分子遗传学综述例1

分子遗传学是在分子水平研究生命现象的学科，已经成为21世纪生命科学前沿学科，它的基础理论已经渗透到生命科学几乎所有的领域，是涵盖面非常广的一门学科，同时也是现代生物科学发展最快的学科之一。从分子遗传学发展以来逐渐从重视形态、代谢功能方面的演变延伸到研究基因和基因的结构和功能等的演变。

分子遗传学目前已成为综合性大学、理工科大学、农林院校等生命科学类各专业研究生的专业学位课，是继本科阶段课程如生物化学、分子生物学、遗传学等课程后的进一步学习，对提高研究生的基本科学素质、提升专业素养和增强科研创新等有着十分密切的联系和重要的影响。以分子遗传学为基础的遗传工程则正在发展成为一个新兴的工业生产领域，许多国家已经把分子遗传学及技术列为优先发展的高科技项目。在这样的发展潮流中，如何使学生能够及时了解快速发展的分子遗传学理论和技术的相关知识，为我国生命科学培养富有开拓精神、创新精神，具有国际竞争力的高层次、高质量的人才，研究生分子遗传学课程的改革必将成为我们探索的一个重要课题。

一、学院特色

生物化学与分子生物学学科是生命科学领域发展最为迅速的前沿学科之一，也是中国计量学院近年来重点建设的学科，2004年入选浙江省重点扶植学科，2005年获硕士学位点授予权。该学科的主要特色包括分子检测和检验技术、重大生物安全和生物入侵问题、植物天然活性产物的提取与利用、环境分子生物学与农产品安全等方面的研究，均从基因或蛋白质等方面来阐明具体的机理，这与分子遗传学存在着密切联系。随着分子遗传学概念的深入人心，为了适应培养基础厚、知识宽、素质高、能力强、面向21世纪开拓创新的生命科学优秀基础性人才的需要，结合我院专业特色和人才培养计划，2011年新增《分子遗传学》课程为本学院生物化学与分子生物学硕士研究生的专业学位课，并于2011-2012年第二学期正式实施教学工作。

二、教材的选择和教学内容的整合优化

本课程选用了以高等教育出版社出版的由路铁刚、丁毅主编的《分子遗传学》为教材。以南京大学出版社出版的由孙乃恩，孙东旭，煦编著的《分子遗传学》和高等教育出版社出版的由朱玉贤等编著的《现代分子生物学》等为参考教材，同时也选择了一些相关的动画网络电子教材。在教材上突出基础性、综合性、前沿性、时代性、创新性和引导性，并且符合相应的课时数，同时避免与其它课程的重复，能够适合应用型人才的教材。

同时，从分子遗传学的特色出发，优化教学内容，注重知识的横向和纵向衔接，删改与生物化学、分子生物学等相关课程间重复交叉内容，同时补充本教材内容的不足，使教学内容体现课程的特色性。课堂教学主要是讲授基因组学与后基因组学、基因组结构与功能、基因表达调控、基因突变与DNA损伤修复、遗传重组与转座、杂交育种与诱变育种、突变体的创制与应用、分子遗传学研究的常用技术介绍等。同时在讲授基础知识的同时也结合相关前沿热点领域的知识和进展，如适当引入学科前沿内容以激发学生的学生兴趣，并将最新的知识理论和科学热点通过文献介绍给学生。不仅达到授课内容国际化、教学理念前瞻化，而且可以培养研究生学习外文文献的能力和思考科学问题的方法和习惯。教学过程全部采用多媒体与动画网络资源的教学方法相结合。在讲授部分内容时，注重启发研究生寻找自己相关课题进一步研究的新切入点，引导其通过科研和实验过程去解决问题。实现在有限的课时中讲授分子遗传学的新发展、新观念，为学生的思维打开一扇通向未来之门。

三、采用启发式、引导式、讨论式的教学方法

研究生教育是我国教育结构中最高层次的教育，培养的研究生不仅要有坚实的理论基础，还要有鲜明的创新性，所以对于这种层次的教学，需要采用多种教学方式如启发式、引导式、讨论式。首先，在授课中进行启发式教学，引导学生积极思考，按照提出问题、分析问题、解决问题的思路进行讲解，而不是简单的背记已有的结论，并在教学过程中增加专业英语词汇，通过课堂上的反复讲授，既能增加学生的专业英语词汇量，帮助学生更好地理解教材内容，又提高了阅读外文文献的能力，为将来的专业及科研工作打下良好的基础。其次，为了进一步巩固理论课堂所学知识，并将理论与将来的研究课题联系起来，设立相关的讨论课，每个学生以分子遗传学技术结合自己的研究方向，写出课题设计思路，可以是目前正在研究的课题，也可以是假想的课题。让学生在课余时间通过文献查找和整理，准备讨论提纲，并分组讨论。鼓励学生积极发言，阐明自己的科研思路，同时教师通过积极正确的引导，使课题设计更加合理，并赋予创新性。最后，进行课堂学术报告竞赛活动，通过设计一些学科发展前沿与动态相关的讨论议题，如突变体创制的应用前景、转基因作物的安全性等。

四、采用综合测评的方式评定成绩

本课程成绩的评定采用综合测评的方式，进行基础理论闭卷考试、综述撰写和课堂讨论表现相结合的方法，让研究生通过查阅文献，撰写综述，课堂讨论等，锻炼研究生的归纳总结，推陈出新，开拓创新的综合能力。也有利于提高研究生的学习热情，并充分调动研究生主动探究的积极性和主动性。这种考试方法的建立，也增加了对学生的学习情况评价的客观性，对创新能力培养和教学评价方式作有益的探索。

综上所述，本次教学改革将全面推进研究生的教学工作，并且使教学内容体现基础性、综合性、前沿性、时代性、创新性和引导性。不仅可以有效地提高分子遗传学的教学效果和处理与其它相关课程的衔接问题，而且还可以增强研究生的自主学习、科研创新等能力，让他们实现科学知识向技术的转化，为研究生独立开展项目研究和申报课题奠定基础，最终产出一定的科研成果，甚至实际的生产力。

参考文献

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分子遗传学综述例2

【Abstract】 Objective：To analyze GJB2 gene mutations in patients with non-syndrome children with neurosensory deafness，and ravel specific clinical manifestations of deafness gene and corresponding and provide a theoretical basis for genetic counseling，prenatal diagnosis and clinical treatment.Method：GJB2 gene was detected by polymerase chain reaction and direct sequencing of 50 patients with hereditary non syndrome deafness in Shenzhen and 100 healthy controls.Result：The 100 patients with 235delC GJB2 point mutations were detected by polymerase chain reaction and direct sequencing in 56 patients.Among them，26 cases were homozygous mutation，and 30 cases were heterozygous mutation.Conclusion：GJB2 gene mutation is one of the most important molecular causes of non syndrome children with nervous deafness，and the most common mutation type of GJB2 gene is 235delC，and itis of great significance for clinical detection of GJB2 gene.

【Key words】 Deafness； GJB2 gene； Gene mutation； PCR amplification； Restriction enzyme digestion analysis

First-author’s address：The Third People’s Hospital of Shenzhen，Shenzhen 518112，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.21.006

由于家族遗传和多种生存因素的影响，感音神经性耳聋成为高发率疾病之一，根据产生原因可分为遗传性耳聋与非遗传性耳聋。通过研究发现，作为常见的遗传性疾病之一，遗传性耳聋主要由多种相应的基因突变导致[1-3]。遗传性耳聋又细分为综合征耳聋（syndromic hearing loss， SHI）和非综合征耳聋（non-syndromic hearing loss，NSHL）[4]，其中，经过多年临床研究发现，NSHL主要通过常染色体隐性遗传，占79%，由GJB2（gap junction beta2）基因突变所导致的重度及极重度语前聋占其中的51%[14]。笔者通过对非综合征型感音神经性聋患儿的耳聋基因突变进行具体分析，研究GJB2基因突变与相应的特异性临床表现，从而为耳聋患者的遗传咨询和产前诊断提供理论基础，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集深圳地区遗传性非综合征耳聋患者100例和健康对照组50例，提取DNA，利用PCR扩增及限制性内切酶酶切分析初筛GJB2 235delC突变者，然后再进行DNA直接测序。

