基于核心素養(yǎng)的遺傳題的解題方法探究

摘 要：遺傳題是高考的必考內(nèi)容，充分利用科學(xué)思維和科學(xué)探究、熟練掌握基本的解題思路和技巧并加以靈活運(yùn)用是做好遺傳題的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維;遺傳題;解題思路;逆向思維;組合

生物學(xué)核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等。在人教版高中生物必修二課本中，孟德爾對兩大遺傳規(guī)律的研究過程利用了假說演繹法、統(tǒng)計學(xué)方法、歸納與概括，充分體現(xiàn)了科學(xué)思維和科學(xué)探究，給我們以啟迪。遺傳題作為高考的必考題型，變化多難度大，既消耗時間又不容易得分，做好遺傳題需要學(xué)生具備較強(qiáng)的邏輯推理能力和計算能力以及表達(dá)能力。很多學(xué)生在做遺傳題的時候出現(xiàn)思維混亂、推理和計算能力差等問題。本次研究將闡述遺傳題的一般解題思路和常見的解題技巧，向廣大師生分享其中滲透的科學(xué)思維和科學(xué)探究方法。

一、遺傳題的一般解題思路

高考中遺傳題主要考察基因的分離定律和自由組合定律，其基本解題方法就是根據(jù)題意正確地畫出遺傳圖解、輔以一定的技巧推斷出親代或者子代的基因型、表現(xiàn)型及其比例。關(guān)于概率計算，涉及到的原理有兩個：“加法原理”和“乘法原理”。對于涉及自由組合定律的題目，其解題思路是：由于多對相對性狀之間互相不干擾，獨(dú)立遺傳，所以可以化繁為簡先考慮其中每一對相對性狀再進(jìn)行組合，其解題方法可以概括為“分離組合法”。

例如孟德爾的兩對相對性狀的雜交試驗(yàn)中，要求出F2中有幾種基因型，幾種表現(xiàn)型，分離比是多少？如果采用課本介紹的棋盤法或者配子交叉法，既費(fèi)時又費(fèi)力，還容易出錯，如果采用分離組合法，就能夠化繁為簡，很容易得出答案而且又不容易出錯。圖解如下：

利用這個簡單的圖解，既求出了基因型的種類又求出了表現(xiàn)型的種類以及比例，非常簡潔直觀，而且可擴(kuò)展性強(qiáng)，很容易由2對相對性狀推廣到n對相對性狀，該方法利用了數(shù)學(xué)中組合的思想，它是解決自由組合定律的普適方法。

二、遺傳題的常見解題技巧

（一）逆向思維

所謂逆向思維，通俗地講就是沿著事物的相反方向去思考，它能解決很多常規(guī)思維很難解決或者不能解決的問題。

對于有些遺傳題，大多數(shù)學(xué)生由于思維定勢，習(xí)慣從“親代”推導(dǎo)“子代”，這樣就很容易陷入死胡同，掉入了出題人設(shè)置的陷阱，這時如果能換種思維方式--逆向思維，能比較容易得出正確答案，真正體會到“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”的感覺。

[例1]：AaBb×Aabb的雜交后代中，雜合體占多少？

[解析]

常規(guī)解法：先從雜交后代中篩選出雜合體的基因型，分別為：AABb、aaBb、AaBb、Aabb，經(jīng)過計算其比例依次是1/4×1/2，1/4×1/2，1/2×1/2，1/2×1/2，它們相加等于3/4，解題過程比較繁瑣而且也容易出現(xiàn)錯誤。

逆向思維：根據(jù)題意，推出雜交后代為（AA+2Aa+aa）（Bb+bb），其中純合子的比例為1/2×1/2=1/4，然后利用集合論中補(bǔ)集的思想求出后代中雜合體的比例為1―1/4=3/4。在求雜合子的比例時，我們通常利用逆向思維，先求純合子，因?yàn)橹挥屑兒献印良兒献咏Y(jié)果才是純合子，種類要少些。

