梳理知識內在關系 構建快速解題模型
——以“遺傳的分子基礎”為例

北京

有關遺傳分子基礎的相關知識是高考中的熱門考點，也是學生在學習中的難點。如何幫助學生解決此類問題？筆者認為除了厘清各項知識之間的關系外，構建出解決問題的模型也是一項高效解決問題的方法。下面筆者通過厘清DNA、染色體、基因、蛋白質之間的關系，幫助學生構建出相關模型從而快速、準確解答相關問題。

1.厘清基因與DNA 關系，構建概念模型

有關基因與DNA的關系是學生比較熟悉的內容，但在解答問題時學生還是會犯一些錯誤，筆者通過梳理兩者之間的關系，構建出概念模型，有利于學生準確解答相關問題。

（1）基因的本質：基因是有遺傳效應的DNA片段（針對遺傳物質為DNA的生物）。

（2）遺傳信息與DNA的關系：遺傳信息蘊藏在DNA分子4種堿基的排列順序之中。

（3）基因與DNA的數量關系：一個DNA分子上有許多基因。

【例1】豌豆的高莖基因（D）與矮莖基因（d）的根本區別是 （ ）

A.分別控制顯性性狀和隱性性狀

B.所含的核苷酸種類不同

C.脫氧核苷酸的排列順序不同

D.在染色體上的位置不同

【參考答案】C

【分析】此題考查顯性基因與隱性基因的根本區別，有的學生不知道從哪個角度分析，若知道基因攜帶著遺傳信息，再利用概念模型中的（2）就能夠準確解答此題了。

2.巧用DNA和染色體數量關系，構建圖解模型

學生在學習中能夠很好地辨析出DNA與染色體、染色單體的數量關系，但在解決實際問題時不能靈活地運用，這時教師需構建出解決問題的模型，才能幫助學生快速解題。

2.1 巧用DNA與染色體、染色單體數量關系構建圖解模型

圖1

圖1表示一個被32P標記的雙鏈DNA分子在含31P的培養基中，經過兩次分裂之后染色體與DNA分子間的變化情況。第一次分裂中期染色體上每個染色單體的DNA分子的一條鏈含32P，所以第二次分裂中期只有一條染色單體的DNA分子上含32P。

【例2】用32P標記了玉米體細胞（含20條染色體）的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，在第二次細胞分裂的中期、后期，一個細胞中的染色體總條數和被32P 標記的染色體條數分別是 （ ）

A.中期20和20、后期40和20

B.中期20和10、后期40和20

C.中期20和20、后期40和10

D.中期20和10、后期40和10

【參考答案】A

【分析】學生在解答此類試題時失分較多，筆者分析其主要原因是沒有很好地掌握DNA與染色體的變化關系，這時通過構建圖解模型，實現文字信息圖像化，利用“有絲分裂中期染色體數目不變，后期染色體數目暫時加倍”這一信息，就很容易得出正確答案。

2.2 利用DNA半保留復制的方式構建圖解模型

學生在解答用15N標記DNA分子后，研究DNA分子復制情況及出現條帶的問題時經常會出現錯誤，究其原因，除了有關DNA半保留復制的知識點沒有理解好以外，還有一個重要的因素就是學生沒有把DNA復制的信息圖像化，更沒有把DNA復制后的情況與離心結果之間建立聯系。因此，構建DNA半保留復制的圖解模型既有利于學生對該部分內容的理解，又能夠提高學生答題的準確性。

圖2 DNA半保留復制圖解模型

筆者通過構建DNA半保留復制圖解模型，幫助學生梳理DNA半保留復制的過程，并引導學生建立DNA復制次數與離心后被標記的條帶間的關系，從而有效解答問題。

【例3】細菌在15N培養基中繁殖數代后，使細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養基中培養，抽取親代及子代的DNA經高速離心后分離，圖3中的①～⑤為可能的結果，下列敘述錯誤的是 （ ）

圖3

A.子一代 DNA 應為②

B.子二代DNA應為①

C.子三代DNA應為④

D.親代的DNA應為⑤

【參考答案】C

【分析】此題為常見類型題，學生學習之初常常因理解不清DNA復制次數與離心后被標記的條帶間的關系而出現錯誤。這時通過圖像構建出DNA半保留復制的模型可以達到快速準確解答問題的目的。