1.2 方法

1.2.1 DNA制备 使用试剂盒提取DNA，根据试剂盒中的说明书步骤进行DNA提取，利用紫外分光光度计对提取的适量DNA进行定量和纯度检测，余量放-60 ℃冰箱保存备用。

1.2.2 引物设计与合成 可以通过上海生工生物工程技术服务有限公司合成引物。段中的正向引物序列为Cx26AF：5’-TCTTTTCCAGAGCAAACCGCC-3’，反向引物序列为Cx26AR：5’-GCCTTCGATGCGGACCTTC-3’；B片段中的正向引物序列为Cx26BF：5’-CCGGAGACATGAGAAGAAGAG-3’，反向引物序列为Cx26BR：5’-TGAGCACGGGTTGCCTCATC-3’[15]。

1.2.3 235delC 酶切检测 通过PCR反应进行DNA编码区的扩增。PCR产物20μL加入限制性内切酶ApaI（MBI公司）2.5μL，相应的缓冲液3μL加双重蒸馏水至总体积30μL。2%琼脂糖凝胶电泳。正常PCR产物中有ApaI酶切位点GGGCCC，可被酶切为155 bp和267 bp两条带；如有235delC突变，酶切位点就会消失；如为纯合突变，其PCR产物不被酶切，仅有一条442 bp的条带；如为杂合突变，则其中一条DNA链被酶切为155 bp和267 bp两条带，另一条DNA链不被消化，即会出现三条带：422 bp、155 bp和267 bp。

1.2.4 DNA测序 对酶切反应的PCR产物进行纯化处理，再作Cycle Sequencing反应。反应过程中的实验条件为95 ℃1 min，95 ℃变性10 s，5 ℃退火5 s，60 ℃延伸4 min，循环25次[16]。对反应产物进行醋酸钠/酒精纯化，用ABI377测序仪进行直接测序（正反向测序），通过DNAstar软件的SeqMan分析测序结果。

2 结果

2.1 临床资料分析 对100例耳聋患者进行纯音测听检查、听性脑干反应检查。听性脑干反应检查结果与纯音测听检查结果相符，见表1。

2.2 酶切结果 对100例感音神经性耳聋患儿和对照组样本进行酶切反应，观察并查出GJB2 235delC位点突变。对酶切产物进行电泳处理后发现：100例耳聋患者中三条条带（853 bp、467 bp和300 bp）者3例，说明存在GJB2 235delC杂合突变；一条条带（300 bp）者2例，说明GJB2 235delC纯合突变，其余为两条条带（155 bp和267 bp），说明无235delC 突变，见图1。

2.3 测序结果 通过对酶切结果呈阳性样本的PCR产物进行DNA直接测序，共检出携带GJB2 235delC点突变56例，占56%。其中，26例为纯合突变，30例为杂合突变，与酶切结果差异较小，见图2。

3 讨论

GJB2基因全长为4804 bp，编码区为678 bp，主要由两外显子组成，即一个外显子1（exon1）和一个长蛋白编码外显子2（exon2），且编码区主要存在于外显子2上[17]。GJB2基因编码产物为缝隙连接蛋白Connexin-26（Cx26），Cx26为跨膜蛋白，含5类结构域：N端结构域，2个细胞外结构域，4个跨膜结构域，C端结构域和胞质连接结构域。Cx26蛋白在细胞缝隙连接处以六聚体的形式形成穿膜通道，分布于耳蜗的血管纹、基底细胞、螺旋缘凸、神经感觉上皮及耳蜗传导纤维等处，是细胞间电解质、第二信使和代谢物质的重要通道，在信息传递和物质交换中发挥重要作用[18]。

非综合征性感音神经性耳聋主要由于GJB2基因突变引起，目前，经过临床研究，在GJB2基因中已发现111中突变形式，显性突变9种，隐性突变92种[4]。由于不同突变形式导致病变产生得原因有多种：由于起始密码子的突变，即1AG，将GJB2基因的起始密码从Met变成Val，但是这种突变方式不合成蛋白质；碱基插入或缺失，如35delG，269insT，使GJB2基因发生移码突变，Cx26蛋白的氨基酸序列发生变化，导致Cx26失活；基因突变后出现终止密码子，如132GA，导致突变后Trp（TGG）变成终止密码子（TGA），从而终止蛋白质的合成。同样，由于不同的GJB2基因突变引起不同的听力衰减程度，即使在一个家庭中，携带相同基因突变的个体间同样存在显著差异。现阶段，虽然还无法对不同GJB2基因突变所致的临床症状下结论，但一些研究发现基因突变引起的临床症状具有明显特征。除此之外，GJB2基因中的隐形遗传突变有可能发生在任何部位，而显性遗传突变，如125delAGG，会引起轻度到重度的听力缺失，通常还会产生皮肤病症。

遗传基因的多态性并不伴随着相应的遗传性状，主要是因为某个个体DNA分子结构的变化，并不改变基因的功能和表达性状。通常在基因序列中，一些不参与蛋白质合成和无重要调节功能的区域发生突变会导致基因存在多态性，当这种突变独立产生作用时，并不引起疾病。相对于其他基因，GJB2基因突变的多态性表达较高，所以要明确GJB2的基因突变属于致病突变还是多态性表达是非常有必要的。现阶段的临床研究表明，在GJB2基因突变中，诸如G79A、A341G、T101C等在内的42种基因突变是多态性表达，其中仍有许多如109E-A突变等GJB2基因突变的归类还存在许多争议，这就需要更深一步的临床研究和实验进行验证[19]。

对于生存习惯和环境不同的人群中，由GJB2基因突变造成的患儿听力缺失的影响也不尽相同。研究发现，生活在北欧地区的高加索人中，将近20%的听力缺失个体中发现有GJB2位点突变，在患语前聋听力缺失的韩国人中为5%，以色列人为43%。在北欧犹太教徒、高加索人和加纳人种中，在GJB2基因突变中，与听力能力缺失相关且出现频率较多的基因位点分别是35delG、167delT和235delC。而在我国，235delC的突变情况在不同区域也不一样，且纯合子与杂合子之间的比例也有差异。研究统计显示，东部235delC纯合子及杂合子出现的次数较西部偏多；在大部分地区，235delC杂合子与纯合子的比率大致相等。然而，部分区域，纯合子与杂合子的比率相差较大，如北京、吉林等城市，235delC纯合子频率约是杂合子的二倍。并且在不同民族之间，235delC的突变情况也有显著不同，如235delC等位基因突变在藏族出现的次数相对其他民族较低，而在满族中频率较高[20]。

多年临床研究发现，感音性耳聋主要由GJB2基因突变造成，所以对有遗传病史的家庭进行遗传知识普及和教育并开展基因检测，以及对遗传性耳聋进行产前诊断是非常有必要的。

人的语言形成的关键时期是幼儿语前期，因此在新生儿的常规听力检查中，应增加GJB2基因检测，便于早发现、早诊断、早干预以及早治疗。对于一些产前诊断中，已经明确感音性耳聋的前提下，还可以通过遗传学指导和手段干预下，进行二次生育，避免再次生育由于遗传基因突变致聋的患儿。由于GJB2基因突变的类型多且杂，可通过对非综合征性遗传性耳聋患者的GJB2基因进行直接测序，在诊断出大多数已发现突变的同时，查出新的基因突变，为临床诊断、治疗提供理论支持和实验研究。

最后，相对遗传性聋这一大类疾病来说，上述已经明确疾病表型和致病基因的病种只是其中很少一部分，遗传性聋致病基因多且功能复杂，要实现从基因筛查到最终诊断的突破任重道远，大部分遗传性聋的明确基因诊断还依赖于未来临床诊断水平、分子生物学水平以及生物信息学发展。随着听力学、影像学等临床诊断技术不断提高，同时分子生物学技术不断发展使得基因筛查和检测不但变得越来越便捷和可靠，而且能够得到的遗传数据也越来越大，随着生物信息学的发展，这些大量筛查数据和成果的临床指导价值也将逐步清晰化，届时必将会有更多的遗传性聋能够完成明确的基因诊断[21]。

参考文献

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分子遗传学综述例3

中图分类号：TM346 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）04-0142-02

同步发电机励磁系统起到控制机端电压、控制无功功率的分配、改善电力系统稳定性的作用，对电力系统影响巨大。励磁系统性能优劣与其参数密不可分，因此准确辩识发电机励磁系统参数非常必要。

