假說--演繹法在解決遺傳問題中的應(yīng)用1

1、假說-演繹法在解決遺傳問題中的應(yīng)用羅田縣育英高中 李小初 “假說演繹法”是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，它是指在觀察和分析的基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)果。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相符，就證明假說是正確的，反之，則說明假說是錯(cuò)誤的。下圖1為假說演繹推理的邏輯關(guān)系。圖1“假說演繹法”在科學(xué)發(fā)展中起著十分重要的作用，例如，孟德爾發(fā)現(xiàn)基因分離定律和自由組合定律的過程；薩頓提出的基因和染色體之間的平行關(guān)系學(xué)說；DNA分子的半保留復(fù)制特點(diǎn)的提出，等等科學(xué)發(fā)現(xiàn)就是“假說演繹法”的生動(dòng)體現(xiàn)。下圖2以一對(duì)相對(duì)性狀的分離實(shí)驗(yàn)為例，看看孟

2、德爾在進(jìn)行豌豆雜交實(shí)驗(yàn)過程中，以及提出基因的分離定律的過程中，是怎樣體現(xiàn)假說演繹法的：“假說演繹法”不僅僅是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的方法，也是學(xué)生認(rèn)識(shí)客觀事物，形成客觀規(guī)律的重要的科學(xué)探究方法。2013年普通高等學(xué)校招生考試大綱及考試說明中生物部分就明確規(guī)定：學(xué)生應(yīng)“具有對(duì)一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，包括運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查，假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。”下面我將結(jié)合實(shí)例簡述一下假說-演繹法在解決生物遺傳問題中的應(yīng)用。例從一個(gè)自然果蠅種群中選出一部分未交配過的灰色和黃色兩種體色的果蠅，這兩種體色的果蠅數(shù)量相等，每種體色的果蠅雌雄各半。已知灰色和黃色這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控

3、制，所有果蠅均能正常生活，性狀的分離符合遺傳的基本定律。請(qǐng)回答下列問題：圖2（1）種群中的個(gè)體通過繁殖將各自的 傳遞給后代。（2）確定某性狀由細(xì)胞核基因決定，還是由細(xì)胞質(zhì)基因決定，可采用的雜交方法是 。（3）如果控制體色的基因位于常染色上，則該自然果蠅種群中控制體色的基因型有 種；如果控制體色的基因位于X染色體上，則種群中控制體色的基因型有 種。 (4)現(xiàn)用兩個(gè)雜交組合：灰色雌蠅×黃色雄蠅、黃色雌蠅×灰色雄蠅，只做一代雜交試驗(yàn)，每個(gè)雜交組合選用多對(duì)果蠅。推測兩個(gè)雜交組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀，并以此為依據(jù)，對(duì)哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體

4、上這兩個(gè)問題，做出相應(yīng)的推斷。(要求：只寫出子一代的性狀表現(xiàn)和相應(yīng)推斷的結(jié)論)解析：此題的前三小題都比較簡單，我重點(diǎn)來分析第四小題：（1）題目中：“從一個(gè)自然果蠅種群中選出”“每個(gè)雜交組合選用多對(duì)果蠅”的意思是告訴我們，用作雜交組合的果蠅有純合子，也有雜合子。（2）題目要求推測兩個(gè)雜交組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀，并以此為依據(jù)再推斷出哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上，所以我們必須2個(gè)組合同時(shí)討論。（3）題目只給出了兩個(gè)雜交組合的性狀表現(xiàn)，卻不知道親代兩性狀間的顯隱性關(guān)系和控制體色基因的位置。因而無法直接推測子一代可能出現(xiàn)的性狀。因此，我們不妨采用假說演繹法進(jìn)行

5、解答。假設(shè)1 黃色為顯性，基因位于常染色體上。則    P  灰色雌蠅×黃色雄蠅                     P      黃色雌蠅×灰色雄蠅         

6、0;    aa     AA(或Aa)                            AA(或Aa)    aa          

7、;                                                   

8、60;                                F1          Aa (Aa     aa )    

9、0;         F1         Aa (Aa      aa )                         &#

10、160;                  黃色 黃色    灰色                      黃色 黃色    灰色

11、0;                              后代的性狀表現(xiàn)都是：黃色個(gè)體多于灰色個(gè)體， 并且體色的遺傳與性別無關(guān)。    假設(shè)2 灰色為顯性，基因位于常染色體上。則    P  灰色雌蠅×黃

12、色雄蠅                  P        黃色雌蠅×灰色雄蠅             AA(或Aa) aa        

13、                        aa  AA(或Aa)                         

14、                                                      &

15、#160;                 F1          Aa (Aa     aa )              F1    &

16、#160;       Aa (Aa      aa )                                    &

17、#160;       灰色 灰色  黃色                         灰色 灰色  黃色        后代的性狀表現(xiàn)都是：灰色個(gè)體多于黃色個(gè)體， 

