北京
高考复习阶段主要分为两轮,第一轮是复习基础知识,第二轮是提升学生能力。然而很多时候,二轮复习在一轮复习的“广泛撒网”和“泛泛而谈”之后,显得定位模糊,又变成第二遍的一轮复习,课堂的深度、难度都有所欠缺。
近年来,在高三二轮复习中,微专题复习正成为教师广泛认同的一种有效课型。“微专题”通常是指围绕复习的重点和关键点设计的、利用具有紧密相关性的知识或方法形成的专项研究,或者是结合学生的疑点和易错点整合的、能够在短时间内专门解决的问题集。微专题的应用使二轮复习区别于一轮复习,架构相对完整且高效。
设置合适的切入点是微专题教学的保障。微专题的设置来源于以下几方面:1.源于“考点”的细化。高考及各类模拟考试是根据《普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明》中的考点确定的,教师在系统复习的基础上,可围绕这些考点中的重点进行细化,提高复习的针对性、全面性、有效性。2.源于高考的热点、难点、疑点。这些是高三有效复习的着力点,是微专题设置最重要的依据。3.源于教学中学生动态生成的问题。
要达到利用微专题进行高效复习教学的目的,教师需要将一类相关试题精编在一起,以便抽提出解题规律和方法。试题中要含有一定比例的学生见过的试题,这样能让学生迅速熟悉情境,提炼出解题方法。但是,由于学生见过的试题往往过长,所涉及的知识点庞杂,因此要对题目进行精简,舍去与目前所复习内容无关的部分。另外,所选题目要尽可能涵盖该类问题的所有解题方法,且习题后面要配以变式,目的是使学生将由题目得出的技巧显性化、清晰化、规律化。微专题教学的学案主要在课堂上完成,少数题目留为作业。
“遗传的基本规律”是生物学的主干知识之一,在高考试题中占有相当高的分值。在一轮复习中,笔者将“遗传的基本规律”设置为一个大专题。根据对高考试题的分析,在二轮复习中笔者在几个常考领域中深入,将大专题“遗传的基本规律”分为“基因的显隐性”“利用杂交实验法进行基因定位(不涉及交叉互换)”“交叉互换”“植物育种”4个微专题。
下面笔者以“基因的显隐性”为例,说明如何创设微专题复习。
创设这一微专题是有现实必要性的。从学生角度来看,做遗传题时,往往需要先准确判断基因的显隐性,才能完成后续的解答。另外,基因的显隐性并没有学生想象中那么浅显。显性与隐性是孟德尔遗传学的基础,也是遗传学中最抽象、难懂的概念之一。
笔者将该微专题分为1.利用常规交配法判断显隐性;2.利用单倍体育种判断显隐性;3.插入导致的基因突变;4.酶突变的显隐性;5.显性的相对性。笔者选择这些内容是要涵盖该专题的所有题型。编排顺序基于以下考虑:一是从熟悉到陌生(从学生熟悉的杂交法入手,逐步深入);二是从一般到特殊(前4个微专题是完全显性,而第5个微专题是显性的相对性);三是从现象到本质(前3个微专题是从性状看,第4个微专题是从分子水平看,从表象深入到实质)。具体内容如下。
在复习课开始时,笔者先带领学生简要回顾孟德尔杂交实验相关知识,提问:什么是显性性状、隐性性状?有几种判断方法?通过回顾杂交实验流程,学生明确根据定义法(杂交法,即具有一对相对性状的纯合体亲本杂交,F1显现出来的性状为显性,隐而未现的性状为隐性)可判断显隐性;另外根据F1自交后代出现性状分离,也可判断F1为显性杂合子。
【例1】(2016年,北京卷,第30题节选)研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。
(1)若诱变后某植株出现一个新性状,可通过_____交判断该性状是否可以遗传。如果子代仍出现该突变性状,则说明该植株可能携带___________性突变基因,根据子代___________________,可判断该突变是否为单基因突变。
【答案】(1)自 显 表现型的分离比
【变式】(1)利用杂交判断显隐性的要点是________________;利用自交判断显隐性的要点是_________________________________。(2)正反交的作用是__________________________________。