近年来，智能优化算法被用于发电机励磁系统参数辨识，这些算法包括：蚁群算法[1]、遗传算法[2-3]、粒子群算法[4]。智能算法被用于励磁系统参数辨识，相对于频域法和时域法参数辨识方法，智能算法能有效辨识非线性环节，并能一次辨识出系统的每一个环节传递函数的参数[5]。本文将蚁群算法、遗传算法、粒子群算法用于发电机励磁系统参数辨识。通过MATLAB建模仿真实验，对发电机励磁系统参数辨识的三种智能算法的速度、精确程度进行综合比较，并得出了结论。

仿真模型为湖南某电厂一台型号为MEC3300的600MW机组励磁系统。厂家提供的发电机组模型框图如图1所示，待辨识的参数有15个。

1 智能算法的特点

蚁群算法是模拟蚂蚁觅食的基于种群的进化算法，采用正反馈机制是其最为显著的特点。它通过【最优路径上蚂蚁数量的增加信息素强度增加后来蚂蚁选择概率增大最优路径上蚂蚁数量更大增加】达到最终收敛于最优路径上。

遗传算法模拟自然界中生物的遗传和进化机理，在优化过程中借鉴了生物学中的染色体和基因等概念，遗传操作能求解无数值概念或很难有数值概念的优化问题。遗传算法通过交叉算子产生新个体，这是遗传算法与其他仿生优化算法的不同之处。粒子群算法是模拟鸟类群体行为的一种算法，是一种启发式算法，与其他仿生优化算法相比，其受所求问题维数的影响较小。

2 发电机励磁系统参数辨识智能优化算法原理

发电机励磁系统参数辨识方法的原理如图2所示。辨识过程中，根据发电机的实际输出和电气模型输出的差值，通过智能优化算法对电气模型参数不断修正，从而辨识出发电机励磁系统的参数[6]。辨识过程：规定一目标函数，它通常是误差e的函数，实际系统和电气模型系统在同一激励信号x的作用下，产生实际输出信号yr和模型输出信号ym，其误差为e，经辨识准则计算后，去修正模型参数，反复进行，直至误差e满足目标函数最小为止。上述过程的数学描述可写为，令

3 实验及其结果分析

3.1 实验

实验时，从输入端输入阶跃电压信号，从励磁机端和发电机端取输出电压信号，经过专门的采集卡采集数据并上传给计算机保存，最后由Matlab软件完成智能优化算法的参数辨识。表1所示，为励磁系统的15个参数的辨识结果。

3.2 实验结果及分析

在主频为2.93GHz的电脑上，通过matlab7.8软件对系统输出励磁电压和机端电压进行仿真实验，三种实验方法得出的数据与实际数据结果对比如图3-图5所示。

仿真实验结果显示，对于系统输出励磁电压来说，遗传算法最准确，其次是粒子群算法，相对较差的是蚁群算法；对于系统输出机端电压来说，蚁群算法最准确，其次是遗传算法和粒子群算法，后两种算法结果相差不大。在进化代数相同的情况下，三种算法中蚁群算法所需时间最短，遗传算法次之，粒子群算法最长；遗传算法适应度最高，其次是蚁群算法，最差是微粒群算法。因为不是在线参数辨识，辨识时间不是关键问题。综上所述，发电机励磁系统参数辨识的三种智能算法中，遗传算法最优。

参考文献

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分子遗传学综述例4

例1 （2014新课标卷I，29）（1）在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精溶液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是 ;龙胆紫溶液属于 性染料，能够使细胞中的 着色。

（2）用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为： 。

【错因剖析】一是基础知识掌握不牢，导致答题不准确。如不能正确区分“控制代谢的中心”与“代谢的中心”。二是书写错误。如将“新陈代谢”写成“生成代谢”“生陈代谢”“新陈代泄”等。

【正确答案】（1）使组织中的细胞相互分离 碱 染色体 （2）细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所，是细胞代谢和遗传的控制中心

【抢分策略】正确处理看书与做题的关系。

（1）看书（主要是教材）与做题是相辅相成的。看书能形成知识网络，做题能有效检测前阶段的学习效果及灵活运用知识的能力，查找自己掌握知识点的漏洞和缺陷所在。所以在冲刺阶段也要要适量、有针对性地做题，查漏补缺，回归教材，巩固基础。

（2）做题应精做多思，所选的题目应有针对性，照顾到各类题型。要真正地把生物学习的知识和解题的能力内化为生物学中的一种“涵养”，真正懂得每做一道题都能高效回顾基础的理论和概念，认真地品味它们在整个章节体系中，尤其是在一些常用的重要方法中的地位和意义。

（3）看而不做不知运用，做而不看效率低下。要先把当天计划复习的内容快速浏览一遍，思考一遍，理解后再有针对性地去做题。

二、审题能力欠缺

例2 （2013新课标卷Ⅰ，31）一对相对性状可受多对等位基因控制，如某植物花的紫色（显性）和白色（隐性）。这对相对性状就受多对等位基因控制。科学家已从该种植物的一个紫花品系中选育出了5个基因型不同的白花品系，且这5个白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异。某同学在大量种植该紫花品系时，偶然发现了1株白花植株，将其自交，后代均表现为白花。回答下列问题：

（1）假设上述植物花的紫色（显性）和白色（隐性）这对相对性状受8对等位基因控制，显性基因分别用A、B、C、D、E、F、G、H表示，则紫花品系的基因型为 ;上述5个白花品系之一的基因型可能为 （写出其中一种基因型即可）。

（2）假设该白花植株与紫花品系也只有一对等位基因存在差异，若要通过杂交实验来确定该白花植株是一个新等位基因突变造成的，还是属于上述5个白花品系中的一个，则：该实验的思路 ;预期的实验结果及结论 。

【错因剖析】第（1）问，由于不能正确理解品系的含义和不能准确把握题中相关信息，将基因型写成杂合子;或因书写过快，导致基因型没有写完整（如基因型写成AABBCCDDEEFFGG，漏写了HH等）。

第（2）问第1空，由于题型训练不到位，没有注意总结解答此类题目的一般规律，不能完整表述实验设计思路;或者没有对实验步骤设计的规范性和必要性进行研究，语言不精炼，不能准确切中要点;有的没有正确使用专业术语作答，如将自交、杂交、测交等专有名词混用。

第（2）问第2空，考生因没有正确把握实验目的，下笔千言，废话连篇;或者由于对第（1）问的基因型不能正确把握，导致结果预期和结论描述不准确或描述错误;或者未对自己的方案中的各种基因型进行有效的分析，凭感觉书写结果和结论，如有考生答成“紫花品系与白花杂交后代出现了紫花”。

【正确答案】（1） AABBCCDDEEFFGGHH aaBBCCDDEEFFGGHH （写出其中一种即可） （2） 用该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交，观察子代花色 在5个杂交组合中，如果子代全部为紫花，则该白花植株是一个新等位基因突变造成的;在5个杂交组合中，如果4个组合的子代为紫花，1个组合的子代为白花，则该白花植株属于这5个白花品系之一

【抢分策略】缜密审题，规范答题。在高三冲刺复习过程中，考生要养成良好的审题习惯，在读题的过程中尽可能地抓住题目中的关键字眼，准确理解题意。

获取信息：认真读懂题干，读懂题干给出的新信息，理解题干创设新情境中的新知识。

提炼信息：结合提出的信息，提炼出有价值的信息，找出干扰信息，从中找出规律。

运用信息：应用比较、归纳、推理等方法，将发现的规律和已有的旧知识牵线搭桥，迁移到要解决的问题中来，解答问题。

三、实验探究能力欠缺

例3 （2013广东理综卷，29）某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。

（1）向发酵瓶中加入5g酵母菌开始试验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于__________;实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是______________。

（2）第3天，取出少量发酵液，滴加含有_______的浓硫酸溶液来检测酒精。

（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量（+）比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如__________，请设计试验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现;用“+”表示酒精量，最高含量为“+ + + + +”）。

（4）请对预测的结果进行分析，并得出结论。

【错因剖析】（4）探究能力欠缺，不能科学绘制图表。如表格中自变量不是数字、没有标注变量梯度、自变量的取值范围和单位等要素;自变量设置不准确;预测的实验结果（因变量范围、变化趋势）与题意不符或者不合理;未注明无关变量取值;部分考生把表格设计为双因素、三因素对实验结果的影响的表格。

