性别决定与伴性遗传
教学目标
1．使学生了解性别决定和伴性遗传现象的遗传物质基础，了解性别决定、伴性遗传现象与遗传的基本规律之间的关系。
2．通过介绍两性生物的性别比值、伴性遗传的现象，使学生练习从现象入手，运用遗传基本规律进行分析，经历提出假设，并设法求证的科学研究方法和过程，从而掌握运用遗传基本规律分析问题的方法。
3．通过介绍与生物的性别发育有关的内外因素，渗透内外因辩证关系的观点教育。通过对伴性遗传的现象及特点的分析，对学生进行科学态度的教育，使学生学会用客观的、科学的态度对待生活和人生。 重点、难点分析
性别决定和伴性遗传现象是遗传的基本规律在性别和与性别相关的性状方面的体现。知识重点有三：
（1）使学生理解性别决定和伴性遗传现象与遗传基本规律的关系。 （2）使学生学会运用遗传的基本规律去分析性别决定和伴性遗传现象。 （3）通过对性别决定和伴性遗传现象的观察和分析，提出假设，经过对假设的求证后，产生科学的结论。训练学生从现象出发，运用遗传规律去分析、去推论，就成为对学生进行科学方法训练的重点。 教学方法 讲述，学生讨论 课时 二课时 教学过程设计 第一课时：
1．对性别决定的预测。“根据对多种两性生物的观察，它们中的雌雄个体数比值大都是1：1。这个比数在我们前面学习过的内容中是否出现过？”通过这一提问引导学生回忆孟德尔的豌豆杂交试验。“1：1是测交实验的性状分离比值，是杂合体与隐性纯合体交配、产生后代的性状分离比。”“根据这一比值，你能否对两性生物中不同性别在遗传学上的差异作出估计或假设？”只要学生理解了所要解决的问题是：要从性别比数的现象预测决定性别的遗传物质的可能情况。“从1：1的性状分离比看，在两性生物中，某一性别可能为纯合体，另一性别可能为杂合体。”这个假设是可以完成的。有些学生可能会说出：“在人群的不同性别当中，女性是纯合体——XX型，男性是杂合体——XY型。”至于XX型染色体或XY型染色体学生可能不能说得很准确，这时只要说出“某一性别可能为纯合体，另一性别可能为杂合体。”就已达到目的。
2．在学生已经想到性别与纯合体、杂合体可能的关系后，就可以告诉学生：“这个假设已经被实验观察所证明。”1901年美国细胞学家麦克朗（McClung）在直翅目昆虫中首次发现并确定了性染色体。在雌蝗虫体细胞内的染色体是成对的，而在雄蝗虫体内则有一条单独的、不成对的染色体。也就是说，雌蝗虫是纯合体，而雄蝗虫可以看作是杂合体。这样在形成配子时，雌蝗虫只形成一种配子，雄蝗虫则形成两种配子。含有成对染色体的合于发育成为雌蝗虫，反之，则发育成为雄蝗虫。这个（在雌蝗虫体内）成对或（在雄蝗虫体内）不成对的染色体，因其与性别相关联而被定名为性染色体。其他的染色体则被称为常染色体。 “当了解了性染色体的发现过程后，根据雌、雄蝗虫性染色体的情况，我们是否能够进一步推测其它两性生物不同性别之间染色体可能的情况呢？”通过这一问题，促使学生沿着遗传物质的思维线索发散开去，学生会提出各种各样的推测，如“雄性的性染色体是一长、一短，雌性的性染色体是两条成对的。” “这个思路是沿着前面介绍的情况走下来的。还会不会有其他的可能呢？”在教师的不断鼓励与启发下，学生会进一步推测“会不会有雄性是纯合体，而雌性是杂合体的可能呢？”这个推测既沿着遗传物质的思路，同时又有新的开创。教师对此应予以肯定和鼓励。在推测的过程中，学生也可能会提出其他的、显得离谱的推测，对此只要没有明显的不合逻辑，教师就不要予以否定，而应当建议学生进一步吸收知识，设法证明自己的假设。对科学家们已经证明了的假设，教师在此要作一简要介绍（即XY型性别决定、ZW型性别决定）。
