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高一生物集体备课2-3《伴性遗传》

[日期:2011-07-12]   来源:生物百花园  作者:生物百花园   阅读:684[字体: ]

一、 教学目标
1.概述伴性遗传的特点。
2.运用资料分析的方法,总结人类红绿色盲症的遗传规律。
3.举例说出伴性遗传在实践中的应用。
二、教学重点和难点
1.教学重点
伴性遗传的特点。
2.教学难点
分析人类红绿色盲症的遗传。
三、教学策略
伴性遗传的知识与学生的生活比较贴近,又能够解释一些常见的遗传病例,是学生十分感兴趣的内容,在教学中极易激发学生的学习兴趣,因此,教师要充分利用这一特点,引导学生展开讨论和分析,并练习绘制遗传图解,真正理解伴性遗传的特点,在此基础之上,教师再及时引导学生学习伴性遗传的意义和应用。
本节课建议用1课时完成。
教师可以首先展示红绿色盲检查图,通过学生的辨认、识图以激发其学习兴趣,并简要指出红绿色盲对于人类本身所造成的危害,引出人类红绿色盲的发现过程。
1.介绍人类红绿色盲的发现过程,激发学生的探究兴趣。
教材呈现的化学家兼物理学家道尔顿发现红绿色盲的过程十分生动,不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以对学生进行很好的情感教育。
教师可以绘声绘色地讲述这段故事,也可以让学生阅读这段故事,不管采取哪种方式,都应该引导学生思考:从道尔顿发现红绿色盲的过程中,你获得了什么样的启示?(提示:道尔顿不放过身边的小事,对心中的疑惑进行认真的分析和研究,道尔顿的这种认真态度是学习科学的重要品质之一;道尔顿勇于承认自己是色盲患者,并将自己的发现公之于众,这种献身科学、尊重科学的精神也是科学工作者的重要品质之一。)
通过挖掘这段文字的内涵,可以引导学生从兴奋的激情状态回归到理性思考状态,为分析红绿色盲症的遗传规律做准备。
2.利用遗传学图谱,分析人类红绿色盲症的遗传规律。
对人类遗传病的分析,不可能通过做杂交实验,只能对家系图进行分析,才有可能找出规律。
教师展示教材中的色盲家系图,提出问题请学生思考。
(1)家系图中患病者是什么性别的?说明色盲遗传与什么有关?(答案:男性。与性别有关。)
(2)Ⅰ代中的1号是色盲患者,他将自己的色盲基因传给了Ⅱ代中的几号?(答案:3号和5号。)
(3)Ⅰ代1号是否将自己的色盲基因传给了Ⅱ代2号?这说明红绿色盲基因位于X染色体上还是Y染色体上?(答案:没有。因为Ⅰ代1号传给Ⅱ代2号的是Y染色体,如果色盲基因位于Y染色体上,则Ⅱ代2号肯定是色盲患者。)
(4)为什么Ⅱ代3号和5号有色盲基因而没有表现出色盲症?(答案:因为Ⅱ代3号和5号只有一条染色体上有色盲基因,而色盲基因是隐性基因,被显性的正常基因所掩盖。)
(5)从图中看出,只有男性才表现为红绿色盲,对吗?有没有其他的情况?
教师展示人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型表格(表8),供学生填表(表中的基因型和表现型由学生填写):
表8  人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型
  女性男性
基因型XBXBXBXbXbXb  XBY XbY
表现型正常正常(携带者)色盲正常色盲

(6)从表中分析,为什么红绿色盲的患者男性多于女性?(答案:男性只要X染色体上有色盲基因b,就表现为色盲患者;而女性有两条X染色体,必须两条染色体上都有色盲基因b,才表现为色盲患者。
(7)为什么色盲基因只位于X染色体上?
教师可展示人类男性和女性染色体组型图(图18和图19),引导学生分析X染色体和Y染色体在形态上的差别。说明色盲基因只位于X染色体上,而在Y染色体上没有相应的等位基因的原因。

