2022年高三生物一輪復習 專題培優(yōu)課 巧用數(shù)學思想解遺傳與進化計算題 新人教版

2022年高三生物一輪復習 專題培優(yōu)課 巧用數(shù)學思想解遺傳與進化計算題 新人教版一、數(shù)形結合思想在進行DNA分子中堿基比例、基因表達和DNA分子半保留復制過程中的有關計算時，可巧用數(shù)形結合思想。如：在計算DNA分子中的堿基比例時，先畫出DNA分子平面結構簡圖(如圖1所示)，其次將題目中的數(shù)量關系和圖形結合，明確已知的堿基比例是占一條鏈的情況，還是占整個DNA分子的情況，最后在理清兩條鏈堿基關系的基礎上作答。在解答有關基因表達過程中的計算時，可結合圖2，明確DNA分子中的堿基、RNA分子中的堿基、多肽中氨基酸的數(shù)量關系，并關注變化的情況，如RNA某一位置出現(xiàn)了終止密碼子，多肽中的氨基酸必發(fā)生變化，如何變化可結合該圖思考得出結論。有關DNA分子半保留復制過程中的計算可參看圖3。二、分解組合思想分解組合思想就是把組成生物的兩對或多對相對性狀分離開來，用單因子分析法一一加以研究，最后把研究的結果用一定的方法組合起來，運用數(shù)學中的乘法原理或加法原理進行計算。在遺傳概率的計算中，分解組合思想大放光芒。1基因分離定律的三把鑰匙(1)若后代性狀分離比為顯隱31，則雙親一定都是雜合子(用D、d表示)。即Dd×Dd3D_1dd。(2)若后代性狀分離比為顯隱11，則雙親一定是測交類型。即Dd×dd1Dd1dd。(3)若后代性狀只有顯性性狀，則雙親至少有一方為顯性純合子。即DD×DD或DD×Dd或DD×dd。2解題思路(1)先確定此題是否遵循基因的自由組合定律。如不遵循，則不用此法。(2)分解：將所涉及的兩對(或多對)基因或性狀分離開來，單獨考慮，用基因分離定律的三把鑰匙進行研究。(3)組合：將分離定律研究的結果按一定方式進行組合。3應用(1)求基因型、表現(xiàn)型種類數(shù)：(2)求患病概率：當甲、乙兩種遺傳病之間具有“自由組合”關系時，利用基因分離定律計算得知：患甲病的概率為m，患乙病的概率為n，可利用乘法原理或加法原理計算其他概率，如兩病兼患的概率為mn，只患一種病的概率為m×(1n)n×(1m)mn2mn。三、集合思想集合思想已成為現(xiàn)代數(shù)學的理論基礎，用集合語言可以簡明扼要地表述數(shù)學概念，準確、簡捷地進行數(shù)學推理。在生物學的一些計算中，如能主動運用數(shù)學的集合思想去解題，對于培養(yǎng)我們嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力大有裨益。1在人類的遺傳病中，若只考慮甲病的情況，患甲病的概率為a，只考慮乙病的情況，患乙病的概率為b，兩個事件互相獨立，則不患甲病和不患乙病的概率分別是集合a和集合b的補集，分別用1a、1b表示，如圖1所示。圖2中，同時患兩病的概率可看成集合a、集合b的交集。只患甲病的概率為集合a中集合ab的補集，數(shù)值aab。(集合ab是集合a的子集)2在基因頻率和基因型頻率的計算中，也可運用集合思想。以一對等位基因Aa為例，若A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則集合p、q互為補集，即pq1，圖3所示。體會基因頻率的動態(tài)變化，如p增加，則q減少。在圖4中AA、Aa、aa者基因型頻率互為補集，即AA的基因型頻率Aa的基因型頻率aa的基因型頻率1，留意三者的動態(tài)變化，如AA和Aa的基因型頻率增加，則aa的基因型頻率減少。當達到遺傳平衡時，基因頻率和基因型頻率保持不變，為恒定值。結合圖3和圖4理解，圖3中的p、q恒定時，圖4中的AA的基因型頻率p2，Aa的基因型頻率2pq，aa的基因型頻率q2，三者的數(shù)值恒定不變。1(xx·北京高考)決定小鼠毛色為黑(B)/褐(b)色、有(s)/無(S)白斑的兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上?