2020屆滬科版九年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)導(dǎo)學(xué)案：26.4　綜合與實(shí)踐：概率在遺傳學(xué)中的應(yīng)用

2020屆滬科版九年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)導(dǎo)學(xué)案：26.4綜合與實(shí)踐：概率在遺傳學(xué)中的應(yīng)用一、知識(shí)點(diǎn)概述在本篇導(dǎo)學(xué)案中，我們將學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)中的概率在遺傳學(xué)中的應(yīng)用。遺傳學(xué)是生物學(xué)的一個(gè)分支，涉及到遺傳現(xiàn)象和基因遺傳規(guī)律的研究和實(shí)踐。而數(shù)學(xué)中的概率則是用來研究隨機(jī)事件發(fā)生的可能性的一種工具和方法。因此，將概率與遺傳學(xué)相結(jié)合，我們可以更好地理解和應(yīng)用遺傳學(xué)的相關(guān)知識(shí)。在本節(jié)課中，我們需要掌握以下知識(shí)點(diǎn)：遺傳規(guī)律及其表達(dá)式；隨機(jī)事件的概念和性質(zhì)；隨機(jī)事件的概率及其計(jì)算方法；概率在遺傳學(xué)中的應(yīng)用。二、遺傳學(xué)的基本概念遺傳學(xué)是生物學(xué)的一個(gè)重要分支，也是進(jìn)化論的基石之一。它研究的是關(guān)于生物物種的遺傳現(xiàn)象及其基本規(guī)律。在遺傳學(xué)中，我們需要掌握以下幾個(gè)基本概念：1.基因基因是指位于染色體上的一段遺傳物質(zhì)，它是決定生物遺傳性狀的最小單位?；蚴怯蒁NA分子編碼的，并遵循一定的遺傳規(guī)律。2.染色體染色體是細(xì)胞核中含有遺傳物質(zhì)的核糖核酸分子。人類細(xì)胞中的染色體數(shù)量為46條，其中44條為自動(dòng)染色體，2條為性染色體。3.遺傳規(guī)律及其表達(dá)式遺傳規(guī)律是指生物在一定條件下所遵循的一套固定的遺傳現(xiàn)象規(guī)律。在遺傳學(xué)中，有三個(gè)重要的遺傳規(guī)律：孟德爾遺傳規(guī)律：描述了自交和自交后代的遺傳規(guī)律；染色體遺傳規(guī)律：描述了在有性繁殖過程中染色體的基本遺傳現(xiàn)象；分離-連鎖號(hào)分遺傳規(guī)律：描述了某些基因和染色體上的基因分離和連鎖的遺傳現(xiàn)象。三、概率的基本概念概率是研究隨機(jī)事件發(fā)生可能性的概率學(xué)科，它有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在本節(jié)課中，我們需要掌握以下概率相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)：1.隨機(jī)事件隨機(jī)事件是指在一定條件下，結(jié)果不確定的事件，其結(jié)果不止一種。例如：拋一枚硬幣的結(jié)果有正面和反面兩種可能。2.樣本空間樣本空間是指隨機(jī)事件所有可能的結(jié)果組成的集合。例如：拋一枚硬幣的樣本空間為{正面，反面}。3.事件的概率事件的概率是指事件發(fā)生的可能性大小。用P(A)表示事件A發(fā)生的概率，它的范圍是0到1。當(dāng)P(A)=0時(shí)，表示事件A不可能發(fā)生；當(dāng)P(A)=1時(shí)，表示事件A一定會(huì)發(fā)生。4.等可能性事件等可能性事件是指所有可能結(jié)果具有相同的概率。例如：拋一枚硬幣的正面和反面出現(xiàn)的概率都是0.5。5.互不相交事件互不相交事件是指兩個(gè)事件之間沒有任何交集。例如：拋一枚硬幣的結(jié)果只能是正面或反面，兩種結(jié)果之間不存在任何交集。6.獨(dú)立事件獨(dú)立事件是指兩個(gè)事件之間不會(huì)相互影響，即一個(gè)事件的發(fā)生不影響另一個(gè)事件的發(fā)生。例如：拋一枚硬幣的結(jié)果和擲一個(gè)骰子的結(jié)果是獨(dú)立事件。四、概率在遺傳學(xué)中的應(yīng)用在遺傳學(xué)中，概率論可以被用來研究遺傳現(xiàn)象和預(yù)測(cè)后代的性狀出現(xiàn)幾率。下面我們通過一個(gè)實(shí)際例子來展示概率在遺傳學(xué)中的應(yīng)用。例子在白育雄院士獲得2008年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)時(shí)，他和他的團(tuán)隊(duì)提出了通過遺傳分析預(yù)測(cè)人類眼色的方法，用概率的方式預(yù)測(cè)眼色遺傳規(guī)律。這里我們通過這個(gè)例子來討論概率在遺傳學(xué)中的應(yīng)用。1.眼色的遺傳規(guī)律人類的眼色是由基因決定的。在工程上，我們不能直接看到一個(gè)人的基因組，但是我們可以觀察到眼睛的顏色，因此可以推測(cè)基因表達(dá)現(xiàn)象與眼睛顏色之間的關(guān)系：人類的眼色主要由三種基因決定：黑色素合成相關(guān)基因TYR、OCA2與HERC2；TYR基因主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)黑色素顆粒合成過程中的酪氨酸水解作用。OCA2基因編碼了一種質(zhì)子泵，它可以控制黑色素顆粒的形成。HERC2基因的表達(dá)決定了OCA2基因的表達(dá)，即HERC2基因調(diào)節(jié)是否將OCA2基因轉(zhuǎn)錄為mRNA。2.事件的概率這里我們根據(jù)上面的遺傳規(guī)律，假設(shè)一個(gè)人的TYR、OCA2和HERC2基因有如下情況：如果TYR和OCA2基因都是突變型，則眼睛顏色為藍(lán)色；如果TYR基因是突變型，OCA2基因是野生型，則眼睛顏色為褐色；如果TYR基因是野生型，OCA2基因是突變型，則眼睛顏色為綠色；如果TYR和OCA2基因都是野生型，但HERC2基因是突變型，則眼睛顏色為棕色。根據(jù)以上情況，我們可以得出下表：TYROCA2HERC2眼色突變型突變型-藍(lán)色野生型突變型突變型藍(lán)色突變型野生型-褐色野生型突變型野生型褐色突變型突變型-綠色野生型突變型突變型綠色野生型野生型突變型棕色野生型野生型野生型棕色3.舉例如果父親的TYR基因、母親的TYR和HERC2基因都是野生型，OCA2基因都是突變型，那么孩子眼色為什么？我們可以分別構(gòu)造父親和母親的基因，構(gòu)成父親和母親的基因排列組合。根據(jù)上面表格中的遺傳規(guī)律，我們可以計(jì)算每種排列組合對(duì)應(yīng)的孩子眼色的概率。例如，如果父親和母親的基因分別是：父親TYR：野生型，OCA2：突變型，HERC2：野生型；母親TYR：野生型，OCA2：突變型，HERC2：野生型。那么，他們孩子眼色為棕色的概率為1，綠色的概率為0。同理，我們可以計(jì)算出其他排列組合對(duì)應(yīng)的孩子眼色的概率。然后將它們相加，就可以得到孩子眼色為各種顏色的概率。這里需要注意，我們所計(jì)算出的結(jié)果是理論概率，與實(shí)際情況可能