_关于果蝇的遗传学问题_专题复习例解_陈廷华

26生物学通报2011年第46卷第2期

“关于果蝇的遗传学问题”专题复习例解

陈廷华

摘要

（江苏省无锡市辅仁高级中学

江苏无锡

214123）

以果蝇为线索，从不同的视角选择了与果蝇相关的素材编制成典型例题，将遗传学

的主要问题串联起来，展开专题复习，通过精讲精练，让学生举一反三，触类旁通，提高学生解决相关遗传学问题的兴趣和能力。

关键词

果蝇

遗传学

专题复习文献标识码：C

中国图书分类号：G633.91

在20世纪生命科学发展的历史长河中，果蝇扮演了十分重要的角色，是十分活跃的模型生物。遗传学、发育的基因调控、学习记忆与某些认知行为的研究等都有果蝇的“身影”。在近百年间果蝇“培养”出摩尔根、米勒等好几位获得诺贝尔奖的大科学家，它是高中生物学教学中进行科学史教育和遗传学教学不可多得的好素材。

关于果蝇的遗传学问题几乎涵盖高中生物学“遗传与进化”模块的各个章节。本文是笔者在高三二轮复习过程中，从不同的视角选择与果蝇相关的素材编制成的典型例题，展开专题复习，试图提高学生解决相关遗传学问题的兴趣和自信心。通过精讲精练，让学生举一反三，触类旁通，从而帮助学生有效地进行知识迁移，快速提升学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。

①欲测定果蝇基因组的核苷酸序列，首先应

获得___条染色体上完整的DNA ？图2是该果蝇某染色体上基因序列，假设该染色体上的所有隐性基因都在后代中表达，可能的原因是________（不考虑突变和环境因素）。

②图1中属于同源染色体的有___对，其中

不可能存在异性体细胞中的染色体是___号。若不发生图3行为，则图1细胞形成的配子中同时含有2个隐性基因和红眼基因的染色体组有

_____组。

③该果蝇的表现型为_____。若只考虑体色

和眼型，则让该果蝇与基因型相同的异性果蝇交配，理论上F 1不同于亲本类型的个体中纯合子比例为________。

④图3所示变化可导致后代发生变异，这种

变异的原理属于_______；如果该个体与白眼异性果蝇交配产生了X E X e y 的个体，则产生的变异原理属于______；果蝇中的截翅突变引起细胞核糖体含量降低，使突变体幼虫发育缓慢甚至死亡，原因是____________。

教学例解：利用本题相应图表，教师可围绕2条线索展开相关概念的复习：Ⅰ. 基因→DNA →染色体→同源染色体与非同源染色体→常染色体和性染色体→染色体组（解答①～②题）；Ⅱ. 显性基因（性状）与隐性基因（性状）→纯合子与杂合子→基因型与表现型→基因突变、基因重组和染色体变异（解答③～④题，其中后2组概念的引入，可从问题出发，3种变异是否产生新的基因？引导学生进行比较，说明基因突变可产生新的基

E 红眼

1关于遗传学的基本概念

例1：果蝇是一种非常小的蝇类，遗传学家摩尔

根曾因对果蝇的研究而获得“诺贝尔奖”。下图1、图2表示某果蝇的体细胞染色体及基因组成，图3表示该个体形成配子时某对染色体的行为。下表显示有关基因与性状的关系，请据图表分析回答：

图1基因性状

图2图3

B 灰身

b 黑身

V 长翅

v 残翅

R 细眼

r 粗眼

因；基因重组不产生新的基因，但可导致基因型发生改变；染色体变异不产生新的基因，但可引起基

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因数目和顺序的变化）。局部结构示意图，1、2、3、4、5、6、7、8分别表示染色体，A 、a 、B 、b 、C 、c 、D 、d 分别表示所在染色体上控制一定性状的基因。请据图回答：

2关于孟德尔遗传规律与遗传图解

例2：实验室中现有一批未交配过的纯种长

翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受1对位于第II 号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上2种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点。（说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖存活）请设计一套杂交方案，同时研究以下2个问题：

问题1：研究果蝇灰体、黑檀体是否由1对等位基因控制，并做出判断。

问题2：研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于第II 号同源染色体上，并做出判断。

①杂交方案：__________。

②对问题1的推断及结论（请用遗传图解和

相应文字表示）：__________。

图4

①假如图甲为果蝇的1个卵原细胞，将该卵

原细胞细胞核的1个DNA 分子用15N 标记，并只供给卵原细胞含14N 的原料，正常情况下该卵原细胞分裂形成含14N 的卵细胞的几率为_______。

③对问题2的推断及结论：__________。

教学例解：本题中教师不是简单地重复教材内容，而是在新的材料背景下带领学生复习孟德尔的豌豆杂交实验，使学生有新鲜感，产生自主复习愿望。同时结合具体的问题复习，能让学生抓住遗传规律中的重要细节问题，有效改变学生平时学得比较粗，一知半解，遇到实际问题就一筹莫展的状况，提高学生的解题能力。示例如下：①用果蝇代替豌豆让学生重温孟德尔的豌豆杂交实验过程，明确要用纯种（本题为纯种果蝇）做亲本进行杂交得到F 1，F 1自交统计F 2数据才能说明问题；

