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中學以下的素養教育與經驗談:國一下生物篇(1)──生殖與遺傳

更新 發佈閱讀 8 分鐘

每篇都要再次說明,所有的教學方法與手段,完全要看:

  1. 個人因素
  2. 社經背景
  3. 對應教材與年齡

沒有百分百適用,也不會有一招行天下的密技,最大差異在於針對個人或是多人數上課。而且不管多好的教材,只要學生本身完全沒有學習的意願,都是沒有用的,這時候就得要換其他方式,不能只看教材與方式。


進入下學期,生物有了一些變化,最大的差異就是連貫性,從生殖、遺傳、演化,再到生物分類、環境、生態,可以看出是有系統的編排。筆者的經驗跟建議是,這是非常適合練習理工科分類筆記的章節,尤其是學著怎樣抓到分類的重點。

一、生殖

生殖指的是生物把遺傳因子傳給下一代的行為,通常稱父母為親代,下一代為子代。下圖為本章大致的學習路徑,跟上學期一樣,請同學要自行參照課本與參考書,畫出屬於自己的圖,不是照著背。

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下學期的章節都要依序學,無法跳過,前後段都有因果關係。生殖的開頭是對染色體的認識,本節常見錯誤,在於誤解DNARNA,課本一般都是將DNA的片段稱之為「基因結構」,說法不會非常精確。若要補充RNA為單股片段、雙股配成DNA也是可以,請依照學生程度圖解解釋。

課本有配圖,會解釋從基因到DNA,盤在蛋白質上為染色體。請注意注意再注意,細胞內的染色體,正常狀態下在生物體中「不是均為1對」,由於進行有性生殖的生物,具有生育能力時都會分為雌體、雄體,並產生精卵,精卵作為生殖細胞,染色體只有1條。所以「生物體細胞的染色體均為1對」是陷阱敘述,學生務必要弄清楚。

但正常來說,大部分的人類體細胞,染色體確實為1對2條;對人類要特別去記,23對46條,第23對為生殖用,可以分為X與Y染色體,務必記起來,待下章遺傳時要用到。(編按:許多生物的體細胞染色體數量都不同於人類,請對生物有興趣的讀者再去了解)

而身體細胞,在進行生長、修復組織時,都是行細胞分裂,如上一張圖所示,製造生殖細胞才是減數分裂,而且僅限於有性生殖的生物。染色體變化是同學最常出錯的部分,筆者用下圖的簡述法帶過,所謂的學會,指的是可以在紙上大致畫出這種概念圖。

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照道理說,畫得出來就應該不會弄錯。接下來就是無性、有性生殖的方式與地點,無性生殖只能用背的,國中會教的大致有「分裂」、「斷裂」、「出芽」、「營養器官」四種,營養器官又有分「根、莖、葉」的差異。由於各家參考書會當範例的略有不同,就不全列出來,不過需要特別說的是「馬鈴薯」、「番薯」,這兩個都是營養器官繁殖,只不過「馬鈴薯是塊莖」、「番薯是塊根」。

真的很容易錯,一堆人看到「薯」就當通通都一樣。

有性生殖的差異是「體內受精」跟「體外受精」,顧名思義兩者的差異,在於體內受精是精卵在生物體內結合,體外受精是在外界,所以大致上用【受精場所】來分類是沒有問題的。但真正的關鍵,在於有沒有水,請在這裡多加解釋,體內受精的生物似乎都在陸地上,主要是鳥類、爬蟲類跟哺乳類,體外受精要把精卵排到水裡,故都為兩生類跟魚類。

最後要記的就是附加實驗,蛋(動物)與花(植物)的構造,這真的就只能用圖解去記憶,沒別的辦法,請參考課本附圖。麻煩的題型是後面結合五大界生物,會出的複合式考題,不過在下學期一開始就還好,不需要刻意去練。

