高中生物遺傳知識(shí)的應(yīng)用探究

容愛娟

【摘 要】本文論述生物遺傳知識(shí)在醫(yī)學(xué)、細(xì)胞培養(yǎng)、育種中的應(yīng)用，通過實(shí)際例子將遺傳知識(shí)融入具體的應(yīng)用之中，使學(xué)生融會(huì)貫通，提高運(yùn)用生物遺傳知識(shí)水平。

【關(guān)鍵詞】生物遺傳 醫(yī)學(xué) 細(xì)胞培養(yǎng) 育種

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）10B-0151-02

遺傳知識(shí)是生物學(xué)中的重要內(nèi)容之一，它是學(xué)好后續(xù)知識(shí)的基本。生物遺傳知識(shí)包括的內(nèi)容比較多，它涵蓋 DNA 結(jié)構(gòu)、RNA 轉(zhuǎn)錄和編譯蛋白質(zhì)，其中具體表現(xiàn)為 DNA 復(fù)制、染色體分裂和結(jié)合等。其他有關(guān)細(xì)胞增殖、分化、衰亡的知識(shí)，也涉及遺傳知識(shí)。因此，學(xué)好生物遺傳知識(shí)，并將其應(yīng)用到生物進(jìn)化和發(fā)展的分析中能更好地揭示其中的機(jī)理。但是很多學(xué)生沒有理解和掌握好生物遺傳知識(shí)，不能把它用來(lái)解決實(shí)際問題。在此筆者重點(diǎn)談一談生物遺傳知識(shí)在幾個(gè)方面的具體應(yīng)用。

一、生物遺傳知識(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

生物知識(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域甚為廣泛，運(yùn)用它可以很好地解決許多醫(yī)學(xué)難題。尤其是生物遺傳知識(shí)，在醫(yī)學(xué)中的運(yùn)用非常普遍。

（一）生物遺傳知識(shí)在血型檢測(cè)中的應(yīng)用。在高中生物遺傳知識(shí)當(dāng)中，孟德爾遺傳定律涉及分離定律和結(jié)合定律，這部分知識(shí)在血型監(jiān)測(cè)中起關(guān)鍵作用。孟德爾分離定律和自由組合定律表明，當(dāng)父本母本基因組成為 Aa 時(shí)，其后代基因可能存在 AA、Aa 和 aa，三者的比例為 1∶2∶1。在醫(yī)學(xué)上，血型也遵循自由組合定律，可用這部分知識(shí)來(lái)鑒定子女血型。例如，在人體血型中存在四種形式：O 型、A 型、B 型、AB 型血，它們的基因分別是由 Ia、Ib 和 i 這三個(gè)組合而成。在血型中，隱性基因?yàn)?i，顯性基因?yàn)?Ia 和 Ib，這三種基因兩兩配對(duì)組成四種血型。如果父母雙方的血型均為 O 型血時(shí)，那么子女的血型必然為 O 型血。如果父母為 A 型血時(shí)，那么子女血型必然為 A 型或者 B 型，不可能有 AB、B 型血存在。這為鑒定血型提供較大方便，可以根據(jù)父母的血型來(lái)推斷子女血型，提高血型的鑒定效率。這樣，當(dāng)親屬需要輸血時(shí)，根據(jù)生物遺傳知識(shí)可以快速定位到合適的血液供體，為搶救患者爭(zhēng)取到寶貴的時(shí)間。孟德爾分離定律和自由組合定律在醫(yī)學(xué)血液檢測(cè)的應(yīng)用，為人民生命健康發(fā)揮重要作用。

