《性别决定和伴性遗传》疑难教学分析

龙源期刊网《性别决定和伴性遗传》疑难教学分析作者：涂任金来源：《新农村》2010年第09期摘要:学生在学习“性别决定和伴性遗传”这一节内容时,有时会遇到一些难以理解和掌握的问题,如不帮助学生分析和解决这些疑难问题,必然会影响学生对这一部分知识的学习,会给学生正确理解和认识生物遗传现象,解答生物遗传方面的一些实际问题带来一定的困难。因此,教师在教学中要注意对其中的疑难问题进行剖析,帮助学生正确理解和掌握这一部分知识。关键词:性别决定伴性遗传疑难分析生物教材中“性别决定和伴性遗传”这一节内容与之前所学的三大遗传规律有着密切联系,既是对前者的补充,又是核遗传的进一步延伸,其不同之处是前者是基因位于常染色体上的遗传情况,而后者是基因位于性染色体上的遗传情况。学生在学习这一内容时,由于对生物其他性别决定的方式了解不够,有时会错误地认为生物的性别都是由性染色体决定的,也会对性染色体如何决定生物的性别认识不足;有时会对判断是常染色体遗传还是伴性遗传发生混淆,也会对上述两类遗传的显性遗传和隐性遗传情况的认识发生错误。因此在指导学生学习这一节内容时,教师要注意对其中的疑难问题进行剖析,引导学生从以下几个方面加以理解。一、生物的性别决定1.性别决定的概念性别决定一般是指雌雄异体的生物决定性别的方式。性别决定发生于受精卵形成时。2.性别决定的方式性别是生物界中普遍存在的一种性状。这种性状主要是由性染色体决定的,但也不完全由性染色体决定。生物的性别决定有以下几种方式。2.1性染色体决定性别:大多数生物性别是由性染色体决定的。其方式有以下类型:2.1.1XX—XY型性别决定。XX为雌性,XY为雄性。XY型性别决定是生物界中绝大多数生物决定性别的方式。大多数动物和人类以及雌雄异株的植物的性别决定都属于这种类型。2.1.2ZW—ZZ型性别决定。ZW为雌性,ZZ为雄性。鸟类、蛾蝶类、凤梨、草霉等属于此类型。2.1.3XX—XO型性别决定。雌性为XX,雄性为XO。如蝗虫、蟑螂、苦草等属于此类型。龙源期刊网型性别决定。如果蝇虽然也是XY染色体组合为雄性,XX染色体组合为雌性,但雄性不决定于Y染色体,而是决定于X染色体数与常染色体数之间的比例。如果X染色体与常染色体(A)数之间的比例为1(2X:2A)则为雌性,X染色体与常染色体数之比为0.5(X(Y):2A)则为雄性。再如酸模草性别是由X染色体与常染色体之间的比率决定的,与Y染色体关系很小。2.2基因决定性别一些生物性别差异不是由整个性染色体决定的,而是由一对、两对或多对等位基因决定的,如玉米的性别是由两对基因决定的。2.3环境决定性别例如一种叫后螠的海生蠕虫,雌雄个体的大小差异悬殊。这种动物的受精卵发育成幼虫时,若周围海水中无雌性成体存在,则幼虫发育成雌性;如果幼虫落到雌虫吻部则发育成雄虫,而且雄性程度是由它们在雌虫吻部停留的时间来决定的。如果把落在雌虫吻部的幼虫取下来,让它在离开雌虫的条件下继续发育,它就成为中间性。造成这种性别决定的原因可能是:雌虫吻部产生的一种类似激素的化学物质影响了幼虫的性别分化。又如某些蛙类的蝌蚪在20℃发育,雌雄各半,若在30℃发育,全部变成雄蛙,但两种情况下蛙中XX与XY染色体组合方式仍各占一半,说明环境只影响蛙的表型性别。再如对黄瓜早期施用大量氮肥可以促进雌花形成;缩短每日光照时间,雌花增多,雄花减少;CO2也有促进雌花形成的作用。2.4激素影响性别有一种两栖类的幼体,其雄性幼体在外加雌激素的作用下,全部发育为雌体。而雌性幼体在外加雄激素的作用下无明显影响。再如黄瓜喷洒乙烯,雌花明显增加;如果在黄瓜叶面喷洒赤霉素,雌花会大大减少,雄花会相应增多。2.5其它类型的性别决定如蜜蜂、蚂蚁等膜翅目昆虫的性别决定,雌体由受精卵(2n)发育而成,雄体由未受精卵(n)孤雌生殖发育而成。由于营养条件的差异决定受精卵既可发育为可育的蜂王(2n),也可发育为不育的工蜂(2n)。