3.運用DNA分子中堿基關系構建出解答問題的模型

有關DNA分子在復制、轉錄過程中，所需的堿基數目關系的問題也是學生易錯題型之一，筆者通過運用堿基互補配對原則構建出堿基間的關系模型，幫助學生很好地解答此類問題。

（1）在雙鏈 DNA 分子中

①A＝T，G＝C；

（2）在DNA兩條互補鏈之間

（此比例在不同DNA分子中，可能有特異性）

③ A總%=（A1%+A2%）/2，同理C、G、T都有同樣的規律。

【例4】假如有一雙鏈DNA分子的鳥嘌呤占整個DNA堿基的27%，測得這個DNA分子一條鏈上的腺嘌呤占這條鏈堿基的28%，那么另一條鏈上的腺嘌呤占該鏈堿基的比例是 （ ）

A.9% B.18% C.23% D.24%

【參考答案】B

【分析】此題考查DNA分子雙鏈及兩條互補鏈之間堿基的關系，通過模型（1）中的②可以快速確定雙鏈中腺嘌呤占雙鏈的堿基比例為23%，再運用模型（2）中的③A總%=（A1%+A2%）/2能夠快速得出另一條鏈上的腺嘌呤占該鏈的比例為18%。

【例5】某DNA分子共有a個堿基，其中含胞嘧啶m個，則該DNA分子復制3次需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為 （ ）

A.7（a-m） B.8（a-m）

C.7（a/2-m） D.8（a/2-m）

【參考答案】C

【分析】此題是考試中的常見題型，也是學生易錯類型題。通過模型（1）中①A＝T，G＝C的關系可以計算出該DNA分子中胸腺嘧啶的數量為a/2-m，再根據題意，DNA分子復制3次最終可以得到8個DNA分子，減去最初的1個DNA分子，可以確定最終答案為7（a/2－m）。

4.分析基因指導蛋白質的合成過程，構建模型關系

基因指導蛋白質的合成是高考的重要考點，筆者根據學生常見的失分點構建出真核生物、原核生物的蛋白質合成過程模型，幫助學生明確真核生物與原核生物蛋白質合成過程的異同，從而達到梳理關系、快速解答問題的效果。

4.1 蛋白質合成生物模型構建

4.1.1 真核生物蛋白質的合成過程模型

圖4

由于真核生物有核膜的限制，轉錄在細胞核中完成，翻譯在細胞質的核糖體中完成，導致轉錄和翻譯過程在空間上被分隔開來。

4.1.2 原核生物蛋白質合成過程模型

圖5

由于原核生物沒有真正的細胞核，沒有核膜的限制，所以在轉錄的同時就開始進行翻譯，大大提高了蛋白質的合成效率。

【例6】圖6表示細胞內某些重要物質的合成過程，該過程發生在 （ ）

圖6

A.真核細胞內，一個mRNA分子上結合多個核糖體同時合成多條肽鏈

B.原核細胞內，轉錄促使mRNA在核糖體上移動以便合成肽鏈

C.原核細胞內，轉錄還未結束便啟動遺傳信息的翻譯

D.真核細胞內，轉錄的同時核糖體進入細胞核啟動遺傳信息的翻譯

【參考答案】C

【分析】運用蛋白質合成生物模型，通過圖6就能夠確定該生物為原核生物。轉錄的同時核糖體結合在mRNA分子上，沿著mRNA移動合成多肽鏈。

4.1.3 DNA、RNA、氨基酸的數量關系模型

DNA（雙鏈）堿基數∶mRNA堿基數∶氨基酸數=6∶3∶1

【例7】一種動物體內的某種酶由2條多肽鏈構成，該肽鏈含150個肽鍵，則控制這種酶合成的基因中核苷酸的分子數至少是 （ ）

A.912 個 B.456 個 C.450 個 D.906 個

【參考答案】A

【分析】該酶共有兩條多肽鏈，由150個肽鍵組成，故可以計算出該酶共由152個氨基酸組成，根據DNA（雙鏈）堿基數∶mRNA堿基數∶氨基酸數=6∶3∶1的數量關系模型可以快速計算出控制這種酶合成的基因中核苷酸的分子數至少為912個。

綜上所述，有關遺傳的分子基礎是高考試題中的常考內容，單獨研究DNA與染色體、染色單體的數量關系以及DNA半保留復制等問題時，學生解決起來相對容易。一旦把這些知識進行綜合考查，學生就會出現思路混亂，不能準確解答的現象。通過對遺傳的分子基礎部分內容中各類關系的梳理，幫助學生建立解答問題的模型，進而快速突破解題障礙，精準解題。