（二）DNA 在鑒定失散兒童中的應(yīng)用。在高中生物遺傳知識(shí)當(dāng)中，DNA 的基本結(jié)構(gòu)和組成成分是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。在DNA 當(dāng)中，存在 A、T、G、C 四個(gè)堿基，它們按照一定的秩序排列，遵循 A-T，G-C 的原則，組成 DNA 序列。DNA 基本結(jié)構(gòu)為雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩者遵循配對(duì)原則組成在一起。在細(xì)胞分裂或者減數(shù)分裂時(shí)，DNA 通過解旋和復(fù)旋來(lái)完成。正是由于基因組成的特異性和重復(fù)性，它可以被廣泛用于鑒定失散兒童，讓其盡快找到自己的父母。例如，在父親一方 DNA 鏈為 A-C-G-T-A-A-T-T-C-C，母親一方 DNA 鏈為 C-T-G-G-C-A-A-T-C-C 時(shí)，在子女當(dāng)中必然會(huì)存在這兩條鏈，共同組成子女的 DNA。這項(xiàng)技術(shù)在鑒定失散兒童時(shí)準(zhǔn)確度特別高，可以快速定位到具體兒童身上。DNA 存在于機(jī)體的每個(gè)角落，可以通過毛發(fā)、血液、唾液、口腔細(xì)胞等做 DNA 配對(duì)，這極大地?cái)[脫各種條件的束縛，提高鑒定效率。

二、生物遺傳知識(shí)在細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用

生物遺傳技術(shù)在細(xì)胞培養(yǎng)中應(yīng)用，可以加快組織培養(yǎng)的速度和效率，以最快的時(shí)間獲得想要的生物細(xì)胞。

細(xì)胞培養(yǎng)主要為實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分裂與分化，快速獲取大量想要的組織細(xì)胞。細(xì)胞分裂主要分為分裂間期和分裂期，分裂間期為分裂期提供足夠的糖類、蛋白質(zhì)、ATP 和遺傳物質(zhì) DNA，為下個(gè)時(shí)期打好基礎(chǔ)。生物遺傳知識(shí)要針對(duì)該階段進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，促進(jìn)細(xì)胞得到快速繁殖。首先，分裂間期要進(jìn)行酶、DNA 的復(fù)制，在該時(shí)期要給組織培養(yǎng)提供適應(yīng)的溫度，一般控制在 25℃-27℃。這樣 DNA 復(fù)制才能快速進(jìn)行，同時(shí)有關(guān)酶的活力得到有效提升，促進(jìn)細(xì)胞縮短分裂間期的時(shí)間。在該時(shí)期也要合成分裂所需 ATP，要做好對(duì)培養(yǎng)液提供豐富的糖分與有機(jī)物。細(xì)胞分化是 DNA 轉(zhuǎn)錄、翻譯的核心過程，該時(shí)期是不同 DNA 片段表達(dá)的結(jié)果。為了促進(jìn)細(xì)胞朝著正常方向去發(fā)展，需要給原生細(xì)胞提供適應(yīng)的光照刺激、溫度刺激和化學(xué)試劑刺激，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)行有效的分化。在遺傳上為了獲取更多的性狀，可采用通過紫外線照射、環(huán)境脅迫來(lái)豐富細(xì)胞的形態(tài)。

在組織培養(yǎng)過程中，運(yùn)用大量生物遺傳知識(shí)，確保細(xì)胞可以正確進(jìn)行細(xì)胞分裂和組織分化，提高組織培養(yǎng)的效率。

三、在作物遺傳育種中的應(yīng)用

當(dāng)下，我國(guó)遺傳育種事業(yè)得到飛速發(fā)展，生物遺傳知識(shí)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，培育出一大批優(yōu)良的種質(zhì)資源，讓人們從生物遺傳知識(shí)中獲得較大經(jīng)濟(jì)效益。

