曹燕波

1 對(duì)“基因重組”內(nèi)容的解讀

“基因重組”是人教版《必修2·遺傳與進(jìn)化》第5章“基因突變及其他變異”第1節(jié)“基因突變和基因重組”中一段內(nèi)容，教材對(duì)于“基因突變”花了大篇幅來(lái)介紹。而“基因重組”在課本中介紹的并不多，但在《江蘇省學(xué)業(yè)水平測(cè)試考試說(shuō)明》中“基因重組及其意義”與“基因突變的特征原因”卻是同等重要的。所以教師一定要對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行深入的解釋?zhuān)员阌趯W(xué)生理解。

這段內(nèi)容與前面“減數(shù)分裂和受精作用”有一定的聯(lián)系，并且又為下一節(jié)課“人類(lèi)遺傳病”打下了基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本段內(nèi)容有助于學(xué)生從基因和染色體變化的角度來(lái)認(rèn)識(shí)生物發(fā)生變異的原因;有助于進(jìn)一步加深對(duì)本模塊第6章和第7章內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和理解。

對(duì)于“基因重組”，教材中給出了這樣的定義：基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。對(duì)于教材中給出的“基因重組”的類(lèi)型包括：① 在生物體通過(guò)減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合。這樣由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產(chǎn)生變異。② 基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂形成四分體時(shí)期，位于同源染色體上的等位基因有時(shí)會(huì)隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換。

這段話(huà)對(duì)很多學(xué)生是有困惑的，困惑主要有：

困惑一：對(duì)于前面提到基因重組的第一種類(lèi)型：生物體通過(guò)減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合。這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產(chǎn)生變異。那么，基因重組到底是指形成了多種基因型不同的雌雄配子？還是指產(chǎn)生多種受精卵？如何理解配子多樣性與子代多樣性之間的關(guān)系？

困惑二：如果基因重組只是教材中提到的這兩種類(lèi)型的話(huà)，那么如何解釋肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中S型菌的DNA使R型菌轉(zhuǎn)化時(shí)是發(fā)生的基因重組呢？（細(xì)菌是原核生物，并不存在染色體）所以基因重組應(yīng)該不會(huì)是只有上面提到的兩種類(lèi)型，上面提到的類(lèi)型應(yīng)該只適用于進(jìn)行有性生殖的真核生物。而對(duì)于原核生物的基因重組通常只是部分基因組的轉(zhuǎn)移和重組，并且通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合和轉(zhuǎn)導(dǎo)等形式進(jìn)行。

2 教學(xué)策略

對(duì)于這段內(nèi)容的處理，一般的教學(xué)過(guò)程都是教師引導(dǎo)學(xué)生回顧孟德?tīng)栕杂山M合定律，提出一系列問(wèn)題串后，以“顧名思義”的方式進(jìn)行理解學(xué)習(xí)，總結(jié)出基因重組的定義。這種處理方式會(huì)使得學(xué)生一知半解。

筆者采取的方式是“師生對(duì)話(huà)——產(chǎn)生矛盾沖突一——引導(dǎo)、分析——師生共同解答——通過(guò)繪圖，回顧舊知識(shí)——再次產(chǎn)生矛盾沖突——引導(dǎo)、驗(yàn)證——師生共同總結(jié)提高”。

為引導(dǎo)學(xué)生更深入的理解基因重組，筆者進(jìn)行了如下的教學(xué)嘗試。

3 教學(xué)片段

教師和學(xué)生一起回憶孟德?tīng)栕杂山M合定律。

師：大家思考一下，基因重組是指基因的重新組合，哪些基因可以自由組合？

生：非同源染色體上的非等位基因可以自由組合。

師：這些基因自由組合的時(shí)期是什么時(shí)候？

生：減數(shù)第一次分裂的后期。

師：基因重新組合后有什么作用呢？例如基因型是AaBb的雄性個(gè)體（基因獨(dú)立遺傳），減數(shù)分裂完成（基因自由組合）后產(chǎn)生了什么？

生：產(chǎn)生了AB、ab、Ab、aB4種配子。

師：很好。那么如果這是一個(gè)AaBbCc的雄性個(gè)體（基因獨(dú)立遺傳），減數(shù)分裂完成（基因自由組合）后產(chǎn)生了幾種配子？

生：產(chǎn)生了ABC、abc、Abc、aBC、ABc、abC、AbC、aBc8種配子。

師：很好。所以基因重新組合后有什么用呢？

生：可以產(chǎn)生多種多樣的配子啊！

師：那么除了這樣非同源染色體上的非等位基因自由組合可以產(chǎn)生多種配子以外，還有沒(méi)有別的方法可以增加配子的種類(lèi)？

學(xué)生可能一下想不起來(lái)，這時(shí)教師可以引導(dǎo)：

師：在減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期可能會(huì)出現(xiàn)的交叉互換，大家可以自己畫(huà)圖表示，是不是也可以增加配子的種類(lèi)？

