知微见著
——高三二轮微专题复习的实践与体会

2020-11-16 01:52北京
教学考试(高考生物) 2020年2期
关键词:突变体显性等位基因

北京

高考复习阶段主要分为两轮,第一轮是复习基础知识,第二轮是提升学生能力。然而很多时候,二轮复习在一轮复习的“广泛撒网”和“泛泛而谈”之后,显得定位模糊,又变成第二遍的一轮复习,课堂的深度、难度都有所欠缺。

近年来,在高三二轮复习中,微专题复习正成为教师广泛认同的一种有效课型。“微专题”通常是指围绕复习的重点和关键点设计的、利用具有紧密相关性的知识或方法形成的专项研究,或者是结合学生的疑点和易错点整合的、能够在短时间内专门解决的问题集。微专题的应用使二轮复习区别于一轮复习,架构相对完整且高效。

设置合适的切入点是微专题教学的保障。微专题的设置来源于以下几方面:1.源于“考点”的细化。高考及各类模拟考试是根据《普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明》中的考点确定的,教师在系统复习的基础上,可围绕这些考点中的重点进行细化,提高复习的针对性、全面性、有效性。2.源于高考的热点、难点、疑点。这些是高三有效复习的着力点,是微专题设置最重要的依据。3.源于教学中学生动态生成的问题。

要达到利用微专题进行高效复习教学的目的,教师需要将一类相关试题精编在一起,以便抽提出解题规律和方法。试题中要含有一定比例的学生见过的试题,这样能让学生迅速熟悉情境,提炼出解题方法。但是,由于学生见过的试题往往过长,所涉及的知识点庞杂,因此要对题目进行精简,舍去与目前所复习内容无关的部分。另外,所选题目要尽可能涵盖该类问题的所有解题方法,且习题后面要配以变式,目的是使学生将由题目得出的技巧显性化、清晰化、规律化。微专题教学的学案主要在课堂上完成,少数题目留为作业。

“遗传的基本规律”是生物学的主干知识之一,在高考试题中占有相当高的分值。在一轮复习中,笔者将“遗传的基本规律”设置为一个大专题。根据对高考试题的分析,在二轮复习中笔者在几个常考领域中深入,将大专题“遗传的基本规律”分为“基因的显隐性”“利用杂交实验法进行基因定位(不涉及交叉互换)”“交叉互换”“植物育种”4个微专题。

下面笔者以“基因的显隐性”为例,说明如何创设微专题复习。

创设这一微专题是有现实必要性的。从学生角度来看,做遗传题时,往往需要先准确判断基因的显隐性,才能完成后续的解答。另外,基因的显隐性并没有学生想象中那么浅显。显性与隐性是孟德尔遗传学的基础,也是遗传学中最抽象、难懂的概念之一。

笔者将该微专题分为1.利用常规交配法判断显隐性;2.利用单倍体育种判断显隐性;3.插入导致的基因突变;4.酶突变的显隐性;5.显性的相对性。笔者选择这些内容是要涵盖该专题的所有题型。编排顺序基于以下考虑:一是从熟悉到陌生(从学生熟悉的杂交法入手,逐步深入);二是从一般到特殊(前4个微专题是完全显性,而第5个微专题是显性的相对性);三是从现象到本质(前3个微专题是从性状看,第4个微专题是从分子水平看,从表象深入到实质)。具体内容如下。

一、利用常规交配法判断显隐性

在复习课开始时,笔者先带领学生简要回顾孟德尔杂交实验相关知识,提问:什么是显性性状、隐性性状?有几种判断方法?通过回顾杂交实验流程,学生明确根据定义法(杂交法,即具有一对相对性状的纯合体亲本杂交,F1显现出来的性状为显性,隐而未现的性状为隐性)可判断显隐性;另外根据F1自交后代出现性状分离,也可判断F1为显性杂合子。

【例1】(2016年,北京卷,第30题节选)研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。

(1)若诱变后某植株出现一个新性状,可通过_____交判断该性状是否可以遗传。如果子代仍出现该突变性状,则说明该植株可能携带___________性突变基因,根据子代___________________,可判断该突变是否为单基因突变。

【答案】(1)自 显 表现型的分离比

【变式】(1)利用杂交判断显隐性的要点是________________;利用自交判断显隐性的要点是_________________________________。(2)正反交的作用是__________________________________。

