王立乾

(山東省冠縣第一中學(xué) 冠縣 252500)

顯性和隱性是遺傳學(xué)中的兩個重要概念。在初學(xué)遺傳定律時，學(xué)生對雜種一代為何只表現(xiàn)顯性性狀、而隱性基因控制的性狀不能表現(xiàn)感到困惑。用顯性基因能夠掩蓋隱性基因的作用來解釋雖淺顯易懂，但并未觸及問題的本質(zhì)。因此，進(jìn)行等位基因顯隱性實(shí)質(zhì)的教學(xué)很有必要。

1 從分子水平認(rèn)識顯性和隱性的本質(zhì)

在遺傳學(xué)的初期，基因只是個抽象概念，是邏輯推理的產(chǎn)物，人們并不清楚顯性和隱性的生物學(xué)本質(zhì)，等位基因?yàn)楹斡酗@性和隱性之分。進(jìn)入分子遺傳學(xué)階段后，人們逐漸認(rèn)識到：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)出一定功能的產(chǎn)物而表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀。從分子水平分析，一個基因的性狀表現(xiàn)關(guān)鍵看它能否正常表達(dá)(量)及表達(dá)的產(chǎn)物是否正常(質(zhì))[1]。在一個基因的雜合體中，隱性基因不表達(dá)或表達(dá)量顯著降低；或者隱性基因表達(dá)，但形成無功能的蛋白質(zhì)或功能顯著降低的蛋白質(zhì)，從而使隱性性狀被遮蓋，在雜合體中只表現(xiàn)出顯性性狀[2]?？梢姡藗儗︼@隱性的認(rèn)識是隨著遺傳學(xué)的發(fā)展從現(xiàn)象逐步深入到本質(zhì)的。

2 教學(xué)嘗試

由于學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)是一個螺旋式上升的過程，不可能一步到位。結(jié)合人教版教材內(nèi)容的編排順序，教學(xué)中可采取如下教學(xué)策略：在第4章第2節(jié)“基因?qū)π誀畹目刂啤苯虒W(xué)時，對教材中的案例“孟德爾豌豆皺粒形成的分子機(jī)制”先不做過多探討，待學(xué)習(xí)完第5章“基因突變及其他變異”后，再對該案例進(jìn)行擴(kuò)展延伸，從分子水平揭示顯性和隱性的本質(zhì)。

結(jié)合圖1皺粒豌豆形成的分子機(jī)理，引導(dǎo)學(xué)生探討如下問題：

圖1 皺粒豌豆形成的分子機(jī)理

(1) 閱讀教材69頁皺粒豌豆形成原因的資料。皺粒豌豆的形成是因?yàn)镈NA中插入了一段外來DNA序列，你認(rèn)為這是變異類型中的基因突變還是染色體變異？為什么？教學(xué)意圖：對于DNA分子中插入或缺失若干個堿基對而導(dǎo)致的變異類型判斷，不少學(xué)生認(rèn)為是染色體變異。通過該問題，能使學(xué)生對基因突變概念本質(zhì)屬性有深刻而全面的認(rèn)識。同時，進(jìn)一步理解基因突變能產(chǎn)生新的等位基因。然后，補(bǔ)充以下資料以拓展教材內(nèi)容：圓粒(R)基因(3.3kb)→編碼淀粉分支酶Ⅰ(SBEⅠ)→使直鏈淀粉轉(zhuǎn)變成支鏈淀粉→種子淀粉含量高→形成圓粒種子。

(2) 皺粒基因(r)約為4.1kb，是R基因內(nèi)插入0.8kb的外來DNA序列后形成的。r基因編碼的mRNA序列與R基因相比有何變化？

(3) 研究表明，r基因編碼的SBEⅠ蛋白比R基因編碼的SBEⅠ蛋白缺失了最后的61個氨基酸，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。

(4)r基因編碼的SBEⅠ蛋白有沒有酶活性？

(5) RR的植株與rr的植株雜交，F(xiàn)1(Rr)表現(xiàn)為圓粒。結(jié)合上述討論，從分子水平解釋F1出現(xiàn)這種表現(xiàn)型的原因。

教學(xué)意圖：通過(2)(3)(4)的分析探討，使學(xué)生認(rèn)識到：由于外來DNA序列的插入，r基因轉(zhuǎn)錄的mRNA提前出現(xiàn)終止密碼子，形成無功能的SBEⅠ蛋白，使直鏈淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)橹ф湹矸鄣倪^程受阻，最終導(dǎo)致rr表現(xiàn)出皺粒性狀。問題(5)使學(xué)生認(rèn)識到：R產(chǎn)生有活性的酶蛋白，r產(chǎn)生無活性的酶蛋白，雜合體Rr與純合體RR表達(dá)的酶蛋白產(chǎn)物中均有“有活性”的酶，因而都能表現(xiàn)出顯性性狀。即只需要一個有功能的等位基因就能完全保證圓粒性狀，這是因?yàn)樵诜肿铀缴?，酶不是被?dāng)作原料消耗掉的，而是作為工具能夠反復(fù)發(fā)揮作用，所以即使雜合子產(chǎn)生一半量的有功能酶，就足夠維持相應(yīng)的表現(xiàn)型[3]。類似的例子還有白化病、苯丙酮尿癥等。最后引導(dǎo)學(xué)生歸納出顯性基因和隱性基因的實(shí)質(zhì)：顯性和隱性基因是類似的DNA片段，顯性基因一般形成有功能的蛋白質(zhì)，而隱性基因表達(dá)的蛋白質(zhì)不正常或者完全不表達(dá)，因而雜合體只表現(xiàn)顯性性狀。