②图乙细胞代表的果蝇，按基因的自由组合

规律，该果蝇产生基因型为ACX D 的配子占____；如果该果蝇产生了1个基因型为AcX D 的卵细胞，则与之同时产生的极体的基因型是___________。

③在图丙中画出图甲所示细胞减数分裂过程

中的细胞核DNA 含量变化。

④请在图丁中绘出图乙细胞产生的含有3个

隐性基因的配子染色体及基因组成图。

教学例解：基因分离定律和自由组合定律的细胞学基础是：细胞减数第一次分裂过程中同源染色体分离（等位基因分离），非同源染色体自由组合（非同源色体上的非等位基因自由组合）。由于减数分裂过程牵涉的知识点较多，对很多学生来说是始终难以清晰地理解，甚至不少人抱着放弃的态度。教师借助此题复习时，对减数分裂过程中细胞结构（核膜、核仁等）变化、染色体（染色单体）形态和数目的变化、纺锤体的变化等知识可忽略，重点引导学生关注染色体及染色体上的基因的分配情况，分析几种可能性，从另一个侧面复习减数分裂过程，理解遗传规律的本质。然后让学生解答第①、②题难度大大降低，可有效增强学生的学习自信心。

本题第③、④题分别是构建数学模型和物理

②本题提供了含有2对相对性状的果蝇，而研究

基因分离定律时只要考虑1对性状，是孟德尔科学研究方法的灵活应用；③问题2的解答可以让学生强化基因的自由组合定律适用条件是位于非同源染色体上的非等位基因的遗传；④纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇杂交，如果F 2不出现

9∶3∶3∶1的性状分离比，不能肯定控制这2对相对

性状的基因一定位于同一对同源染色体上，这是科学思维严密性的要求；⑤通过画遗传图解，可进一步理解基因分离定律和自由组合定律的实质，规范生物作图，提高作图能力和图文转换能力。

3

构

关于孟德尔遗传规律的细胞学基础和模型建例3：图4中甲和乙分别是某果蝇体细胞的

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模型的练习，通过模型建构过程让学生进一步理解细胞分裂过程与遗传规律的统一性，在不同的分析模式和具体情境中重现知识，提升学生灵活应用能力。

1∶1∶1∶1，再用乘法法则得到灰身红眼雌果蝇∶黑身

红眼雄果蝇∶灰身白眼雌果蝇∶黑身白眼雄果蝇=3∶

1∶3∶1；第4步：对于某些复杂的概率计算，有时可

巧用减法原则化繁为简，如本题第③题要计算后代含显性性状的果蝇所占比例，其中包含双显性、一显一隐、一隐一显3种类型，如用减法原则只要计算出后代中双隐性类型所占比例即可。

4关于利用遗传规律进行有关概率的计算例4：果蝇是进行遗传实验的良好材料，现有

3管果蝇，每管中均有红眼和白眼（相关基因为B

和b ），且雌雄分别为不同眼色，雌雄各半。各管内雌雄果蝇交配后的子代情况如下：

5关于科学探究的一般过程

例5：为探究果蝇控制眼色的基因是否位于

A 管：雌雄果蝇均为红眼；

B 管：雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼；C 管：雌雄果蝇均是1／2为红眼，1／2为白眼。

请分析回答：

性染色体上，著名的遗传学家摩尔根(T．H ．Morgan) 做了下列杂交实验。让白眼雄果蝇和红眼雌果蝇交配，后代全部是红眼果蝇；让白眼雌果蝇和红眼雄果蝇交配，子代雄性果蝇全是白眼的，雌性果蝇全是红眼的。他的学生Bridges 用白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配，子代大多数雄果蝇都是白眼，雌果蝇都是红眼，但有少数例外，大约每2000个子代个体中，有1个白眼雌蝇或红眼雄蝇，该红眼雄蝇不育。

①控制红眼和白眼的基因位于_______染色

体上。

②A 、B 、C 3个试管中亲代白眼果蝇的性别分

别是______、______、______。

③已知3个试管中红眼果蝇全部是灰身纯

系，白眼果蝇全部是黑身纯系，F 1无论雌雄都表现为灰身。同时考虑体色的眼色的遗传，B 管果蝇交配产生的F 1自由交配后，后代的表现型中灰身红眼果蝇、黑身红眼果蝇、灰身白眼果蝇、黑身白眼果蝇的比例接近于__________。如果让C 管果蝇交配产生的F 1自由交配，后代中含显性性状的果蝇所占的比例为__________。