18、 并且體色的遺傳與性別無關(guān)。               假設(shè)3 黃色為顯性，基因位于X染色體上。則    P 灰色雌蠅×黃色雄蠅                 P  黃色雌蠅×灰色雄蠅 XaXa  

19、;    XAY                                     XA XA(或XAXa)  XaY        

20、                               F1    XAXa    XaY      F1  XA Xa  XA Y (或XA Xa  &

21、#160; Xa Xa    XA Y    Xa Y)          黃色雌性  灰色雄性                              黃色

22、雌性  黃色雄性   黃色雌性  灰色雌性  黃色雄性   灰色雄性  后代的性狀表現(xiàn)： 后代的性狀表現(xiàn)：雄性全部表現(xiàn)灰色，雌性全部表現(xiàn)黃色。 雌雄都有黃色和灰色，黃色個(gè)體多于灰色個(gè)體。假設(shè)4 灰色為顯性，基因位于X染色體上。則 P 灰色雌蠅×黃色雄蠅               

23、0;                           P  黃色雌蠅×灰色雄蠅 XAXA(或XAXa)  XaY                 

24、                                                  

25、         XaXa      XAY                                    &#

26、160;                                         F1 XA Xa  XA Y (或XA Xa    Xa Xa

27、0;   XA Y    Xa Y)          F1 XAXa      XaY    灰色雌性  灰色雄性    灰色雌性   黃色雌性    灰色雄性    黃色雄性    &#

28、160;    灰色雌性 黃色雄性后代的性狀表現(xiàn)： 后代的性狀表現(xiàn)：雌雄都有黃色和灰色，灰色個(gè)體多于黃色個(gè)體。   雄性全部表現(xiàn)黃色，雌性全部表現(xiàn)灰色。 根據(jù)以上分析，我們可以比較方便的寫出第(4)小題的正確答案。如果兩個(gè)雜交組合的子一代中都是黃色個(gè)體多于灰色個(gè)體，并且體色的遺傳與性別無關(guān)，則黃色為顯性，基因位于常染色體上。如果兩個(gè)雜交組合的子一代中都是灰色個(gè)體多于黃色個(gè)體，并且體色的遺傳與性別無關(guān)，則灰色為顯性，基因位于常染色體上。如果在雜交組合灰色雌蠅×黃色雄蠅中，子一代中的雄性全部表現(xiàn)灰色，雌性全部表現(xiàn)黃色；在雜交組合

29、黃色雌蠅×灰色雄蠅中，子一代中的黃色個(gè)體多于灰色個(gè)體，則黃色為顯性，基因位于X染色體上。如果在雜交組合黃色雌蠅×灰色雄蠅中，子一代中的雄性全部表現(xiàn)黃色，雌性全部表現(xiàn)灰色；在雜交組合灰色雌蠅×黃色雄蠅中，子一代中的灰色個(gè)體多于黃色個(gè)體，則灰色為顯性，基因位于X染色體上?？傊凹僬f-演繹法”對(duì)于學(xué)生的逆向思維的培養(yǎng)，對(duì)于學(xué)生能力的提高都有很好的作用，我們應(yīng)該在平時(shí)思考問題和解題時(shí)多用“假說演繹法”。例2：鴿子從出生到成年，雌雄個(gè)體在外觀上幾乎完全一樣，僅憑肉眼難以區(qū)別性別，已知雌性鴿子的性染色體組成為ZW，雄性鴿子的性染色體組成為ZZ。在鴿子中，有一半Z染色體的復(fù)等

30、位基因系列，BA(灰紅色)對(duì)B(藍(lán)色)顯性，B對(duì)b(巧克力色)顯性。現(xiàn)有一只灰紅色鴿子和一只藍(lán)色鴿子，它們的后代中出現(xiàn)了一只巧克力色的個(gè)體，據(jù)此：(1)能否判斷出這3只鴿子的性別?請(qǐng)用遺傳圖解輔以文字表達(dá)的方式推導(dǎo)結(jié)果。(2)若題中灰紅色鴿子和藍(lán)色鴿子進(jìn)行多次雜交，請(qǐng)求出后代的表現(xiàn)型及其比例(理論值),寫出推導(dǎo)過程。（1）假設(shè)一：灰紅色鴿子為雄性，藍(lán)色鴿子為雌性，則有：P：ZBAZ-（灰紅色）×ZBW（藍(lán)色） F Zb（巧克力色）由子代的表現(xiàn)型可知，親本中灰紅色鴿子的基因型必然為ZBAZb，所以子代鴿子的基因型必然為ZbW，為雌性。假設(shè)二：灰紅色鴿子為雌性，藍(lán)色鴿子為雄性，則有：P：

