王慧瓊

[摘要]人教版高中生物選修三第79頁有關(guān)胚胎分割和胚胎性別鑒定的插圖3-23其箭頭標示的方向和前后文的表述不夠準確，容易對學生造成誤解。通過分析相關(guān)概念及插圖可知，在胚胎分割技術(shù)中，性別鑒定是根據(jù)實際需要進行的，取滋養(yǎng)層細胞進行性別鑒定時，基本上不會對胚胎發(fā)育造成影響，所以性別鑒定后的胚胎可根據(jù)需要繼續(xù)分割。

[關(guān)鍵詞]高中生物胚胎分割性別鑒定 教材插圖

[中圖分類號]G633.91[文獻標識碼]A[文章編號]1674-6058（2015）02-0108

胚胎分割技術(shù)是人教版高中生物選修3“現(xiàn)代生物科技專題”中專題3“胚胎工程”第3節(jié)“胚胎工程的應用及前景”里的內(nèi)容。關(guān)于胚胎分割這一小節(jié)，有學生曾向筆者就教材第79頁的圖3-23（如圖1）提出以下問題：“用分割針一橫一豎切割是對同一個胚胎進行操作嗎？取滋養(yǎng)層的細胞做性別鑒定后，余下的胚胎還能繼續(xù)進行分割嗎？圖中上下兩條路徑的關(guān)系究竟是什么？”聯(lián)系該插圖前后文字，教材只是簡要介紹了胚胎分割的概念、發(fā)展簡史、操作步驟以及存在的問題，并未過多提及性別鑒定，而在本節(jié)末尾的“拓展視野”一欄中又介紹了“哺乳動物的性別控制”方面的內(nèi)容。這樣一來，圖3-23中有關(guān)性別鑒定的描述就略顯突兀且不夠確切，因此有必要對這幅插圖以及涉及的相關(guān)概念進行進一步解讀。

圖1牛胚胎性別鑒定和分割示意圖[1]79

一、胚胎分割

1.概念及原理。人教版教材有關(guān)胚胎分割的概念表述是：“胚胎分割（embryo splitting）是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。[1]78”早期胚胎學實驗證明，大多數(shù)哺乳動物胚胎在去掉早期胚胎的一半以后，其余的部分可調(diào)整發(fā)育方向，最終仍可發(fā)育成一個完整胚胎。但隨著發(fā)育程度的深入，細胞的組織分化方向越來越固定，調(diào)整能力也逐漸減弱，也就是細胞分化程度越高，其全能性越低。實驗表明，在32細胞期的小鼠胚胎仍具有調(diào)整能力，但到64細胞期的胚胎就逐漸失去了這種能力。[2]因此，在進行胚胎分割時，應選擇桑葚胚或囊胚期的胚胎。

2.方法。對于不同發(fā)育階段的胚胎，具體操作不完全相同。主要有以下幾種方法：毛細管吹吸法、顯微手術(shù)法、徒手分割法、免疫手術(shù)法、四分胚的連續(xù)分割法和間斷分割法等。[2]通過查閱文獻及與人教版教材中的相關(guān)表述對比后得知，教材中是以顯微手術(shù)法為例，即在顯微操作儀下，用固定針吸住胚胎，然后用玻璃針或顯微手術(shù)刀切割，要注意將內(nèi)細胞團均等分割。但這種方法對操作者要求較高，且顯微操作系統(tǒng)價格較為昂貴，在實踐中很難得到推廣及應用。

二、胚胎性別鑒定

1.概念及意義。胚胎的早期性別鑒定技術(shù)是家畜性別控制和胚胎移植技術(shù)的一項重要內(nèi)容。胚胎性別鑒定主要是通過人工干預的措施來鑒定胚胎的性別，影響出生的性比，這對畜牧業(yè)生產(chǎn)具有很重要的意義。