【答案】(1)不同性状的纯合体亲本杂交,后代出现的性状为显性 一种性状亲本自交,后代出现性状分离,新出现的性状为隐性性状,亲本为显性杂合子 (2)判断基因的位置,若正反交结果一致,首先想到基因在常染色体上(还可能在X、Y染色体的同源区段);若结果不一致,首先想到在X染色体上(还可能在细胞质中)

二、利用单倍体育种判断显隐性

对于单倍体育种,部分学生认为它只适用于育种(快速得到纯种植株),却不会想到它也可用于判断纯合子或杂合子。教师需要向学生指出,单倍体植株经染色体加倍后,在一个世代中即可出现纯合的二倍体。单倍体植株中由隐性基因控制的性状,虽经染色体加倍,但由于没有显性基因的掩盖而容易显现,这对诱变育种和突变遗传研究很有好处。

【例2】紫罗兰花瓣形态的单瓣和重瓣是由一对等位基因(B/b)控制的相对性状。研究人员做了实验研究:让单瓣紫罗兰自交得F1,再从F1中选择单瓣紫罗兰继续自交得F2,如此自交多代,发现每一代中总会出现约50%的单瓣紫罗兰和50%重瓣紫罗兰,所有的重瓣紫罗兰都不育。

(1)根据上述实验结果推测:花瓣形态中___________为显性性状。

(2)请对该现象提出合理的解释______________________________。

【答案】(1)单瓣 (2)亲代单瓣紫罗兰中含有单瓣基因的花粉不育,而含有重瓣基因的花粉可育

【变式】(1)用单倍体育种判断显隐性的流程是__________________________。

(2)自交的性状分离比3∶1变成1∶1,可能的原因是__________________________________________________________。

【答案】(1)待测个体花药→离体培养→单倍体植株→秋水仙素处理→纯合子植物→若有不同性状,则待测个体为杂合子,且待测个体表现出的性状是显性性状(2)含有显性基因的精子(或卵细胞)致死(或不育)

三、插入导致的基因突变

对于基因突变,学生第一反应是突变后的基因丧失功能(即隐性突变),例3恰是显性突变。列举例3和例4两道题对比的目的在于,例3关注的是T-DNA的插入引起原有基因的变化,例4关注的是插入片段上带来的新基因。另外,通过这两个例子向学生指出,插入造成基因突变既是研究基因功能的常用方法,也是一种更高效的“诱变”育种方式。

【例3】(2011年,北京卷,第31题节选)T-DNA可能随机插入植物基因组内,导致被插入基因发生突变。用此方法诱导拟南芥产生突变体的过程如下:种植野生型拟南芥,待植株形成花蕾时,将地上部分浸入农杆菌(其中的T-DNA上带有抗除草剂基因)悬浮液中以实现转化。在适宜条件下培养,收获种子(称为T1代)。

(2)为筛选出已转化的个体,需将T1代播种在含_________的培养基上生长,成熟后自交,收获种子(称为T2代)。

(3)为筛选出具有抗盐性状的突变体,需将T2代播种在含__________的培养基上,获得所需个体。

(4)经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐突变体。为确定抗盐性状是否由单基因突变引起,需将该突变体与_____植株进行杂交,再自交__________代后统计性状分离比。

(5)若上述T-DNA的插入造成了基因功能丧失,从该突变体的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性_____________。

【答案】(2)(一定浓度的)除草剂 (3)(一定浓度的)盐 (4)野生型 1 (5)降低

【例4】科研人员向野生型拟南芥的核基因组中随机插入已知序列的Ds片段(含卡那霉素抗性基因),导致被插入基因突变,筛选得到了突变体Y。因插入导致某一基因(基因A)的功能丧失,从突变体Y的表现型可以推测野生型基因A的功能。

(1)将突变体Y自交所结的种子接种在含有卡那霉素的培养基中,适宜条件下光照培养。由于卡那霉素能引起野生型植物黄化,一段时间后若培养基上的幼苗颜色为绿色,则可确定植株DNA中含有___________________________________。

(2)统计培养基中突变体Y的自交后代,绿色幼苗3 326株、黄色幼苗3 544株,性状分离比例接近于________,这一结果_____________(填“符合”或“不符合”)孟德尔自交实验的比例。