（5）概念模糊，答题不规范。把“结果分析”错误地理解为“结果描述”而复述表格中的内容与变化趋势，有的没有阐述相关的原因，有的没有阐述结论或所阐述的结论与探究实验的目的不一致。部分考生因不能正确分析预测结果和得出结论及忽略了对无关变量的控制而丢分。在要求考生用表格形式呈现实验设计中因变量与自变量之间的关系，没有按要求运用规定符号“+”“+ + + + +”等表示酒精的含量。

【正确答案】（1）酵母菌生长和繁殖 释放CO2 （2）重铬酸钾 （3）发酵时间（酵母菌的量、通气时间/量/次数 或含O2量或O2浓度）

实验组 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦

发酵天数 3 4 5 6 7 8 9

预测结果 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

（注：酵母菌加量为5 g，其他条件与图中所给条件相同）

或：

实验组 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥

酵母菌的量（g） 5 7 9 11 13 15

预测结果 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

（注：发酵时间为3天，其他条件与图中所给条件相同）

或：

实验组 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥

通气时间（min） 1 2 3 4 5 6

预测结果 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

（注：发酵时间为3 d、酵母菌的量为5 g，其他条件与图中所给条件相同）

（4）预测结果中，发酵7天的产量已达到最高，大于7天酒精含量不再增加，可能原因是高浓度酒精抑制酵母菌活性或淀粉酶解物已被完全利用，因此在此装置和酵母菌加量为5g时，最好的发酵时间是7天。

【抢分策略】高考命题强调在考生对知识理解的基础上设置探究性、开放性、综合性试题。复习时要重视“考生对探究试题不适应”的问题，培养探究能力;加强诸如“各举一例”“提出研究的问题”“做出相应的假设”“分析可能的原因”等开放性试题的训练;注重模块与模块知识、模块内各知识点和学科主干知识与邻近学科常识性知识的综合训练，培养综合能力。

四、综合分析能力不强

例4 （2013新课标卷Ⅰ，32）南方某地的常绿阔叶林等因过度砍伐而遭到破坏。停止砍伐一段时间后，该地常绿阔叶林逐步得以恢复。下表为恢复过程一次更替的群落类型及其植物组成。回答下列问题：

演替阶段 群落类型 植物种类数/株

草本植物 灌木 乔木

1 草丛 34 0 0

2 针叶林 52 12 1

3 针、阔叶混交林 67 24 17

4 常绿阔叶林 106 31 16

（1）该地常绿阔叶林恢复过程中群落演替的类型为 演替。常绿阔叶林遭到破坏后又得以恢复的原因，除了植物的种子或者繁殖体可得到保留外，还可能是原有的 条件也得到基本保留。

（2）在有上述群落构成的生态系统中，恢复力稳定性最强的是 生态系统，抵抗力稳定性最强的是 生态系统。

（3）与草丛相比，针叶林的动物分层现象较为 （填“简单”或“复杂”），原因是 。

【错因剖析】（1）第2空可将“土壤”答成“自然条件”“环境条件”，但不能因为没有认真审题答成更具体的其他环境条件，如“营养”“气候”“湿度”“温度”“水分”等。

（2）因对“恢复力最强”“最稳定”的理解不透彻，将第2空答成“草丛”，第1空答成“常绿阔叶林”;或因不能正确区分生态系统和种群，将第1空答成“草本植物”“草原”。

（3）第1空错误地认为针叶林乔木灌木较少而答成“简单”。第2空得分率较低，典型错误主要有：认为“草丛只有水平结构，针叶林既有水平结构又有垂直结构”;没有明确“动物种类数量的复杂性从根本上是由植物群落结构的复杂程度决定”;没明确主题词为“植物”，错误答作“针叶林中群落的垂直结构更复杂”或“针叶林生物多样性高”;没明确“种类多”，错误答作“针叶林植物多或食物多”;没有弄清仅“数量多”不能说明其复杂的原因。

【正确答案】（1）次生 土壤条件 （2）草丛 常绿阔叶林 （3）复杂 植物的种类数多并且有较为复杂的分层现象，能为动物提供复杂的栖息场所和食物来源

【抢分策略】生物学表格类试题给考生呈现情境变化的问题材料，让考生把预设在新情境中的相关知识准确地表述出来，是一种适合对较高能力目标层次进行测试评价的题型。表格信息就是相关试题中最重要的信息，分析结果时，首先要弄清表格的由来，然后根据生命过程的原理或实验的目的和原理，正确分析题中的设问。在解答材料表格题时必须通过阅读表格，理解表格中所表达的生物学内涵，转化简化有效信息为可利用的信息，并将其迁移到新情景中去解答问题。

复习时：一要学会看“点”，注意表中的特殊数据，如0、最多、最少和平均等;二看“线”，弄请数字的变化规律，如上升、下降;三看“面”，采用对比或分组对比，找出各组数据之间的异同。

五、原因分析不全面

例5 （2010年全国卷，31）从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段（无叶和侧芽），自茎段顶端向下对称纵切至约3/4处。将切开的茎段浸没在蒸馏水中。一段时间后，观察到半边茎向外弯曲生长，如图所示。若上述黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的，放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高。请仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象，推测出现该现象的两种可能原因：

原因1是 ;原因2是 。

【错因剖析】（1）不注意题干所给的诸如“黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的”信息和题目的要求，而出现“内侧生长素浓度低促进生长，而外侧生长素浓度高抑制生长”的错误描述。

（2）只阐明生长素的作用特点，而没有依据该特点分析半边茎弯曲这一现象，也就是没有根据原因分析结果，这是答题中普遍存在的问题。

【正确答案】内侧细胞中的生长素浓度比外侧高，所以内侧细胞生长较快 内外两侧细胞中的生长素浓度相同，但内外侧细胞对生长素敏感性不同，该浓度的生长素更有利于内侧细胞的生长

【抢分策略】建构原因题的答题模型。解答原因题的关键是要尽量用“三个桥墩”作答，以免出现因答案不完整而扣分。三个桥墩是指：①前桥墩――关键原因;②中桥墩――生理作用（注意完整性）;③后桥墩――连目的地。在答题时应用“因为……所以……”模式，即“因为①②③，所以得到题干的结论”。分析原因时，既不能缺少关键原因前桥墩，也不能缺少中桥墩阐述生理作用，更不能缺少连接目的地的后桥墩。解题时，要根据题干信息全面把握，选择表达。

六、遗传推理判断能力欠缺

例6 （2014年广东理综卷，28节选）下图是某家系甲、乙、丙三种单基因遗传病的系谱图，其基因分别用A、a，B、b和D、d表示。甲病是伴性遗传病，Ⅱ-7不携带乙病的致病基因。在不考虑家系内发生新的基因突变的情况下，请回答下列问题：

（1）甲病的遗传方式是 ，乙病的遗传方式是 ，丙病的遗传方式是 ，Ⅱ-6的基因型是 。

（2）假如Ⅲ-15为乙病致病基因的杂合子、为丙病致病基因携带者的概率是，Ⅲ-15和Ⅲ-16结婚，所生的子女只患一种病的概率是 ，患丙病的女孩的概率是 。

（3）有些遗传病是由于基因的启动子缺失引起的，启动子缺失常导致 缺乏正确的结合位点，转录不能正常起始，而使患者发病。

【错因剖析】（1）书写不规范。第（1）小题出现的错误是Ⅱ-6基因型表达错误：写成XAB Xab 。

（2）计算能力和综合分析能力欠缺。根据题干信息推知5号基因型为 DdXaBXab，16号基因型为DDXaBY或DdXaBY。出现的错误有：误认为5号乙病基因的杂合子和丙病基因携带者的概率均为，得出错误的答案为“，”;在综合计算患两种遗传病的概率是没有按独立事件处理，没有认真审题，误认为所生的子女只患一种病的概率即为患乙病的概率与患丙病的概率之和，得出错误的答案为“，”;误认为16号基因型为DDXaBY或DdXaB Y，得出错误的答案为“，”。

分子遗传学综述例5

在医学类高专院校中，医学遗传学是一门和临床医学有着密切关系的过渡性的学科。与之相关的教学内容范围很广，除了基本的理论知识讲述外，还包括对学生临床分析能力的培养，是一门重要课程。但是由于高专院校课程本身任务重、课时少，这就给教学工作带来一些困难。当前形势下，工作的重点应该放到怎样尽快制定一套合理的教学方法上。