3.动手完成遗传图解,理解交叉遗传的特点。
教师根据表中的红绿色盲的基因型和表现型,让学生分析人类红绿色盲的遗传方式。教师展示教科书中图2-12,边讲解边引导学生复习基因的分离定律和受精作用的知识,并继续展示教科书图2-13。教师在讲解这两个图解时,要让学生理解它们之间的关系:图2-13是图2-12的延续,即图2-12中子代的女性携带者与另一个正常男性婚配就构成了图2-13。
把这两个图结合起来分析可以看出,男性患者将自己的色盲基因传给了他的女儿,再通过他的女儿传给了他的外孙。这就是交叉遗传。
关于图2-14和图2-15,教师可根据教材的要求让学生自己填图分析,并引导学生总结红绿色盲遗传的特点。
(1)男性多于女性。
(2)交叉遗传。即男性(色盲)→女性(色盲基因携带者,男性的女儿)→男性(色盲,男性的外孙,女性的儿子)。
(3)一般为隔代遗传。即第一代和第三代有病,第二代一般为色盲基因携带者。
抗维生素D佝偻病是显性伴性遗传病,其遗传特点与红绿色盲不同。教师可以先介绍其症状,再让学生写出婚配图解进行分析。
另外,教师可适当介绍上述遗传病与优生的关系。
4.举例说明伴性遗传在实践中的应用。
学习伴性遗传可以为人类的优生服务,还可以为农业生产服务。在介绍鸡的性别决定的遗传时,教师可补充其性别决定方式ZW型,并用图解的方式引导学生分析。
教学时教师还应注意以下问题。
1.“问题探讨”中的问题难度较大,学生一开始不容易回答出来,教师可将红绿色盲症状的介绍作为本节课教学的开始,用以引起学生的关注。抗维生素D佝偻病的症状和讨论中的两个问题可以揉进正文中进行介绍和探讨。
2.教师在引导学生分析红绿色盲和抗维生素D佝偻病的遗传方式时,可以及时和适当补充优生的知识,即根据图解讨论如何避免生出有遗传病的患儿,为后面将要学习的人类遗传病一节打下基础。
四、答案和提示
(一)问题探讨
该问题只有在学完本节内容之后,学生才能够比较全面地回答,因此,本问题具有开放性,只要求学生能够简单回答即可。
1.提示:红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病的基因位于性染色体上,因此这两种遗传病在遗传表现上总是和性别相联系。
2.提示:红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病基因尽管都位于X染色体上,但红绿色盲基因为隐性基因,而抗维生素D佝偻病基因为显性基因,因此,这两种遗传病与性别关联的表现不相同,红绿色盲表现为男性多于女性,而抗维生素D佝偻病则表现为女性多于男性。
(二)资料分析
1.红绿色盲基因位于X染色体上。
2.红绿色盲基因是隐性基因。
(三)练习
基础题
1.C。
2.B。
3.C。
4.(1)AaXBXb(妇),AaXBY(夫)。
(2)既不患白化病也不患红绿色盲的孩子的基因型:AAXBXB,AAXBXb,AaXBXB,AaXBXb,AaXBY,AAXBY。
拓展题
提示: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卵细胞与含Y的精子受精,产生XwXwY的个体为白眼雌果蝇,如果不含X的卵细胞与含Xw的精子受精,产生OXw的个体为红眼雄果蝇,这样就可以解释上述现象。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那只白眼雌果蝇中找到Y染色体,在那只红眼雄果蝇中找不到Y染色体,就可以证明解释是正确的。
五、参考资料
1.血友病
血友病为一组先天性凝血障碍性疾病,因缺乏的凝血因子不同而分为血友病甲、血友病乙和血友病丙。本组疾病的共同特点是出血。发病率以血友病甲最高,发病率为4×10-5~1×10-4,重症患者占存活男婴的1/7 000。乙次之,血友病丙罕见。
血友病甲为X连锁隐性遗传病,致病基因位于X染色体上。其遗传特点有:
(1)X连锁隐性遗传,男性患病,女性传递;
(2)女性携带者与正常男性所生子女中,男性1/2患病,1/2正常;女性1/2为携带者,1/2正常;
(3)男性患者与正常女性所生子女中,男性均正常,女性均为携带者;
(4)男性患者与女性携带者所生子女中,男性1/2正常,1/2患病;女性1/2为患者,1/2为携带者。
有20%~40%的患者无家族史,这是基因突变所引起的,可以遗传,遗传规律同前。
2.人类Y染色体连锁遗传
Y染色体上也带有基因,但是,目前已定位的基因很少。在Y染色体上只定位了H-Y抗原基因,人的TDF以及外耳道多毛等少数几个基因。在鱼类的Y染色体上具有较多的基因,如决定鱼的背鳍色素斑的基因。Y染色体只有极少部分与X染色体配对(绝大部分是不配对的),也就是同X不发生或极少发生交换。这样在进化中,Y染色体上发生的突变就会保留下来,而且会传递给男性后代。比如在某一家族中,曾祖父Y染色体有一特定序列,则其儿子、孙子、曾孙的Y染色体都会带有这种特定的标记,这种标记可以视为进化标记,也可以在鉴定亲子关系等方面起到独特的作用。Y染色体上基因遗传的特点是全雄性遗传(图20),因而Y染色体上的基因也叫全雄性基因。

