生的求異思維能力，首先要構(gòu)建完整的概念。建構(gòu)主義認為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在原有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，主動對新信息進行加工處理，構(gòu)建知識表征的過程。為此，筆者創(chuàng)設(shè)了以下情境，讓學(xué)生深切體會伴性遺傳和常染色體遺傳的概念。

例1，2 個紅眼直翅（2 對性狀獨立遺傳）的雌、雄果蠅相互交配，后代表型及比例如表1。請判斷決定眼色與翅形狀的基因分別位于哪一類染色體上？

表1

引導(dǎo)學(xué)生分析表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，直翅和彎翅這對相對性狀，后代中雌、雄個體的性狀分離比都是3∶1，是相同的，而紅眼和白眼這對相對性狀，雌性分離比是1∶0，雄性是1∶1，是不同的。原因是什么？

用學(xué)過的孟德爾的遺傳定律進行求解。

假設(shè)控制眼色的基因位于常染色體上，根據(jù)題意可知，雙親的基因型及性染色體組成分別是WwXX 和WwXY，其遺傳圖解如圖1所示：

可見，后代中雌、雄個體紅眼和白眼的性狀分離比都是3∶1，這與題目中的白眼雌蠅為0 相矛盾，故這種假設(shè)不成立。

如果控制眼色的基因位于X 染色體上會如何？

根據(jù)題意可知，雙親的基因型分別是XWXW和XWY，其遺傳圖解如圖2所示：

推導(dǎo)的結(jié)果與題干相符，故決定眼色這對等位基因位于X 染色體上，而控制翅形狀這對等位基因位于常染色體上。

由上面的推導(dǎo)可知，如果某性狀在雌、雄個體中出現(xiàn)的機會相等，則控制該性狀的基因位于常染色體上，如果某性狀在雌、雄個體中出現(xiàn)的機會不同，則控制該性狀的基因位于性染色體上?？梢姡挥谛匀旧w上的基因，它們的遺傳總是與性別相關(guān)聯(lián)，這種遺傳方式稱為伴性遺傳；位于常染色體上的基因，它們的遺傳與性別無關(guān)，這種遺傳方式稱為常染色體遺傳。

2 掌握基本規(guī)律是進行邏輯推理的前提

推理是由1 個或幾個已知的判斷（前提）推出新判斷（結(jié)論）的思維過程。一個人要在哪一方面有所建樹，首先要有這方面的知識儲備，掌握其基本規(guī)律，否則將一事無成。

風(fēng)機基礎(chǔ)作為風(fēng)電機組的支撐體系，負責(zé)將基礎(chǔ)過渡連接段傳遞的風(fēng)機荷載和自身受到的波浪荷載、水流荷載以及靠泊力和撞擊力等傳遞到地基土中，在保證海上風(fēng)電系統(tǒng)整體安全方面起著十分重要的作用。在眾多的海上風(fēng)機基礎(chǔ)形式中，單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式簡單，受力明確，在具備打樁和起吊設(shè)備能力的前提下，施工速度快，在國內(nèi)外風(fēng)電場中得到廣泛使用，占整個市場的65%以上。然而，為方便安裝且同時保證電纜的安全，越來越多的安裝基礎(chǔ)選擇將電纜管從樁基底部進入樁內(nèi)，這就必須在鋼管樁壁上開口，開孔導(dǎo)致樁體在開孔位置產(chǎn)生應(yīng)大集中現(xiàn)象，此時鋼管樁基礎(chǔ)的疲勞強度問題將不容忽視。

要學(xué)會判斷遺傳方式，首先要掌握遺傳的基本規(guī)律及其相關(guān)知識如下：

1）判斷相對性狀的顯、隱性關(guān)系。

以下2 種情況可以直接判斷：

①“無中生有”為隱性（如圖3），即父母無這種性狀，而子女有，則該性狀為隱性性狀，因為如果該性狀為顯性性狀，父母中起碼有一方有這種性狀。

②“有中生無”為顯性（如圖4），即父母都有這種性狀，子女中只要有一個無該性狀，則該病為顯性顯性狀，因為如果該性狀為隱性性狀，即父母都是隱性純合子，其后代不會出現(xiàn)性狀分離。

