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纵观近几年的高考理综卷,有关遗传学问题的简答题时常出现。同学们普遍反映该类题目的难度较大,综合性较强,在解题时难以理清思路。本文通过对知识点的梳理与整合,总结出一种解决遗传学简答题的基本分析框架与模式,并结合相关试题进行分析,希望能帮助同学们提高解答该类题目的能力。
一、相关试题
例1 小麦品种是纯合体,生产上用种子繁殖。现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种。马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即可称为杂合体),生产上通常用块茎繁殖。现要选育黄肉(Yv)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦及马铃薯品种间杂交育种的程序。要求用遗传图解加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可)
例2 已知牛的有角与无角为一对相对性状,由常染色体上的等位基因A和a控制。在自由放养多年的一群牛中(无角的基因频率与有角的基因频率相等)随机选出l头无角公牛和6头有角母牛,分别交配,每头母牛只产了1头小牛。在6头小牛中,3头有角,3头无角。
(1)根据上述结果能否确定这对相对性状中的显性性状?若能,请简要说明推断过程。
(2)为了确定有角与无角这对相对性状的显隐性关系,用上述自由放养的牛群(假设无基因突变发生)为实验材料,再进行新的杂交实验,应该怎样进行?(简要写出杂交组合、预期结果、得出结论)
二、解题思路的分析、
遗传学简答题虽然给出的条件不一,求解的要求多样,但都离不开亲子代的遗传过程。想要明确亲子代的遗传过程,就必须抓住其关键——亲代的基因型与表现型,其中亲代基因型的确定尤为重要。亲代是连接条件、过程、结果的核心,只有抓住这个关键,才能突破解题瓶颈,正确解题。基本思路可见以下分析框架:
[例2分析]条件:已知:(1)一对相对性状,(2)是细胞核遗传,(3)是常染色体遗传;未知:未明确一对相对性状中的显隐性关系(这是题目要求回答的)。过程:(1),1头无角公牛和6头有角母牛分别交配,(2)写出新的杂交实验(这是题目要求回答的)。结果:(1)产生6头小牛中,3头有角,3头无角;(2)在新的杂交实验中进行预测(这是题目要求回答的)。
这道题是已知部分条件与一个情境下的杂交过程与结果,要求同学们尝试推测另一部分条件,并再设计一个新的杂交过程与结果,来合理推断这一部分条件。尤其是第(2)小题,“条件”不充分,“过程”与“结果”缺乏,题目的开放性很大。这就要求同学们能够充分运用所学的遗传学基本原理,做到举一反三。根据我们所学的遗传学基本原理,对于后代数量很少的高等动物,只能在“无中生有”或“有中生无”出现时才能进行相对性状的显隐性关系判定。也就是说,只有给出“无角双亲生出有角后代”的条件时才能判定无角为显性性状;只有给出“有角双亲生出无角后代”的条件时才能判定有角为显性性状。本题虽然给出了6个交配组合,但都是双亲中一个有角,另一个无角,这样的组合条件再多也还是无法判断出最后的结果。因此要重新设计一个验证显隐性关系的杂交实验,从“无中生有”或“有中生无”的思路着手,只有如此才能正确解题。
参考答案:(1)不能确定。①假设无角为显性,则公牛的基因型为Aa,6头母牛的基因型都为aa,每个交配组合的后代或为有角或为无角,概率各占1/2。6个组合后代合计会出现3头无角小牛,3头有角小牛。②假设有角为显性,则公牛的基因型为aa,6头母牛可能有两种基因型,即AA和Aa。AA的后代均为为有角。Aa的后代或为无角或为有角,概率各占1/2。但由于配子的随机结合及后代数量少,实际分离比例可能偏离1/2。所以,只要具有Aa基因型的母牛头数大于或等于3头,那么后代合计也会出现3头无角小牛,3头有角小牛。综上所述,不能确定有角为显性还是无角为显性。
(2)从牛群中选择多对有角牛进行杂交(有角牛×有角牛)。如果后代出现无角小牛,则有角为显性,无角为隐性;如果后代全部为有角小牛,则无角为显性,有角为隐性。
三、从思维角度看解题策略