31、ZBAW（灰紅色）×ZBZ-（藍(lán)色） Zb（巧克力色）由子代的表現(xiàn)型可知，親本中藍(lán)色鴿子的基因型必然為ZBZb，所以子代鴿子的基因型必然為ZbW，為雌性。 結(jié)論：兩種假設(shè)中，子代巧克力色鴿子的基因型均為ZbW，所以其性別可以確定為雌性，但兩種假設(shè)都成立，故親本的性別無法確定。（2）若假設(shè)一成立，則有： 若假設(shè)二成立：則有：P： ZBAZb（灰紅色）×ZBW（藍(lán)色） P：ZBAW（灰紅色）×ZBZb（藍(lán)色） F： ZBAZB ZBAW ZBZb ZbW F： ZBAZB ZBAZb ZBW ZbW（灰紅色）（灰紅色）（藍(lán)色）（巧克力色） （灰紅色）（灰紅色）（藍(lán)色）

32、（巧克力色）2 ： 1 ： 1 2 ： 1 ： 1故灰紅色鴿子和藍(lán)色鴿子進(jìn)行多次雜交后，后代的表現(xiàn)型及其比例為：灰紅色：藍(lán)色：巧克力色2：1：1附：課堂練習(xí)：1.在解釋分離現(xiàn)象的原因時(shí)，下列哪項(xiàng)不屬于孟德爾假說的內(nèi)容 A生物的性狀是由遺傳因子決定的 B基因在體細(xì)胞染色體上成對(duì)存在 C受精時(shí)雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的 D配子只含有每對(duì)遺傳因子中的一個(gè) 2. 某遺傳試驗(yàn)小組用純合的紫花香豌豆（AABB）和白花香豌豆（aabb）雜交，得到F1植株366棵全部表現(xiàn)為紫花，F(xiàn)1自交后代1650棵，性狀分離比為97。是F1產(chǎn)生配子時(shí)不遵循自由組合定律呢？還是F1產(chǎn)生配子時(shí)仍遵循自由組合定律，只是其他原因?qū)е逻@

33、一特殊性狀分離比呢？請(qǐng)用假說演繹法對(duì)其進(jìn)行討論。(1)你的假說是_ _，根據(jù)你的假說，你演繹推理的結(jié)論是_ _。(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明你的假說是否正確。.實(shí)驗(yàn)步驟：_。_。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：_。_。3.孔雀魚是一種常見的觀賞魚，其性別決定方式屬于XY型，是非常好的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)材料。幾十年前，德國的一位育種者在眾多的孔雀魚幼魚中發(fā)現(xiàn)一條身體后半部為暗色的個(gè)體，并以此個(gè)體為基礎(chǔ)培育出了“禮服”品種。用“禮服”品種的雌魚作親本（P）與其它品種的雄魚雜交，所得子代（F1）個(gè)體中，雌雄魚均表現(xiàn)“禮服”性狀；將子代（F1）雌雄個(gè)體自由交配，所得子代（F2）個(gè)體中，雌魚均表現(xiàn) “禮服”性狀，雄魚表現(xiàn)為1/2“

34、禮服”性狀、1/2無“禮服”性狀。請(qǐng)用“假說演繹法”對(duì)“禮服”性狀的遺傳進(jìn)行研究。（1）“假說演繹法”的一般步驟為：提出問題 實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)得出結(jié)論。（2）在研究“禮服”性狀遺傳的步驟中，你的具體內(nèi)容是 。（3）在研究“禮服”性狀遺傳的步驟中，你的具體內(nèi)容是 。（2分）（4）在研究“禮服”性狀遺傳的步驟中，你的具體內(nèi)容是 （并請(qǐng)用遺傳圖解表示，基因符號(hào)為A、a）。（2分）（5）根據(jù)你的研究，請(qǐng)預(yù)測F2個(gè)體自由交配所得F3的性狀表現(xiàn)型之比為：雌“禮服”： 雌無“禮服”： 雄“禮服”： 雄無“禮服”= 。4.經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一只雌鼠的染色體上的某基因發(fā)生突變，使得野生型性狀變?yōu)橥蛔冃?。假定上述突變后的雌鼠為雜合子，讓其與野生型雄鼠雜交，F(xiàn)1代的表現(xiàn)型有4種，分別為突變型、野生型、突變型、野生型，比例為1111。從F1代選用野生型、突變型的個(gè)體進(jìn)行雜交，其下一代的表現(xiàn)型中所有的都為野生型，所有的都為突變型。該突變基因是位于X染色體上還是常染色體上呢？現(xiàn)有一同學(xué)根據(jù)上述情況，對(duì)于這一問題作出了以下的分析判斷，請(qǐng)你填寫該同學(xué)還沒完成的內(nèi)容。假設(shè)1：突變基因位于X染色體上 假設(shè)2：突變基因位于常染色體上遺傳圖解： 遺傳圖解 ：分析判斷