2）伴Y 遺傳的特點。

①不分顯、隱性，只傳男不傳女，原因是Y 染色體只有1 條，不存在雜合子，且女性沒有Y 染色體，父親肯定將Y 染色體傳給兒子。

②男性有該性狀，其父親和兒子一定有，因為男性的Y 染色體來自父親，傳給兒子。

3）伴X 隱性遺傳的特點。

②擁有該性狀的女性其父親和兒子一定有該性狀，因為女性的基因型為XaXa，其父親和兒子的基因型一定是XaY。

4）伴X 顯性遺傳的特點。

①女性擁有者多于男性, 原因是女性有2 條X染色體，只要1 條X 染色體上都含有控制該性狀的基因就表現(xiàn)該性狀, 而男性只有1 條X 染色體，獲得控制該性狀的基因機會較女性少。

②男性擁有者的母親和女兒一定擁有，因為男性的基因型為XAY，其母親和女兒的基因型一定是XAX__。

5）常染色體遺傳的特點。①男、女擁有相對性狀的機會相等；②在沒有外加條件的前提下，任何一個遺傳系譜圖按常染色體遺傳都可以。

6）細胞質(zhì)遺傳的特點：細胞質(zhì)遺傳表現(xiàn)為母系遺傳（一般不考慮）。

在掌握以上知識基礎(chǔ)的前提下，再按圖5所示步驟進行演繹推理。

例2，某家系中有甲、 乙2 種單基因遺傳?。ㄈ缦聢D），其中一種是伴性遺傳病。則甲乙分別屬于什么遺傳??？

演繹推理：由于女性有甲病，且其子女不是都患甲病，所以甲病基因不在Y 染色體上和細胞質(zhì)中。由于Ⅱ4和Ⅱ5有甲病，但Ⅲ7沒有甲病，根據(jù)“有中生無為顯性”可以判斷甲病為顯性。由于Ⅰ2有甲病，但其女兒Ⅱ1沒有甲病，根據(jù)伴X 顯性遺傳病的特點“男性患者的母親和女兒一定有病”，可以判斷甲病基因不在X 染色體上。綜上所述，甲病屬于常染色體顯性遺傳病。已知乙病是伴性遺傳病，且Ⅲ2（女性）患乙病，故乙病只能是伴X。由于Ⅰ1和Ⅰ2沒有有乙病，但其兒子Ⅱ3有乙病，所以乙病屬于伴X 染色體隱性遺傳病。結(jié)論：甲、乙分別屬于常染色體顯性遺傳病和伴X 染色體隱性遺傳病。

3 巧設(shè)變式訓(xùn)練是激發(fā)求異思維的良方

當(dāng)學(xué)生掌握了基本的概念、 基本規(guī)律和基本方法之后，如果一味地訓(xùn)練同類的試題，很容易導(dǎo)致學(xué)生思維固化，形成思維定勢。因此，當(dāng)學(xué)生熟練掌握了以上方法后，要適時巧妙地設(shè)計具有一定難度梯度的變式訓(xùn)練激發(fā)學(xué)生的求異思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

例3，如圖是某家系甲、乙、丙3 種單基因遺傳病的系譜圖，其基因分別用A、a，B、b 和D、d 表示。甲病是伴性遺傳病，Ⅱ7不攜帶丙病的致病基因。在不考慮家系內(nèi)發(fā)生新的基因突變的情況下，請判斷甲、乙、丙的遺傳方式。

