深挖信息 合理分析 適度拓展 提高能力
——對一道教材課后習(xí)題的深入分析

四川

高中生物教學(xué)中信息分析能力是生物學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分。要培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、分析信息和深入挖掘信息的能力，教師就要在教學(xué)過程中從“教教材”向“用教材教”轉(zhuǎn)變。而利用教材素材、課后習(xí)題等信息類試題，深入分析個中原因，適度拓展，有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。本文利用了人教版必修2教材中一道拓展題，深入挖掘其信息，并進(jìn)行透徹分析，不但解決了試題本身的設(shè)問，還展示了多種知識、能力和方法技巧，有助于師生通過解決一個問題，弄懂一類題型。

一、試題再現(xiàn)

人教版必修2教材《遺傳與進(jìn)化》第38頁拓展題，試題如下：

按照遺傳規(guī)律，白眼雌果蠅（XwXw）和紅眼雄果蠅（XWY）交配，后代雄果蠅都應(yīng)該是白眼的，后代雌果蠅都應(yīng)該是紅眼的?？墒怯幸惶?，摩爾根的合作者布里吉斯（Bridges）發(fā)現(xiàn)在白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交所產(chǎn)生的子一代中出現(xiàn)了一個白眼雌果蠅。大量的觀察發(fā)現(xiàn)，在上述雜交中，2 000 ～ 3 000 只紅眼雌果蠅中會出現(xiàn)一只白眼雌果蠅，同樣在2 000 ～ 3 000只白眼雄果蠅中會出現(xiàn)一只紅眼雄果蠅。你怎么解釋這種奇怪的現(xiàn)象？如何驗(yàn)證你的解釋？

二、教參答案展示

雌果蠅卵原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，在 2 000 ～ 3 000 個細(xì)胞中，有一次發(fā)生了差錯，兩條X染色體不分離，結(jié)果產(chǎn)生的卵細(xì)胞中，或者含有兩條X染色體，或者不含X染色體。如果含XwXw的卵細(xì)胞與含Y染色體的精子受精，產(chǎn)生XwXwY的個體為白眼雌果蠅，如果不含X染色體的卵細(xì)胞（用O表示）與含XW的精子受精，產(chǎn)生OXW的個體為紅眼雄果蠅，這樣上述現(xiàn)象就得到了解釋。也可以用顯微鏡檢查細(xì)胞中的染色體，如果在上述雜交中的子一代出現(xiàn)的白眼雌果蠅中找到Y(jié)染色體，在紅眼雄果蠅中找不到Y(jié)染色體，就可以證明解釋是正確的。

三、過程分析

首先教師根據(jù)教師用書的提示可以很好地解釋這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因（后續(xù)將做詳細(xì)分析）。但是部分參考資料在解釋這種現(xiàn)象時，首先給出的兩個解釋是基因突變和環(huán)境影響。那么這種解釋是否合理呢？

對于子代異常情況用基因突變和環(huán)境影響來解釋是無可厚非的，因?yàn)槿魏巫儺惗伎捎没蛲蛔兒铜h(huán)境影響來解釋。但是這道題是出現(xiàn)在《基因突變和基因重組》與《基因?qū)π誀畹目刂啤愤@兩節(jié)教學(xué)內(nèi)容之前，所以題目的提出并非首先考慮基因突變和環(huán)境影響。

對這道題的分析應(yīng)該從提出問題開始，根據(jù)題目中的信息教師不難發(fā)現(xiàn)，在第一句話給出“白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅交配后代中出現(xiàn)一只白眼雌果蠅”，如果只解釋這一次實(shí)驗(yàn)，基因突變是比較合理的。但是接著給出了布里吉斯大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師可以發(fā)現(xiàn)兩個重要問題：1.為什么異常的白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅同時出現(xiàn)？2.為何這兩種異常果蠅的出現(xiàn)具有一定的規(guī)律性，并且概率基本相同？這兩個問題的出現(xiàn)實(shí)際上與基因突變的低頻性與隨機(jī)性這兩個特點(diǎn)是不相符的，所以教師轉(zhuǎn)而考慮減數(shù)分裂過程中染色體分離異常導(dǎo)致異常配子出現(xiàn)。

教師首先根據(jù)教師用書給出的提示進(jìn)行分析，即雌性卵原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，兩條X染色體未分離，形成了基因型為XwXw和不含X染色體（用O表示）的配子，而雄性個體產(chǎn)生正常配子，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合得到如表1結(jié)果：

表1

在這四種子代中，學(xué)生要確定異常的白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅還需要一個重要的信息提示，即果蠅異常性染色體組成所對應(yīng)的性別，這種情況學(xué)生自然是不清楚的，所以補(bǔ)充見表2：