2.方法及原理。胚胎性別鑒定技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)有很多種方法，如經(jīng)典的細胞遺傳學方法（又稱核型分析法）、生物化學微量分析法、免疫學方法（包括細胞毒性分析法、間接免疫熒光法、囊胚形成抑制法）、分子生物學方法（核酸探針法、PCR法、熒光原位雜交法）等。[1]通過查閱有關(guān)文獻可知，教材第79頁圖3-23中用到的是經(jīng)典的細胞遺傳學方法，其基本原理是在囊胚發(fā)育時，沿透明帶內(nèi)壁擴展和排列且個體較小的細胞，稱為滋養(yǎng)層細胞，將來發(fā)育成胎膜和胎盤，滋養(yǎng)層與內(nèi)細胞團都由同一受精卵分裂而來，細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)相同，但作為胚外結(jié)構(gòu)，滋養(yǎng)層部分缺損不會影響胚胎的發(fā)育，所以可以通過取滋養(yǎng)層細胞進行胚胎性別鑒定。具體操作時，可在胚胎滋養(yǎng)層上取一小部分細胞，先用秋水仙素處理，固定染色以后檢查性染色體，根據(jù)染色體中期的譜帶差異、Y染色體的大小和形態(tài)判斷其性別。這種方法準確率高達100%，但采集細胞對胚胎有傷害，而且要獲得高質(zhì)量的中期染色體分裂相也很困難，要求操作人員有豐富的經(jīng)驗，故不適用于生產(chǎn)實際。

除此之外，教材正文并沒有過多介紹有關(guān)胚胎性別鑒定的知識。教材第82頁的“拓展視野”欄目中介紹了兩種性別控制技術(shù)，分別是“X精子與Y精子的分離技術(shù)”及“SRY-PCR胚胎性別鑒定技術(shù)”，而這兩項技術(shù)與教材正文圖中介紹的性別鑒定方法關(guān)系不大。

三、插圖分析及修改意見

通過對相關(guān)文獻資料的分析發(fā)現(xiàn)，胚胎分割前不一定要進行性別鑒定。若要進行胚胎性別鑒定，可將分割后的一個半胚培養(yǎng)，用另一個半胚作染色體組型分析，待半胚性別確定后，根據(jù)其性別和生產(chǎn)需要，決定是否移植。在這樣的實驗中，半胚的受胎率為50%。[1]另外，有實驗資料顯示，因胚胎發(fā)育階段不同，切割后的胚胎狀況也各有差異。對于教材中的圖3-23，將囊胚從胚胎上方偏滋養(yǎng)層邊緣處切下紫菜無機碳利用的影響。

抑制率=對照組的HCO-3利用量-抑制組HCO-3的利用量對照組的HCO-3利用量

①Van的抑制率為。條斑紫菜主要通過利用HCO-3。

②沒有參與條斑紫菜利用HCO-3。

答案：略。

二、命題思路和策略

（一）命題材料的選擇與處理

1.命題材料的選擇

本題背景材料選自科技論文《條斑紫菜對無機碳的利用》（《海洋與湖沼》2000年第3期），是通過不斷比較各種關(guān)于光合作用的論文最終篩選出作為命題來源的文獻。選擇依據(jù)主要基于以下考慮：第一，論文科技水平高，具有較高的權(quán)威性、科學性；第二，該論文涉及的實驗在《考試說明》“生物知識列表”中的“II”類要求，屬于核心知識點考查；第三，該論文以生活在水體環(huán)境的沉水植物條斑紫菜為研究對象，內(nèi)容包括光合作用的原料無機碳的來源以及無機碳的運輸機制分析，知識點分布廣且有一定的綜合性，在對該實驗因變量pH的變化分析上容易體現(xiàn)能力的考查。

2.命題材料的處理

該論文涉及的信息量非常大，大量信息全部呈現(xiàn)給學生的話會造成他們的閱讀負擔，并全由此產(chǎn)生厭煩等心理，不利于對學生進行能力考查。本題通過以下幾個方法進行信息精簡，以達到嚴格控制題干文字量的目的。

實驗方法描述簡化，去除跟試題無關(guān)的介紹，如pH值、無機碳濃度、胞外碳酸酐酶基本檢測方法等。實驗設(shè)計簡化，該論文實驗因變量有pH變化、無機碳濃度、CO2濃度等，實驗結(jié)果的呈現(xiàn)上既有坐標曲線圖又有柱形圖，通過思考最終只選擇了具有代表性因變量為pH的一個坐標曲線圖。

（二）命題的問題設(shè)計

問題設(shè)計是命題核心環(huán)節(jié)，要以教材知識點、學生認知水平為基礎(chǔ)，注重理論應用、信息獲取、實驗分析等方面的能力考查。本題在問題設(shè)計上體現(xiàn)了難度由淺入深，知識認知水平由易到難，能力考查逐步提高的特點。

