生物檢索表是生物學研究中常用的一種專業(yè)工具,通過將某一群生物依照某些穩(wěn)定且易于觀察和鑒別的特征進行一系列的化分,最終指向門、綱、目、科、屬、種乃至亞種等分類階元,多用于對未知分類地位的生物進行利,學分類和鑒別。在高中生物教學中,常會遇到類似的問題,如細胞有絲分裂與減數(shù)分裂圖像的鑒別、遺傳病類型的判別、遺傳方式的推斷等。這些問題涉及的生命現(xiàn)象易于混淆,卻又各具易于區(qū)分的穩(wěn)定而顯著的特征或規(guī)律,故可借鑒分類檢索表的原理,將相關原理或本質(zhì)特征編制成判別檢索表,用于這些難點問題的解決?;诖?,筆者嘗試將檢索表引入到高中生物教學中,利用平行式檢索表格式編制了細胞分裂方式判別、遺傳病類型判別及遺傳方式推斷等判別檢索表,取得了較好的教學效果。
1 細胞分裂方式檢索表(以二倍體為例)
①分裂過程中無紡錘體、染色體出現(xiàn)……………………………………………無絲分裂
①分裂過程中有紡錘體、染色體出現(xiàn)……②
②細胞中無同源染色體……………………③
②細胞中有同源染色體……………………④
③染色體著絲點排列于赤道板上…減Ⅱ中期
③染色體著絲點分裂,細胞質(zhì)均等分配或不均等分配……………………………………減Ⅱ后期
(次級精母細胞、第一極體或次級卵母細胞)
④無同源染色體的變化……………………⑤
④有同源染色體的變化……………………⑥
⑤染色體著絲點排列于赤道板上………………………………………有絲分裂中期
⑤染色體著絲點分裂,子染色體分向兩極………………………………………有絲分裂后期
⑥同源染色體聯(lián)會、形成四分體或?qū)ΨQ排列于赤道板兩側(cè)………………………減I前期或中期
⑥同源染色體分離并移向兩極……………⑦
⑦細胞質(zhì)均等分配…減I后期(初級精母細胞)
⑦細胞質(zhì)不均等分配……………………………減I后期(初級卵母細胞)
此檢索表還可進一步細化和擴充。查用檢索表時,根據(jù)圖像的特征與檢索表上所記載的特征進行比較,逐級遞進,便可檢索出該圖像的歸屬。
[例1]圖1為三個處于分裂期細胞的示意圖,下列敘述中正確的是( )
A.甲可能是丙的子細胞
B.乙、丙細胞不可能來自同一個體
C.甲、乙、丙三個細胞均含有二個染色體組
D.甲、乙、丙三個細胞均含有同源染色體
解析:解答此題的關鍵是結合相關的原理準確地判斷出相關圖像的歸屬(分裂類型及時期)。據(jù)圖1中顯示的特征并結合檢索表可知:三個細胞均無細胞壁但有中心體,故全為動物細胞。甲中有四條染色體,但無同源染色體,姐妹染色單體分開后形成的子染色體正在分離且細胞質(zhì)均等分配,說明甲為處于減數(shù)第二次分裂后期的動物細胞,即甲可能是第一極體或次級精母細胞,此時細胞內(nèi)有2個染色體組。乙中染色體著絲點分裂導致染色體暫時加倍,移向每一極的染色體中均有同源染色體,共含4個染色體組且細胞質(zhì)均等分配,說明乙是處于有絲分裂后期的動物細胞。丙中有2個染色體組,同源染色體正在分離,且細胞質(zhì)均等分配,應為處于減數(shù)第一次分裂后期的初級精母細胞。結合減數(shù)分裂過程,從非同源染色體的組合來看,甲可能是丙的兩個子細胞(次級精母細胞)之一;從染色體組成來看,乙、丙染色體組成相同,可能來自同一雄性動物個體,只是兩者所屬分裂方式不同。
參考答案:A。
2 遺傳病類型檢索表
①患者表現(xiàn)為母系遺傳(母病則子女均病,父病子女均無病)…………………………細胞質(zhì)遺傳病
①患者不表現(xiàn)為母系遺傳…②細胞核遺傳病
②患者表現(xiàn)為家族聚集傾向且發(fā)病受環(huán)境影………………………………………多基因遺傳病
②患者無家族聚集傾向且發(fā)病不受環(huán)境影響……………………………………③單基因遺傳病
③患者只在男性中出現(xiàn)…伴Y染色體遺傳病
③患者在男女中都會出現(xiàn)…………………④
④患病夫婦不會有正常孩子………………⑤
④患病夫婦有正常孩子……………………⑥
