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遗传几率计算突破教学的有效性探讨
来源: 查字典生物网| 2013-01-16 发表| 教学分类:生物资讯

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遗传几率计算题历来是高中生物学教学上的一个难点,也是众多学生惧怕的题目。遗传几率计算题以其多变的题型,丰富的考查手段,全新的试题情景和能很好的考查学生的能力而备受高考命题专家青睐。可以说每年的高考或多或少都有遗传几率题,遗传几率的计算能力应该是应试学生必须具备的一项基本技能。怎样在课堂教学中突破遗传几率的难点?下面本人以一些课堂教学的实例来进行探讨。

一、孟德尔豌豆杂交实验的相关计算

题目:纯种黄圆和绿皱的豌豆杂交(两对相对性状独立遗传),F1产生的配子种类有多少,F2中基因型、表现型的种类是多少?

方法:把F1 YyRr先分拆成Yy和Rr产生配子再组合。Yy产生Y、y两种配子,Rr产生R、r两种配子,合起来是2×2=4种。

变式1:基因型为AaBbCc、AaBbCCDdee、AaBbCcXHXh或AaBbCcXHY的个体产生的配子种类?(按上面的方法算分别是8、8、16、32种)

作用:能有效的区分某基因型个体产生的配子种类2n中的n是什么意思,n是等位基因的对数。

求F2中基因型、表现型的种类可以先把两对等位基因分拆按基因分离定律求出每对等位基因杂交后代的基因型、表现型数目再组合。

Yy×Yy→基因型:YY Yy yy 表现型:黄 绿 Rr×Rr→基因型:RR Rr rr表现型:圆 皱

比例:1 :2 :1 3: 1 1 : 2 : 1 3 : 1

种类:基因型3(YY Yy yy)×3(RR Rr rr)=9种,表现型2(黄绿)×2(圆皱)=4种。

变式2:AaBbCc×AaBbCc AaBbCcXHXh×AaBbCcXHY杂交后代的基因型种类,表现型种类?

按照上述方法3(AA Aa aa)×3(BB Bb bb)×3(CC Cc cc)=9,表现型2×2×2=8,同理另一杂交组合后代的基因型、表现型种类是:3×3×3×3=81,2×2×2×2=16.

作用:可以推导出杂交后代基因型种类用3n表示,表现型用2n表示,同时也可以引导学生用分支法计算后代几率比棋盘法要快和方便得多,特别3对以上的相对性状的杂交。

变式3:纯种黄圆和绿皱的豌豆杂交(两对相对性状独立遗传),F2中重组型性状、亲本型性状,与F1相同的性状各占多少?

方法:

Yy×Yy→基因型:YY Yy yy 表现型:黄 绿 Rr×Rr→基因型:RR Rr rr表现型:圆 皱

比例:1 :2 :1 3 : 1 1 : 2 : 1 3 : 1

重组型性状(黄皱、绿圆)黄皱=3/4(黄)×1/4(皱)=3/16 绿圆=1/4(绿)×3/4(圆)=3/16

所以:重组型性状:3/16+3/16=6/16=3/8

同理:亲本型性状(黄圆、绿皱)黄圆=3/4×3/4=9/16 绿皱=1/4×1/4=1/16

所以:亲本型性状:9/16+1/16=10/16=5/8

F1相同的性状(黄圆):3/4×3/4=9/16

作用:能有效的区分重组型性状、亲本型性状,与F1相同的性状,在教学过程种发现学生往往不能正确区分以上概念,把亲本型性状认为是F1性状。

变式4:纯种黄圆和绿皱的豌豆杂交(两对相对性状独立遗传),F2中纯合子,杂合子,能稳定遗传的个体各占多少?

方法:

Yy×Yy→基因型:YY Yy yy 表现型:黄 绿 Rr×Rr→基因型:RR Rr rr表现型:圆 皱

比例:1 :2 :1 3 : 1 1 : 2 : 1 3 : 1

F2中纯合子:2/4(YY、yy)×2/4(RR、rr)=4/16(YYRR、YYrr、yyRR、yyrr)

杂合子:2/4(Yy)×1(RR Rr rr)+2/4(Rr)×2/4(YY、rr)=3/4或者直接1-1/4=3/4。

稳定遗传是指自交后代不会出现性状分离的现象,也就是指纯合子,几率也是1/4。

作用:能有效的利用分支法对后代基因型的几率计算,这对于三对以上相对性状的杂交实验的基因型遗传几率计算尤为重要。同时这个变式题能有效加强学生对“稳定遗传”和“纯合子”两概念的理解,在教学过程中发现许多同学都不了解以上两概念。

二、区分大整体和小整体

变式5:纯种黄圆和绿皱的豌豆杂交(两对相对性状独立遗传),F2中纯合黄圆占的比例是多少,黄圆中的纯合子占多少?