第（1）小題屬于容易題，是以獲取信息的認識水平為基礎(chǔ)的問題設(shè)計。學生可根據(jù)CA具有催化作用的信息，判斷CA是一種酶，進而推出CA的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)，得出細胞的方式為胞吐；根據(jù)Az不能穿過細胞膜的信息，學生馬上能聯(lián)想到細胞膜的功能特點——選擇透過性。

第（2）小題難度加大，是一個結(jié)合新情境、坐標曲線圖分析基于能力立意的問題設(shè)計。第1小問主要考查實驗結(jié)果分析，由圖可容易判斷條斑紫菜能分泌CA，第2小問要明確條斑紫菜的培養(yǎng)條件為密閉海水系統(tǒng)，條斑紫菜通過光合作用吸收水體中的CO2，從而導致水體中H+量下降，進而出現(xiàn)水體中pH不斷升高的趨勢。因水體中CO2濃度越來越小，所以對照組曲線在16～24h時間段內(nèi)條斑紫菜的凈光合速率持續(xù)下降，最后達到pH補償點，凈光合速率保持不變。

第（3）小題難度進一步加大，是一個在未知情境下如何正確獲取信息、進行數(shù)據(jù)計算和分析推理的問題設(shè)計。第1小問主要考查學生如何利用表格中的數(shù)據(jù)進行計算，此問為接下來的問題打好基礎(chǔ)。第2、3小問是根據(jù)幾種抑制計的抑制率數(shù)據(jù)比較分析，判斷條斑紫菜主要通過CA催化HCO-3水解成CO2擴散進入胞內(nèi)，帶III蛋白和Na+/HCO-3協(xié)同轉(zhuǎn)運系統(tǒng)未參與HCO-3運輸。

（三）命題的表達

通過圖表結(jié)合的方式盡可能精簡字數(shù)，減少學生閱讀量，題干需簡約而不失科學性。在語言表達上減少措辭模糊、具有歧義的表述，嚴格把關(guān)答案與題干，使設(shè)問符合內(nèi)在邏輯，防止影響學生正常思維。如在第（1）小題第2問中，如果設(shè)問成“進出細胞的方式為”，可能會使學生對“CA是胞外酶”這一現(xiàn)象產(chǎn)生疑惑，改為“運出細胞的方式為”則更恰當。在第（2）小題第2問中，如果設(shè)問成“16～24h時間段內(nèi)條斑紫菜的凈光合速率的變化為”則會使學生不知如何回答，因為這個光合速率的變化不知是指對照組的結(jié)果還是實驗組的結(jié)果，如改為“對照組曲線16～24h時間段內(nèi)條斑紫菜的凈光合速率的變化為”更明確。第（3）小題的題干如表述為“不同的沉水植物利用HCO-3的機制有所不同，有的可間接利用HCO-3，如CA催化HCO-3水解成CO2擴散進入胞內(nèi)；有的利用細胞膜上ATP酶、帶III蛋白、Na+/HCO-3協(xié)同轉(zhuǎn)運系統(tǒng)直接吸收HCO-3”則會使學生誤解為HCO-3的運輸方式只有兩種，實際應為4種，所以改為“不同的沉水植物利用HCO-3的機制有所不同，有的可間接利用HCO-3，如CA催化HCO-3水解成CO2擴散進入胞內(nèi)；有的利用細胞膜上ATP酶直接吸收HCO-3，有的利用帶III蛋白直接吸收HCO-3，有的利用Na+/HCO-3協(xié)同轉(zhuǎn)運系統(tǒng)直接吸收HCO-3”更科學。

三、命題總結(jié)

命題的實質(zhì)就是選取合適的試題背景材料，并根據(jù)背景材料的內(nèi)容設(shè)計合適的試題?？萍颊撐牟粌H具有科學性、學術(shù)性、前沿性等特點，而且表達嚴謹、規(guī)范、數(shù)據(jù)翔實、圖文并茂。以科技論文為素材命制原創(chuàng)題，不僅保證了試題的科學性、權(quán)威性和公平性，還體現(xiàn)了能力立意的特點，且命題效率高、質(zhì)量好。

（責任編輯黃春香）