最后，教师应带领学生对有关决定性别的染色体的讨论做一小结。这个小结主要是从染色体情况与性别之间的关系着眼。
①XY型性别决定：果蝇和人类及多种高等动物的雄性异型性染色体性别决定。在此要对人类的染色体组型做简要介绍。
②ZO型性别决定：蝗虫的雄性异型性染色体性别决定（因为雄性没有相应的Y染色体，所以，这种性别决定方式可以看作是XY型性别决定的一种变型）。 ③ZW型性别决定：家蚕的雌性异型性染色体性别决定。
3．为使学生对生物的性别分化有一个完整的认识，最好能补充一些材料。在补充材料之前，应先问一问学生：“关于两性生物的性别决定你知道些什么？”学生可能会说出“蚜虫的孤雌生殖或蜜蜂的雄蜂与工蜂”的问题，也可能知道一些环境温度对生物的性别发育有影响的信息。学生表达的可能清楚也可能木清楚，对此教师最好能抓住机会，通过进一步的追问帮助学生把问题表达清楚。如果学生不知道或实在说不清楚，教师可以蜜蜂为例把与性别发育有关的问题做一简要介绍（具体内容详见小资料）：
①某些生物的卵细胞可木经受精而发育。如：蜜蜂群中的雄蜂。
②环境也会影响生物性别这一性状的表现。如：蜜蜂群中的蜂王与工蜂，都具有同样的遗传物质，只是由于在幼虫期吃蜂皇浆的天数不同就发育成为不同职能的蜂。
在此基础上可以总结一下影响性别决定的内外因素：
①影响性别决定的内部因素有性染色体和基因。近些年的研究已经确定人类Y染色体的短臂上有导致胚胎发育成为男性的睾丸基因，X染色体上没有这个基因。
②影响性别决定的外部因素有激素和温度。扬子鳄、海龟的性别分化与环境温度有关；许多葫芦科植物雌花的分化也依赖于环境温度或外加激素。
4．在了解了性别决定的内容应该让学生讨论两个问题，即①为什么很多生物的雌雄怵数量的比总是接近于1：1呢？②人类属于XY型的性别决定，生男孩和生女孩是由什么因素决定的呢？
通过讨论第①题，使学生进一步明确，性别的比例是由生殖细胞的比例所决定的，仍然符合孟德尔的两个规律。通过讨论第②题，使学生明确，人类的女性生男孩，是由含Y染色体的精子决定的，从而批判“重男轻女”的封建思想残余。尤其在农村地区，更应该明确和宣传相关的科学原理。
5．最后教师要给学生明确指出：“人类研究性别决定的目的是要为人类的社会生产服务。如：奶牛业为要生产牛奶，就希望母牛产下的小牛都是母牛；种瓜的农民希望多开雌花以增加产量，等等。”
三、第二课时： 1．提供研究素材。
由教师先进行有关材料的介绍：“生物学的研究有多种方法：实验法、观察法等。孟德尔采用的就是实验法，他用的实验材料是豌豆。上一节课我们介绍的生物学家麦克朗采用的是实验观察法，他用的实验材料是昆虫。如果要研究人类的遗传现象就不能采用实验法，而要采用调查法。1958年我国进行过一次遗传学方面的人口调查。调查发现，遗传病的发病率呈现家族特征。以下是一个色盲家系。请同学们运用你所学过的遗传学分析方法分析一下色盲的遗传有什么特点。” 由教师在黑板上板书一个典型的色盲家系（图5－2）：
2．这一阶段既是分析的过程，也是思维和科学方法的训练过程。当问题提出后，对于学生的各种看法，教师不要急于表态，要让学生把话说完。更主要的是，要把学生思维的积极性调动起来。
对于“从这个家族的遗传情况看，你能发现什么特点？”的这个提问，学生会回答：“发病的多是男性。”也会有学生说：“色盲多是隔代遗传”。“对于这个观察结果，你如何分析、如何假设呢？”
