深挖信息 合理分析 适度拓展 提高能力——对一道教材课后习题的深入分析

四川

高中生物教学中信息分析能力是生物学科素养的重要组成部分。要培养学生获取信息、分析信息和深入挖掘信息的能力，教师就要在教学过程中从“教教材”向“用教材教”转变。而利用教材素材、课后习题等信息类试题，深入分析个中原因，适度拓展，有利于培养学生学科素养。本文利用了人教版必修2教材中一道拓展题，深入挖掘其信息，并进行透彻分析，不但解决了试题本身的设问，还展示了多种知识、能力和方法技巧，有助于师生通过解决一个问题，弄懂一类题型。

一、试题再现

人教版必修2教材《遗传与进化》第38页拓展题，试题如下：

按照遗传规律，白眼雌果蝇（XwXw）和红眼雄果蝇（XWY）交配，后代雄果蝇都应该是白眼的，后代雌果蝇都应该是红眼的。可是有一天，摩尔根的合作者布里吉斯（Bridges）发现在白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交所产生的子一代中出现了一个白眼雌果蝇。大量的观察发现，在上述杂交中，2 000 ～ 3 000 只红眼雌果蝇中会出现一只白眼雌果蝇，同样在2 000 ～ 3 000只白眼雄果蝇中会出现一只红眼雄果蝇。你怎么解释这种奇怪的现象？如何验证你的解释？

二、教参答案展示

雌果蝇卵原细胞减数分裂过程中，在 2 000 ～ 3 000 个细胞中，有一次发生了差错，两条X染色体不分离，结果产生的卵细胞中，或者含有两条X染色体，或者不含X染色体。如果含XwXw的卵细胞与含Y染色体的精子受精，产生XwXwY的个体为白眼雌果蝇，如果不含X染色体的卵细胞（用O表示）与含XW的精子受精，产生OXW的个体为红眼雄果蝇，这样上述现象就得到了解释。也可以用显微镜检查细胞中的染色体，如果在上述杂交中的子一代出现的白眼雌果蝇中找到Y染色体，在红眼雄果蝇中找不到Y染色体，就可以证明解释是正确的。

三、过程分析

首先教师根据教师用书的提示可以很好地解释这种现象出现的原因（后续将做详细分析）。但是部分参考资料在解释这种现象时，首先给出的两个解释是基因突变和环境影响。那么这种解释是否合理呢？

对于子代异常情况用基因突变和环境影响来解释是无可厚非的，因为任何变异都可用基因突变和环境影响来解释。但是这道题是出现在《基因突变和基因重组》与《基因对性状的控制》这两节教学内容之前，所以题目的提出并非首先考虑基因突变和环境影响。

对这道题的分析应该从提出问题开始，根据题目中的信息教师不难发现，在第一句话给出“白眼雌果蝇和红眼雄果蝇交配后代中出现一只白眼雌果蝇”，如果只解释这一次实验，基因突变是比较合理的。但是接着给出了布里吉斯大量实验结果，教师可以发现两个重要问题：1.为什么异常的白眼雌果蝇和红眼雄果蝇同时出现？2.为何这两种异常果蝇的出现具有一定的规律性，并且概率基本相同？这两个问题的出现实际上与基因突变的低频性与随机性这两个特点是不相符的，所以教师转而考虑减数分裂过程中染色体分离异常导致异常配子出现。

教师首先根据教师用书给出的提示进行分析，即雌性卵原细胞减数分裂过程中，两条X染色体未分离，形成了基因型为XwXw和不含X染色体（用O表示）的配子，而雄性个体产生正常配子，雌雄配子随机结合得到如表1结果：

表1

在这四种子代中，学生要确定异常的白眼雌果蝇和红眼雄果蝇还需要一个重要的信息提示，即果蝇异常性染色体组成所对应的性别，这种情况学生自然是不清楚的，所以补充见表2：

表2

根据上面信息就能够很好地确定杂交子代中XWXwXw和YO死亡，XwXwY表现为白眼雌性，XWO表现为红眼雄性，这很好地解释了白眼雌果蝇和红眼雄果蝇同时出现且比例基本相同的现象了。

四、提出质疑

那么这道题分析至此是否就结束了呢？还没有，对此题深入分析还可以继续提出以下问题：

1.出现异常果蝇的比例约为1/2 000的现象说明了什么？

2.卵原细胞分裂异常发生在减数第一次分裂还是减数第二次分裂？

3.如果是精原细胞在减数分裂过程中发生异常，是否也能够出现类似的异常眼色果蝇？

4.检验假说的方法除了显微镜观察法外，还有没有其他方法？

五、深入分析

问题1：大量实验表明，异常果蝇出现概率约为1/2 000，说明异常配子产生的概率约为1/2 000，而1个卵原细胞只产生1个配子，即XwXw或不含X染色体的配子，这一概率说明减数分裂过程中X染色体出现异常移动的概率为1/2 000，且异常配子的出现是随机的。

问题2：本题中因为亲本雌性基因型为XwXw，所以无论是减数第一次分裂异常还是减数第二次分裂异常，产生的异常配子都是XwXw或不含X染色体的配子。若亲本是XWXw，则异常配子可能为XWXW、XWXw、XwXw、O四种情况，且概率为1∶2∶2∶4。

问题3：如果是精原细胞减数分裂过程中发生异常，可能分为三种情况讨论：①减数第一次分裂异常（如表3）；②减数第二次分裂X染色体所在细胞异常（如表4）；③减数第二次分裂Y染色体所在细胞异常（如表5）。

表3

表4

表5

根据以上分析可以得出，三种情况下得到的染色体异常果蝇中，雄性均为白眼，雌性均为红眼，与正常情况相同，所以即使发生这样的变异，在杂交子代中也不容易被观察到。当然，没有统计到这样的个体，并不能说明精原细胞的减数分裂不发生异常。

问题4：对于本题中出现的白眼雌蝇（XwXwY）、红眼雄蝇（XWO）可以通过显微镜观察染色体数目进行确认，这是判断染色体变异类型的一种常见方法。

但是利用显微镜观察并非是最好的方法，因为在显微镜观察染色体数目操作时不但复杂，而且需要将果蝇杀死，这样就丢失了实验材料，那么什么方法最合适呢？此时学生应该回想到为了确定未知个体基因型通常可以选择测交，测交情况如表6和表7所示：

表6

表7

对白眼雌果蝇（XwXwY）测交选择基因型为XWY的个体，预期结果为红眼雌性∶白眼雌性∶红眼雄性∶白眼雄性= 4∶1∶1∶4，这种异常果蝇用测交方法可以测证；对红眼雄果蝇（XWO）测交选择基因型为XwXw的个体，预期结果为红眼雌性∶白眼雄性= 1∶1，这种方法无法区分XWO和XWY，并不可行，所以对于红眼雄果蝇只能选择显微镜观察法。

六、小结

本题在整个分析过程中很好地运用了基因分离定律、减数分裂、基因突变、染色体变异、伴性遗传、性别决定、配子法和棋盘法等相关知识和技巧。在题目分析过程中，又着重体现了对于教材中习题素材的深度挖掘，充分体现了“用教材教”的教学基本原则。所以在教学过程中教师不拘泥于给学生传达答案，而更多的是在尊重客观规律的情况下，引导学生大胆提出问题、分析问题，进而进行模拟演绎，实现提高解决实际问题能力的目的。