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        利用“逆向思維”解生物學(xué)疑難問題

        2015-09-10 07:22:44陳衛(wèi)東
        中學(xué)生物學(xué) 2015年10期
        關(guān)鍵詞:雙球菌表現(xiàn)型遺傳病

        陳衛(wèi)東

        文件編號: 1003 - 7586(2015)10 - 0055 - 02

        “逆向思維”也叫求異思維,它是對常見的似乎已成定論的事物或觀點(diǎn)反過來思考的一種思維方式。讓思維向?qū)α⒚娴姆较虬l(fā)展,從問題的相反面深入地進(jìn)行探索,人們習(xí)慣于沿著事物發(fā)展的正方向去思考問題并尋求解決辦法,但對有些問題,正面思考比較復(fù)雜,反過來思考卻可以讓問題簡單化。

        1 “逆向思維”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

        在解決一些實(shí)驗(yàn)問題時(shí),有時(shí)給的實(shí)驗(yàn)材料與習(xí)慣的不同,完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),就必須合理利用實(shí)驗(yàn)原理,反其道而行,同樣能達(dá)到較好的效果。

        【例1】 請你利用下面所給的實(shí)驗(yàn)材料和用具,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

        材料用具:白皮洋蔥;刀片,鑷子,滴管,載玻片,蓋玻片,吸水紙,顯微鏡;質(zhì)量濃度為30%的蔗糖溶液,紅墨水,清水等。

        解析及答案:通常情況下,質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn),一般選擇紫皮洋蔥外表細(xì)胞(或其他液泡中有色素,且易于獲取的材料)作為實(shí)驗(yàn)對象,原因是其中有紫色大液泡,質(zhì)壁分離時(shí)易與外界溶液形成對比,便于觀察。但本題給的材料是白皮洋蔥,其細(xì)胞中液泡中細(xì)胞液為無色,顯然不容易觀察。為增加對比度,可以反其道行之,使外界溶液有顏色,即在蔗糖溶液中加入一定量紅墨水。只是細(xì)胞外液為紅色,細(xì)胞膜內(nèi)液體為無色,但同樣可以達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果。

        類似的實(shí)驗(yàn)問題還有:探究某種礦質(zhì)元素對植物生長的影響時(shí),不采用加法,即溶液中加入某種元素,觀察其功能(因?yàn)槠淙狈ζ渌?,肯定無法正常生長),而是采用減法,即在全營養(yǎng)液中每次減少一種成分去培養(yǎng)該植物,然后與用全營養(yǎng)液培養(yǎng)的作對照,如異常,則該元素為該植物生長的必需元素。

        2 “逆向思維”解概率計(jì)算問題

        遺傳概率計(jì)算本就是難點(diǎn)問題,有些問題還分為多種情況,需每一項(xiàng)逐個(gè)考慮,容易出現(xiàn)遺漏或錯(cuò)誤。如果采用逆向思維的方法,往往計(jì)算起來更容易或考慮的情況較少就可以得到正確答案。

        【例2】 基因型為aaBbCcDd和AABbCcdd的兩種豌豆雜交,求子代中表現(xiàn)型不同于親本的個(gè)體所占比例。

        解析:如果從正面去分析這個(gè)問題,因可能性較多不容易找全。不妨逆向思考,先找表現(xiàn)型與親本一樣的,剩余的就是不一樣的。首先表現(xiàn)型與aaBbCcDd一致的個(gè)體沒有,因?yàn)榱硪粋€(gè)親本的第一對基因?yàn)锳A,因此只要計(jì)算與第二個(gè)親本表現(xiàn)型一致的比率即可。按照每對基因分開考慮,aa×AA的后代基因型為Aa,表現(xiàn)性與AA都一致,Bb×Bb的后代與Bb表現(xiàn)型一致的比例為3/4,Cc×Cc的后代與Cc表現(xiàn)性一致的比例為3/4,Dd×dd的后代與dd表現(xiàn)性一致的比例為1/2。因此,與AABbCcdd表現(xiàn)型一致的比例為1×3/4×3/4×1/2=9/32,表現(xiàn)型不同就是1-9/32=23/32。