；蛐蜑锽bSs的小鼠間相互交配，后代中出現(xiàn)黑色有白斑小鼠的比例是()A1/16B3/16C7/16 D9/16解析：選B兩對基因分別位于兩對同源染色體上，遵循基因自由組合定律。親本為BbSs×BbSs，求后代中黑色有白斑(B_ss)的比例，用“分解法”先把兩對相對性狀分解為單一的相對性狀，然后對每一對性狀按分離定律計算，所得結果彼此相乘即可，所以B_占3/4，ss占1/4，兩者相乘為3/16。2下圖為某DNA分子片段，假設該DNA分子中有堿基5 000對，AT占堿基總數(shù)的34%，若該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制2次，下列敘述正確的是()A復制時作用于處的酶為限制酶B復制2次需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸9 900個C處指的是腺嘌呤核糖核苷酸D子代中含15N的DNA分子占3/4解析：選B復制時作用于處的酶為解旋酶；該DNA分子中有堿基5 000對，總堿基數(shù)為10 000個，AT占堿基總數(shù)的34%，結合圖甲可知GC占堿基總數(shù)的66%，則GC3 300，復制2次，需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸3 300×43 3009 900(個)；處指的是腺嘌呤脫氧核苷酸；結合圖乙可知，子代中含15N的DNA分子應占DNA分子總數(shù)的1/4。3用15N標記細菌的DNA分子，再將它們放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖四代，a、b、c為三種DNA分子，a只含15N，b同時含14N和15N，c只含14N，如下圖，這三種DNA分子的比例正確的是()解析：選D假設親代DNA分子為n個，則繁殖四代后，DNA分子總數(shù)為16n，其中只含15N的DNA分子為0個，同時含14N和15N的2n個，只含14N的有14n個。4下面是甲、乙兩種單基因遺傳病在某家族中的系譜圖(與甲病有關的基因為A、a，與乙病有關的基因為B、b)。經調查在自然人群中甲病發(fā)病率為19%。請回答下列問題：(1)甲病的遺傳方式是_，僅考慮甲病，在患病人群中純合子的比例是_。(2)乙病致病基因是_性基因，要確定其是否位于X染色體上，最好對家族中的_個體進行基因檢測。(3)若乙病基因位于X染色體上，2的基因型是_。3與自然人群中僅患甲病的男子婚配，則他們后代患遺傳病的概率為_。解析：(1)3和4是患者，而3是患者，4正常，說明甲病是顯性基因控制的遺傳病，并且根據(jù)4是患者、4(女性)正常，排除X染色體上的顯性遺傳病的可能性，因此，甲病的遺傳方式為常染色體顯性遺傳。在自然人群中甲病發(fā)病率為19%，說明甲病已達到遺傳平衡狀態(tài)，根據(jù)AAAa19%，利用數(shù)學集合思想，aa81%，結合遺傳平衡公式，可推知a的基因頻率0.9，A的基因頻率0.1，AA1%，Aa18%，則患病人群中純合子的比例1%/19%1/19。(2)1和2正常，而1是患者，2正常，說明控制乙病的基因為隱性基因；如1或3含有該致病基因，則該病為常染色體隱性遺傳，如1或3不含該致病基因，則該病為伴X染色體隱性遺傳。(3)若乙病基因位于X染色體上，根據(jù)上下代個體的遺傳情況，可推知2的基因型為aaXBXb，3的基因型為1/2AaXBXB或1/2AaXBXb，自然人群中僅患甲病的男子的基因型為1/19AAXBY或18/19AaXBY。計算后代患遺傳病的概率可借助分解組合思想或集合思想。若利用分解組合思想，后代中患甲病的概率1/19(18/19)×(3/4)29/38；患乙病的概率(1/2)×(1/4)1/8，則不患甲病的概率為129/389/38，不患乙病的概率11/87/8，則患病的概率1(9/38)×(7/8)241/304。答案：(1)常染色體顯性遺傳1/19(2)隱1或3(3)aaXBXb241/304