(3)研究人员进一步设计测交实验以检测突变体Y产生的______________,实验内容及结果如表。

由实验结果可知,Ds片段插入引起的基因突变会导致____________致死,进而推测基因A的功能与______________有关。

【答案】(1)Ds片段 (2)1∶1 不符合(3) 配子类型及比例 雄配子(或花粉) 雄配子 (或花粉)正常发育

【变式】T-DNA插入,由于碱基对的_______,造成原有基因结构改变,即基因突变,可能是______突变。

【答案】增添 显性或隐性

四、酶突变的显隐性

深入理解等位基因的关键是要从分子水平把握等位基因是否“发挥了作用”。学生可以将等位基因“发挥了作用”看成是显性,而把“没有发挥作用或作用被掩盖”的等位基因看成是隐性;发挥作用的程度也就对应于显性程度,这样就能把握等位基因及其功能的实质。

隐性突变的例子学生很熟悉(如教材上的白化病、苯丙酮尿症等),所以,笔者在此列举学生不熟悉的显性突变。

【例5】人在摄入酒精后,需要通过乙醇脱氢酶先将乙醇转化为乙醛,然后再在乙醛脱氢酶的作用下将乙醛转化为乙酸,乙酸最终代谢生成二氧化碳和水。乙醛在体内大量积累时,会使毛细血管扩张,引起脸红。乙醛脱氢酶基因控制一条肽链的合成,由四条相同的肽链构成乙醛脱氢酶。杂合子体内的正常基因(记为“G”)和突变基因(记为“A”)等量表达。如果AA和GG个体婚配,后代最可能表现为饮酒后__________(填“红脸”或“白脸”),原因是_______________________。该突变等位基因为__________(填“显性”或“隐性”)基因。

【答案】红脸 有活性的乙醛脱氢酶占所有酶的1/16,量太少 显性

【变式】(1)酶突变显隐性的判断要点是________________________________。

(2)简要概括判断性状AA(野生性状)和A′A′(突变性状)的显隐性的方法______________________________。

【答案】(1)若酶的结构没有特殊说明,则按一条肽链处理,那么一个正常基因产生一半量的有功能的酶,由于酶具有高效性,一半正常的酶即能维持正常性状,所以突变基因为隐性。若酶的结构有特殊说明,则必须考虑由几条肽链构成,那么一个正常基因产生的酶可能不足,所以突变基因可能为显性 (2)AA(野生性状) ×A′A′(突变性状)→AA′[若表现为野生性状,则野生性状为显性(A为显性,A′为隐性);若表现为突变性状,则突变性状为显性(A′为显性)。显、隐性实质是A和A′发挥作用的程度的比较]

五、显性的相对性

相对性状在遗传中的显性效应是很复杂的。例如笔者与学生在讨论显隐性关系时,总要以某种性状为标准来分析,同一对等位基因若以不同的标准来分析,显隐性关系就不同。

【例6】(2015年,安徽卷,第31题节选)Ⅰ.已知一对等位基因控制鸡的羽毛颜色,BB为黑羽,bb为白羽,Bb为蓝羽;另一对等位基因CL和C控制鸡的小腿长度,CLC为短腿,CC为正常,但CLCL胚胎致死。两对基因位于常染色体上且独立遗传。一只黑羽短腿鸡与一只白羽短腿鸡交配,获得F1。

(1)F1的表现型及比例是_____________________。

(2)从交配结果可判断CL和C的显隐性关系,在决定小腿长度性状上,CL是____________;在控制致死效应上,CL是____________。

【答案】Ⅰ.(1)蓝羽短腿 ∶蓝羽正常=2∶1(2)显性 隐性

【变式】不完全显性___________(填“符合”或“不符合”)孟德尔定律,原因是_________________________________________。

【答案】符合 不完全显性只是两个基因间的作用关系不同于完全显性,它们在形成配子时仍存在分离现象

总之,微专题教学具有“因微而准、因微而细、因微而深”的特点,能起到“知微见著、活而不空、深而不偏”的作用。另外,微专题复习应该与大专题复习有机融合,这样才能使学生融汇贯通,获得更好的成绩。

猜你喜欢
突变体显性等位基因
盐胁迫对水稻耐盐突变体sst芽苗期生长的影响
华中农业大学番茄团队揭示番茄果实颜色形成的新机制
亲子鉴定中男性个体Amelogenin基因座异常1例
输注人血白蛋白可以降低肝硬化患者显性肝性脑病发生率并提高其缓解率
烟草叶形突变体的形态特征与关键基因表达差异研究
植物类病变突变体的研究进展
用数学思维分析遗传的基本规律
关于现代设计应用中中国元素的显性和隐性表现
巧抓“隐性”表达 精彩“显性”表达
“显性”之异与“隐性”之通