图20 外耳道多毛症的家系图
2003年6月19日出版的《自然》杂志重点报道了Y染色体上男性特有区段的来源,它们有的来自X染色体,有的是进化过程中X染色体序列退化的遗迹,还有的是扩增的产物。同时,发现了在Y染色体上这些区段中有8个回文序列,在8个回文序列中有6个带有编码蛋白质的基因,而且这些基因差不多都专一地在睾丸中表达,表现为限性遗传。
3.性别决定的几种方式
(1)染色体决定性别
在二倍体动物以及人的体细胞中,都有一对与性别决定有明显而直接关系的染色体叫做性染色体,其他的染色体通称为常染色体。有些生物的雄体和雌体在性染色体的数目上是不同的,例如,蝗虫的性染色体,即X染色体,在雌虫的体细胞里是一对形态、结构相同的染色体(可用XX表示),但雄虫的体细胞里却只有一条性染色体(可用XO表示)。另一些生物的雌体和雄体的每个体细胞里都有一对性染色体,但它们在大小、形态和结构上随性别而不同。例如,猪雄性体细胞中是一对大小、形态、结构不同的性染色体,大的一条叫X染色体,小的一条叫Y染色体,雌性的体细胞中是一对X染色体。
X、Y性染色体在形态和内容上都不相同,它们有同源部分也有非同源部分。同源部分和非同源部分都含有基因,但因Y染色体上的基因数目很少,所以,一般位于X染色体上的基因在Y染色体上没有相应的等位基因。
从进化角度看,性染色体是由常染色体分化来的,随着分化程度的逐步加深,同源部分则逐渐缩小,或Y染色体逐渐缩短,最后消失。例如,雄蝗虫的性染色体可能最初是XY型,在进化过程中,Y染色体逐渐消失而成为XO型。因此X与Y染色体愈原始,它们的同源区段就愈长,非同源区段就愈短。由于Y染色体基因数目逐渐减少,最后变成不含基因的空体,或只含有一些与性别决定无关的基因,所以它在性别决定中失去了作用(如果蝇)。但是,高等动物和人类中随着X和Y染色体的进一步分化,Y染色体在性别决定中却起主要作用。
多数雌雄异体或异株的动、植物,雌、雄个体的性染色体组成不同,它们的性别是由性染色体差异决定的。动物的性染色体类型分为两大类型。
XY型  这一类型的动物雌性个体具有一对形态大小相同的性染色体,用XX表示;雄性个体则具有一对不同的性染色体,其中一条是X染色体,另一条是Y染色体,雄性个体的性染色体构型为XY,称为雄异配型。属这类性染色体的动物有大多数昆虫、圆虫、海胆、软体动物、环节动物、多足动物、蜘蛛、若干甲壳动物、硬骨鱼、部分两栖动物、哺乳动物等。
此外,在一部分昆虫(如蝗虫)中,雌性个体的性染色体为XX,雄性个体只有一条X染色体,没有Y染色体,这类雄异配型动物的性染色体用XO表示。
ZW型  这类动物与上述情况相反,雄性个体中有两条相同的性染色体,雌性个体中有两条不同的性染色体。因此,这类动物又称为雌异配型动物。为了与雄异配型动物相区别,这类动物的性染色体记为ZW型,雌性ZW,雄性ZZ。属于这一类型的动物有鸟类、鳞翅目昆虫、部分两栖类、爬行类及某些鱼类。在这类动物中,也有和雄异配型动物中类似的情况,雌性个体中不存在W染色体,这类雌异配型个体的性染色体记为ZO型。
无论属于哪种性染色体类型的动物,凡是异配性别个体(包括XY和ZW个体)均产生两种等比例的性染色体的配子,对于XY雄性而言,产生带X和Y染色体的两类精子,对于ZW雌性而言,产生带Z和W染色体的两类卵细胞;凡是同配性别的个体(包括XX和ZZ)只产生一种性染色体的配子。当精子和卵细胞随机结合时,形成异配性别和同配性别子代的机会相等,因而,动物群体中两性比例总是趋于1∶1。
(2)染色体组倍数与性别
在膜翅目昆虫中的蚂蚁、蜜蜂、黄蜂和小蜂等中,其性别与染色体组的倍数有关,雄性为单倍体,雌性为二倍体。如蜜蜂的雄蜂是由未受精的卵发育而成的,因而具有单倍体的染色体数(n=16)。蜂王和工蜂是由受精卵发育成的,具有二倍体的染色体数(2n=32)。在蜂类的性别决定中必定有某种与单倍体/二倍体的染色体安排有关联的机制存在。在寄生蜂的一个小茧蜂属中,也存在孤雌生殖的现象。这个属的雌蜂都是有20条染色体的二倍体,雄蜂都是有10条染色体的单倍体。雌蜂源于受精卵,但雄蜂通常出自未受精的卵。
(3)环境因子与性别决定