一道遗传学简答题的题于组成或问题表述虽然千变万化,但都离不开基本三要素,即条件、过程与结果。 条件即能够确定亲代基因型与表现型,并进行亲子代遗传分析所必须具备的基本条件。要确定亲代的基因型与表现型,至少应具备以下五个方面的条件:(1)几对相对性状;(2)何为显性,何为隐性;(3)是细胞核遗传还是细胞质遗传;(4)是常染色体遗传还是性染色体遗传;(5)是纯合体还是杂合体。五大条件中缺少任何一个都会对解题构成障碍,对“过程”与“结果”无法进行分析。当然,也有可能其中所缺少的条件需要借助后面的“过程”与“结果”来进行推断。
过程即亲代交配的遗传图解或育种程序。这是连接“条件”和“结果”的一个重要因素。如果上述五个方面的条件都具备,则亲代的基因型就容易判断,亲代交配就有明确的子代产生,那相应的遗传图解或育种程序就能很容易得到。
结果即有明确的子代,也就是子代的表现型与基因型分别是什么。综合“条件”和“过程”就可以得到“结果”。
条件、过程与结果这三者可形成如下的逻辑关系:
正向思维:由条件和过程得到结果。在各项条件都具备的情况下,任何一个交配过程都可得出相应的结果。这种思维方式符合同学们的心理与思维特点,解题难度相对较低,容易作答。如已知黄圆AABB杂交绿皱aabb,求子代。这种类型的题目,条件明显,亲代的基因型与表现型也都比较具体,过程和结果非常容易得到。
逆向思维:由过程和结果推测条件,或由条件和结果推测过程。这种思维方式在遗传题的解题过程中比较常见。如已知亲代为无角×无角,得出子代是有角,推断有角与无角何为显性,就是由过程和结果推测条件的类型;又比如已知亲代为AABBxaabb,要育出aaBB子代,推测遗传过程,就是由条件和结果推测过程的类型。这类题目的开放性如果不大,难度较低的话,同学们还是较容易解答的。但由于逆向思维不符合一般的思维习惯,一旦题目的开放性增大、逻辑性增强、难度增大的话,就很容易导致思维混乱,给解题带来一定的困难。
综合思维:正向思维与逆向思维的综合,即在解题过程中既用到正向思维又用到逆向思维。这类题是目前高考的命题热点,因其思维过程复杂,同学们若不能很好地理清思路,就很难正确解题。如本文例1,同学们先要通过逆向思维推出其亲本的基因型,然后再根据所推出的亲本基因型,经正向思维写出其育种过程。
对于思维关系相对较为复杂的综合思维以及难度较大的逆向思维,同学们如果一时很难把握思维逻辑,可以通过假设的方法,把逆向思维变为正向思维,然后通过结果是否成立来验证假设的成立与否,或以结果的成立来进行条件的判断。
当然,要正确解答遗传学问题,必须掌握遗传学的基本原理,这是解题的基础与知识背景。遗传学的基本原理主要有:基因的分离规律、基因的自由组合规律、显隐性状的判断、常染色体与性染色体遗传后代的不同特征等。同学们一定要做到熟练掌握,并能融会贯通。
一、相关试题
例1 小麦品种是纯合体,生产上用种子繁殖。现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种。马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即可称为杂合体),生产上通常用块茎繁殖。现要选育黄肉(Yv)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦及马铃薯品种间杂交育种的程序。要求用遗传图解加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可)
例2 已知牛的有角与无角为一对相对性状,由常染色体上的等位基因A和a控制。在自由放养多年的一群牛中(无角的基因频率与有角的基因频率相等)随机选出l头无角公牛和6头有角母牛,分别交配,每头母牛只产了1头小牛。在6头小牛中,3头有角,3头无角。
(1)根据上述结果能否确定这对相对性状中的显性性状?若能,请简要说明推断过程。
(2)为了确定有角与无角这对相对性状的显隐性关系,用上述自由放养的牛群(假设无基因突变发生)为实验材料,再进行新的杂交实验,应该怎样进行?(简要写出杂交组合、预期结果、得出结论)
二、解题思路的分析、
遗传学简答题虽然给出的条件不一,求解的要求多样,但都离不开亲子代的遗传过程。想要明确亲子代的遗传过程,就必须抓住其关键——亲代的基因型与表现型,其中亲代基因型的确定尤为重要。亲代是连接条件、过程、结果的核心,只有抓住这个关键,才能突破解题瓶颈,正确解题。基本思路可见以下分析框架:
[例2分析]条件:已知:(1)一对相对性状,(2)是细胞核遗传,(3)是常染色体遗传;未知:未明确一对相对性状中的显隐性关系(这是题目要求回答的)。过程:(1),1头无角公牛和6头有角母牛分别交配,(2)写出新的杂交实验(这是题目要求回答的)。结果:(1)产生6头小牛中,3头有角,3头无角;(2)在新的杂交实验中进行预测(这是题目要求回答的)。