一、合理选材

在高专院校中，该项课程主要是通过合理的教学以及学习，确保学生掌握基础知识以及技能，并能有效利用。具体讲有如下几点：认识遗传的规律以及基础，突变的原因；了解具体的分类以及特点；掌握分析、治疗的基本方法；熟悉分子遗传知识。综合来看，主要的课程内容有如下几点：①基础知识，具体指遗传的基础、单基因以及多基因的遗传病、疾病的咨询及防治等。②最新的学科进展。③分子遗传以及分子生物相关学科的知识。

二、进行教学改革

首先，优化授课方法及内容。

高专院校的学生本身在高中时期就学过生物课，对遗传学知识有一定的掌握。这些知识为我们掌握医学遗传学的相关理论打下了坚实基础，但医学遗传学和普通的遗传学有很大的不同。选择合理的教学内容以及方法有助于学生更好地掌握课程。一般，高专院校都为三年制，真正地理论学习期只有两年，同时知识内容又比较复杂，这些特点决定了教师必须合理地选择授课内容以及方法。具体有以下内容，①优化教学内容：医学遗传学可分为群体遗传等六大板块，应依次讲解。②精心选取授课方法：按照课程的重点来合理地选取方法。选择授课方式时，老师应改变传统思想，认识到自身的主导地位，开展课堂讲述的目的是为了引导学生更好地学习课堂知识。

其次，重视实验课的效果。

开设实验课是为了培养学生的试验能力，同时有助于学生巩固知识，从实验中体会到浓厚地学习乐趣，激励学生更加努力学习。针对个别学校不重视实验课开展的情况，应具体的根据学校的情况，合理选择内容开展实验活动。这有这样才能培养出适合新时展的新型人才。

第三，加强临床实习。

随着工业化进程的加快，环境污染越来越严重，遗传病的发病几率也越来越高。统计数据显示，近年来遗传病的增长率相当惊人。这些疾病表现在临床的不同专业，所以医学遗传学更确切地说是一门临床学科。大多数的学生毕业后多从事临床或相关的工作，因此我们的教学就应该着重注意培养临床能力，而这种能力的获得需要通过不断地临床实习。教师应尽最大努力地创造条件锻炼学生地临床能力，比如使用多媒体辅助教学等方式。通过不同的方式提高学生的诊断、分析、解决疾病等相关的临床能力，比如可以根据患者在临床上的表现来断定遗传病的种类等。通过对学生的临床能力技能的培养可以确保学有所用。通过不断的实践发现，将临床和课堂相结合地方式对于提高教学效果有非常大的帮助。

第四，充分利用课外阵地。

分子生物学的发展和生命科学研究的深入不断的补充和完善着医学遗传学基础理论和临床实践，这点对于那些毕业后就走上临床岗位的学生来讲是非常重要的。但是目前，由于高专院校开展的医学遗传学课时比较少、内容比较多，这些特点就使得老师不应过分地传授研究进展情况，主要是因为这会使得理论知识和临床实践脱节。当前形势下，教师的工作重点应放到如何最大程度地帮学生补充研究进展情况。由于大学生的课余时间比较多，可以采用很多方法开展课外学习，比如学术讲座、兴趣小组等形式。这些活动的开展不仅帮助学生了解最新情况，同时还有助于他们巩固基础知识，锻炼分析以及处理疾病的能力。

第五，不断完善测评制度。

应该打破传统的那种通过考卷来评定学生学习效果的制度。传统制度带来的负面影响是出现了大批高分低能学生。高专院校学生今后的职业方向决定了学生不仅要有坚实的理论基础，还要有很强的实践能力以及心理素养。所以教师对学生学习的考核应该是对综合能力的考核，真正使考核成绩能合理地反映出学生的综合素质。当前，我们必须要不断地完善现存的考核标准，要将各类因素综合起来，比如学生课堂上的表现、回答问题的情况以及完成作业的情况等，把各项成绩采取加权法有效计入总成绩中，这样可以合理地反映出他们的综合素养。

三、结论

医学遗传学是一门和临床医学有着密切关系的过渡性的学科，更确切地说是一种偏向临床的学科。高专院校肩负培养新时代人才的重要任务，因此如何有效地开展医学遗传学课程就成为了当前工作的重点。教师的所有教学活动要确保和此重点相关，不论是优化知识内容还是精选讲课方法，亦或是从开设实验课到开展临床见习活动都要认真地围绕这个重点进行。除此之外，讲课过程中要密切关注研究的最新情况，通过合理的课外活动传递相关信息。只有综合做到以上几点才能培养出适合时展的新型人才。

参考文献

分子遗传学综述例6

灰尖巴蜗牛(Bradybaena ravida)，隶属软体动物门，腹足纲，柄眼目，巴蜗牛科，巴蜗牛属，其属陆生贝类软体动物，贝壳壳质坚硬而厚，黄褐色或略呈红褐色，壳体扁球形[1]。该物种喜欢生活于潮湿的灌木丛、草丛中、田埂上、乱石堆中、枯枝落叶下、农田、菜田、庭院以及温室附近的阴湿潮湿、多腐殖质的环境。近年来，保护地农作物的迅速发展为灰尖巴蜗牛的栖息和越冬提供了适宜的环境，致使灰尖巴蜗牛的发生有了加重的趋势。经研究发现，危害农作物的蜗牛主要有3种:灰尖巴蜗牛(Bradybaena ravida)、同型巴蜗牛(B. similaris)、江西巴蜗牛(B. kiangsinensis)。其中以灰尖巴蜗牛的发生数量较多,占55%～65%[2]。

1 　材料与方法

1.1 　样品采集与保存

实验用25只灰尖巴蜗牛分别从曲靖师范学院校内4个地点及曲靖市龙潭公园采集，样品去壳后置于95%乙醇中固定保存。

1.2 　总DNA的提取、PCR扩增及序列测定

1.3 　数据分析

利用软件Chromas、Clustal X 1.8软件进行同源排序，并适当手动校对。 利用DnaSP 4.10.7软件统计序列总变异位点、单突变位点及简约信息位点等。利用Arlequin Ver 3.1软件中的population comparisons和population differentiation两个模块进行分析。基于Kimura 2P模型，计算种群间成对的遗传距离(FST)值。以Arlequin Ver 3.1进行Mismatch分析、Tajima’s序列变异中性检验及Fu’s Fs中性检测。种群的分化和种群结构的地理格局通过Arlequin Ver 3.1分子变异分析AMOVA (Analysis of Molecular Variance)模块来估测。

2　结果

2.1　单倍型分析

统计分析结果显示，5个地理种群25只灰尖巴蜗牛中分析得到17种单倍型，5个种群单倍型数分别为5，3，3，2，4个，其中第1个种群拥有最多的单倍型数目，第4个种群拥有最少的单倍型数目。

2.2　种群间遗传分化水平

种群间的遗传分化程度可通过遗传距离 (FST值)来衡量。分析结果表明，种群间成对的FST值位于0.400-0.900之间，其中Pop4和Pop5两种群间的遗传距离最大，即0.900；Pop3和Pop4两种群间的遗传距离为0.401，是所有值中最小的。

2.3　种群结构稳定性检验

采用错配分布分析的结果表明，该物种群体错配分布曲线呈现多峰分布 ，则说明历史种群大小相对较为稳定，即该物种群体遗传结构在历史上是比较稳定的，没有发生过种群大爆发。

2.4　群体遗传结构分析

分子变异分析（AMOVA）结果显示，种群间的变异组分为12.097，占整个变异组分的78.120%；种群内的变异组分为2.259 ，占整个变异组分的14.590%，种群间的变异组分明显高于种群内。上述结果说明种群间的遗传变异对种群结构贡献最大，即灰尖巴蜗牛群体存在着显著的遗传结构。