爬行类的温度性别决定大部分蛇类和蜥蜴类的性别是在受精时由性染色体决定的,但有一些龟鳖类和所有的鳄鱼的性别是由受精后的环境因子决定的。这些爬行类在某个发育时期内卵的温度是性别的决定因子。稍稍改变温度,就会使性比发生急剧变化。当卵在22~27 ℃孵化时,只产生一种性别;当卵在30 ℃以上的温度中孵化时,则产生另一种性别。只在很小的温度范围内同一批卵才会孵化出雌性和雄性两种个体。
后螠的位置性别决定海生蠕虫后螠雌虫体大,体形像一颗豆子,宽10 cm,口吻很长,可达l m,远端分叉。雄虫很小,只有1~3 mm长,生活在雌虫的子宫中,像一种寄生虫。这种蠕虫的性别完全是由机遇决定的。自由游泳的幼虫是中性的,如果落在海底就成为雌虫;如果由于机遇,也可能由于一种吸力,幼虫落在长长的口吻上,就会进入雌虫的口,游向子宫,发育成为一个共生的雄虫。雄虫生活在雌虫体内,使卵受精。把已经落在雌虫口吻上的幼虫移去,让它在离开雌性的情况下继续发育,则发育为间性。间性偏向雌性或雄性的程度取决于幼虫呆在雌虫口吻上的时间的长短。
4.高等植物的伴性遗传
植物性连锁遗传实例较少,其主要原因是雌雄异株植物不多。但是,在一些雌雄异株的植物如枣椰树和石竹科女娄菜属的一些种中也发现了性连锁遗传的性状。在这类植物中,雄株为XY,雌株为XX,即均为雄性异质型。
异株女娄菜有宽叶和窄叶两种类型,而且叶的宽窄与性别有关。这是因为控制这一相对性状的基因位于X染色体上,Y染色体上没有对应的基因。宽叶由显性基因B控制,窄叶由隐性基因b控制,而且基因b使花粉致死。如纯合宽叶雌株(XBXB)与窄叶雄株(XbY)杂交,子代全为宽叶雄株。杂合宽叶雌株(XBXb)与窄叶雄株杂交,子代亦全为雄株,但宽叶与窄叶各占一半。杂合宽叶雌株与宽叶雄株(XBY)杂交,子代雌株全为宽叶,雄株中宽叶与窄叶为1∶1。由于Xb的花粉不能参与受精,因而XbXb基因型不存在,故雌性个体没有窄叶类型。
女娄菜中还存在着一种金黄色植株突变体,但这种突变体只存在于雄株之中,雌株中没有或极少。研究发现,这一突变由隐性基因a控制,该基因位于X染色体上。XaY雄性个体金黄色,雌性不出现金黄色个体乃因Xa使花粉致死。XAXA和XAXa为正常绿色。XAXa(绿色)与XaY(金黄色)杂交,Xa花粉无授精能力,Y花粉与XA和Xa卵细胞结合,故后代全为雄性,没有雌性个体或雌性个体极少。在雄性个体中,正常绿色与金黄色的比例为1∶1。该性状的遗传与女娄菜叶宽的遗传同属性连锁致死。
自我检测的答案和提示
一、概念检测
判断题
1.×。
2.√。
3.×。
4.√。
5.×。
选择题
1.C。
2.C。
3.B。
4.A(该显性基因位于X染色体上)。
5.C。
二、知识迁移
1.设红绿色盲基因为b,那么(1)XbY;XBXB,XBXb。
(2)1/4。
2.(1)表现型正常的夫妇,后代均正常;夫妇一方是患者,子女有1/2为患者。
(2)选择生男孩。
(3)不携带。一对等位基因中,只要有一个是显性致病基因,就会表现为患者(真实遗传)。
3.是父方,可能是在减数分裂第二次分裂中,复制的Y染色体没有分开,产生了含有YY的精子。
三、技能应用
 减数分裂有丝分裂


点(1)染色体复制一次,细胞连续分裂两次。
(2)同源染色体在第一次分裂中发生联会(并且出现四分体及非姐妹染色单体的互换)。
(3)分裂后形成4个精子或1个卵细胞。
(4)分裂后,子细胞中染色体的数目减少一半。(1)染色体复制一次,细胞分裂一次。
(2)无同源染色体联会等行为。
(3)分裂后形成2个体细胞。
(4)分裂后,子细胞中染色体的数目与母细胞的相同。


点(1)在细胞分裂过程中都有纺锤丝出现。
(2)染色体在细胞分裂中都只复制一次。

四、思维拓展
1.性别和其他性状类似,也是受遗传物质和环境共同影响的,性反转现象可能是某种环境因素,使性腺出现反转现象的缘故。子代雌雄之比是2∶1。
2.否。孟德尔遗传规律的细胞学基础是减数分裂中染色体的分配规律,该规律只适用于真核生物。


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