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摘 要:在當(dāng)前的高中生物教學(xué)過(guò)程中,染色體組及遺傳變異問(wèn)題一直是困擾學(xué)生的最主要問(wèn)題之一,因?yàn)槠浞浅5某橄?、難理解,加之概念等非常的空洞,甚至有些老師在教學(xué)過(guò)程中也容易混淆概念。將對(duì)高中生物教學(xué)中的染色體組及遺傳變異問(wèn)題進(jìn)行研究,并在此基礎(chǔ)上提出一些有效的教學(xué)方法,以供參考。
關(guān)鍵詞:高中生物;染色體;遺傳變異;教學(xué)方法;研究
高中生物教學(xué)中的染色體組是一組非同源性的細(xì)胞內(nèi)染色體,不同染色體組中的各條染色體功能、形態(tài)等,都存在著較大的差異性,但整體染色體又控制著生物的生長(zhǎng)、發(fā)育以及遺傳變異等,所有的遺傳信息都位于染色體上。由于染色體教學(xué)過(guò)程中,會(huì)涉及諸多內(nèi)容,比如,染色體組、單倍體、二倍體以及多倍體和同源、非同源染色體等,同時(shí)還包括減數(shù)分裂方面的知識(shí),因此,教學(xué)難度非常的大。
一、染色體組分析
據(jù)研究表明,與多數(shù)高等動(dòng)物都一樣,人類也屬于二倍體物種,即由受精卵發(fā)育而成,每個(gè)體細(xì)胞中都含有一對(duì)染色體組。對(duì)于二倍體生物而言,其包含著配子中的染色體組和N條染色體,比如人體細(xì)胞中就有46條染色體,然后以每組染色體形態(tài)、功能要求,可將他們進(jìn)行一系列的排列,分成兩組,每組各23對(duì)。隨著細(xì)胞的不斷生長(zhǎng)和發(fā)育,待其分裂以后,每一個(gè)細(xì)胞核中又含有一對(duì)同源染色體,這說(shuō)明只有一個(gè)染色體組。對(duì)于染色體組而言,雖然彼此之間都包含著不同功能、形態(tài)的染色體,但卻是整體的一部分,都是為生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育服務(wù)的。對(duì)于生物體細(xì)胞而言,其含有的染色體基本上都是成對(duì)存在的,而在很多植物體中,還擁有一定數(shù)目和形態(tài)的染色體,即基本染色體組。對(duì)異源多倍體植物而言,判斷其含有的染色體組時(shí),一般是以基本種與多倍體植物雜交完成,并對(duì)雜交過(guò)程中產(chǎn)生的減數(shù)分裂情況進(jìn)行仔細(xì)的分析與研究,若異源多倍體和基本種植物之間雜交所得的子一代,在減數(shù)分裂時(shí)表現(xiàn)性狀與基本種的二倍體大體一致,則說(shuō)明異源多倍體中,至少有一個(gè)染色體組來(lái)自該基本種。
二、高中生物染色體遺傳變異教學(xué)方法
高中生物染色體分組教學(xué)過(guò)程中,多以果蠅為例,在其染色體組圖中,讓學(xué)生通過(guò)圖示來(lái)判斷染色體數(shù)量。若一個(gè)染色體組中沒有同源染色體存在,則怎樣對(duì)同源染色體個(gè)數(shù)進(jìn)行判斷呢?這成為判斷該生物為幾倍體的一項(xiàng)重要依據(jù),若以A、a代表基因,A、a可在不同染色體上隨意分列;若A、a屬于等位基因,那么可分列于不同染色體之上。此時(shí),不用對(duì)其進(jìn)行大小寫區(qū)分,由于現(xiàn)在相同的染色體組中就存在著幾個(gè)字母,而且這些字母可代表同源染色體的數(shù),因此可根據(jù)以及理論和方法,對(duì)染色體組倍數(shù)進(jìn)行判斷。即Aa是兩個(gè)同源染色體,其中含有兩個(gè)染色體組,稱之為二倍體;AAaa代表四個(gè)同源染色體,其中含四個(gè)染色體組,稱之為四倍體;AAaBBbCCc代表三個(gè)同源染色體,其中含有三個(gè)染色體組,因此稱之為三倍體。對(duì)于AABBCCD而言,其代表的是兩個(gè)染色體組,稱之為兩倍體。下圖為果蠅細(xì)胞分裂圖像。通過(guò)圖像可以準(zhǔn)確地判斷出染色體組的個(gè)數(shù)。
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在新課標(biāo)背景下,高中生物教學(xué)過(guò)程中,人教版教材染色體變異一章節(jié)是最難攻克的教學(xué)難點(diǎn)之一,其中染色體組的概念最難理解。如何突破這一難點(diǎn),教材中以果蠅的染色體組成來(lái)分析染色體組的概念,雄果蠅的染色體組成為三對(duì)常染色體+XY四對(duì)同源染色體。通過(guò)減數(shù)分裂,形成精子,此時(shí)同源染色體分離開來(lái),而非同源染色體則隨之自由結(jié)合,精子中染色體組成為三條常染色體+X或三條常染色體+Y,果蠅精子中的染色體由形態(tài)、功能各不相同,共同控制其生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異的一組非同源染色體組成,正如書上所言,果蠅精子中的染色體組成兩外染色體組,這樣分析后,學(xué)生就比較容易理解了。可為何用果蠅進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)論證染色體組概念,這是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。果蠅的染色體和其他生物相比非常少,只有四組染色體,其中最為神奇的一部分是果蠅的唾腺染色體,科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),果蠅身體內(nèi)部的唾腺他們可以不停復(fù)制,在復(fù)制過(guò)程中可以始終不分開,因此,果蠅體內(nèi)的唾腺染色體較之于其他類型的生物而言,要大很多,因此常被稱為是巨型染色體。基于對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用,可對(duì)果蠅唾腺中的染色體進(jìn)行更為直觀的研究;實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,遺傳操作更為容易?;谶@些問(wèn)題的考慮,現(xiàn)代教科書中基本上都選擇了果蠅來(lái)對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明和教學(xué),這樣不僅可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地掌握染色體異常變異方面的知識(shí),而且對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量和效率具有非常重要的作用。
總而言之,高中生物染色體變異一節(jié)所涉及的概念非常得多,其中包括染色體組、單倍體以及二倍體和多倍體等,同時(shí)染色體組是聯(lián)系相關(guān)知識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此,應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視和教學(xué)方法創(chuàng)新。
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(作者單位 山東省臨清市第一中學(xué))