【答案】(1)不同性状的纯合体亲本杂交,后代出现的性状为显性 一种性状亲本自交,后代出现性状分离,新出现的性状为隐性性状,亲本为显性杂合子 (2)判断基因的位置,若正反交结果一致,首先想到基因在常染色体上(还可能在X、Y染色体的同源区段);若结果不一致,首先想到在X染色体上(还可能在细胞质中)
对于单倍体育种,部分学生认为它只适用于育种(快速得到纯种植株),却不会想到它也可用于判断纯合子或杂合子。教师需要向学生指出,单倍体植株经染色体加倍后,在一个世代中即可出现纯合的二倍体。单倍体植株中由隐性基因控制的性状,虽经染色体加倍,但由于没有显性基因的掩盖而容易显现,这对诱变育种和突变遗传研究很有好处。
【例2】紫罗兰花瓣形态的单瓣和重瓣是由一对等位基因(B/b)控制的相对性状。研究人员做了实验研究:让单瓣紫罗兰自交得F1,再从F1中选择单瓣紫罗兰继续自交得F2,如此自交多代,发现每一代中总会出现约50%的单瓣紫罗兰和50%重瓣紫罗兰,所有的重瓣紫罗兰都不育。
(1)根据上述实验结果推测:花瓣形态中___________为显性性状。
(2)请对该现象提出合理的解释______________________________。
【答案】(1)单瓣 (2)亲代单瓣紫罗兰中含有单瓣基因的花粉不育,而含有重瓣基因的花粉可育
【变式】(1)用单倍体育种判断显隐性的流程是__________________________。
(2)自交的性状分离比3∶1变成1∶1,可能的原因是__________________________________________________________。
【答案】(1)待测个体花药→离体培养→单倍体植株→秋水仙素处理→纯合子植物→若有不同性状,则待测个体为杂合子,且待测个体表现出的性状是显性性状(2)含有显性基因的精子(或卵细胞)致死(或不育)
对于基因突变,学生第一反应是突变后的基因丧失功能(即隐性突变),例3恰是显性突变。列举例3和例4两道题对比的目的在于,例3关注的是T-DNA的插入引起原有基因的变化,例4关注的是插入片段上带来的新基因。另外,通过这两个例子向学生指出,插入造成基因突变既是研究基因功能的常用方法,也是一种更高效的“诱变”育种方式。
【例3】(2011年,北京卷,第31题节选)T-DNA可能随机插入植物基因组内,导致被插入基因发生突变。用此方法诱导拟南芥产生突变体的过程如下:种植野生型拟南芥,待植株形成花蕾时,将地上部分浸入农杆菌(其中的T-DNA上带有抗除草剂基因)悬浮液中以实现转化。在适宜条件下培养,收获种子(称为T1代)。
(2)为筛选出已转化的个体,需将T1代播种在含_________的培养基上生长,成熟后自交,收获种子(称为T2代)。
(3)为筛选出具有抗盐性状的突变体,需将T2代播种在含__________的培养基上,获得所需个体。
(4)经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐突变体。为确定抗盐性状是否由单基因突变引起,需将该突变体与_____植株进行杂交,再自交__________代后统计性状分离比。
(5)若上述T-DNA的插入造成了基因功能丧失,从该突变体的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性_____________。
【答案】(2)(一定浓度的)除草剂 (3)(一定浓度的)盐 (4)野生型 1 (5)降低
【例4】科研人员向野生型拟南芥的核基因组中随机插入已知序列的Ds片段(含卡那霉素抗性基因),导致被插入基因突变,筛选得到了突变体Y。因插入导致某一基因(基因A)的功能丧失,从突变体Y的表现型可以推测野生型基因A的功能。
(1)将突变体Y自交所结的种子接种在含有卡那霉素的培养基中,适宜条件下光照培养。由于卡那霉素能引起野生型植物黄化,一段时间后若培养基上的幼苗颜色为绿色,则可确定植株DNA中含有___________________________________。
