梳理知识内在关系 构建快速解题模型——以“遗传的分子基础”为例

北京

有关遗传分子基础的相关知识是高考中的热门考点，也是学生在学习中的难点。如何帮助学生解决此类问题？笔者认为除了厘清各项知识之间的关系外，构建出解决问题的模型也是一项高效解决问题的方法。下面笔者通过厘清DNA、染色体、基因、蛋白质之间的关系，帮助学生构建出相关模型从而快速、准确解答相关问题。

1.厘清基因与DNA 关系，构建概念模型

有关基因与DNA的关系是学生比较熟悉的内容，但在解答问题时学生还是会犯一些错误，笔者通过梳理两者之间的关系，构建出概念模型，有利于学生准确解答相关问题。

（1）基因的本质：基因是有遗传效应的DNA片段（针对遗传物质为DNA的生物）。

（2）遗传信息与DNA的关系：遗传信息蕴藏在DNA分子4种碱基的排列顺序之中。

（3）基因与DNA的数量关系：一个DNA分子上有许多基因。

【例1】豌豆的高茎基因（D）与矮茎基因（d）的根本区别是 （ ）

A.分别控制显性性状和隐性性状

B.所含的核苷酸种类不同

C.脱氧核苷酸的排列顺序不同

D.在染色体上的位置不同

【参考答案】C

【分析】此题考查显性基因与隐性基因的根本区别，有的学生不知道从哪个角度分析，若知道基因携带着遗传信息，再利用概念模型中的（2）就能够准确解答此题了。

2.巧用DNA和染色体数量关系，构建图解模型

学生在学习中能够很好地辨析出DNA与染色体、染色单体的数量关系，但在解决实际问题时不能灵活地运用，这时教师需构建出解决问题的模型，才能帮助学生快速解题。

2.1 巧用DNA与染色体、染色单体数量关系构建图解模型

图1

图1表示一个被32P标记的双链DNA分子在含31P的培养基中，经过两次分裂之后染色体与DNA分子间的变化情况。第一次分裂中期染色体上每个染色单体的DNA分子的一条链含32P，所以第二次分裂中期只有一条染色单体的DNA分子上含32P。

【例2】用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P 标记的染色体条数分别是 （ ）

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

【参考答案】A

【分析】学生在解答此类试题时失分较多，笔者分析其主要原因是没有很好地掌握DNA与染色体的变化关系，这时通过构建图解模型，实现文字信息图像化，利用“有丝分裂中期染色体数目不变，后期染色体数目暂时加倍”这一信息，就很容易得出正确答案。

2.2 利用DNA半保留复制的方式构建图解模型

学生在解答用15N标记DNA分子后，研究DNA分子复制情况及出现条带的问题时经常会出现错误，究其原因，除了有关DNA半保留复制的知识点没有理解好以外，还有一个重要的因素就是学生没有把DNA复制的信息图像化，更没有把DNA复制后的情况与离心结果之间建立联系。因此，构建DNA半保留复制的图解模型既有利于学生对该部分内容的理解，又能够提高学生答题的准确性。

图2 DNA半保留复制图解模型

笔者通过构建DNA半保留复制图解模型，帮助学生梳理DNA半保留复制的过程，并引导学生建立DNA复制次数与离心后被标记的条带间的关系，从而有效解答问题。

【例3】细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心后分离，图3中的①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是 （ ）

图3

A.子一代 DNA 应为②

B.子二代DNA应为①

C.子三代DNA应为④

D.亲代的DNA应为⑤

【参考答案】C

【分析】此题为常见类型题，学生学习之初常常因理解不清DNA复制次数与离心后被标记的条带间的关系而出现错误。这时通过图像构建出DNA半保留复制的模型可以达到快速准确解答问题的目的。

3.运用DNA分子中碱基关系构建出解答问题的模型

有关DNA分子在复制、转录过程中，所需的碱基数目关系的问题也是学生易错题型之一，笔者通过运用碱基互补配对原则构建出碱基间的关系模型，帮助学生很好地解答此类问题。

（1）在双链 DNA 分子中

①A＝T，G＝C；

（2）在DNA两条互补链之间

（此比例在不同DNA分子中，可能有特异性）

③ A总%=（A1%+A2%）/2，同理C、G、T都有同样的规律。

【例4】假如有一双链DNA分子的鸟嘌呤占整个DNA碱基的27%，测得这个DNA分子一条链上的腺嘌呤占这条链碱基的28%，那么另一条链上的腺嘌呤占该链碱基的比例是 （ ）

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

【参考答案】B

【分析】此题考查DNA分子双链及两条互补链之间碱基的关系，通过模型（1）中的②可以快速确定双链中腺嘌呤占双链的碱基比例为23%，再运用模型（2）中的③A总%=（A1%+A2%）/2能够快速得出另一条链上的腺嘌呤占该链的比例为18%。

【例5】某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 （ ）

A.7（a-m） B.8（a-m）

C.7（a/2-m） D.8（a/2-m）

【参考答案】C

【分析】此题是考试中的常见题型，也是学生易错类型题。通过模型（1）中①A＝T，G＝C的关系可以计算出该DNA分子中胸腺嘧啶的数量为a/2-m，再根据题意，DNA分子复制3次最终可以得到8个DNA分子，减去最初的1个DNA分子，可以确定最终答案为7（a/2－m）。

4.分析基因指导蛋白质的合成过程，构建模型关系

基因指导蛋白质的合成是高考的重要考点，笔者根据学生常见的失分点构建出真核生物、原核生物的蛋白质合成过程模型，帮助学生明确真核生物与原核生物蛋白质合成过程的异同，从而达到梳理关系、快速解答问题的效果。

4.1 蛋白质合成生物模型构建

4.1.1 真核生物蛋白质的合成过程模型

图4

由于真核生物有核膜的限制，转录在细胞核中完成，翻译在细胞质的核糖体中完成，导致转录和翻译过程在空间上被分隔开来。

4.1.2 原核生物蛋白质合成过程模型

图5

由于原核生物没有真正的细胞核，没有核膜的限制，所以在转录的同时就开始进行翻译，大大提高了蛋白质的合成效率。

【例6】图6表示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发生在 （ ）

图6

A.真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链

B.原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链

C.原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译

D.真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译

【参考答案】C

【分析】运用蛋白质合成生物模型，通过图6就能够确定该生物为原核生物。转录的同时核糖体结合在mRNA分子上，沿着mRNA移动合成多肽链。

4.1.3 DNA、RNA、氨基酸的数量关系模型

DNA（双链）碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1

【例7】一种动物体内的某种酶由2条多肽链构成，该肽链含150个肽键，则控制这种酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是 （ ）

A.912 个 B.456 个 C.450 个 D.906 个

【参考答案】A

【分析】该酶共有两条多肽链，由150个肽键组成，故可以计算出该酶共由152个氨基酸组成，根据DNA（双链）碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1的数量关系模型可以快速计算出控制这种酶合成的基因中核苷酸的分子数至少为912个。

综上所述，有关遗传的分子基础是高考试题中的常考内容，单独研究DNA与染色体、染色单体的数量关系以及DNA半保留复制等问题时，学生解决起来相对容易。一旦把这些知识进行综合考查，学生就会出现思路混乱，不能准确解答的现象。通过对遗传的分子基础部分内容中各类关系的梳理，帮助学生建立解答问题的模型，进而快速突破解题障碍，精准解题。