表2

根據(jù)上面信息就能夠很好地確定雜交子代中XWXwXw和YO死亡，XwXwY表現(xiàn)為白眼雌性，XWO表現(xiàn)為紅眼雄性，這很好地解釋了白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅同時出現(xiàn)且比例基本相同的現(xiàn)象了。

四、提出質(zhì)疑

那么這道題分析至此是否就結(jié)束了呢？還沒有，對此題深入分析還可以繼續(xù)提出以下問題：

1.出現(xiàn)異常果蠅的比例約為1/2 000的現(xiàn)象說明了什么？

2.卵原細(xì)胞分裂異常發(fā)生在減數(shù)第一次分裂還是減數(shù)第二次分裂？

3.如果是精原細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中發(fā)生異常，是否也能夠出現(xiàn)類似的異常眼色果蠅？

4.檢驗(yàn)假說的方法除了顯微鏡觀察法外，還有沒有其他方法？

五、深入分析

問題1：大量實(shí)驗(yàn)表明，異常果蠅出現(xiàn)概率約為1/2 000，說明異常配子產(chǎn)生的概率約為1/2 000，而1個卵原細(xì)胞只產(chǎn)生1個配子，即XwXw或不含X染色體的配子，這一概率說明減數(shù)分裂過程中X染色體出現(xiàn)異常移動的概率為1/2 000，且異常配子的出現(xiàn)是隨機(jī)的。

問題2：本題中因?yàn)橛H本雌性基因型為XwXw，所以無論是減數(shù)第一次分裂異常還是減數(shù)第二次分裂異常，產(chǎn)生的異常配子都是XwXw或不含X染色體的配子。若親本是XWXw，則異常配子可能為XWXW、XWXw、XwXw、O四種情況，且概率為1∶2∶2∶4。

問題3：如果是精原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中發(fā)生異常，可能分為三種情況討論：①減數(shù)第一次分裂異常（如表3）；②減數(shù)第二次分裂X染色體所在細(xì)胞異常（如表4）；③減數(shù)第二次分裂Y染色體所在細(xì)胞異常（如表5）。

表3

表4

表5

根據(jù)以上分析可以得出，三種情況下得到的染色體異常果蠅中，雄性均為白眼，雌性均為紅眼，與正常情況相同，所以即使發(fā)生這樣的變異，在雜交子代中也不容易被觀察到。當(dāng)然，沒有統(tǒng)計到這樣的個體，并不能說明精原細(xì)胞的減數(shù)分裂不發(fā)生異常。

問題4：對于本題中出現(xiàn)的白眼雌蠅（XwXwY）、紅眼雄蠅（XWO）可以通過顯微鏡觀察染色體數(shù)目進(jìn)行確認(rèn)，這是判斷染色體變異類型的一種常見方法。

但是利用顯微鏡觀察并非是最好的方法，因?yàn)樵陲@微鏡觀察染色體數(shù)目操作時不但復(fù)雜，而且需要將果蠅殺死，這樣就丟失了實(shí)驗(yàn)材料，那么什么方法最合適呢？此時學(xué)生應(yīng)該回想到為了確定未知個體基因型通?？梢赃x擇測交，測交情況如表6和表7所示：

表6

表7

對白眼雌果蠅（XwXwY）測交選擇基因型為XWY的個體，預(yù)期結(jié)果為紅眼雌性∶白眼雌性∶紅眼雄性∶白眼雄性= 4∶1∶1∶4，這種異常果蠅用測交方法可以測證；對紅眼雄果蠅（XWO）測交選擇基因型為XwXw的個體，預(yù)期結(jié)果為紅眼雌性∶白眼雄性= 1∶1，這種方法無法區(qū)分XWO和XWY，并不可行，所以對于紅眼雄果蠅只能選擇顯微鏡觀察法。

六、小結(jié)

本題在整個分析過程中很好地運(yùn)用了基因分離定律、減數(shù)分裂、基因突變、染色體變異、伴性遺傳、性別決定、配子法和棋盤法等相關(guān)知識和技巧。在題目分析過程中，又著重體現(xiàn)了對于教材中習(xí)題素材的深度挖掘，充分體現(xiàn)了“用教材教”的教學(xué)基本原則。所以在教學(xué)過程中教師不拘泥于給學(xué)生傳達(dá)答案，而更多的是在尊重客觀規(guī)律的情況下，引導(dǎo)學(xué)生大膽提出問題、分析問題，進(jìn)而進(jìn)行模擬演繹，實(shí)現(xiàn)提高解決實(shí)際問題能力的目的。