論文用類(lèi)比電路開(kāi)關(guān)思維巧解生物遺傳題
1 問(wèn)題提出
筆者所在學(xué)校期中考試試題：某植物花色由三對(duì)獨(dú)立遺傳的基因共同決定，花中相關(guān)色素的合成途徑如圖1所示，請(qǐng)回答如下問(wèn)題：
若該植株自花傳粉或異花傳粉皆可，則理論上紫花植株的基因型有 種。
2 問(wèn)題研究
人教版生物教科收《必修2·遺傳與進(jìn)化》中，以孟德?tīng)柾愣闺s交試驗(yàn)為例詳細(xì)闡述了遺傳學(xué)兩大定律（基因分離定律和基因自由組合定律）。但孟德?tīng)栯s交試驗(yàn)中的豌豆性狀（如高頸和矮頸、圓粒和皺粒、黃粒和綠粒）都是由一對(duì)等位基因控制的，像這樣由單個(gè)基因控制一種性狀的遺傳方式叫單基因遺傳。本題中某植物由3對(duì)獨(dú)立遺傳的基因，來(lái)共同控制花的顏色性狀，像這樣由多個(gè)基因控制同一種性狀的遺傳方式叫多基因遺傳。而多基因遺傳比單基因遺傳復(fù)雜，試題難度較大。分析本題可知：
（1） 花色性狀為白色、紅色、紫色三種表現(xiàn)型。
�。�2） 白色前物質(zhì)在酶1作用下轉(zhuǎn)變成紅色，控制酶1為基因a，推測(cè)基因A表達(dá)則白色不能轉(zhuǎn)變成紅色。
�。�3） 紅色在酶2作用下轉(zhuǎn)變成紫色，控制酶2為基因B，推測(cè)基因b表達(dá)則紅色不能轉(zhuǎn)變成紫色。
�。�4） 白色前物質(zhì)在酶3作用下直接轉(zhuǎn)變成紫色，控制酶3為基因C，推測(cè)基因c表達(dá)則白色不能直接轉(zhuǎn)變成紫色。
（5） 紫色有兩條控制途徑：①為酶1（基因a）和酶2（基因B）必須同時(shí)表達(dá)，基因C可不表達(dá);②為酶3（基因C）表達(dá)，酶1（基因a）和酶2（基因B）可不表達(dá)。仔細(xì)觀察圖1，若把白色、紅色、紫色假想成物理電路中發(fā)出不同顏色的燈泡，酶的合成與否類(lèi)比為物理學(xué)中電路開(kāi)關(guān)，畫(huà)出電路圖如圖2所示，則題意可以理解為表1所示：
由于每個(gè)開(kāi)關(guān)只有開(kāi)啟、閉合兩種方式，推出整個(gè)電路圖中3個(gè)開(kāi)關(guān)以不同的組合方式控制白色、紅色、紫色三種表現(xiàn)型，則開(kāi)關(guān)組合方式共有2×2×2=8種。每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的基因型各有3種（開(kāi)關(guān)①開(kāi)啟——基因型AA、Aa，開(kāi)關(guān)①閉合——基因型aa;開(kāi)關(guān)②開(kāi)啟——基因型bb，開(kāi)關(guān)②閉合——基因型BB、Bb;開(kāi)關(guān)③開(kāi)啟——基因型cc，開(kāi)關(guān)③閉合——基因型CC、Cc），推出整個(gè)電路圖中3個(gè)開(kāi)關(guān)不同組合方式對(duì)應(yīng)的基因型種類(lèi)總共有3×3×3=27種。列表得出8種組合方式，對(duì)應(yīng)的27種基因型及其表現(xiàn)型見(jiàn)表2（表中開(kāi)啟簡(jiǎn)稱(chēng)為開(kāi)，閉合簡(jiǎn)稱(chēng)為閉）。
綜上分析可知，該植物通過(guò)三對(duì)等位基因獨(dú)立控制三種不同酶的合成來(lái)控制花的顏色，白色花基因型有6種，紅色花基因型有1種，紫色花基因型有20種。
3 問(wèn)題討論
此題的得分率不到10%，說(shuō)明大多數(shù)學(xué)生未能掌握此類(lèi)多基因遺傳題的解題方法。究其可能原因：① 多基因遺傳問(wèn)題確實(shí)復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)難度很大;② 教材要求學(xué)生熟練掌握遺傳學(xué)第一、第二定律基本內(nèi)容及其應(yīng)用，即教材對(duì)單基因遺傳有較詳細(xì)的闡述，但對(duì)多基因遺傳問(wèn)題闡述不足，只能依靠教師上課進(jìn)行拓展，可能教師拓展教學(xué)不夠;③ 學(xué)生做題思維并不夠開(kāi)闊或思維定勢(shì)以及沒(méi)有認(rèn)真審題，所以碰到此類(lèi)題型不知從何下手。
綜上所述，對(duì)于此類(lèi)多基因獨(dú)立遺傳并控制同一性狀的遺傳題，解題基本思路：首先，拆分成單基因并分析每一個(gè)基因的`遺傳規(guī)律，如本題中基因A（A_）不表達(dá)，基因a表達(dá)（aa）能合成酶1，則白色前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化成紅色;基因a（aa）不表達(dá)，基因A（A_）表達(dá)，不能合成酶1，則白色前物質(zhì)不能轉(zhuǎn)化成紅色。同理，分析基因B/b、基因C/c。其次，由于三對(duì)等位基因都是控制花的顏色這一種性狀，因此須考慮三對(duì)等位基因的組合方式、各組合的所有基因型種類(lèi)及其對(duì)應(yīng)的表現(xiàn)型。對(duì)此問(wèn)題，若能積極轉(zhuǎn)換思維、運(yùn)用知識(shí)遷移能力，類(lèi)比于物理學(xué)中的開(kāi)關(guān)開(kāi)啟與閉合，變抽象生物現(xiàn)象為具體事物，相信此類(lèi)問(wèn)題會(huì)變得更簡(jiǎn)單。多基因遺傳問(wèn)題是高中生物遺傳學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，也是高考的�？键c(diǎn)，通過(guò)本文分析，希望可以給同學(xué)們一點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)。
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