⑤患者男多女少,正常夫婦無病女;母病子必病……………………………伴X染色體隱性遺傳病
⑤患者男女均等,正常夫婦可能有病女;母病子未必病………………………常染色體隱性遺傳病
⑥患者男少女多,患病夫婦無常女;父病女必病……………………………伴X染色體顯性遺傳病
⑥患者男女均等,患病夫婦有常女;父病女未必病……………………………常染色體顯性遺傳病
[例2]圖2為某家系遺傳病的遺傳圖解,該病不可能是( )
A.常染色體顯性遺傳病
B.常染色體隱性遺傳病
C.X染色體隱性遺傳病
D.細胞質(zhì)遺傳病
解析:遺傳系譜分析是常見的遺傳學題型之一,因其蘊涵著多種變化而常作為考查綜合能力的難題。本題只為遺傳病的分析提供了一個遺傳系譜,因此不能從男女發(fā)病率(從自然人群調(diào)查中得到)角度分析,只能利用家系遺傳圖解提供的信息分析。利用檢索表結合遺傳系譜中相關患者的發(fā)病情況可知:“母病則子女均患病”,該病具有母系遺傳的特點,說明該病可能是細胞質(zhì)遺傳;而從“母病、女病而父正”現(xiàn)象,不能排除該病為伴X染色體顯性遺傳病以及常染色體顯性或隱陛遺傳病的可能性,但可斷定該病不會是伴X染色體隱陛遺傳病。因為若為伴X染色體隱性遺傳病,則“女病父必病”,與系譜中“女病而父正”現(xiàn)象相矛盾,所以只能選C項。
參考答案:C。
3 基因位置(遺傳方式)的推斷檢索表
①正、反交的結果相同……………………細胞核遺傳中的常染色體遺傳
①正、反交的結果不同……………………②
②正、反交后代性狀均同母本(即母系遺傳)…………………………………………細胞質(zhì)遺傳
②正、反交后代性狀與性別相關聯(lián)且分離比在兩性間不同………………………………………③
③表現(xiàn)為交叉遺傳,患者男性多于女性…………………………………X染色體隱性遺傳
③表現(xiàn)為交叉遺傳,患者女性多于男性…………………………………X染色體顯性遺傳
[例3]某果蠅品系有三組性狀:I和I’、Ⅱ和Ⅱ’、Ⅲ和Ⅲ’(I、Ⅱ、Ⅲ表示顯性性狀,I’、Ⅱ’、Ⅲ’表示隱性性狀),請根據(jù)以下幾組實驗結果,分析上述三組性狀的控制基因的位置和遺傳方式,并簡要說明理由。
①早♀I×♀I’→F1♀表現(xiàn)I性狀;♀I’×♀I→F1表現(xiàn)I性狀,說明:_________。
②♀Ⅱ×♀Ⅱ’→F1表現(xiàn)Ⅱ性狀;♀Ⅱ’×♀Ⅱ→F1表現(xiàn)Ⅱ性狀(♀)和Ⅱ’性狀(♀),說明:___________。
③早Ⅲ×6Ⅲ’→F1表現(xiàn)Ⅲ性狀;♀Ⅲ’×6Ⅲ→F1表現(xiàn)Ⅲ’性狀,說明:__________。
解析:遺傳方式的推斷基于遺傳學的相關原理(遺傳的基本定律、伴性遺傳等),是教學的重點與難點之一。正交與反交的結果常用于細胞質(zhì)遺傳與細胞核遺傳的鑒別,而其在細胞核遺傳的伴性遺傳中存在的差異卻常被忽視。據(jù)檢索表可知:實驗①中正反交結果相同,說明I性狀為顯性性狀且與性別無關,控制I和I’的基因在常染色體上,屬于細胞核遺傳中的常染色體遺傳;實驗②中正、反交所得后代表現(xiàn)型不同且與性別相關聯(lián),說明控制Ⅱ和Ⅱ’的基因在X染色體上,屬于細胞核遺傳中的伴性遺傳;實驗③中正、反交所得后代性狀均與母本相同,具有典型的母系遺傳特征,說明相關基因位于細胞質(zhì)中,屬于細胞質(zhì)遺傳。
參考答案:①控制I和I’的基因在常染色體上,屬于細胞核遺傳中的常染色體遺傳。因為正交、反交的結果相同,F(xiàn)1總是表現(xiàn)顯性性狀
②控制Ⅱ和Ⅱ’的基因在性染色體上,屬于細胞核遺傳中的伴性遺傳。因為F1在不同性別中出現(xiàn)了不同的性狀分離比
③控制Ⅲ和Ⅲ’的基因在細胞質(zhì)中,屬于細胞質(zhì)遺傳。因為F1總是表現(xiàn)出與母本相似的性狀
不難看出,檢索表可以揭示有關生命活動的本質(zhì)特征及規(guī)律,并使之得以高度概括與簡捷、有序的呈現(xiàn),即使是初學者也能一目了然,從而使原本不易解決的難點問題被輕易地化解。