巧析生物概念 妙解遗传难题的发展分析

　在高中生物教学中，遗传学部分一直是教学的重点和难点，尤其是与“孟德尔豌豆杂交实验”相关的问题，除了概念理解困难外，关键涉及到了让学生“头疼”的概率计算和统计问题。因此，教师有必要厘清概念，剖析联系，化繁为简，运用科学合理的方法，快速准确地破解遗传学计算的难题。
　　[关键词]
　　生物教学；口诀；遗传；自由组合定律；分枝法
　　在高中生物教学中，遗传学部分一直是教学的重点和难点，尤其是与“孟德尔豌豆杂交实验”相关的问题，更是让学生“头疼”。学生由于把握不住遗传定律内在的联系，往往纠结于各种复杂的计算和比例，常常出现无从着手的困局。究其原因，一是学生没有吃透遗传定律概念的内涵和外延，二是学生没有掌握遗传计算的方法和技巧。课本浅显的知识介绍，简单的遗传图解，无法解决学生在应用中复杂的计算问题。因此，教师有必要厘清概念，剖析联系，化繁为简，运用科学合理的方法，快速准确地破解遗传学计算的难题。
　　一、巧析定律概念
　　（一）“一分二配三组合”
　　用口诀概括分离和自由组合定律的一般过程和实质，有利于教师的教和学生的学。
　　“一分”：基因分离。是指位于同源染色体上的等位基因在形成配子时彼此分离，这是分离定律的实质，也是自由组合定律配子形成的必须过程。
　　“二配”：独立分配。是指分离后的等位基因独立地分配到不同的配子中去，它同时符合分离定律和自由组合定律，是二者的共同特征。
　　“三组合”：随机组合。是指同源染色体等位基因分离后，与非同源染色体分离的非等位基因之间的随机组合，是自由组合定律的实质。
　　（二）“同分非组共和协”
　　“同分非组共和协”表明了分离定律和自由组合定律之间的相互联系。“同分非组”是指在减数分裂形成配子的过程中，等位基因彼此分离，非等位基因自由组合；“共和协”是指两个定律在形成配子时共同作用，相互依存，其中分离定律是基础，自由组合是在分离基础上的组合，没有分离定律就没有自由组合定律，故二定律在形成配子时“和协”相处，共同作用，才奠定了孟德尔经典遗传学的基石。
　　二、妙解遗传难题
　　在高中生物学习中，学生在考试中往往会涉及到由两对或两对以上基因控制的遗传问题，即基因的自由组合定律。根据分离定律，每对控制性状的基因都是相对独立遗传的（不考虑连锁互换）。因此，我们可以采用数学概率计算中常用的“分枝法”，分别考虑每一对基因，化繁为简，快速准确地解决问题。
　　“分枝法”是把复杂的自由组合问题，分解成简单的每对基因控制的分离定律问题，然后将几对基因产生的配子种类和概率及后代的基因型和表现型的概率相乘，得出的积就是配子的种类和概率及杂交后代的基因型和表现型的概率。
　　（一）配子的种类和概率计算
　　例1：在孟德尔豌豆杂交实验中，已知高茎（A）对矮茎（a）为显性，黄色（B）对绿色（b）为显性，圆粒（C）对皱粒（c）为显性。试问：基因型为AaBbcc的豌豆产生的配子种类和概率是多少？
　　解析：基因型为AaBbcc的豌豆，有3对等位基因即Aa、Bb、cc。首先考虑Aa这一对基因，通过减数分裂可产生了A和a 2种配子，比例是1A∶1a，且每种配子的概率为1/2；同理，Bb产生B和b 2种配子，比例为1B∶1b，每种配子概率是1/2；cc产生1种c配子，概率为1。则AaBbcc产生的配子种类为：2×2×1=4（种），其配子类型和概率是：（1/2A∶1/2a）（1/2B∶1/2b）×1c=1/4ABc∶1/4aBc∶1/4Abc∶1/4abc
　　推导过程如下：
　　
　　（二）杂交后代基因型和概率计算
　　延续前面配子种类和概率的计算，杂交后代的计算用分枝法，即各对相对性状杂交后代的基因型和概率的乘积，等于杂交后代的基因型和概率。
　　例2：基因型为TtGgRr与TtGGRr的亲本杂交，其后代的基因型和概率是多少？
　　解析：首先将TtGgRr×TtGGRr分解成3个分离定律：
　　Tt×Tt→1TT∶2Tt∶1tt，后代基因型有3种，且比例是：1/4∶1/2∶1/4
　　Gg×GG→1GG∶1Gg，后代基因型有2种，且比例是：1/2∶1/2
　　Rr×Rr→1RR∶2Rr∶1rr，后代基因型有3种，且比例是：1/4∶1/2∶1/4
　　则TtGgRr×TtGGRr后代的基因型种类是：3×2×3=18（种）
　　后代的基因型和概率是：（1TT∶2Tt∶1tt）（1GG∶1Gg）（1RR∶2Rr∶1rr）=（见过程）
　　推导过程如下：
　　
　　（三）杂交后代表现型和比例计算
　　关于杂交后代表现型和比例计算，根据分枝法，相对性状亲本杂交后代的表现型与比例的乘积，就是杂交后代的表现型和比例。
　　例3：在孟德尔豌豆杂交实验中，已知高茎（A）对矮茎（a）为显性，黄色（B）对绿色（b）为显性，圆粒（C）对皱粒（c）为显性。试问：亲本AaBbcc与aaBbcc杂交后，后代的表现型种类和比例是多少？
　　解析：AaBbcc×aaBbcc杂交，根据分枝法，可以分解为三对相对性状的分离定律，其后代的表现型及概率是：
　　Aa×aa→1Aa∶1aa，表现型共2种，且比例为：高∶矮=1∶1
　　Bb×Bb→3B_∶1bb，表现型共2种，且比例为：黄∶绿=3∶1
　　cc×cc→1cc，表现型共1种，且比例为：皱=1
　　则杂交后代的表现型种类为：2×2×1=4（种）
　　杂交后代的表现型及比例是：
　　（1Aa∶1aa）（3B_∶1bb）×1cc
　　=3AaB_cc∶1Aabbcc∶3aaB_cc∶
　　=高黄皱∶高绿皱∶矮黄皱∶矮绿皱
　　=3∶1∶3∶1
　　推导过程如下：
　　三、结语   []
　　在人教版《高中生物必修2》“孟德尔豌豆杂交实验”中，后代基因型、表现型及概率的计算方法是棋盘法，它根据亲代的基因型，推出配子的种类和比例，再通过绘制棋盘表格的方法，精卵结合得出子代的基因组合，统计合并相同的类型，然后计算出基因型、表现型的种类和概率。16个方格，学生往往在统计过程中出现漏算和重复计算，出错率非常高，如果学生遭遇2对以上基因控制的杂交实验，棋盘法就更加烦琐和麻烦，耗时易错，学生无所适从。而分枝法从根本上解决了上述问题，大大提高了学生计算的效率和准确性。笔者在教学中通过多年的实践，取得了成功的经验，这种化繁为简、通俗易懂的的解题思路和方法，值得推广和借鉴。

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