3.性别决定的机制(以人类的性别决定为例)人类的性别决定属于XX—XY机制。近年来,随着对基因研究的进一步深入,科学家们发现Y染色体短臂上的一个基因是性别决定基因,取名叫SRY基因,由于正常男性的Y染色体上都有SRY基因,因此能够形成睾丸并发育为男性。由于X染色体上没有SRY基因,因此,有XX染色体的人表现为女性。但是,有一些罕见的疾病,如染色体组型为46,XY的患者,经检查,虽然有Y染色体存在,但是由于Y染色体上SRY基因缺失,则不能形成睾丸而表现为女性。又如染色体组龙源期刊网的患者,经检查,虽然染色体组型中没有Y染色体,但是由于其他染色体上有SRY基因存在而能形成睾丸,因此可以发育为男性。由此可见,从分子水平上说,性别差异决定于某个基因,或者说决定于SRY基因。二、伴性遗传的情况分析和特点1.伴性遗传的概念伴性遗传是指有些生物性状的遗传与性别相关联的现象。这些生物性状的遗传受相应性染色体上的基因控制。2.性染色体上基因的分布及遗传(以人体为例),如图1。人类的性别决定属于XY型,在其体细胞中,XY这一对性染色体的大小形态不同。X染色体较大,Y染色体较小,它们的不同区段(见上面图示A、B、C、D4个区段)分布有不同的基因,每个区段基因的遗传情况各不相同,现分别总结如下:2.1X染色体A区段上的基因,在Y染色体D区段上可以找到对应的等位基因或相同基因。实际上这部分区段是X染色体和Y染色体的同源区段。位于这一区段上的基因,遗传时相当于常染色体中的一对同源染色体上的基因的遗传。若涉及到一对基因,遗传时遵循基因的分离定律;若涉及到两对或两对以上的基因,遗传时遵循基因的连锁和互换定律。该区段上的基因的遗传与生物的性别无明显关系。2.2Y染色体C区段上的基因在X染色体上找不到对应的等位基因或相同基因,该区段属于Y染色体的非同源区段。在这个区段上的基因,不论是显性还是隐性,只能随Y染色体遗传给雄性个体,此基因控制的性状仅在雄性个体上表现出来。这就是伴Y染色体遗传。2.3X染色体B区段上的基因在Y染色体上找不到对应的等位基因或相同基因,该区段属于X染色体的非同源区段。人类的色盲基因、血友病基因就位于X染色体的非同源区段。关于该区段上基因的遗传有两种情况:如果该区段上的基因为隐性致病基因,其遗传特点与色盲、血友病相同,即男性患者多于女性,并且是交叉遗传(父亲将致病基因通过女儿传给外孙)。如果该区段上的基因为显性致病基因,那么女性的基因型有3种:XBXB(患病)、XBXb(患病)、XbXb(正常);男性的基因型有2种:XBY(患病)、XbY(正常)。不难看出,男性只要一个Xb就表现正常,而女性只有两个Xb同时具备才表现正常,所以这种情况下的遗传往往是女性患者多于男性。另外,根据亲子代遗传规律,父亲患病(XBY)女儿必定患病;儿子患病(XBY),其致病基因一定来自母亲,且母亲一定患病,很显然也符合交叉遗传的特点。龙源期刊网综上所述,性染色体X、Y上均有基因分布,A区段和D区段上基因的遗传与性别无明显关系,B区段和C区段上基因的遗传与性别密切相关。2.4人类各类伴性遗传病的特点2.4.1伴X染色体隐性遗传:如人类的红绿色盲、血友病等。特点:女性患者的父亲和儿子一定是患者;男性患者多于女性患者;具有隔代遗传现象(如红绿色盲基因Xb往往是由男性通过他的女儿传给他的外孙)。2.4.2伴X染色体显性遗传:如抗维生素D佝偻病。特点:男性患者的母亲和女儿一定是患者;女性患者多于男性患者;具有世代连续性即连续几代都有患者。2.4.3伴Y染色体遗传:如人外耳道多毛症。特点:患者全为男性;遗传规律是父传子,子传孙。三、伴性遗传与遗传基本规律的关系1.与基因分离定律的关系1.1伴性遗传遵循基因的分离定律伴性遗传是基因分离定律的特例。伴性遗传也是由一对等位基因控制的一对相对性状的遗传,因此它也符合基因的分离定律,在形成配子时,性染色体上的等位基因也彼此分离。