分析推理：1）對于甲病按前面介紹的方法馬上可以推知為常染色體隱性遺傳病，在此不贅述。對于乙病，則有所不同，因為從問題情境無法直接判斷顯、隱性關(guān)系，但已知是伴性遺傳，且Ⅲ14有病，可確定甲病基因在X 染色體上，此時即可激發(fā)學(xué)生的求異思維，引導(dǎo)學(xué)生采用假說演繹法進行演繹推理：先假設(shè)伴X 隱性，由于Ⅲ14有病，但Ⅱ7沒病，由于伴X 隱性遺傳病的特點之一是“女性患者的父親和兒子一定有病”，故這種假設(shè)不成立，所以乙病只能是伴X 染色體顯性遺傳病。對于丙病，由于Ⅱ6和Ⅱ7沒有乙病，但Ⅲ12患乙病，說明乙病為隱性，接下來如果繼續(xù)按照既定方法進行解答，將會使得學(xué)生思維僵化，無法解答，因此，要引導(dǎo)學(xué)生具體問題具體分析，充分利用題干提供的信息——Ⅱ7不攜帶丙病的致病基因，另辟蹊徑：先假設(shè)丙病基因位于常染色體上，則Ⅱ7的基因型為BB，其遺傳給Ⅲ12的是基因B，Ⅲ12應(yīng)該沒病，這與實際相矛盾，故該假說不成立，再者，由于Ⅲ12有病，但Ⅱ7沒病，所以可以確定丙病屬于伴X 染色體隱性遺傳病。綜上所述，甲、乙、丙3種遺傳病是常染色體隱性遺傳病、伴X 染色體顯性遺傳病和伴X 染色體隱性遺傳病。

例4，調(diào)查某種遺傳病得到如下系譜圖。在調(diào)查對象中沒有發(fā)現(xiàn)基因突變和染色體變異的個體。請充分發(fā)揮你的想象力，破解該病的遺傳方式。

生物學(xué)科核心素養(yǎng)的最高層次是對社會的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，即學(xué)習(xí)的最終目的是解決實際問題。這就是一個實際問題，有相當(dāng)高的難度，在筆者所教的中學(xué)生中，目前還沒遇到能在課堂上自行解答的學(xué)生。但這一問題的設(shè)置卻能開發(fā)學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的求異思維，以達培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的目的。

如果按照1 對等位基因控制1 對相對性狀的常規(guī)思維方法很難解開謎題。因為Ⅰ1和Ⅰ2沒病，而他們的子女Ⅱ3有病，說明該病的致病基因為隱性，但從Ⅱ3和Ⅱ4都有病，卻生出無病的Ⅲ1和Ⅲ2所得的結(jié)果為顯性相矛盾。因此，如果思維墨守成規(guī)，落入俗套，缺少創(chuàng)新和發(fā)散思維，很難找到問題的癥結(jié)所在，只有充分發(fā)揮想象力，想到這種病可能是受2 對等位基因控制，并且每對等位基因都能單獨致病，再用假說演繹法進行求證，問題才能迎刃而解。

假設(shè)這種病受Aa 和Bb 這2 對等位基因控制，并且都能單獨隱性純合致病，則Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3和Ⅰ4的基因型分別是AABb、AABb、AaBB 和AaBB，AABb×AABb 可以生出AAbb（Ⅱ3）患病個體，AaBB×AaBB 可以生出aaBB（Ⅱ4）患病個體，AAbb（Ⅱ3）×aaBB（Ⅱ4）的后代基因型全部為AaBb 的正常個體,這與遺傳系譜圖相吻合。

緊接著讓學(xué)生思考是否還有其他可能？此外，能否用人做側(cè)交實驗進行驗證？ 思考是否有合乎倫理和社會規(guī)范的方法進行驗證？

通過這些發(fā)散性思維問題的設(shè)置，環(huán)環(huán)相扣，不斷地引導(dǎo)學(xué)生深入分析，以達培養(yǎng)學(xué)生“對生命的感知和體悟、對生命的敬畏和尊重、對自然的認識與珍惜、 對科技術(shù)的認識與實踐和對社會的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)”的生物學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。