學(xué)生自己動(dòng)手畫(huà)圖（學(xué)生分組討論，教師巡視、觀察問(wèn)題解決的進(jìn)度）。

師生一起總結(jié)基因重組的定義以及基因重組的兩種常見(jiàn)類(lèi)型（都發(fā)生在減數(shù)第一次分裂）。

師：前面說(shuō)到3對(duì)等位基因AaBbCc重組至少可以產(chǎn)生8種配子，那么如果人的體細(xì)胞中有23對(duì)基因（獨(dú)立遺傳），請(qǐng)根據(jù)自由組合定律計(jì)算，一位父親可能產(chǎn)生多少種基因組成不同的精子，一位母親可能產(chǎn)生多種基因組成不同的卵細(xì)胞？

學(xué)生很容易推出會(huì)得到223種精子或卵細(xì)胞！

師：即使不考慮基因突變和基因重組的交叉互換如果你父母要再生一個(gè)孩子，所有基因與你完全相同的可能性有多少？

生：父親產(chǎn)生相同精子可能性是1/223，母親產(chǎn)生卵細(xì)胞也是1/223，所以再一個(gè)“我”可能性是1/246。

師：可見(jiàn)這樣的概率太小了，我們大家每一個(gè)人都是世界上獨(dú)一無(wú)二的！你是唯一的！

師：請(qǐng)大家判斷一下：孟德?tīng)柕膬蓪?duì)相對(duì)性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)中，黃色圓粒和綠色皺粒雜交通過(guò)基因重組使子二代出現(xiàn)了4種表現(xiàn)型，這種說(shuō)法準(zhǔn)確嗎？

生：好像是對(duì)的?。?/p>

師：（提示學(xué)生）通過(guò)基因重組是直接產(chǎn)生了多種多樣的配子，還是直接產(chǎn)生了多種多樣的子代？

生：是配子。

師：所以剛才問(wèn)的黃色圓粒和綠色皺粒雜交通過(guò)基因重組使子二代出現(xiàn)了4種表現(xiàn)型，這種說(shuō)準(zhǔn)確嗎？

生：不對(duì)！

師：那么子二代是通過(guò)什么過(guò)程產(chǎn)生4種表現(xiàn)型的？

學(xué)生一下子答不上來(lái)了。

師：（引導(dǎo)）請(qǐng)大家把書(shū)翻到25頁(yè)，看看受精作用中是如何闡述的吧：基因重組產(chǎn)生了多種多樣的配子，再加上受精過(guò)程中卵細(xì)胞和精子結(jié)合的隨機(jī)性，同一雙親的后代必然呈現(xiàn)多樣性。

生：恍然大悟。原來(lái)是基因重組和受精作用使得子二代出現(xiàn)了4種表現(xiàn)型??！

師：這些后代中總會(huì)有一些是含有能適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合。所以，基因重組是生物變異的豐富來(lái)源，是形成生物多樣性的重要原因，對(duì)生物進(jìn)化具有重要意義。

學(xué)生對(duì)于基因重組的理解有了質(zhì)的飛躍！

師：大家對(duì)于基因重組應(yīng)該有了大概的了解，那么有沒(méi)有同學(xué)能解釋一下，前面學(xué)到的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中S型菌的DNA使R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌的變異為什么也是基因重組呢？

生：肺炎雙球菌沒(méi)有進(jìn)行有性生殖，也不進(jìn)行減數(shù)分裂，想不通。

師：可遺傳變異的來(lái)源有三咱：基因突變;基因重組;染色體變異。肺炎雙球菌無(wú)染色體，所以不可能發(fā)生染色體變異，S型菌的DNA使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，不是R型菌的基因上某個(gè)堿基對(duì)改變的問(wèn)題，所以也不會(huì)是基因突變，那么只可能是基因重組！所以基因重組不只是教材上提到的兩種情況，應(yīng)該還會(huì)有其他情況。那就是原核生物的基因重組，它通常只是部分基因組的轉(zhuǎn)移和重組，并且通過(guò)轉(zhuǎn)化，接合和轉(zhuǎn)導(dǎo)等形式進(jìn)行。大家做個(gè)了解即可。

4 教學(xué)反思

首先教師備課一定要充分。在這個(gè)教學(xué)片段中，筆者沒(méi)有完全按照課本上的教學(xué)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行教學(xué)，而是對(duì)其進(jìn)行了合理的再加工。只有教師對(duì)相關(guān)知識(shí)了然于胸，把教材、學(xué)生鉆研透徹，才能應(yīng)對(duì)課堂上出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題。以上教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)以學(xué)生的思維過(guò)程為線(xiàn)索，在教師的引導(dǎo)下，有利于引起學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中產(chǎn)生矛盾沖突，便于突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在這節(jié)課中，學(xué)生在已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以為自己很理解定義后回答問(wèn)題受挫，再推翻，再重新認(rèn)識(shí)定義。當(dāng)解決這些矛盾后，學(xué)生對(duì)正確的結(jié)論會(huì)有更深刻的認(rèn)識(shí)，在自己的腦海中也會(huì)留下深刻的印象。同時(shí)通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，探索問(wèn)題，得出結(jié)論可以逐步提高學(xué)生分析現(xiàn)象、推理驗(yàn)證和解決問(wèn)題的綜合思維能力。

其次教師引導(dǎo)學(xué)生適當(dāng)回顧前面學(xué)習(xí)的知識(shí)，溫故而知新。只有前后貫通，學(xué)生才能更好理解和接受相關(guān)知識(shí)，達(dá)到教學(xué)的目的。