3 　讨论

研究结果综合说明，灰尖巴蜗牛群体遗传结构在历史上是比较稳定的，具有显著的遗传分化，种群间遗传距离普遍较高。这种分化格局明显的遗传结构的形成可能主要有以下两方面的原因：首先，遗传分化与灰尖巴蜗牛本身的生物学特征有关。该物种个体小，扩散分布能力有限，种群间存在限制性基因流。这种单个个体迁移距离远小于其分布生境范围的物种，也极易形成距离隔离效应而导致相邻种群间的基因流受限。另外，人类活动影响。本研究采集的5个种群中除Pop5位于龙潭公园外，其余种群均分布于曲靖师院校内，种群内个体的活动可能明显受到人为活动的严重影响，致使各种群出现地理隔离和遗传分化。

综上所述，5个不同地理种群间基因交流受限制，种群分化明显，且种群间变异比率高，具有显著的遗传结构，证实了距离隔离对遗传分化具有显著的影响，以及适度人类活动所导致的群体遗传结构稳定，缺乏过种群大爆发。这一重要的结果将有利于针对灰尖巴蜗牛综合防治措施的制定，并有望为该物种的分子生态学研究工作的开展提供重要的参考数据。

参考文献

分子遗传学综述例7

中图分类号：G642.0 文献标志码：A?摇 文章编号：1674-9324（2013）33-0047-02

遗传学是研究生物遗传和变异的规律、探索生命的起源和本质的学科，是动物、植物和微生物及相关课程的理论基础，也是生物类本科专业的必修课。遗传学实验是遗传学课程的核心部分，也是生物学实验中最重要和综合性最强的实验课。它的内容涉及各个学科，渗透性很强，涉及的知识面广，加上遗传学学科发展很快，因此实验课的开设富有挑战性[1]。在综合类院校存在两大问题，一是目前所开设的遗传学实验课程，由于实验教材等因素的限制，其教学实验内容和实验技术的传授存在较大的缺欠。一是染色体操作及经典遗传学实验内容多，分子遗传、群体遗传及现代遗传学实验内容少；二是内容单一、具体的验证性实验多，具有综合性、设计性、创新性的实验少；三是课堂计划学时内进行的实验多，课外学生自主实验的内容少。从另外一个角度看，遗传学实验几乎多为传统的验证性实验，已有的所谓综合性实验也主要是几个相关的基础实验技术的拼合，创新性实验几乎没有，这些现象不利于培养创新人才；二是遗传学实验教学历来存在缺少资金，实验室面积不足等诸多问题[2]。如何利用现有条件加强实验教学，特别是新开设的遗传学综合性实验，帮助学生理解和掌握课堂所学理论，进一步培养他们的实验技能，培养他们独立思考、独立操作、理论联系实际，分析问题，解决问题的能力，适应素质教育改革的需要，这是一个普遍存在的问题。

传统的遗传学实验方法，一次实验课，实验内容只有一个，老师先讲实验原理、实验步骤、实验注意事项，然后全班学生才能进行实验。这种实验方法的特点：一是全班学生做一个实验内容，由于实验面积、实验用仪器的限制，往往几个学生同做一组实验，在实验过程中，很难让每个学生都能独立做一遍，没有机会对实验现象进行仔细地观察；二是实验在老师统一辅导之下进行，学生对课前实验预习重视不够，在实验中很难独立完成实验，大都是按部就班地进行操作。三是一个实验室不可能永远只有一个遗传学实验内容，更换实验内容，就需要更换仪器。实验仪器的经常搬动，势必无法造成不必要的仪器损坏，因此更换实验内容，实验前就需要对每一台仪器进行检查、校对，耗费人力大。一个实验室用同一型号的实验仪器，占用资金多，仪器的利用率低，不利于实验设备的更新换代，不适应教学改革的需要。针对上述问题，我们“遗传学精品课程”课题组提出了循环式的遗传实验方法。就是把所需开设的十几种实验内容分两个模块，一个模块是遗传实验，实验内容包括12个实验：果蝇生活史及形态观察；果蝇的单因子杂交；果蝇的伴性遗传；果蝇唾腺染色体的观察；植物有丝分裂染色体压片技术；植物多倍体的人工诱导；植物细胞微核检测技术；小白鼠骨髓细胞染色体制标本的制备；精巢减数分裂标本的制备及观察；染色体分带技术；人类细胞中Barr小体的观察；人类几种常见遗传性状的调查。另一个模块是综合性实验，也就是高年级专业系列实验。综合性实验是对学生综合运用所学知识解决实际问题的具体实践[3，4]。实验须由学生自己动手查阅资料拟定具体实验方案或对关键的实验步骤、剂量等对实验结果有显著影响的因素进行分析探讨，提倡学生多思多问详细观察实验现象，在实验结束后对实验内容和方法提出建议和改进意见。

目前现行的综合性遗传实验包括四个实验：（1）果蝇野外采集及饲养管理；（2）果蝇单因子和伴性因子杂交；（3）有丝分裂根尖不同方法处理与染色体观察；（4）微生物的野外采集、分类纯化及分子鉴定。果蝇野外采集及饲养管理包括在野外野生型果蝇的采集、识别与鉴定、果蝇的培养、观察果蝇生活史和形态特征等实验；果蝇单因子和伴性因子杂交包括果蝇单因子和伴性因子的杂交、第一代、第二代个体的观察统计以及Ⅹ2检验等分析实验；有丝分裂根尖不同方法处理与染色体观察包括植物染色体的制备、核型和C带、G带以及微核监测等分析实验；微生物的野外采集、分类纯化及分子鉴定包括样品野外采集、细菌的分离纯化、16s rDNA的测序及进化分析以及物种鉴定等实验。在综合性实验过程中，学生是主体，教师的任务是发放实验任务书并在方案设计、查阅资料等环节上予以指导，在师生共同研究确定可行性方案后，方可做实验。学生完成实验后，要写出有结论、有分析、有体会的实验报告，这样做可以充分调动学生的积极性，有利于培养创新性人才，更有利于培养有较强的实际动手能力的应用型人才。由于综合性实验方法的合理，管理严格，学生对此类实验教学给予很高的评价，一致反映由于综合性遗传实验是学生独立预习，独立操作独立完成，实验中遇到的问题是自己分析，加以解决，所以课前所有准备工作都很积极认真，在实验中对遗传问题的观察也很仔细。通过综合性遗传实验，真正提高独力进行实验操作技能，培养理论联系实际，大大促进学生的动手能力，独立分析问题、解决问题的能力。

综合性实验教学以学生为本，学生在实验教学中占主体地位，教师起引导作用，是以能力培养为核心，变传统的被动学习为主动学习”，全面提高学生素质的一种教学体系。综合性实验教学有效地利用实验室资源，一方面充分发挥学生的创造性思维，培养全方位、高技术、高素质的专业人才；另一方面提高师资队伍的能力与素质，对实验起到很好的促进作用。

参考文献：

[1]刘金文，孟凡刚，刘昕旸，等.遗传学教学模式的探索[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2006，19（5）：68-70.

[2]刘进平，郑成木，庄南生.遗传学教学中需要两个注重[J].生物学杂志，2003，20（4）：48-49.

[3]蒋盛岩，任光云，赵良忠，等.遗传学教学改革与实践[J].中国科教创新导刊，2008，（23）：120-122.

分子遗传学综述例8

孟德尔豌豆杂交实验(一)是高中课程标准实验教科书人教版《生物·必修2·遗传与进化》第1章“遗传因子的发现”第1节的内容。本节课是学生从必修一《分子与细胞》宏观学习到《遗传与变异》微观认识的一个重要转折点，内容新颖、概念抽象、关系错综复杂。学生学习本节知识有一定难度，教师可通过以下途径突破难点，实现教学目标。

一、创设情境，激发学生学习热情

教师提出问题：同学们现在就你们的长相与父母的进行比较？（学生开始了热烈的讨论，有的说像爸爸，有的说像妈妈，还有的说谁都不像。）那你们想过为什么会这样吗？（学生说不出来，在这里设下一个小疑问。）让学生浏览课本上的“问题探讨”，再依据刚刚讨论过的孩子与父母外貌之间的联系与区别，来分析融合遗传这一观点的正确与否。（学生很容易得出这种观点的片面性，但错在哪儿他们却说不上来。）我们今天就是对以上问题进行探讨。

