構(gòu)建“抽獎(jiǎng)模型”突破伴性遺傳發(fā)病率的計(jì)算

孫 濤

(河北省邯鄲市第一中學(xué) 056006)

構(gòu)建生物學(xué)模型有助于學(xué)生系統(tǒng)地、完整地學(xué)習(xí)和理解新知識(shí),同時(shí)有助于學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)模型去解決生物學(xué)問題[1]?；谀Ｐ蜆?gòu)建的作用，針對(duì)學(xué)生比較難于理解的伴X隱性遺傳病和伴X顯性遺傳病為何在男女中的發(fā)病率不同的問題，開發(fā)構(gòu)建“抽獎(jiǎng)模型”，得以定量比較男女的發(fā)病率。通過抽獎(jiǎng)游戲，將“抽象問題具體化”，把難以把握又存在復(fù)雜關(guān)系的問題，轉(zhuǎn)變成直觀的具體問題去思考[2]。同時(shí)，也極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，顯著提高了學(xué)生的有意注意和參與度。再通過統(tǒng)計(jì)和理論計(jì)算，使學(xué)生深刻理解伴X隱性遺傳和伴X顯性遺傳在男女中的發(fā)病率不同的原因。

1 抽獎(jiǎng)模型的構(gòu)建

1.1 抽獎(jiǎng)箱設(shè)計(jì) 先以伴X隱性遺傳病為例，Xb為致病基因，構(gòu)建抽獎(jiǎng)箱(圖1)。具體方法是：用一個(gè)不透明的紙箱，上方挖一個(gè)僅可以伸進(jìn)手的小洞，紙箱中放入9個(gè)白色乒乓球(代表9個(gè)XB基因)，1個(gè)黃色乒乓球(代表1個(gè)Xb基因)。獎(jiǎng)箱中的XB基因與Xb基因的比例代表人群中XB基因與Xb基因的比例。

圖1 抽獎(jiǎng)箱示意圖

1.2 抽獎(jiǎng)原則及程序 女生有兩條X染色體，抽兩次獎(jiǎng)組合在一起代表其基因型。男生只有一條X染色體，故只抽一次，然后與Y染色體組合在一起代表其基因型。抽獎(jiǎng)程序?yàn)椋孩俪楠?jiǎng)?wù)呦葘⑹址胖迷诔楠?jiǎng)箱口，但不要放入；②抽獎(jiǎng)前閉眼，然后由抽獎(jiǎng)監(jiān)督員搖晃獎(jiǎng)箱3次；③抽出一個(gè)乒乓球展示給記錄員，做好記錄；④每次抽獎(jiǎng)后再將乒乓球放回原獎(jiǎng)箱。最后統(tǒng)計(jì)全班男生和女生的“發(fā)病率”，進(jìn)行比較。

2 理論計(jì)算

依據(jù)構(gòu)建的抽獎(jiǎng)模型，讓學(xué)生從理論上計(jì)算出男女各自的發(fā)病率。對(duì)于伴X隱性遺傳病，假設(shè)人群中Xb基因占10%，XB基因占90%，則男性因只有1個(gè)X染色體，故只有一次抽獎(jiǎng)機(jī)會(huì)。男性中患者XbY(即抽到Xb基因的概率)占10%，男性中正常(即抽到XB基因的概率)占90%。女性中患者XbXb的比例(即為兩次均抽到Xb基因的概率)為10%×10%=1%，正常的概率為1-1%=99%。由此不難看出，在伴X隱性遺傳病中，男性的發(fā)病率高于女性，人群中的男患者多于女患者。

3 小組討論、比較與分析

為什么實(shí)際抽獎(jiǎng)得到的統(tǒng)計(jì)概率與計(jì)算得出的理論數(shù)據(jù)之間差距較大？如何才能讓實(shí)際抽獎(jiǎng)得到的統(tǒng)計(jì)概率更為貼近理論數(shù)據(jù)呢？通過小組討論，激發(fā)學(xué)生思維，促進(jìn)合作學(xué)習(xí)。通過各小組代表發(fā)言、展示，最后得出結(jié)論：抽獎(jiǎng)次數(shù)太少導(dǎo)致偏離理論值。如果把年級(jí)1～20班共20個(gè)班的數(shù)據(jù)和1～40班共40個(gè)班的數(shù)據(jù)分別集中在一起，再展開討論，學(xué)生對(duì)伴X隱性遺傳病男女發(fā)病率不同的原因就有了定量的、深刻的理解。并認(rèn)識(shí)到統(tǒng)計(jì)性狀分離比時(shí)，數(shù)據(jù)要盡可能地多，才能真實(shí)反映出理論比。

4 自主計(jì)算伴X顯性遺傳病男女發(fā)病率

假設(shè)人群中XD基因占10%，Xd基因占90%，XD為致病基因。請(qǐng)依據(jù)抽獎(jiǎng)模型，分別計(jì)算出男性和女性的發(fā)病率。要求學(xué)生先獨(dú)立計(jì)算，再小組討論交流，最終各小組派代表展示本組結(jié)果：男性因只有1個(gè)X染色體，故只有一次抽獎(jiǎng)機(jī)會(huì)，男性中患者(即抽到XD基因的概率)XDY占10%，男性中正常(即抽到Xd基因的概率)占90%。女性因含有2個(gè)X染色體，故擁有2次抽獎(jiǎng)機(jī)會(huì)，故女性中正常(為XdXd)的比例，即為兩次均抽到Xd基因的概率為90%×90%=81%，女性中患病的概率則為1-81%=19%。由此不難看出，對(duì)于伴X顯性遺傳病，女性的發(fā)病率高于男性，人群中的女患者多于男患者。