二、遺傳

這章節非常的單純,如下圖所示。

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是的,敘事順序很順,幾乎都卡在棋盤方格法的配對,後面的遺傳問題,如果弄懂怎麼配對,應該都不會出錯。而突變與遺傳疾病的優缺點,跟生物複製較像是延伸前半章的內容,獨立看也還好。所以筆者本章重點放在怎麼解棋盤方格法。

首先,基因配對的概念,是親代的配子相互配對,請回到第一章生殖的減數分裂,將配子的圖表示在下方。

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將染色體編上號碼後,就可以理解親代的配子雖然是一個細胞分成四個,但攜帶的染色體還是原本的兩種。所以簡化後的圖示可以如下圖表達:

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所以,我們看到這類題目,就可以想像得出來,如果父親的細胞內某性狀染色體是Rr,那麼配子只會攜帶R或是r。那若再加上母親的呢?假設母親的也是Rr,那麼配子也會是R或是r。所謂的棋盤方格法,指的就是當父母親的染色體分出去就是各1條,種類頂多2種,所以配出的形式也就那一些。

範例:某性狀的顯性基因為R,隱性基因為r,父親的是Rr,母親的為Rr,請問小孩的基因型會有哪一些?出現機率各為多少?
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解答:3種。
  • RR:4種可能中有1個,機率為1/4
  • Rr:4種可能中有2個,機率為2/4 = 1/2
  • rr:4種可能中有1個,機率為1/4

其實並不會很困難,會出錯都是逆推的題目有問題,而這需要的是基本邏輯,這就是所謂的跨代遺傳題目,如下題:

範例:下圖為某個家族的遺傳性狀關聯圖,請問從此圖可以看出,小美的這種性狀遺傳,應該是哪一種基因型?
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詳解:先從父母親來看,顯性的父親可能為RR、Rr,母親隱性必為rr,所以有兩種分布表格如下。(紅字的表格表示不可能出現)
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很明顯,若父親基因型為RR,則弟弟不可能出現隱性的rr表現,故父親必為Rr。

接著,來看小美與丈夫生下的子女,我們不清楚丈夫的基因型是RR或是Rr,小美則透過上圖知道,必為Rr或是rr。那麼可能性將會有四種如下:
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從兩人的兒子可以看到為隱性表現,故要出現rr只有下面兩種可能,故丈夫不可能為RR。(紅字的表格的表示不可能出現)

故小美的基因型,可能為Rr或是rr。

不用擔心答案會是兩個,題目都會設計好,選項會有單一或是兩種。這類題目的困難處,在於邏輯上的合理,卻需要平日的練習,因為基因型的顯性隱性搭配,題目寫久了會發現就那幾種可能,像是這題範例來說,學生想通了就會知道,當子女的性狀顯性隱性皆有的狀況下,父母親的顯性表現,就不可能是RR,因為兩個顯性基因代表子代必定全為顯性。同樣的道理,小美跟丈夫的小孩兩個顯隱性都有,表示丈夫的顯性絕對不會是RR。

所以這類題目寫久了以後,腦中自然會有刪去法,知道哪些是不可能的,哪一些是可能的。而另一種題目是在國一下比較少見,但國三就會一直出現的,算機率的題目。如上題典型的表格如下:

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三種都會有的狀況,RR機率為 1/4、Rr為 1/2、rr為 1/4。若是RR×rr的狀況,全部都是Rr為100%。

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或者是Rr×rr,Rr跟rr會各 1/2。其實也是還好,只要棋盤方格法正確使用,理論上不用補習,上課跟回家作業都寫完,應該是都會。

不過這裡要小心混了子代性別的題目,性染色體的機率會讓生男生女各 1/2,所以上段的敘述,如果改問成:父母的基因型各為Rr×Rr,生下一個rr的女兒機率多少?就不會是 1/4,而是 1/4 × 1/2 = 1/8,因為要把男女各 1/2 的機率乘進去。

至於另一種血型題目,筆者就不打算多講,如果顯隱性2種表現的棋盤方格法都會了,血型三種等位基因 IA、IB、i 只是表格變大而已,會的就是會,不會的就表示基本的也不熟。

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