1.2伴性遗传有其特殊性雌雄个体的性染色体组成不同,有同型和异型两种形式。有些基因只存在于X或Z染色体上,Y或W染色体上无相应的等位基因,从而有在杂合体内(XbY或ZdW),单个隐性基因控制的性状也能体现。Y或W染色体上携带的基因,在X或Z染色体上无相应的等位基因,只限于在相应性别的个体之间传递。性状的遗传与性别相关联,在写表现型和统计后代比例时一定要与性别联系起来。2.与基因自由组合定律的联系在分析既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对或两对以上相对性状的遗传现象时,由位于性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理,由位于常染色体上的基因控制的性状按基因的分离定律处理,整体上则按基因的自由组合定律处理。龙源期刊网与基因的连锁和互换定律的联系性染色体上与性别决定无关的基因在遗传时往往与性别相联系,即性状表现在雌雄个体间有差异。伴性遗传实质上就是性连锁现象。四、关于遗传病遗传方式的判断1.正确判断显隐关系如果已知条件中告诉双亲都有病,子女出现无病,或遗传系谱中每代都有患者,且后代发病率比较高,一般认为是显性遗传病;如果已知条件中告诉双亲都无病,子女出现有病,或遗传系谱中有隔代遗传现象,则可判断为隐性遗传病。即所谓“无中生有为隐性,有中生无为显性”。2.正确判断伴性遗传与常染色体遗传不少学生在分析遗传现象或解题时,只要见到有男女性别之分的情况时都当作伴性遗传来处理,结果容易出现错误。那么,遇到上述情况应如何进行处理呢?一是要看题目的具体条件,看题中是否讲明了“是伴性遗传”或“控制性状的基因位于X染色体上”。一般未加说明,又没有要求判断属何种遗传或基因位于什么染色体上时都是常染色体遗传(教材中介绍过的人类红绿色盲、血友病除外);二是题目中若已指出某基因位于X染色体上或Y染色体上,则属于伴性遗传;三是题目中要求判断属何种遗传的,可按下列方法进行判断:若男性患者的子女中儿子全患病,则可确定为伴Y染色体遗传。若儿子为患者,母亲也一定是患者;父亲为患者,其女儿也一定是患者,则可确定为伴X染色体显性遗传。在确定是显性遗传的情况下,只要有一世代父亲表现有病,女儿中表现有正常的,就一定是常染色体显性遗传;或者只要有一世代母亲表现正常,儿子中有表现有病的,就一定不是伴X染色体显性遗传,必定是常染色体显性遗传。若母亲为患者,其儿子也一定是患者;女儿为患者,其父亲也一定是患者,则可确定为伴X染色体隐性遗传。在确定是隐性遗传的情况下,只要有一世代父亲表现正常,女儿中有病的,就一定是常染色体隐性遗传;或者只要有一世代母亲表现有病,儿子中表现有正常,儿子中有表现有病的,就一定不是伴X染色体显性遗传,必定是常染色体显性遗传。若母亲为患者,其儿子也一定是患者;女儿为患者,其父亲也一定是患者,则可确定为伴X染色体隐性遗传。在确定是隐性遗传的情况下,只要有一世代父亲表现正常,女儿中有病的,就一定是常染色体隐性遗传;或者只要有一世代母亲表现有病,儿子中表现有正常的,就一定不是伴X染色体隐性遗传,而必定是常染色体隐性遗传。若正常双亲生出患病的女儿,则可确定为常染色体隐性遗传。四是不能确定遗传类型的判断:若遗传图中无上述特征,就只能做不确定判断,只能从可能性方面推测,通常的原则是:若该病在代与代之间呈连续性,则该病很可能为显性遗传;若遗传图中的患者无性别差异,男、女患病的各占1/2,则该病很可能是常染色体上的基因控制的遗传病;若遗传图中的患者有明显的性别差异,男、女患者的差异较大,则该病很可能是性染色体上的基因控制的遗传病。教师在教学过程中要根据实际情况对这些问题进行具体分析指导,加深学生对这些问题的理解,帮助学生更好地理解和掌握所学知识,更好地运用所学知识解决一些实际问题。龙源期刊网参考文献:[1]徐进山