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《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。
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2.1.4X染色体与常染色体之间的平衡决定的XY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
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型为46,XX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。
《性别决定和伴性遗传》疑难教学分析
