四川

高中生物教學(xué)中信息分析能力是生物學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分。要培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、分析信息和深入挖掘信息的能力，教師就要在教學(xué)過程中從“教教材”向“用教材教”轉(zhuǎn)變。而利用教材素材、課后習(xí)題等信息類試題，深入分析個(gè)中原因，適度拓展，有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。本文利用了人教版必修2教材中一道拓展題，深入挖掘其信息，并進(jìn)行透徹分析，不但解決了試題本身的設(shè)問，還展示了多種知識(shí)、能力和方法技巧，有助于師生通過解決一個(gè)問題，弄懂一類題型。

一、試題再現(xiàn)

人教版必修2教材《遺傳與進(jìn)化》第38頁拓展題，試題如下：

按照遺傳規(guī)律，白眼雌果蠅（XwXw）和紅眼雄果蠅（XWY）交配，后代雄果蠅都應(yīng)該是白眼的，后代雌果蠅都應(yīng)該是紅眼的?？墒怯幸惶?，摩爾根的合作者布里吉斯（Bridges）發(fā)現(xiàn)在白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交所產(chǎn)生的子一代中出現(xiàn)了一個(gè)白眼雌果蠅。大量的觀察發(fā)現(xiàn)，在上述雜交中，2 000 ～ 3 000 只紅眼雌果蠅中會(huì)出現(xiàn)一只白眼雌果蠅，同樣在2 000 ～ 3 000只白眼雄果蠅中會(huì)出現(xiàn)一只紅眼雄果蠅。你怎么解釋這種奇怪的現(xiàn)象？如何驗(yàn)證你的解釋？

二、教參答案展示

雌果蠅卵原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，在 2 000 ～ 3 000 個(gè)細(xì)胞中，有一次發(fā)生了差錯(cuò)，兩條X染色體不分離，結(jié)果產(chǎn)生的卵細(xì)胞中，或者含有兩條X染色體，或者不含X染色體。如果含XwXw的卵細(xì)胞與含Y染色體的精子受精，產(chǎn)生XwXwY的個(gè)體為白眼雌果蠅，如果不含X染色體的卵細(xì)胞（用O表示）與含XW的精子受精，產(chǎn)生OXW的個(gè)體為紅眼雄果蠅，這樣上述現(xiàn)象就得到了解釋。也可以用顯微鏡檢查細(xì)胞中的染色體，如果在上述雜交中的子一代出現(xiàn)的白眼雌果蠅中找到Y(jié)染色體，在紅眼雄果蠅中找不到Y(jié)染色體，就可以證明解釋是正確的。

三、過程分析

首先教師根據(jù)教師用書的提示可以很好地解釋這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因（后續(xù)將做詳細(xì)分析）。但是部分參考資料在解釋這種現(xiàn)象時(shí)，首先給出的兩個(gè)解釋是基因突變和環(huán)境影響。那么這種解釋是否合理呢？

對(duì)于子代異常情況用基因突變和環(huán)境影響來解釋是無可厚非的，因?yàn)槿魏巫儺惗伎捎没蛲蛔兒铜h(huán)境影響來解釋。但是這道題是出現(xiàn)在《基因突變和基因重組》與《基因?qū)π誀畹目刂啤愤@兩節(jié)教學(xué)內(nèi)容之前，所以題目的提出并非首先考慮基因突變和環(huán)境影響。

對(duì)這道題的分析應(yīng)該從提出問題開始，根據(jù)題目中的信息教師不難發(fā)現(xiàn)，在第一句話給出“白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅交配后代中出現(xiàn)一只白眼雌果蠅”，如果只解釋這一次實(shí)驗(yàn)，基因突變是比較合理的。但是接著給出了布里吉斯大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)重要問題：1.為什么異常的白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅同時(shí)出現(xiàn)？2.為何這兩種異常果蠅的出現(xiàn)具有一定的規(guī)律性，并且概率基本相同？這兩個(gè)問題的出現(xiàn)實(shí)際上與基因突變的低頻性與隨機(jī)性這兩個(gè)特點(diǎn)是不相符的，所以教師轉(zhuǎn)而考慮減數(shù)分裂過程中染色體分離異常導(dǎo)致異常配子出現(xiàn)。

教師首先根據(jù)教師用書給出的提示進(jìn)行分析，即雌性卵原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，兩條X染色體未分離，形成了基因型為XwXw和不含X染色體（用O表示）的配子，而雄性個(gè)體產(chǎn)生正常配子，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合得到如表1結(jié)果：

表1

在這四種子代中，學(xué)生要確定異常的白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅還需要一個(gè)重要的信息提示，即果蠅異常性染色體組成所對(duì)應(yīng)的性別，這種情況學(xué)生自然是不清楚的，所以補(bǔ)充見表2：