(2)统计培养基中突变体Y的自交后代,绿色幼苗3 326株、黄色幼苗3 544株,性状分离比例接近于________,这一结果_____________(填“符合”或“不符合”)孟德尔自交实验的比例。
(3)研究人员进一步设计测交实验以检测突变体Y产生的______________,实验内容及结果如表。
由实验结果可知,Ds片段插入引起的基因突变会导致____________致死,进而推测基因A的功能与______________有关。
【答案】(1)Ds片段 (2)1∶1 不符合(3) 配子类型及比例 雄配子(或花粉) 雄配子 (或花粉)正常发育
【变式】T-DNA插入,由于碱基对的_______,造成原有基因结构改变,即基因突变,可能是______突变。
【答案】增添 显性或隐性
深入理解等位基因的关键是要从分子水平把握等位基因是否“发挥了作用”。学生可以将等位基因“发挥了作用”看成是显性,而把“没有发挥作用或作用被掩盖”的等位基因看成是隐性;发挥作用的程度也就对应于显性程度,这样就能把握等位基因及其功能的实质。
隐性突变的例子学生很熟悉(如教材上的白化病、苯丙酮尿症等),所以,笔者在此列举学生不熟悉的显性突变。
【例5】人在摄入酒精后,需要通过乙醇脱氢酶先将乙醇转化为乙醛,然后再在乙醛脱氢酶的作用下将乙醛转化为乙酸,乙酸最终代谢生成二氧化碳和水。乙醛在体内大量积累时,会使毛细血管扩张,引起脸红。乙醛脱氢酶基因控制一条肽链的合成,由四条相同的肽链构成乙醛脱氢酶。杂合子体内的正常基因(记为“G”)和突变基因(记为“A”)等量表达。如果AA和GG个体婚配,后代最可能表现为饮酒后__________(填“红脸”或“白脸”),原因是_______________________。该突变等位基因为__________(填“显性”或“隐性”)基因。
【答案】红脸 有活性的乙醛脱氢酶占所有酶的1/16,量太少 显性
【变式】(1)酶突变显隐性的判断要点是________________________________。
(2)简要概括判断性状AA(野生性状)和A′A′(突变性状)的显隐性的方法______________________________。
【答案】(1)若酶的结构没有特殊说明,则按一条肽链处理,那么一个正常基因产生一半量的有功能的酶,由于酶具有高效性,一半正常的酶即能维持正常性状,所以突变基因为隐性。若酶的结构有特殊说明,则必须考虑由几条肽链构成,那么一个正常基因产生的酶可能不足,所以突变基因可能为显性 (2)AA(野生性状) ×A′A′(突变性状)→AA′[若表现为野生性状,则野生性状为显性(A为显性,A′为隐性);若表现为突变性状,则突变性状为显性(A′为显性)。显、隐性实质是A和A′发挥作用的程度的比较]
相对性状在遗传中的显性效应是很复杂的。例如笔者与学生在讨论显隐性关系时,总要以某种性状为标准来分析,同一对等位基因若以不同的标准来分析,显隐性关系就不同。
【例6】(2015年,安徽卷,第31题节选)Ⅰ.已知一对等位基因控制鸡的羽毛颜色,BB为黑羽,bb为白羽,Bb为蓝羽;另一对等位基因CL和C控制鸡的小腿长度,CLC为短腿,CC为正常,但CLCL胚胎致死。两对基因位于常染色体上且独立遗传。一只黑羽短腿鸡与一只白羽短腿鸡交配,获得F1。
(1)F1的表现型及比例是_____________________。
(2)从交配结果可判断CL和C的显隐性关系,在决定小腿长度性状上,CL是____________;在控制致死效应上,CL是____________。
【答案】Ⅰ.(1)蓝羽短腿 ∶蓝羽正常=2∶1(2)显性 隐性
【变式】不完全显性___________(填“符合”或“不符合”)孟德尔定律,原因是_________________________________________。
【答案】符合 不完全显性只是两个基因间的作用关系不同于完全显性,它们在形成配子时仍存在分离现象
总之,微专题教学具有“因微而准、因微而细、因微而深”的特点,能起到“知微见著、活而不空、深而不偏”的作用。另外,微专题复习应该与大专题复习有机融合,这样才能使学生融汇贯通,获得更好的成绩。