[例2]在遺傳病的計算中，我們經(jīng)常遇到這樣的題目：有甲乙兩種遺傳病，問患病的概率是多少，如果按照常規(guī)思路來解，患病有多種情況，即：兩病均患、患甲不患乙、患乙不患甲，分別算出它們的概率再相加，這樣的解法比較復(fù)雜也較容易出錯。這時如果我們換一個思路采用逆向思維，先算出正常的概率，然后利用集合論中補(bǔ)集的思想得出患病的概率：1-正常的概率，是不是更加簡單也不容易出錯？

[例3]：豌豆黃色（Y）對綠色（y）呈顯性，圓粒（R）對皺粒（r）呈顯性，這兩對基因獨(dú)立遺傳。甲豌豆（YyRr）與乙豌豆雜交，其后代中四種表現(xiàn)型的比例為3：3：1：1，則乙豌豆的基因型是（ ）

A.YyRr B.YyRR C.yyRR D.yyRr或Yyrr

解題思路：這個題目屬于已知子代表現(xiàn)型比例求親代基因型，考察學(xué)生的推理能力和逆向思維能力。甲豌豆（YyRr）與乙豌豆雜交，其后代四種表現(xiàn)型的比例是3：3：1：1。而3：3：1：1可以分解成（3：1）×（1：1），由3：1逆向推出親本為雜合子×雜合子，由1：1逆向推出親本為測交類型，所以乙豌豆的基因型為Yyrr或yyRr，選D。

（二）組合的巧妙運(yùn)用

在遺傳學(xué)中，我們可以把生物問題抽象化，轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)中的組合問題進(jìn)行求解，比方說求配子的種類數(shù)、累加效應(yīng)等。

[例4]基因型為AaBbCc的個體，三對等位基因均可獨(dú)立遺傳，可產(chǎn)生幾種配子？

[解析]常規(guī)解法：在減數(shù)分裂時，等位基因分離非等位基因自由組合，可用分支法表示（圖略）。由此推知，基因型為AaBbCc的個體能產(chǎn)生8種不同類型的配子。

應(yīng)用組合思想的解法：在減數(shù)分裂過程中，配子中只含成對基因中的一個，可轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)中的組合問題，即依次從每對等位基因中選取一個（即C21），故計算式為C21·C21·C21=23=8。

[例5]某自花閉花受粉植物的株高受第1號染色體上的A、a基因，第7號染色體上的B、b基因和第11號染色體上的C、c基因控制，且三對等位基因作用效果相同，該植物會在基本高度8cm的基礎(chǔ)上，每增加一個顯性基因，植株高度就增加2cm。當(dāng)株高為14cm時該植株基因型有幾種？

[解析]常規(guī)解法：列出基因型，算出每種基因型的株高，再統(tǒng)計出株高為14cm的有多少種，這種列舉法比較耗時，而且容易漏掉一些情況。

應(yīng)用組合思想的解法：本題中出現(xiàn)三對基因，分別位于三對同源染色體上，即它們是獨(dú)立遺傳的，互相不干擾，滿足基因的自由組合定律。根據(jù)推理株高為14cm時的植株應(yīng)該含有（14-8）/2=3個顯性基因，可分為兩種情況：（1）含有33顯性基因（A、B、C），利用組合思想其計算式為C33;（2）含有三3個顯性基因（A、B、C）中的任意2個，但有1個基因?yàn)橹貜?fù)的（如基因型為AABbcc等），利用組合思想，先從3種顯性基因中選2種，再在剛才選出的2種顯性基因中選1個基因（重復(fù)的）。因此株高為14cm的植株基因型種類計算式為C33+C32·C21=7種。