        參考答案:23/32。

        【例3】 調(diào)查某隱性遺傳病,統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)某種群中含B基因的個(gè)體占19%,現(xiàn)有一對顯性親本婚配,但女方的父親體內(nèi)沒有B基因,則這對親本產(chǎn)生一個(gè)基因型為bb后代的概率為 。

        解析:該遺傳病為隱性遺傳病,婚配雙方中,女方的父親體內(nèi)無B基因,因此女方的基因型一定是Bb,而男方只知道是顯性,究竟是BB還是Bb無法確定,且已知該人群中BB、Bb共占19%。但僅根據(jù)表面條件學(xué)生無法推出Bb所占比例,可以從“逆向”去考慮這個(gè)群體,由于該群體中,BB、Bb共占19%,因此bb所占比例為1-19%=81%。根據(jù)這一數(shù)據(jù),可以推導(dǎo)出該人群中,b的基因頻率為90%,則B基因頻率為10%,由此推出整個(gè)人群中,Bb所占比例為2×90%×10%=18%,因此在顯性人群中,Bb所占比例為18/19。兩者后代為bb的概率為18/19×1/4=9/38。

        參考答案:9/38。

        3 “逆向思維”反推條件或原因

        在解決一些生物學(xué)問題時(shí),正向推斷可能有難度,不妨換一個(gè)思維角度,利用結(jié)論去反推條件或原因,可能更容易,達(dá)到事半功倍的效果。

        【例4】 判斷“某含有300個(gè)堿基對的基因能夠控制合成的多肽鏈中含有100個(gè)氨基酸”這句話的正確性。

        這句話正確與否,首先看100個(gè)氨基酸,需要有100個(gè)決定這些氨基酸的密碼子,而這個(gè)多肽鏈的合成要有起始密碼子和終止密碼子來決定翻譯的起始點(diǎn)和終止點(diǎn),起始密碼子決定氨基酸,而終止密碼子不決定氨基酸,這就說明mRNA要大于300個(gè)堿基才能決定100個(gè)氨基酸的合成。同樣,要得到含300個(gè)堿基組成的mRNA,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生該mRNA的基因中堿基對數(shù)要大于300對,因?yàn)檗D(zhuǎn)錄的起點(diǎn)是啟動(dòng)子,并不是該基因的起點(diǎn),同樣,轉(zhuǎn)錄結(jié)束位置終止子也并不是該基因的終點(diǎn)。依據(jù)上述的推論,我們就能得出“某含有300個(gè)堿基對的基因能夠控制合成的多肽鏈中含有的氨基酸數(shù)少于等于100個(gè)”的結(jié)論。

        【例5】 如何證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)而DNA是遺傳物質(zhì)?

        先假定蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì),那么用“S型”肺炎雙球菌的蛋白質(zhì)與“R型”肺炎雙球菌在培養(yǎng)基中混合培養(yǎng),應(yīng)該能產(chǎn)生活的“S型”肺炎雙球菌。事實(shí)上這樣操作后并沒有得到活的“S型”肺炎雙球菌,而用“S型”肺炎雙球菌的DNA與“R型”肺炎雙球菌混合培養(yǎng)后卻能夠得到,由此證明DNA是遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)不是遺傳物。

        4 “逆向思維”舉反例

        當(dāng)判斷一句話或一個(gè)命題是否正確時(shí),可以通過“舉反例”的方式來加以否定。如“所有遺傳病都帶有致病基因”,可舉的反例:貓叫綜合征(第5號染色體部分缺失)、21三體綜合征(第21號染色體比正常多1條)等,這兩類遺傳病都不帶有致病基因,但卻患遺傳病。

        運(yùn)用“逆向思維”的方式解決一些問題,會(huì)起到事半功倍的效果。因此,當(dāng)正向的思維陷入困境的時(shí)候,不妨反過來想一想,也許就能夠找到解決問題的方法。

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