表2

根據(jù)上面信息就能夠很好地確定雜交子代中XWXwXw和YO死亡，XwXwY表現(xiàn)為白眼雌性，XWO表現(xiàn)為紅眼雄性，這很好地解釋了白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅同時(shí)出現(xiàn)且比例基本相同的現(xiàn)象了。

四、提出質(zhì)疑

那么這道題分析至此是否就結(jié)束了呢？還沒有，對(duì)此題深入分析還可以繼續(xù)提出以下問題：

1.出現(xiàn)異常果蠅的比例約為1/2 000的現(xiàn)象說明了什么？

2.卵原細(xì)胞分裂異常發(fā)生在減數(shù)第一次分裂還是減數(shù)第二次分裂？

3.如果是精原細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中發(fā)生異常，是否也能夠出現(xiàn)類似的異常眼色果蠅？

4.檢驗(yàn)假說的方法除了顯微鏡觀察法外，還有沒有其他方法？

五、深入分析

問題1：大量實(shí)驗(yàn)表明，異常果蠅出現(xiàn)概率約為1/2 000，說明異常配子產(chǎn)生的概率約為1/2 000，而1個(gè)卵原細(xì)胞只產(chǎn)生1個(gè)配子，即XwXw或不含X染色體的配子，這一概率說明減數(shù)分裂過程中X染色體出現(xiàn)異常移動(dòng)的概率為1/2 000，且異常配子的出現(xiàn)是隨機(jī)的。

問題2：本題中因?yàn)橛H本雌性基因型為XwXw，所以無論是減數(shù)第一次分裂異常還是減數(shù)第二次分裂異常，產(chǎn)生的異常配子都是XwXw或不含X染色體的配子。若親本是XWXw，則異常配子可能為XWXW、XWXw、XwXw、O四種情況，且概率為1∶2∶2∶4。

問題3：如果是精原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中發(fā)生異常，可能分為三種情況討論：①減數(shù)第一次分裂異常（如表3）；②減數(shù)第二次分裂X染色體所在細(xì)胞異常（如表4）；③減數(shù)第二次分裂Y染色體所在細(xì)胞異常（如表5）。

表3

表4

表5

根據(jù)以上分析可以得出，三種情況下得到的染色體異常果蠅中，雄性均為白眼，雌性均為紅眼，與正常情況相同，所以即使發(fā)生這樣的變異，在雜交子代中也不容易被觀察到。當(dāng)然，沒有統(tǒng)計(jì)到這樣的個(gè)體，并不能說明精原細(xì)胞的減數(shù)分裂不發(fā)生異常。

問題4：對(duì)于本題中出現(xiàn)的白眼雌蠅（XwXwY）、紅眼雄蠅（XWO）可以通過顯微鏡觀察染色體數(shù)目進(jìn)行確認(rèn)，這是判斷染色體變異類型的一種常見方法。

但是利用顯微鏡觀察并非是最好的方法，因?yàn)樵陲@微鏡觀察染色體數(shù)目操作時(shí)不但復(fù)雜，而且需要將果蠅殺死，這樣就丟失了實(shí)驗(yàn)材料，那么什么方法最合適呢？此時(shí)學(xué)生應(yīng)該回想到為了確定未知個(gè)體基因型通?？梢赃x擇測(cè)交，測(cè)交情況如表6和表7所示：

表6

表7

對(duì)白眼雌果蠅（XwXwY）測(cè)交選擇基因型為XWY的個(gè)體，預(yù)期結(jié)果為紅眼雌性∶白眼雌性∶紅眼雄性∶白眼雄性= 4∶1∶1∶4，這種異常果蠅用測(cè)交方法可以測(cè)證；對(duì)紅眼雄果蠅（XWO）測(cè)交選擇基因型為XwXw的個(gè)體，預(yù)期結(jié)果為紅眼雌性∶白眼雄性= 1∶1，這種方法無法區(qū)分XWO和XWY，并不可行，所以對(duì)于紅眼雄果蠅只能選擇顯微鏡觀察法。

六、小結(jié)

本題在整個(gè)分析過程中很好地運(yùn)用了基因分離定律、減數(shù)分裂、基因突變、染色體變異、伴性遺傳、性別決定、配子法和棋盤法等相關(guān)知識(shí)和技巧。在題目分析過程中，又著重體現(xiàn)了對(duì)于教材中習(xí)題素材的深度挖掘，充分體現(xiàn)了“用教材教”的教學(xué)基本原則。所以在教學(xué)過程中教師不拘泥于給學(xué)生傳達(dá)答案，而更多的是在尊重客觀規(guī)律的情況下，引導(dǎo)學(xué)生大膽提出問題、分析問題，進(jìn)而進(jìn)行模擬演繹，實(shí)現(xiàn)提高解決實(shí)際問題能力的目的。