设计意图：从生活现象入手，调动学生的好奇心，激发学生的求知欲。

二、历史再现，接受新知顺其自然

教师：与孟德尔同时期还有很多的学者都在进行这方面的科学研究，而唯独孟德尔获取成功的主要原因之一是他选对了实验材料——豌豆。就豌豆的授粉方法及花型进行观察研究：学生自主讨论孟德尔选豌豆作为实验材料的原因，教师用心倾听，有初中所学植物开花与结果、传粉与受精方面的知识做铺垫，部分同学有发现。教师适时点拨总结，给予学生适当地鼓励并带领学生构建相关知识构架（如下）。

设计意图：对初中所学知识进行补充、综合，为新内容的学习扫清障碍。

三、层层递进，化整为零突破难点

确定实验材料后，对实验过程进行分析。在阐述与性状有关概念时，可将人类外型特征的一些相对性状制作成幻灯片展示给学生，便于学生理解。讲解过程要紧紧围绕三代间父本与母本的性状及产生后代性状之间的差异，以及子代不同性状特定数量比两点来进行，最后依据这两点内容来设疑。

设计意图：此段内容对学生而言较为陌生、新颖，教师应该充分做好引导工作，便于学生发现问题。

四、空白设计，引导研读教材

问题是教学的核心，也是教学思维的动力和方向，有效的提问不仅能充分活跃课堂教学氛围，还能调动学生学习的积极性。针对此教学观念，我设计了以下空白板书，让学生带着问题来阅读孟德尔假设这段材料，尝试着解决问题，分小组讨论。空白板书（如图1）。

给出亲本的遗传因子组合类型，依据假设自主学习，然后进行小组交流，教师随机抽取小组，边填空、边描述遗传因子组合过程。这样，既能调动学生思维的积极性，又能培养学生的语言表达能力。本节内容较抽象、复杂，学生难免有填错的地方，教师通过边改错、边讲解的方法，使学生对遗传因子的传递及结合过程豁然开朗。教师质疑：孟德尔的假设是能解释已有的实验结果，那仅凭这一点能不能确定这种假设就是一种理论呢？引出本节课的另一个知识点——测交。测交较为简单，学习的主要目的是为学生对后续知识点现代科学研究方法假设——演绎法有较完整的认识做铺垫。

设计意图：教师应认真挖掘教材资源，为学生创造情境，设计空白遗传因子组合类型图，既能把抽象内容具体化，也能把难点知识有逻辑性地展示在学生面前。

五、总结归纳，得出分离定律

任何有效的教学都始于学生对已有经验的连接和拓展。通过上面的学习让学生来总结归纳孟德尔从发现问题到得出定理，共经历了几个阶段，并总结分离定律核心内容。

设计意图：将问题推给学生，一来可以提升学生自主学习的能力，再来也可以让学生对刚学知识进行回顾复习。让学生始终以主人翁的态度主动地去发现和探究新知识，为其养成良好的学习习惯奠定基础。

六、精选习题，强化知识

对孟德尔的豌豆杂交实验（一）进行详细学习后，教师精选课堂练习，将所学理论知识运用到生活实践中。

例：调查发现人群中夫妇双方均表现正常也能生出白化病患儿。研究表明白化病由一对遗传因子控制。判断下列有关白化病的叙述，错误的是（

）

A.致病遗传因子是隐性的

B.如果夫妇双方都是杂合子，他们生出白化病患儿的概率是1/4

C.如果夫妇一方是白化病患者，他们所生表现型正常的子女一定是杂合子

D.白化病患者与表现正常的人结婚，所生子女表现正常的概率是1

设计意图：通过例题对学生知识迁移能力进行培养，并在此基础上对所学知识进行加深与拓宽，与生活实际挂钩，做到学以致用。

分子遗传学综述例9

生物学概念是反映生物本质属性的思维形式。教师首先要准确理解生物学概念的内涵（反映事物“质的问题”）与外延（反映事物“量”的问题）。一般来说，概念的内涵越丰富，外延越小，反之外延越大。比如“血细胞”与“红细胞”，其内涵（不具体说明）差别较大，“红细胞”的内涵比“血细胞”丰富，但外延比血细胞要小。“血细胞”外延可以指各种动物的红细胞、白细胞和血小板。有的概念内涵非常丰富，往往具有特指性。比如制备纯净细胞膜材料，“哺乳动物成熟的红细胞”区别于“成熟哺乳动物的红细胞”。虽然概念前有两个修饰词，都是指哺乳动物和成熟，但排列顺序不同。

高中生物学中存在较多的“集合概念”与“非集合概念”。如“植物细胞”（包括植物体内根细胞、叶肉细胞、花瓣细胞等各种植物细胞）和“植物根尖分生区细胞”。准确区别概念之间的关系有：“种属关系”、“交叉关系”和“同一关系”。比如：核酸分别与DNA或RNA之间的“种属关系”；蛋白质与激素之间的“交叉关系”；蓝藻与蓝细菌的“同一关系”。这些也可以指导学生用“韦恩图”来表示。概念之间的联系，可以形成“概念图”。绘制概念图时，可以依据概念之间的关系，也可以用一个或几个“关键词”或用“真命题”来联系它们。比如：细胞与真核细胞、原核细胞，依据概念之间的关系绘制概念图。染色体与DNA之间的概念关系，用“染色体的主要成分之一是DNA”真命题来联系，绘制概念图，两个概念之间的关键词：“主要成分”和“之一”。

生物学命题是人们对事物情况（生物学知识）有所判断的一种思维形式。命题不同于概念，高中生物教学中，教师要注意各种命题的真假性判断。命题形式较多，需要学生具备一定的逻辑能力，来判断是“真命题”还是“假命题”。比如：①真核生物的遗传物质是DNA（真）；②具有细胞结构的生物遗传物质是DNA（真）；③所有生物遗传物质是DNA（假）。所以，教师在平时的生物教学中，要有意识地培养学生这方面的能力。

二、生物学科的逻辑推理过程

生物学科涉及的推理类型常见的有：归纳推理、演绎推理、类比推理等。教师在课堂教学中，注重对学生的逻辑能力培养，有利于科学思维的形成，进而提高学生的生物学素养。下面，以归纳推理与演绎推理为例说明推理的方法。

1.关于归纳推理过程

生物学科知识点繁多，专业术语复杂，学生无法准确理解，很难做到像物理学科那样的逻辑推理。教师在生物教学过程中，要教会学生进行逻辑推理，其中归纳推理分为“完全归纳推理”和“不完全归纳推理”。比如：①真核生物的遗传物质是DNA；②原核生物的遗传物质是DNA；③大多数病毒的遗传物质是DNA；④少数RNA病毒的遗传物质是RNA。上述几个真命题的归纳推理结论为：DNA是生物的主要遗传物质（真命题）。推理过程表述为：由①②推出具有细胞结构的生物遗传物质是DNA。由①②③推出绝大多数生物的遗传物质是DNA。由①②③④推出DNA是生物（生物界）的主要遗传物质。这种属于“完全归纳推理”。另外，还有“不完全归纳推理”。比如：①纯合子AA自交后代全是纯合子AA；②纯合子aa自交后代全是纯合子aa；③纯合子AAbb自交后代全是纯合子AAbb；④纯合子aabbCC自交后代全是纯合子aabbCC。由上述这些真命题可以归纳出：纯合子自交后代全是纯合子（真命题）。

2.关于演绎推理过程

高中生物学科教学指导意见把“假说演绎法”作为生物学科的基本逻辑能力，这就要求教师的教学过程也要具备逻辑性。比如教师在进行“遗传信息的传递——DNA复制”内容教学时，可以这样设计演绎推理过程。先从日常生活的复制（计算机的文件复制与资料的复印），引出“全保留复制”。如果DNA是这种复制机制的话，亲代DNA双链标记32P在以31P作为原料的条件下DNA复制一代，形成两个子代DNA，通过密度梯度离心得到结果为：一个为“重带”，另一个为“轻带”。而科学家实验结果是只出现“中带”。这说明了全保留复制是错误的。然后，教师再让学生设计复制机制，得到结果是“半保留复制”。这个教学过程本身是一个演绎推理过程。

还有，在命题判断上，学生经常犯逻辑上的错误。比如认为“DNA是人的主要遗传物质”（假命题）是正确的。他们往往这样演绎：①人是生物；②生物的主要遗传物质是DNA；③所以人的主要遗传物质是DNA。这个命题中的生物是指生物界。虽然，“人是属于生物，但生物不全是人”。他们没有正确理解概念的内涵与外延。教师可以运用“三段论”来演绎推理：①人体具有细胞结构；②具有细胞结构的生物遗传物质是DNA；③所以人的遗传物质是DNA（真命题）。相关推理示例：①人体细胞属于动物细胞；②动物细胞具有中心体结构；③所以人体细胞具有中心体结构。

三、教学中注意分析与综合问题

分子遗传学综述例10

中图分类号：F323.3 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.07.011

Selection of Agricultural Machinery Types Based on CGA Algorithm and PPC Model

ZHANG Jing，YANG WAN-zhang

（Xinjiang Agricultural Mechanization Development Research Center，Xinjiang Agricultural University，Urumqi，Xinjiang 830052，China）

Abstract： The paper adopted projection pursuit classification model of chaos genetic algorithm which based on the data of farm machinery in Barkol county， Xinjiang， in order to sort native agricultural machinery system； and compared with the traditional fuzzy comprehensive evaluation method， further illustrated the advantages of this method， satisfactory results were obtained.