这道题是已知部分条件与一个情境下的杂交过程与结果,要求同学们尝试推测另一部分条件,并再设计一个新的杂交过程与结果,来合理推断这一部分条件。尤其是第(2)小题,“条件”不充分,“过程”与“结果”缺乏,题目的开放性很大。这就要求同学们能够充分运用所学的遗传学基本原理,做到举一反三。根据我们所学的遗传学基本原理,对于后代数量很少的高等动物,只能在“无中生有”或“有中生无”出现时才能进行相对性状的显隐性关系判定。也就是说,只有给出“无角双亲生出有角后代”的条件时才能判定无角为显性性状;只有给出“有角双亲生出无角后代”的条件时才能判定有角为显性性状。本题虽然给出了6个交配组合,但都是双亲中一个有角,另一个无角,这样的组合条件再多也还是无法判断出最后的结果。因此要重新设计一个验证显隐性关系的杂交实验,从“无中生有”或“有中生无”的思路着手,只有如此才能正确解题。
参考答案:(1)不能确定。①假设无角为显性,则公牛的基因型为Aa,6头母牛的基因型都为aa,每个交配组合的后代或为有角或为无角,概率各占1/2。6个组合后代合计会出现3头无角小牛,3头有角小牛。②假设有角为显性,则公牛的基因型为aa,6头母牛可能有两种基因型,即AA和Aa。AA的后代均为为有角。Aa的后代或为无角或为有角,概率各占1/2。但由于配子的随机结合及后代数量少,实际分离比例可能偏离1/2。所以,只要具有Aa基因型的母牛头数大于或等于3头,那么后代合计也会出现3头无角小牛,3头有角小牛。综上所述,不能确定有角为显性还是无角为显性。
(2)从牛群中选择多对有角牛进行杂交(有角牛×有角牛)。如果后代出现无角小牛,则有角为显性,无角为隐性;如果后代全部为有角小牛,则无角为显性,有角为隐性。
三、从思维角度看解题策略
一道遗传学简答题的题于组成或问题表述虽然千变万化,但都离不开基本三要素,即条件、过程与结果。 条件即能够确定亲代基因型与表现型,并进行亲子代遗传分析所必须具备的基本条件。要确定亲代的基因型与表现型,至少应具备以下五个方面的条件:(1)几对相对性状;(2)何为显性,何为隐性;(3)是细胞核遗传还是细胞质遗传;(4)是常染色体遗传还是性染色体遗传;(5)是纯合体还是杂合体。五大条件中缺少任何一个都会对解题构成障碍,对“过程”与“结果”无法进行分析。当然,也有可能其中所缺少的条件需要借助后面的“过程”与“结果”来进行推断。
过程即亲代交配的遗传图解或育种程序。这是连接“条件”和“结果”的一个重要因素。如果上述五个方面的条件都具备,则亲代的基因型就容易判断,亲代交配就有明确的子代产生,那相应的遗传图解或育种程序就能很容易得到。
结果即有明确的子代,也就是子代的表现型与基因型分别是什么。综合“条件”和“过程”就可以得到“结果”。
条件、过程与结果这三者可形成如下的逻辑关系:
正向思维:由条件和过程得到结果。在各项条件都具备的情况下,任何一个交配过程都可得出相应的结果。这种思维方式符合同学们的心理与思维特点,解题难度相对较低,容易作答。如已知黄圆AABB杂交绿皱aabb,求子代。这种类型的题目,条件明显,亲代的基因型与表现型也都比较具体,过程和结果非常容易得到。
逆向思维:由过程和结果推测条件,或由条件和结果推测过程。这种思维方式在遗传题的解题过程中比较常见。如已知亲代为无角×无角,得出子代是有角,推断有角与无角何为显性,就是由过程和结果推测条件的类型;又比如已知亲代为AABBxaabb,要育出aaBB子代,推测遗传过程,就是由条件和结果推测过程的类型。这类题目的开放性如果不大,难度较低的话,同学们还是较容易解答的。但由于逆向思维不符合一般的思维习惯,一旦题目的开放性增大、逻辑性增强、难度增大的话,就很容易导致思维混乱,给解题带来一定的困难。
综合思维:正向思维与逆向思维的综合,即在解题过程中既用到正向思维又用到逆向思维。这类题是目前高考的命题热点,因其思维过程复杂,同学们若不能很好地理清思路,就很难正确解题。如本文例1,同学们先要通过逆向思维推出其亲本的基因型,然后再根据所推出的亲本基因型,经正向思维写出其育种过程。
对于思维关系相对较为复杂的综合思维以及难度较大的逆向思维,同学们如果一时很难把握思维逻辑,可以通过假设的方法,把逆向思维变为正向思维,然后通过结果是否成立来验证假设的成立与否,或以结果的成立来进行条件的判断。
当然,要正确解答遗传学问题,必须掌握遗传学的基本原理,这是解题的基础与知识背景。遗传学的基本原理主要有:基因的分离规律、基因的自由组合规律、显隐性状的判断、常染色体与性染色体遗传后代的不同特征等。同学们一定要做到熟练掌握,并能融会贯通。