这时首先要确定的是显隐性关系。为要分析显隐性关系，教师可提示学生：“我们在前面的学习中曾经总结过：‘分析遗传现象应从哪里入手？’”学生自然会说：“应从隐性性状入手。”“那么，在这个遗传谱系中看，并非所有的家族成员都是色盲患者。这个现象告诉我们，色盲是一个什么样的性状？它又是由什么基因决定的呢？”“隐性性状、隐性基因”的答案学生很容易得出来。 “根据对这个遗传谱系的观察，我们应该如何假设？”因为从谱系提供的材料看色盲患者多是男性，会有学生假设：“这个基因是在Y染色体上的隐性基因”。很显然，这个假设与实际情况不符合。但教师不要急于否定学生的假设，而要引导学生思考：“如果是在Y染色体上的隐性基因，那么你对第四代出现的女性患者如何解释呢？”对此，肯定有学生会说：“应该假设这个隐性基因在X染色体上。”对于学生的这个回答，教师要进一步追问：“为什么你认为应该在X染色体上？”学生应该回答出：“女性没有Y染色体，而男性有X染色体。”教师在肯定了学生的回答正确之后，可以用“如果是在X染色体上的基因，我们可以通过理论推导来验证一下我们的假设。”的引导语，将教学引入下一阶段。 为要方便讨论，教师还应先把“一个基因与性染色体联系起来时，如何表示”介绍一下。
在得出：“色盲基因可能是X染色体上的隐性基因”的推论以后，要组织学生根据这个遗传谱系提供的材料进行分析。“在这个遗传谱系中，第三代男性患者的X染色体肯定是由谁提供的？”学生应该可以答出：“由母亲提供的。”“这位母亲色觉正常，说明什么？”学生能够回答：“说明这位母亲的两个X染色体中有一个色觉正常的基因。另有一个是由她的父亲提供的色盲基因。” “这个谱系的第二代女儿所生的儿子中，既有患色盲的男孩，又有色觉正常的男孩。这说明了什么？这与我们对第二代女性基因型的分析是否相符合？”对此，学生的回答可能不能一下子表述得很清楚，教师要用“男孩从母亲那里得到是什么性染色体？”的问题，引导学生的思路，帮助学生表述清楚。“男孩从母亲那里得到是X染色体。第三代男孩有色觉正常的，这说明什么？”“说明他从母亲那里得到了色觉正常的基因。”“同时这一家系中也有色盲的男孩，这说明什么？”“说明这个母亲有色育基因。”
“这个谱系的第四代出现了女性患者，对此你如何分析？是否是父亲的色盲遗传给了孩子？”此时，学生是可以正确地进行分析的。分析到这里，教师应该告诉学生：“我们的假设能够解释这个谱系的遗传病发病情况，可以说是能够成立的。”
但是一个假设或推论要能够成立，不仅要能够解释所观察到的现象，而且要能够做出预测。“根据我们的观察和假设，女性并非绝对木会发病。只是带有隐性基因的X染色体纯合的可能性较小，因此女性患病的可能性也较小。”这时教师可以告诉学生：“1958年我国进行的人口普查表明：色盲在我国人口当中，男性发病率为6.8％，女性发病率为0.5％。这一调查结果与我们的预测相符合。说明我们的假设是正确的。现代遗传学的研究也已经证实，导致色盲的基因位于X染色体上的非同源区段内，在Y染色体上没有等位基因。
3．至此教师要带领学生分析一下在人群当中有关色盲的各种基因型和表现型的可能性。表现型有两种：色觉正常和色盲，基因型按性别分有：男性两种，女性三种。根据这五种基因型分别婚配，分析后代患病的可能性（这一步可由学生用图解完成）。这一过程主要是引导学生通过思维的发散过程，把女性的三种基因型和男性的两种基因型写出，以及写出六种婚配组合的可能。让学生用图解来把每种婚配组合的子女情况写出后，再引导学生把各个图解进行综合分析，最后总结出色盲遗传的特点：①色盲是一种伴X的隐性遗传病；②一般地说，色盲基因是由男性通过他的女儿传给他的外孙；③男性患者多于女性。
关于上述色盲遗传的第二个特点，要强调“一般地说”，就是说也有特殊情况。此时可让学生来分析有何特殊情况。如果学生能从图解中分析出最为理想，如果学生分析不出，教师可用下面的一个问题来让学生思考、讨论；
