利用思維導圖解析遺傳學中的計算題

摘 要: 遺傳學中的計算題是教學難點，解題時教師可借鑒思維導圖的繪制手段，幫助學生理清思考過程，疏通解題思路，修正解題方向，從而提高解題能力。

關鍵詞: 思維導圖 遺傳 計算題

遺傳的基本規(guī)律及基因的本質是高中生物的核心知識之一，也是高考的熱點內容。其中涉及的有關計算如堿基互補配對原則的相關題目和遺傳基本規(guī)律中概率的計算，無論對教師的教還是學生的學，都是一個難點。這部分的解題方法雖然常見于各類教學參考書中，但這些方法多要求學生記憶一些相關的公式和結論，而不是建立在理解書本知識的基礎上。一旦題目稍顯靈活，學生即容易出錯。我在教學實踐中借鑒思維導圖的繪制手段，幫助學生疏通解題思路，取得了良好的效果。

思維導圖(Mind Mapping)是英國學者東尼·博贊(Tony Buzan)在研究大腦的力量和潛能過程中發(fā)現的用圖畫、代號和連線來表達人的思維過程的一種思維工具，是一種將放射性思考具體化的方法。由于思維導圖側重于思維模式的訓練和思路的整理，因此將其應用于解題，有利于學生理清自己的思路，并及時發(fā)現解題過程中出現的問題，從而可以有針對性地幫助學生克服此類問題的再度重演。當然，在解題過程中繪制的“思維導圖”可以簡化些，只要能真實反映出自己的思維過程即可。

具體做法可分為以下幾個步驟:

(1)確定主題

對于遺傳學中的計算題而言，主題往往就是題目要求解答的問題。將確定的主題濃縮成一個詞或簡短的句子，寫在紙上，并用圓圈圈上。

(2)畫出分支

大腦圍繞主題內容進行思考，同時由紙上的圓圈向外引出若干條短線，將解題所需條件標在每條短線的上方，是為“次主題”。

(3)直達已知

每個“次主題”再建立自己的“次主題”，直到最終扣上已知條件。

(4)著手解題

由最末端的“次主題”入手，步步推理，層層剝皮，求出最終答案。

【例1】已知某基因由990個脫氧核苷酸構成，其控制合成的一條多肽的相對分子質量為13548，那么，合成多肽的氨基酸的平均分子量為(?搖?搖)。

A.41?搖 ?搖B.59?搖?搖 C.82?搖 D.100

【解題思路】首先分析題目，確定主題。題目問的是合成多肽的氨基酸的平均分子量，即可以此作為主題。接著分析:氨基酸的平均分子量=氨基酸的總分子量/氨基酸分子數，而氨基酸的總分子量=多肽分子量+失去水的分子量，因此我們找到次主題氨基酸數、多肽分子量(已知)、失去水的分子量。依此類推，直至扣上已知條件為止。

【答案】D。

【例2】已知某蛋白質分子由2條肽鏈組成，在合成蛋白質的過程中生成3.0×10-21g的水，那么控制該蛋白質合成的基因中至少有多少脫氧核苷酸?(?搖?搖)。

A.612?搖?搖 B.306?搖?搖 C.204?搖 D.606

【解題思路】本題的難點在于:如何通過水的質量計算出水的分子數?這涉及部分高一化學知識。首先，水的質量除以水的相對分子質量即為水的物質的量，再乘以阿弗加德羅常數就可以求出水的分子數。其次，根據水分子數，可以計算出氨基酸數。最后，根據氨基酸數，可以計算出基因中的脫氧核苷酸數。

【例3】香豌豆中，只有當C，R兩個顯性基因都存在時，花才呈紅色。一株紅花香碗豆與基因為ccRr的植株雜交，子代中有3/8開紅花。若讓此紅花香豌豆進行自交，后代紅花香豌豆中純合子占(?搖?搖)。

A.1/9?搖 ?搖B.1/8?搖?搖C.1/4?搖 ?搖D.1/2

【解題思路】解這道題有兩個要點:首先題目要求的是“后代紅花香豌豆中純合子占紅花香豌豆(而不是占全部后代)的比例;其次要知道后代的比例，首先要知道親代的基因型。依題意，“一株紅花香碗豆(C_R_)與基因為ccRr的植株雜交，子代中有3/8開紅花”——3/8=3/4×1/2，親本的兩對等位基因中，一對為雜合子自交，另一對為側交，故親代紅花的基因型為CcRr。CcRr自交，后代紅花(C_R_)占9/16，其中，純合子(CCRR)占1/16，故后代紅花香豌豆中純合子占紅花香豌豆的1/9。

親代C_R_×ccRr→3/8C_R_?陴親代紅花香碗豆基因型為CcRr

CcRr自交后代紅花(C_R_)占9/16后代純合紅花(CCRR)占1/16?陴后代紅花香豌豆中純合子占1/9。

【答案】A。

【例4】下圖是具有兩種遺傳病的家庭系譜圖，設甲病顯性基因為A，隱性基因為a;乙病顯性基因為B，隱性基因為b。若II-7為純合子，請據圖回答:

(1)甲病是致病基因位于?搖常?搖染色體上的?搖顯?搖性遺傳病;乙病是致病基因位于?搖常?搖染色體上的?搖隱?搖性遺傳病。

……

(4)假設III-10與III-9結婚，生下正常女孩的概率是?搖?搖?搖?搖。

【解題思路】欲知其后代為正常女孩的概率，一般先求出后代患病的概率(較易求出)，而這需要先推知III-9與III-10的基因型。由于III-9患乙病(常隱)而不患甲病(常顯)，其基因型應為aabb;因已知II-7為純合子(aaBB)，故要推斷III-10的基因型還須先清楚II-6的基因型。由圖可知，I-1、I-2基因型均為AaBb且II-6無病(aaB_)，即其基因型是aaBB的概率為1/3，是aaBb的概率為2/3。據此可進一步推出III-10是雜合子(aaBb)的概率為2/3×/1/2=1/3。因此III-9(aabb)與III-10(1/3aaBb)的后代患病(aabb)的概率為1/3×/1/2=1/6，生下正常女孩的概率為(1-1/6)×1/2=5/12。

【答案】5/12。

由上述幾個例子可以看出:在解題過程繪制思維導圖實際上是一種真實記錄解題思路的有效手段，它可以讓我們邊思考邊以文字與簡圖的形式把思路“畫”在紙上，從而幫我們理清思考過程，及時記錄下瞬間閃現的靈感，修正解題方向，有利于不同知識點之間的綜合。對于初學者而言，由主題引出的次主題不妨多些，以便在解題的同時發(fā)展放射性思考能力，即使有些可能最終沒有派上用場也無妨。相信學生經過一段時間的訓練，可以使解題能力得到較大的提高。