方法:

Yy×Yy→基因型:YY Yy yy 表现型:黄 绿 Rr×Rr→基因型:RR Rr rr表现型:圆 皱

比例:1 :2 :1 3 : 1 1 : 2 : 1 3 : 1

F2中纯合黄圆(YYRR/总基因型数):1/4×1/4=1/16

黄圆中的纯合子(YYRR/Y---R----)=(1/4×1/4)÷(3/4×3/4)=1/9。或者去掉F2中的绿(yy)、皱(rr)直接计算黄(YY、Yy)、圆(RR、Rr)纯合子比例:1/3×1/3=1/9。

巩固变式练习:一对表现型正常的夫妇生了一个红绿色盲的男孩,这对夫妇再生一个红绿色盲的男孩几率是多少?若这个男孩还有个哥哥,其哥哥是红绿色盲的几率是多少?

分析:第一问是“大整体”所有后代中求红绿色盲男孩的几率,后一问是“小整体”男孩中的红绿色盲几率。答案:1/4,1/2。

作用:通过变式和巩固变式训练能有效的区分作为分母的大整体和小整体

三、“系数”的确定

变式6:纯种黄圆和绿皱的豌豆杂交(两对相对性状独立遗传),F2中黄圆个体自交,后代中纯合黄圆占多少?

方法:F2中黄圆个体的基因型(Y—R--)有:YyRR、YYRr、YyRr三种,接着就要确定其系数:Yy×Yy→基因型:YY Yy Rr×Rr→基因型:RR Rr

比例: 1:2 1: 2

YyRR=2/3YY×1/3RR=2/9 YyRR YYRr=1/3YY×2/3Rr=2/9 YYRr

YyRr=2/3Yy×2/3Rr=4/9 YyRr

自交类型:①2/9 YyRR×YyRR→YYRR=2/9×1/4YY×1RR=2/36YYRR

②2/9 YYRr×YYRr→YYRR=2/9×1YY×1/4RR=2/36YYRR

③4/9 YyRr×YyRr→YYRR=4/9×1/4YY×1/4RR=1/36YYRR

后代中纯合黄圆:①+②+③=2/36YYRR+2/36YYRR+1/36YYRR=5/36 YYRR

巩固变式练习:一对表现型正常的夫妇男的兄弟是白化,女的姐姐白化,问这对夫妇生正常孩子的几率是多少,若这对夫妇生了一个白化孩子那么他们再生一个白化孩子的几率是多少?

解析:首先确定这对夫妇的基因型及“系数”,由于这对夫妇表现型正常则这对夫妇的基因型是A__×A---,这对夫妇的哥哥和姐姐分别有白化由此可知这对夫妇的父母基因型都是Aa,所以这对夫妇的基因型各有两种可能分别是男的是1/3AA或2/3Aa,女的也是1/3AA或2/3Aa。那么这对夫妇的杂交方式就有以下几种可能:

①1/3AA×1/3AA

②1/3AA×2/3Aa

③2/3Aa×1/3AA

④2/3Aa×2/3Aa→子代基因型:AA Aa aa

比例: 1: 2: 1 患白化几率=2/3×2/3×1/4aa=1/9

由于只有第四组杂交组合才能生出患白化个体,所以可以先求出患白化几率然后再求正常个体的几率:1-1/9=8/9。

第二问由于这对夫妇已生一白化孩子,所以这对夫妇的基因型就确定都是Aa。

Aa×Aa→子代基因型:AA Aa aa

比例: 1: 2: 1 后代患白化几率:1/4。

作用:在几率的计算中同学最易错的就是不会确定“系数”,当某个个体的基因型不是唯一时,有两个或两个以上基因型时那么每种基因型就会出现“系数”问题。同时通过巩固变式练习能有效分清一旦个体基因型确定是唯一则“系数”不存在。

四、自由交配和自交的计算

变式7:纯种黄圆和绿皱的豌豆杂交(两对相对性状独立遗传),F2中黄圆个体自交,后代中纯合黄圆占多少?F2中黄圆个体自由交配(假设自由交配可行),后代中纯合黄圆又占多少?

方法:首先确定自由交配和自交的区别:自由交配是指种群中的雌雄个体能随机交配;自交是指植物的雄花花粉落到本植物的雌花柱头上完成受精过程。按照定义,确定自由交配、自交的杂交组合:F2中黄圆个体基因型有2/9 YyRR、2/9 YYRr、4/9 YyRr,自由交配的组合有2/9 YyRR×2/9 YyRR、2/9 YyRR×2/9 YYRr、2/9 YyRR×4/9 YyRr、2/9 YYRr×2/9 YYRr、2/9 YYRr×2/9 YyRR、2/9 YYRr×4/9 YyRr、4/9 YyRr×4/9 YyRr、4/9 YyRr×2/9 YyRR、4/9 YyRr×2/9 YYRr,总共9种组合。自交组合有:2/9 YyRR×YyRR、2/9 YYRr× YYRr,4/9 YyRr×YyRr共3种组合。计算结果:

自由交配:

①2/9 YyRR×2/9 YyRR→2/9×2/9×1/4YY×1RR=1/81YYRR

②2/9 YyRR×2/9 YYRr→2/9×2/9×1/2YY×1/2RR=1/81YYRR

③2/9 YyRR×4/9 YyRr→2/9×4/9×1/4YY×1/4RR=1/81YYRR

④2/9 YYRr×2/9 YYRr→2/9×2/9×1YY×1/4RR=1/81YYRR

⑤2/9 YYRr×2/9 YyRR→2/9×2/9×1/2YY×1/2RR=1/81YYRR

⑥2/9 YYRr×4/9 YyRr→2/9×4/9×1/2YY×1/4RR=1/81YYRR

⑦4/9 YyRr×4/9 YyRr→4/9×4/9×1/4YY×1/4RR=1/81YYRR

⑧4/9 YyRr×2/9 YyRR→4/9×2/9×1/4YY×1/2RR=1/81YYRR

⑨4/9 YyRr×2/9 YYRr→4/9×2/9×1/2YY×1/4RR=1/81YYRR

自由交配后代中纯合黄圆占比例是:1/81×9=1/9。

自交:

①2/9 YyRR×YyRR→2/9×1/4YY×1RR=1/18YYRR

②2/9 YYRr×YYRr→2/9×1YY×1/4RR=1/18YYRR

③4/9 YyRr×YyRr→4/9×1/4YY×1/4RR=1/36YYRR

自交后代中纯合黄圆占比例是:①+②+③=1/18+1/18+1/36=5/36。

作用:通过变式能有效的区分自由交配和自交的区别,特别是自由交配和自交中的亲本基因型的确定、“系数”的确定,计算子代基因型或表现型时怎样处理亲本基因型的“系数”问题以及计算规则分步则乘,分类则加等的区别。

五、白化和色盲的计算

一对表现型正常的夫妇,生了一个既白化又色盲的孩子,这对夫妇再生白化男孩、色盲男孩、白化色盲男孩、以及所生男孩中白化、男孩中色盲的几率各是多少?

方法:首先确定这对夫妇的基因型是AaXBY、AaXBXb,再计算其几率:

AaXBY×AaXBXb→AA Aa aa XBXB XBXb XBY XbY

比例: 1: 2: 1 1: 1: 1: 1

白化男孩:1/4aa×1/2XY=1/8aaXY

色盲男孩:1/4XbY

白化色盲男孩:1/4aa×1/4XbY=1/16aaXbY

男孩中白化:1/4aa

男孩中色盲:1/2 XbY

作用:这道题能有效的区分白化色盲的相关计算,特别是白化色盲同时计算以及男孩中白化,男孩中色盲的计算。其中男孩中白化,男孩中色盲计算特别容易错,由于白化是常染色体遗传跟性别无关,生男、生女得白化的几率都是1/4;男孩中色盲是指男孩的两种基因型中(XBY XbY)患色盲的比例,是上面提到的“小整体”问题。

六、不规则基因型、表现型分离比的计算

31. (09安徽(21分) 某种野生植物有紫花和白花两种表现型,已知紫花形成的生物化学途径是:

A和a、B和b是分别位于两对染色体上的等位基因,A对a、B对b为显性。基因型不同的两白花植株杂交,F1紫花:白花=1:1。若将F1紫花植株自交,所得F2植株中紫花:白花=9:7

请回答:

(1)从紫花形成的途径可知,紫花性状是由对基因控制。

变式1:若基因型是AaBb的野生植物自交后代的表现型的分离比是多少?

变式2:紫花形成的生物化学途径中,若中间产物是红色(形成红花),那么基因型为AaBb的植株自交,子一代植株的表现型及比例为

方法:这类题目很明显是跟单基因控制的性状的遗传几率计算不同,因为紫色性状是受A---、B----两对基因控制的,也就是说紫色性状只有在A、B基因同时存在的情况下才出现,其它情况的基因型都是都是白色性状。

AaBb×AaBb→ AA Aa aa BB Bb bb

比例: 1:2: 1 1: 2: 1

表现型及比例:紫色(A----B-----)=3/4×3/4=9/16

白色(aaB----、A---bb、aabb)=1/4×3/4+3/4×1/4+1/4×1/4=7/16

所以:后代性状分离比为 紫色:白色=9:7

变式2:

紫色(A----B-----)=3/4×3/4=9/16

红色(A----bb)=3/4×1/4=3/16

白色(aaB---、aabb)=1/4×3/4+1/4×1/4=4/16

所以:后代性状分离比为 紫色:红色:白色=9:3:4

作用:能有效的区分两对基因控制的性状杂交的性状分离比和典型的自由组合定律的分离比的区别,这类题目也是近年来高考热考的题目。

几率的计算是遗传类题目中比较难的,学生比较怕的,因为这类题目非常易变,只要稍微一变问法答案就不相同。在这次的课堂教学中我对同一类题进行了多次的变式,对几率计算中的众多细微的变化和解法进行了探讨和加强练习。我总共用的课时只不过是2个,但却收到非常好的效果,对高中阶段有关遗传几率的计算学生几乎都掌握了,最明显的是学生只要能确定亲本的基因型都能计算出结果来。在高中阶段的专题复习中对相近、相类似的题目集中在一两节课中作为一个小专题用类比、变式等手段来重点突破在教学效果上是非常有效和受学生欢迎的。我在这里只是作个抛砖引玉的作用,有兴趣的老师可以试试或作更深入的探讨。

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