教学例解：利用遗传规律进行有关概率的计算，思路要清晰，要有条理。第1步：往往先要判断性状的遗传方式，如果相同亲本的子代雌雄个体表现型不相同，则该性状是伴性遗传，相应基因在性染色体上（如本题控制眼色的基因即是），如果1对相对性状的纯种亲本杂交，F 1表现出来的性状则是显性性状，如本题第④题灰身就是显性；第2步：根据遗传方式结合前后代的性状写出各个体相应基因型；第3步：计算后代表现型（或基因型）概率，先运用基因分离定律分别计算出每一对相对性状的遗传概率，再运用乘法法则计算出

①请用遗传图解解释摩尔根的实验结果（设

有关基因为B 、b ）。

②请用相应的文字和遗传图解（棋盘法）解释Bridges 实验中为什么会出现例外（设有关基因为B 、b ）。

③提出一个探究Bridges 实验现象的简单思

路，并预测结果，得出结论。（提示：专业技术人员在光学显微镜下，可以根据有丝分裂中期染色体形态分辨性染色体和常染色体）

教学例解：假说－演绎法是科学探究过程常用的方法之一，让学生领会科学思想，学习和掌握科学研究的基本方法，领悟假说—演绎、模型建构等科学方法及其在科学研究中的应用是培养学生科学思维和创新能力极其重要的途径。本题从画遗传图解（交叉线图解法）解释摩尔根的实验结果出发，再用棋盘法解释Bridges 实验，尝试了用不同的图表形式建构模型，实现了文图的转换，在不断变动的问题情境中培养了学生用准确的术语、图表表述结果和观点的能力。而要提出一个探究

2对（或多对）相对性状结合在一起的遗传概率

（注意：位于不同对的染色体上的多对基因的遗传才能用此方法）。如本题第③题：B 管果蝇交配产生的F 1自由交配，先用基因分离定律分别计算后代F 2中2对性状表现型概率，灰身∶黑身=3∶1，红眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雌果蝇∶白眼雄果蝇=

Bridges 实验现象的简单思路，不仅是对提出问

题、作出假设、演绎推理等科学探究程序的演练，实际上也是对科学家的探究过程进行创新，是综合应用所学知识进行创新思维的过程，是独立开展科学研究的尝试。

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“种群数量的变化”的教学设计

邹

（1北京师范大学大兴附属中学

北京

帅

1

闫景娟

2

1026002北京市大兴区教师进修学校北京102600）

中国图书分类号：G633.91文献标识码：C

11.1

教学背景分析课标分析

高中生物学课程标准对本节的

上学生学习过指数函数和坐标图的绘制，这为数学模型的建构奠定了能力基础。

要求是“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，属于能力层面的“模仿”水平和知识层面的“理解”水平。在活动建议里则提出“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”。

1.4教学条件分析我校属于北京市郊区的普

通校，由于实验设备有限、实验条件不够完善，所以无法组织面向全体学生的探究实验，因此将其调整为由生物兴趣小组的学生在课前来完成。

1.2教材分析相应内容出现在人教版高中生22.12.2

教学目标知识目标能力目标

解释种群数量增长的一般规律；通过各种形式的活动，尝试建构

物学必修3“稳态与环境”模块第4章“种群和群落”第2节，教材从以下3个方面组织学习内容：

说明建构种群数量增长数学模型的方法。种群数量增长的数学模型；运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题。

①建构种群增长模型的方法；②种群数量的变化

情况；③探究活动———培养液中酵母菌种群数量的变化。其中，建立数学模型的方法是必修3模块乃至整个高中生物学中科学方法训练的重点之一。

2.3情感目标认同数学模型在科学研究中的

应用；参与濒危生物保护措施与生物入侵防范措

学情分析

学生在必修1第1章学习“生命

施的讨论，关注人类活动对种群数量变化的影响。

1.3

系统的结构层次”时已经习得了种群的概念，通过本章第1节的学习进一步明确其概念，并认识了种群密度等数量特征。这为本节课分析影响种群数量变化的因素奠定了知识基础。在高中数学课

明确探究问题：探究种群数量的变化规律

确定实验材料：启发学生思考选材及原因，最后教师再呈现酵母菌

介绍技术工具：介绍血球计数板的使用方法与技术原理，引导学生推导计算公式

3课前准备

生物学兴趣小组课前探究实验的过程如下图

所示。

设计实验方案：学生完成实验方案设计，师生共同探讨达成共识

开展实验：实施方案，根据实验进程修订方案

收集数据、探寻规律收集数据，尝试发现规律

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

总之，高三生物学复习不是新课教学的简单重复，而是一项艰巨性并富有创造性的劳动，特别是在高三复习的后期，在强化了生物学概念、原理、规律，夯实基础的前提下，如何使学生突破学习的“高原”现象，大幅度提高综合应用、分析、探究等多种能力，需要找到合适的复习方法。而把教材中一些有代表性、出现频率较高、极具综合性和

探索性的内容编制成小专题形式，引导学生串联知识，形成稳固的知识链，并通过精心编制典型例题，让学生结合具体问题进行分析、思考，利用所学知识有效进行知识迁移，能快速提高学生在不断变化的复杂情境中分析、判断、推理、应用和评价的能力。

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