（三）“湊數(shù)法”解決9：3：3：1的變式問題

解遺傳學(xué)題目時，數(shù)字比例往往是解題的突破口。比例的背后必有其對應(yīng)的遺傳學(xué)規(guī)律。

“9：3：3：1”的變式是高考遺傳學(xué)的熱點(diǎn)問題，由于基因互作、致死、累加效應(yīng)，9：3：3：1可以演化出很多不同的變式，如9：7，6：3：2：1，1：4：6：4：1等等，這類題的解答方法是首先利用分離組合法寫出F2的表達(dá)式，然后結(jié)合基因互作、致死、累加效應(yīng)等進(jìn)行綜合分析求解。比如9：7，它可以寫成9：（3+3+1），這個屬于基因互作，“雙顯”為一種表現(xiàn)型，其它屬于一種表現(xiàn)型。

[例6]（2017·新課標(biāo)Ⅱ卷.6）若某哺乳動物毛色由3對位于常染色體上的、獨(dú)立分配的等位基因決定，其中：A基因編碼的酶可使黃色素轉(zhuǎn)化為褐色素;B基因編碼的酶可使該褐色素轉(zhuǎn)化為黑色素;D基因的表達(dá)產(chǎn)物能完全抑制A基因的表達(dá);相應(yīng)的隱性等位基因a、b、d的表達(dá)產(chǎn)物沒有上述功能。若用兩個純合黃色品種的動物作為親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1均為黃色，F(xiàn)2中毛色表現(xiàn)型出現(xiàn)了黃∶褐∶黑=52∶3∶9的數(shù)量比，則雜交親本的組合是（ ）

A.AABBDD×aaBBdd，或AAbbDD×aabbdd

B.aaBBDD×aabbdd，或AAbbDD×aaBBDD

C.aabbDD×aabbdd，或AAbbDD×aabbdd

D.AAbbDD×aaBBdd，或AABBDD×aabbdd

[解析]常規(guī)解法：由題意可知有3對等位基因，利用正向思維，從親代推到F1再到F2怎么也推不出52：3：9來，茫然無助，一個個選項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)證的話似乎也比較困難。平時做題和課堂上也沒有講過52：3：9這樣詭異的分離比，怎么辦？

湊數(shù)法+逆向思維：F2中毛色表現(xiàn)型出現(xiàn)了黃∶褐∶黑=52∶3∶9，湊數(shù)52+3+9=64=43，這不就是三對等位基因的自由組合時F2中數(shù)量比之和嗎？說明F1為3雜合，只有D符合，選D。至于為什么是52：3：9？那不是該題要求解決的問題，我們大可置之不理。利用常規(guī)方法難以解決的問題，運(yùn)用一些小技巧能夠輕松地解決，這就是科學(xué)思維的魅力。

結(jié)束語

素有“百變遺傳”之稱的遺傳題，出題形式變化多端，對思維能力和計算能力有較高的要求，但是萬變不離其宗，只要深刻理解兩大遺傳定律的本質(zhì)，緊緊抓住“一個方法（分離組合法）和兩個原理（加法原理和乘法原理）”，充分運(yùn)用科學(xué)思維和科學(xué)探究，熟練掌握基本的解題思路，熟悉相關(guān)的解題技巧，并加以靈活運(yùn)用，經(jīng)過適當(dāng)?shù)挠?xùn)練，是可以突破的。當(dāng)然科學(xué)思維不是一天兩天可以培養(yǎng)出來的，需要我們老師在課堂上多引導(dǎo)學(xué)生去思考，去開拓他們的思維，多讓他們嘗試一題多解和多題一解，假以時日，“思維之花”一定可以綻放的。

參考文獻(xiàn)

[1]唐春明.淺談遺傳學(xué)習(xí)題教學(xué)中逆向思維能力的培養(yǎng).新課程導(dǎo)學(xué)，2009（10）

[2]于彥軍.Cnm在遺傳題計算中的應(yīng)用[J].趣味互動

作者簡介：潘新水.1979年9月25，男，漢，本科學(xué)歷籍貫;湖北浠水，研究方向，中學(xué)生物一級教師