2020届沪科版九年级数学下册导学案：26.4　综合与实践：概率在遗传学中的应用

2020届沪科版九年级数学下册导学案：26.4综合与实践：概率在遗传学中的应用一、知识点概述在本篇导学案中，我们将学习数学中的概率在遗传学中的应用。遗传学是生物学的一个分支，涉及到遗传现象和基因遗传规律的研究和实践。而数学中的概率则是用来研究随机事件发生的可能性的一种工具和方法。因此，将概率与遗传学相结合，我们可以更好地理解和应用遗传学的相关知识。在本节课中，我们需要掌握以下知识点：遗传规律及其表达式；随机事件的概念和性质；随机事件的概率及其计算方法；概率在遗传学中的应用。二、遗传学的基本概念遗传学是生物学的一个重要分支，也是进化论的基石之一。它研究的是关于生物物种的遗传现象及其基本规律。在遗传学中，我们需要掌握以下几个基本概念：1.基因基因是指位于染色体上的一段遗传物质，它是决定生物遗传性状的最小单位。基因是由DNA分子编码的，并遵循一定的遗传规律。2.染色体染色体是细胞核中含有遗传物质的核糖核酸分子。人类细胞中的染色体数量为46条，其中44条为自动染色体，2条为性染色体。3.遗传规律及其表达式遗传规律是指生物在一定条件下所遵循的一套固定的遗传现象规律。在遗传学中，有三个重要的遗传规律：孟德尔遗传规律：描述了自交和自交后代的遗传规律；染色体遗传规律：描述了在有性繁殖过程中染色体的基本遗传现象；分离-连锁号分遗传规律：描述了某些基因和染色体上的基因分离和连锁的遗传现象。三、概率的基本概念概率是研究随机事件发生可能性的概率学科，它有着广泛的应用领域。在本节课中，我们需要掌握以下概率相关的知识点：1.随机事件随机事件是指在一定条件下，结果不确定的事件，其结果不止一种。例如：抛一枚硬币的结果有正面和反面两种可能。2.样本空间样本空间是指随机事件所有可能的结果组成的集合。例如：抛一枚硬币的样本空间为{正面，反面}。3.事件的概率事件的概率是指事件发生的可能性大小。用P(A)表示事件A发生的概率，它的范围是0到1。当P(A)=0时，表示事件A不可能发生；当P(A)=1时，表示事件A一定会发生。4.等可能性事件等可能性事件是指所有可能结果具有相同的概率。例如：抛一枚硬币的正面和反面出现的概率都是0.5。5.互不相交事件互不相交事件是指两个事件之间没有任何交集。例如：抛一枚硬币的结果只能是正面或反面，两种结果之间不存在任何交集。6.独立事件独立事件是指两个事件之间不会相互影响，即一个事件的发生不影响另一个事件的发生。例如：抛一枚硬币的结果和掷一个骰子的结果是独立事件。四、概率在遗传学中的应用在遗传学中，概率论可以被用来研究遗传现象和预测后代的性状出现几率。下面我们通过一个实际例子来展示概率在遗传学中的应用。例子在白育雄院士获得2008年度国家最高科学技术奖时，他和他的团队提出了通过遗传分析预测人类眼色的方法，用概率的方式预测眼色遗传规律。这里我们通过这个例子来讨论概率在遗传学中的应用。1.眼色的遗传规律人类的眼色是由基因决定的。在工程上，我们不能直接看到一个人的基因组，但是我们可以观察到眼睛的颜色，因此可以推测基因表达现象与眼睛颜色之间的关系：人类的眼色主要由三种基因决定：黑色素合成相关基因TYR、OCA2与HERC2；TYR基因主要负责调节黑色素颗粒合成过程中的酪氨酸水解作用。OCA2基因编码了一种质子泵，它可以控制黑色素颗粒的形成。HERC2基因的表达决定了OCA2基因的表达，即HERC2基因调节是否将OCA2基因转录为mRNA。2.事件的概率这里我们根据上面的遗传规律，假设一个人的TYR、OCA2和HERC2基因有如下情况：如果TYR和OCA2基因都是突变型，则眼睛颜色为蓝色；如果TYR基因是突变型，OCA2基因是野生型，则眼睛颜色为褐色；如果TYR基因是野生型，OCA2基因是突变型，则眼睛颜色为绿色；如果TYR和OCA2基因都是野生型，但HERC2基因是突变型，则眼睛颜色为棕色。根据以上情况，我们可以得出下表：TYROCA2HERC2眼色突变型突变型-蓝色野生型突变型突变型蓝色突变型野生型-褐色野生型突变型野生型褐色突变型突变型-绿色野生型突变型突变型绿色野生型野生型突变型棕色野生型野生型野生型棕色3.举例如果父亲的TYR基因、母亲的TYR和HERC2基因都是野生型，OCA2基因都是突变型，那么孩子眼色为什么？我们可以分别构造父亲和母亲的基因，构成父亲和母亲的基因排列组合。根据上面表格中的遗传规律，我们可以计算每种排列组合对应的孩子眼色的概率。例如，如果父亲和母亲的基因分别是：父亲TYR：野生型，OCA2：突变型，HERC2：野生型；母亲TYR：野生型，OCA2：突变型，HERC2：野生型。那么，他们孩子眼色为棕色的概率为1，绿色的概率为0。同理，我们可以计算出其他排列组合对应的孩子眼色的概率。然后将它们相加，就可以得到孩子眼色为各种颜色的概率。这里需要注意，我们所计算出的结果是理论概率，与实际情况可能