Key words： chaos genetic algorithm； projection pursuit classification； farm machinery system； model selection

农业机械系统选型在农业机械配备及更新换代中占有很重要的地位，目的在于按照农艺要求确定合理的动力机械和作业机械数量，保证所选装备技术先进、生产适用和经济合理，从而高效率、高质量、低成本地完成农业生产作业任务[1-2]。目前，农业机械选型研究中主要采用模糊数学综合评判和层次分析法，在处理一些具备不确定因素的优化问题上得到了广泛的应用；但是需要多个专家汇集打分，给出权重矩阵，具有一定的主观性。为了避免人为因素对选型的干扰，本研究基于混沌遗传算法，采用投影寻踪分类建模（PPC模型），从而提高收敛速度和收敛精度，避免普通遗传算法的“早熟”现象，解决农机选型问题。

1 投影寻踪分类（PPC）建模方法

投影寻踪是处理和分析高维数据的一类新兴的统计方法，其基本思想是将高维数据投影到低维子空间上，寻找出反映数据结构特征的最优投影方向，以解决高维问题的综合评价。

1.1 模型样本评价指标集预处理

设投影寻踪问题的多样本指标集X={x*（i， j）|i=1，……，n； j=1，……，p}；其中，n、p分别为样本的数量和指标的个数。为了统一各评价指标值的量纲及变化范围，消除其对建模结果的影响，首先对样本评价指标集进行极值归一化预处理。

对于越大越好的指标：

x（i， j）=

对于越小越好的指标：

x（i， j）=（1）

其中：x（ j）max、x（ j）min为第j个指标值的最大值和最小值；x*（i， j）为样本指标特征值归一化的序列。

若在评价过程中，无法预先判断评价指标的关系，可先采用第一种越大越优的归一化方式，最后根据投影向量系数是否大于0判定指标的性质[3]。

1.2 构造投影指标函数

设样本集X的投影向量为p维单位投影向量a（j），投影指标函数为Q（a），则X在该投影方向a（j）的一维投影值为：

z（i）=a（j）x（i， j）（i=1～n； -1≤a（j）≤1）（2）

投影指标函数：

Q（a）=SzDz（3）

式中：Sz，类间散开度，即样本投影值z（i）的标准差；即：

Sz=（4）

Dz，类内密集度，即z（i）的局部密度：

D（z）=[R-r（i， j）]*I[R-r（i， j）]（5）

式中：E（z），序列{z（i）|i=1～n}的均值；R，由数据特征确定的局部密度窗口半径，其值一般可取为0.1Sz；r（i， j），样本之间的距离：r（i， j）=|z（i）-z（j）|；I[R-r（i， j）]—单位阶跃函数；当R≥r（i， j）时，函数值为1；当R≤r（i， j）时，函数值为0。

1.3 确定最佳投影方向

为了使样本点的投影区分开来，需要找到其最优投影方向。因此，可通过求解投影函数的最大值来计算最佳投影方向，即：

构造目标函数：maxQ（a）=Sz Dz（6）

约束条件：a2 （ j）=1（7）

1.4 等级评价

按照上述步骤得到最佳投影方向后，代入（2）式即可求得各样本点的投影值，以此确定待评价样本所属的类别，进行优劣排序。

2 混沌遗传算法（CGA）

遗传算法作为一种非确定性的拟自然算法，为复杂系统的优化提供了一种新的方法，但由于采用普通二进制的编码方式，存在一些问题和弊端[4]。参照文献[5]采用混沌遗传算法（CGA）将非线性约束问题转化为无约束最优化问题。其计算步骤如下：

（1）确定变量取值范围、群体规模m、混沌算子中的吸引力μi及父代间的交换率P1、P2和子代的变异率Pm；（2）利用Logistic映射，得到初始解群；（3）计算个体的适应度值，判断是否符合优化标准；（4）按照一定的交叉方法和变异方法，生成新一代种群。如果所计算的新适应度平均值与最大值之差小于预先给定的任意正数，则寻优过程结束，输出最优值；否则对其中的优化变量加一混沌扰动，返回步骤（3）。以PPC模型中投影指标函数最大为Q（a）目标函数，各个指标的投影a（j）作为优化变量，运行混沌遗传算法的上述步骤，即可求得最佳投影方向a*（j）及相应的投影值，从而求得分类与排序结果。

3 应用实例

以文献[6]新疆哈密地区巴里坤县花园乡动力机械的选型评价为例。根据各动力机械的性能参数及实际生产能力和农机配备情况，建立备选机型的集合Y={Yi|i=1～6}；其中，Y1，Y2，……Y6分别代表东方红170、东方红200、福田雷沃254、福田雷沃754、东方红904和福田雷沃1204等6种机型。根据农业机械系统选型的适用性、经济性等原则，择选出8个评价指标，构成评价指标集合：F={Fj|j=1～8}；其中，F1，F2，……F6分别代表机械的动力性能、经济性能、生产性能、零件互换性能、操作方便及舒适技能、安全可靠技能、适应性能和故障维修性能。通过模糊量化处理得下表1数据。

由于上述评价指标均为越大越好，所以利用公式（1）将上表1中的数据进行归一化处理，得出如下矩阵X*。

根据PPC模型的计算步骤，将X*代入公式（2）～（5），求得投影指标函数，然后选用混沌遗传算法，利用Matlab7.8进行编程，选定种群个体数NP=400，交叉概率Pc=0.90，变异概率P=0.90，α=0.02，得出最大指标函数值为0.453 9，最佳投影方向为：a=（0.384 7， -0.3 388， 1.757 3， 0.702 3，1.124 7，

-1.458 1，0.222 9，0.497 4），对应的一维投影值z（i）=（0.835 7， 1.325 9， 0.835 7， 1.030 4， 1.922 8， 2.156 2）；将各自投影值进行大小排序得各机型的有序关系，即：Y6>Y5>Y2>Y4>（Y1， Y3）。

4 选型结果分析

文献[6]利用模糊综合评判法得到的结果为：Y6>Y2>Y5>Y4>Y1>Y3；与采用PPC模型和混沌遗传算法得到的排序结果存在一定的差异，主要是因为文献[5]综合了专家意见，所得到的指标权重系数存在主观因素，一定程度上影响了最终决策的科学性。但是前几种机型的优劣排序具有一定的相似性，整体评价结果相差不大。即东方红200、东方红904和福田雷沃1204是首选机型，其次是东方红170，最后是东方红170与福田雷沃254。

5 结 论

在农业机械的选型评价中，基于混沌遗传算法的投影寻踪分类模型将各机型评价指标变量投影到低维空间上，最终转化为求解高维、非线性、有约束的最优化问题。采用混沌遗传算法，通过不断调整搜索方向扰动值的大小，避免搜索结果陷入局部最优解的僵局，相比模糊综合评判法而言，该方法更为精确、快捷，取得了较为满意的效果。但是样本数量和数据密集程度对PPC建模结果有一定的影响，为此，在处理实际问题上，我们要选择合理的模型和评价方法，保证评价结果的合理性和科学性。

参考文献：

[1] 李宝筏，张东兴.农业装备系统优化[M].北京：中国农业大学出版社，2003.

[2] 朱亚东.黄海农场农业机器选型与配备的研究[D].南京：南京农业大学，2009.

[3] 楼文高，乔龙.多智能体遗传算法投影寻踪建模与实证研究[J].计算机工程与应用，2012（22）：1-6.