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基于核心素养的遗传题的解题方法探究

时间:2021-08-04 人气:

  摘 要:遗传题是高考的必考内容,充分利用科学思维和科学探究、熟练掌握基本的解题思路和技巧并加以灵活运用是做好遗传题的关键。
  关键词:科学思维;遗传题;解题思路;逆向思维;组合
  生物学核心素养主要包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等。在人教版高中生物必修二课本中,孟德尔对两大遗传规律的研究过程利用了假说演绎法、统计学方法、归纳与概括,充分体现了科学思维和科学探究,给我们以启迪。遗传题作为高考的必考题型,变化多难度大,既消耗时间又不容易得分,做好遗传题需要学生具备较强的逻辑推理能力和计算能力以及表达能力。很多学生在做遗传题的时候出现思维混乱、推理和计算能力差等问题。本次研究将阐述遗传题的一般解题思路和常见的解题技巧,向广大师生分享其中渗透的科学思维和科学探究方法。
  一、遗传题的一般解题思路
  高考中遗传题主要考察基因的分离定律和自由组合定律,其基本解题方法就是根据题意正确地画出遗传图解、辅以一定的技巧推断出亲代或者子代的基因型、表现型及其比例。关于概率计算,涉及到的原理有两个:“加法原理”和“乘法原理”。对于涉及自由组合定律的题目,其解题思路是:由于多对相对性状之间互相不干扰,独立遗传,所以可以化繁为简先考虑其中每一对相对性状再进行组合,其解题方法可以概括为“分离组合法”。
  例如孟德尔的两对相对性状的杂交试验中,要求出F2中有几种基因型,几种表现型,分离比是多少?如果采用课本介绍的棋盘法或者配子交叉法,既费时又费力,还容易出错,如果采用分离组合法,就能够化繁为简,很容易得出答案而且又不容易出错。图解如下:
  利用这个简单的图解,既求出了基因型的种类又求出了表现型的种类以及比例,非常简洁直观,而且可扩展性强,很容易由2对相对性状推广到n对相对性状,该方法利用了数学中组合的思想,它是解决自由组合定律的普适方法。
  二、遗传题的常见解题技巧
  (一)逆向思维
  所谓逆向思维,通俗地讲就是沿着事物的相反方向去思考,它能解决很多常规思维很难解决或者不能解决的问题。
  对于有些遗传题,大多数学生由于思维定势,习惯从“亲代”推导“子代”,这样就很容易陷入死胡同,掉入了出题人设置的陷阱,这时如果能换种思维方式--逆向思维,能比较容易得出正确答案,真正体会到“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的感觉。
  [例1]:AaBb×Aabb的杂交后代中,杂合体占多少?
  [解析]
  常规解法:先从杂交后代中筛选出杂合体的基因型,分别为:AABb、aaBb、AaBb、Aabb,经过计算其比例依次是1/4×1/2,1/4×1/2,1/2×1/2,1/2×1/2,它们相加等于3/4,解题过程比较繁琐而且也容易出现错误。
  逆向思维:根据题意,推出杂交后代为(AA+2Aa+aa)(Bb+bb),其中纯合子的比例为1/2×1/2=1/4,然后利用集合论中补集的思想求出后代中杂合体的比例为1―1/4=3/4。在求杂合子的比例时,我们通常利用逆向思维,先求纯合子,因为只有纯合子×纯合子结果才是纯合子,种类要少些。
  [例2]在遗传病的计算中,我们经常遇到这样的题目:有甲乙两种遗传病,问患病的概率是多少,如果按照常规思路来解,患病有多种情况,即:两病均患、患甲不患乙、患乙不患甲,,分别算出它们的概率再相加,这样的解法比较复杂也较容易出错。这时如果我们换一个思路采用逆向思维,先算出正常的概率,然后利用集合论中补集的思想得出患病的概率:1-正常的概率,是不是更加简单也不容易出错?
  [例3]:豌豆黄色(Y)对绿色(y)呈显性,圆粒(R)对皱粒(r)呈显性,这两对基因独立遗传。甲豌豆(YyRr)与乙豌豆杂交,其后代中四种表现型的比例为3:3:1:1,则乙豌豆的基因型是( )
  A.YyRr B.YyRR C.yyRR D.yyRr或Yyrr
  解题思路:这个题目属于已知子代表现型比例求亲代基因型,考察学生的推理能力和逆向思维能力。甲豌豆(YyRr)与乙豌豆杂交,其后代四种表现型的比例是3:3:1:1。而3:3:1:1可以分解成(3:1)×(1:1),由3:1逆向推出亲本为杂合子×杂合子,由1:1逆向推出亲本为测交类型,所以乙豌豆的基因型为Yyrr或yyRr,选D。
  (二)组合的巧妙运用
  在遗传学中,我们可以把生物问题抽象化,转化为数学中的组合问题进行求解,比方说求配子的种类数、累加效应等。
  [例4]基因型为AaBbCc的个体,三对等位基因均可独立遗传,可产生几种配子?
  [解析]常规解法:在減数分裂时,等位基因分离非等位基因自由组合,可用分支法表示(图略)。由此推知,基因型为AaBbCc的个体能产生8种不同类型的配子。
  应用组合思想的解法:在减数分裂过程中,配子中只含成对基因中的一个,可转化为数学中的组合问题,即依次从每对等位基因中选取一个(即C21),故计算式为C21·C21·C21=23=8。
  [例5]某自花闭花受粉植物的株高受第1号染色体上的A、a基因,第7号染色体上的B、b基因和第11号染色体上的C、c基因控制,且三对等位基因作用效果相同,该植物会在基本高度8cm的基础上,每增加一个显性基因,植株高度就增加2cm。当株高为14cm时该植株基因型有几种?
  [解析]常规解法:列出基因型,算出每种基因型的株高,再统计出株高为14cm的有多少种,这种列举法比较耗时,而且容易漏掉一些情况。
  应用组合思想的解法:本题中出现三对基因,分别位于三对同源染色体上,即它们是独立遗传的,互相不干扰,满足基因的自由组合定律。根据推理株高为14cm时的植株应该含有(14-8)/2=3个显性基因,可分为两种情况:(1)含有33显性基因(A、B、C),利用组合思想其计算式为C33;(2)含有三3个显性基因(A、B、C)中的任意2个,但有1个基因为重复的(如基因型为AABbcc等),利用组合思想,先从3种显性基因中选2种,再在刚才选出的2种显性基因中选1个基因(重复的)。因此株高为14cm的植株基因型种类计算式为C33+C32·C21=7种。

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