（一）生物遺傳知識(shí)在生產(chǎn)與育種中的應(yīng)用。在高中生物知識(shí)當(dāng)中，單倍體和多倍體是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，而這部分知識(shí)又被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)當(dāng)中。在細(xì)胞當(dāng)中，單倍體、三倍體等是不能產(chǎn)生后代的，表現(xiàn)出為不育系。正是由于這一特點(diǎn)，在西瓜、番茄中培育無(wú)籽植株，使其口感更好。例如，利用秋水仙素抑制細(xì)胞分裂的功能，對(duì)二倍體西瓜處理使其染色體數(shù)量加倍。接著，在四倍體西瓜與二倍體西瓜之間進(jìn)行雜交，產(chǎn)生三倍體西瓜子代。這時(shí)，三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)紊亂，不能產(chǎn)生可育的后代，西瓜籽粒不能正常形成。但此時(shí)，通過二倍體花粉來(lái)誘發(fā)生長(zhǎng)素合成，促進(jìn)西瓜子房發(fā)育，最終得出的西瓜是無(wú)籽不育的。與此同時(shí)，將生物遺傳知識(shí)應(yīng)用到單倍體育種過程中，可加快雜交與自交的選育速度，更好地獲得想要的基因組。例如，在單倍體育種中，通過組織培養(yǎng)處理植株花粉，讓其健康生長(zhǎng)。然后，利用染色體加倍技術(shù)，促進(jìn)花粉染色體數(shù)目加倍。此時(shí)，該植株的基因型為純合，便于與其他進(jìn)行測(cè)交，促進(jìn)育種事業(yè)的發(fā)展。

（二）生物遺傳知識(shí)在培育實(shí)踐所需品種中的應(yīng)用。在作物遺傳育種當(dāng)中，生物遺傳知識(shí)一直被當(dāng)作基本原則而得到廣泛推廣，它利用基因交換與自由組合定律，讓子代具備父本、母本雙方的優(yōu)秀基因，以提高子代的品質(zhì)和產(chǎn)量。

在生物遺傳知識(shí)當(dāng)中，存在顯性與隱形基因，為了獲取所需的基因型就需要對(duì)其進(jìn)行提純，確保該基因?yàn)?AA 或者 aa 型。例如，在某個(gè)個(gè)體當(dāng)中，它的基因型為 AaBbCc 時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行純化，使之變?yōu)?AAbbCC 基因。這就需要運(yùn)用孟德爾自由組合定律，對(duì)其進(jìn)行多代自交，讓子代基因逐漸純化，最終獲得所需基因。在育種當(dāng)中，需要后代兼顧抗病、高產(chǎn)、矮稈的特征，這就需要將這三個(gè)優(yōu)點(diǎn)的植株進(jìn)行雜交，對(duì)雜交的后代進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其含有所需的基因型。接著，按照基因提純方法進(jìn)行自交，讓植株具備純化的基因組，以達(dá)到后代可以穩(wěn)定遺傳不會(huì)產(chǎn)生性狀分離。在培育新品種時(shí)，不僅運(yùn)用作物雜交方法，而且同時(shí)還兼顧使用人工誘變育種，通過外界條件讓作物進(jìn)行變異，獲得所需的性狀。例如，想要獲取抗旱品種，需要對(duì)其進(jìn)行干旱處理，讓植株在干旱條件下生長(zhǎng)。這樣，在外界條件下，使植株本身遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，朝著人們所需的性狀去改變，獲得抗旱品種。最后，在培育品種當(dāng)中，使用基因工程方法來(lái)改變基因型。運(yùn)用生物遺傳知識(shí)的 mRNA 和酶，通過導(dǎo)入外界基因片段來(lái)讓機(jī)體獲得所需基因，縮短基因育種年限。

生物遺傳知識(shí)被大量應(yīng)用于培養(yǎng)優(yōu)秀品種中，通過各種方法來(lái)彌補(bǔ)植株自身的缺陷，讓其朝著實(shí)踐所需的方向去發(fā)展。

高中生物遺傳知識(shí)的巧妙應(yīng)用，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。它可以提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)可度，認(rèn)清其在生活實(shí)踐中的重要性，鼓勵(lì)學(xué)生扎實(shí)學(xué)習(xí)高中生物知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)水平提升。

【參考文獻(xiàn)】

[1]秦續(xù)航.高中生物《遺傳與進(jìn)化》模塊生命科學(xué)史課程資源開發(fā)研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2014

[2]祁鳳珍，王 建，翟 林，等.基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)與思考——以2016年高考（天津卷）理科綜合（生物部分）為例[J].考試研究，2016（6）

[3]譚永平.高中生物科學(xué)史教學(xué)中的問題及對(duì)策[J].教育科學(xué)論壇，2011（12）

（責(zé)編 盧建龍）endprint