“一个色盲男孩的父母、外祖父母、祖母均色觉正常，祖父是色盲。请问：该男孩的色盲基因是由谁遗传给他的？”
结论是“由外祖母传给男孩的”。这就是说，特殊情况是：女性携带者也可以把色盲基因通过她的女儿传给她的外孙。这样，学生可以较全面地认识色盲遗传的特点。
关于上述色盲遗传的第三个特点，应该组织学生讨论：为什么男性患者多于女性？使学生不但知其然，而且知其所以然。 4．教学中，对于具有色盲的男学生，要告诉他们：“如果你是色盲患者也不必为此愧不如人，因为色盲症的发现者——道尔顿本人就是一个色盲患者，而他也是18世纪英国著名的化学家和物理学家。关键是要向道尔顿那样不随意放过看似平常的小事，从中发现未知的规律。”
最后，教师要告诉学生：“伴性遗传的现象木仅发生在X染色体上，也发生在Y染色体上，如存在于Y染色体上的显性基因的遗传，只表现在男性，不表现在女性。这样的遗传现象称为限雄遗传。”并做最后总结：“所谓伴性遗传现象实际上是发生在性染色体上的非性别性状的遗传现象，它仍然符合基因的分离规律，只是同时表现为与性别相关联。”
五、本课题教学中应注意的问题：
1．本课题采用把科学知识还原到科学研究的过程中去讲授的方法，意在使学生掌握知识的同时，了解科学研究的方法，受到思维方法的训练。教师在教学中要切记：两条主线——一条科学知识主线、一条科学素质培养主线并行。科学知识的主线可以通过板书和教师安排的其他教学活动来突出、来强化；科学素质的培养则需要教师在课堂教学的过程中，有意识地去训练、去养成。
2．本课题参考课时数为两课时，但因为要组织学生讨论，授课时间可能会延长。因此，教师在制定教学计划时要安排一节机动课时，并准备一些相应的习题，以免被动。 小资料
一、与动物性别发育有关的资料：
1．蜜蜂群中蜂王所产下的卵中，有少数是不受精的，这些卵发育成为雄蜂。受精卵可能发育成为蜂王，也可能发育为工蜂。这取决于工蜂给受精卵发育成的幼虫喂蜂皇浆的天数。只吃
二、三天蜂皇浆的幼虫将发育为工蜂，经二十一天发育为成虫，虽为雌性，但没有生育能力；而发育为蜂王的幼虫要吃五天蜂皇浆，经十六天发育后就能产卵。
2.某种蛙类的蝌蚪在孵化温度为20℃时雌雄比例为1：1，而在30℃条件下则百分之百为雄性，但其基因型不变。
3．另有一种两栖类的幼体，其雄性在外加雌激素的作用下，全部发育为雌性。而其雌性幼体在外加雄激素的作用下无明显影响。
二、与植物的性别发育有关的具体资料：
1．如果在黄瓜的幼苗期供给的氮肥充足，在其花期就会开雌花多；如果给黄瓜植株全日光照，黄瓜全部开雄花。随着光照时间减少，雌花逐渐增多，而雄花逐渐减少。 2．某些植物激素对植物的性别分化也有明显作用。黄瓜喷洒乙烯利，雌花数明显增加。如果在黄瓜叶面喷洒赤霉素，雌花就会大大减少，雄花则相应增多。
三、摩尔根进行的果蝇性连锁实验：
1908年美国生物学家摩尔根开始进行果蝇实验。在实验室的上千只培育果蝇的瓶子中，摩尔根发现了一只白眼睛的雄性果蝇，而果蝇一般都是红眼睛的。摩尔根便用这只果蝇进行杂交实验。他让这只白眼睛的雄果蝇和红眼睛的雌果蝇交配，结果F1代不论雌雄都是红眼睛。再让这些红眼睛的果蝇相互交配（相当于植物的F1代自交），在它们生出的后代（相当于植物的F2代）中，出现了占总数四分之一的白眼睛果蝇，这正好是3：1的性状分离比。这个实验结果表明孟德尔揭示的遗传规律也适用于动物界。
事实使摩尔根改变了当初对孟德尔学说所持的怀疑态度，成为孟德尔学说的支持者。
但是摩尔根同时也注意到了在果蝇实验中出现的一个有趣现象：F2代的果蝇，雌的全是红眼睛，雄的一半是红眼睛，一半是白眼睛。也就是说：所有白眼睛的果蝇都是雄性。摩尔根抓住这一现象深入分析，终于发现了基因的连锁和互换规律
