很多人都知道“生化不分家”的說法，確實(shí)，不論是生物實(shí)驗(yàn)中所用的各種化學(xué)試劑，還是細(xì)胞代謝中的各種化學(xué)反應(yīng)都與化學(xué)學(xué)科息息相關(guān)。實(shí)際上，數(shù)學(xué)、物理作為重要的基礎(chǔ)性學(xué)科也早已與生物學(xué)形成了千絲萬縷的聯(lián)系，例如孟德爾遺傳定律中的概率方法、神經(jīng)
傳導(dǎo)中的電位變化等。以上的這些學(xué)科聯(lián)系在近幾年高考生物試題中也有所體現(xiàn)，本文結(jié)合部分高考試題談?wù)効鐚W(xué)科思維方法在解題中的巧妙運(yùn)用。
1、數(shù)學(xué)思維方法
例1（2008全國卷Ⅰ?4）已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指，如果該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長(zhǎng)度的DNA片段。現(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上至少有一個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的DNA片段種類數(shù)是（ ）
A、3 B、4 C、9 D、12
解析：本題一般解法是分3種情況，即只被一種酶切的、同時(shí)被兩種酶切的和同時(shí)被三種酶切的，一種酶切的結(jié)果又有3種情況：a、bcd，ab、cd，abc、d，最多產(chǎn)生6種片段；兩種酶切的結(jié)果也有3種情況：a、b、cd，ab、c、d，a、bc、d，最多產(chǎn)生7種片段；三種酶切的結(jié)果只有a、b、c、d1種，產(chǎn)生4種片段。綜上所述，每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，可以切得的片段種類最多有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd 9種。
若換一個(gè)思路，既然每個(gè)DNA分子上至少有一個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的DNA片段種類數(shù)就應(yīng)該是切割位點(diǎn)與兩個(gè)端點(diǎn)共5個(gè)點(diǎn)中任意選2個(gè)的組合數(shù)，再減去1（兩個(gè)端點(diǎn)間的組合，酶未切割）的差值，即C52-1=9。
答案：C。
例2 （2011年新課標(biāo)卷32）某植物紅花和白花這對(duì)相對(duì)性狀同時(shí)受多對(duì)等位基因控制（如A 、a ；B 、b ;C 、c ……）,當(dāng)個(gè)體的基因型中每對(duì)等位基因都至少含有一個(gè)顯性基因時(shí)（即A_B_C_．．．．．．）才開紅花，否則開白花�，F(xiàn)有甲、乙、丙、丁4個(gè)純合白花品系，相互之間進(jìn)行雜交，雜交組合組合、后代表現(xiàn)型及其比例如下：
根據(jù)雜交結(jié)果回答問題：
⑴這種植物花色的遺傳符合哪些遺傳定律？
⑵本實(shí)驗(yàn)中，植物的花色受幾對(duì)等位基因的控制，為什么？
解析：本題中多對(duì)等位基因控制一對(duì)相對(duì)性狀，首先要根據(jù)F2的性狀分離比確定該遺傳是否符合孟德爾定律。個(gè)體的基因型中每對(duì)等位基因都至少含有一個(gè)顯性基因時(shí)（即A_B_C_．．．．．．）才開紅花，乙×丙、乙×丁、甲×丁三雜交組合的F2紅色類型的比例分別為（3/4）4、（3/4）3、（3/4）4，故三個(gè)雜交組合中F1涉及的4對(duì)或3對(duì)等位基因，每一對(duì)都符合基因分離定律，相互間符合基因的自由組合定律。
其次，是要確定花色受幾對(duì)等位基因的控制。這個(gè)問題較難，解答它需要一定的數(shù)學(xué)推理能力。在完全顯性遺傳中，顯性個(gè)體有純合、雜合之分，而隱性個(gè)體必為純合子，故推斷等位基因的對(duì)數(shù)須從隱性基因的對(duì)數(shù)入手。
假設(shè)甲、乙、丙、丁4個(gè)純合白花品系各有x、y、z、w對(duì)（x、y、z、w均為正整數(shù)）隱性基因，則：x≥1,y≥1,z≥1,w≥1。
因?yàn)橐摇帘⒓住炼呻s交組合的F1 均為紅花個(gè)體，且F2紅色類型所占的比例均為（3/4）4，所以有：
y+z=4 ①
x+w=4 ②
因?yàn)榧住烈�、甲×丙、丙×丁三雜交組合的F1 均為白花個(gè)體，且F2也全為白花，所以甲乙之間、甲丙之間、丙丁之間都分別至少有1對(duì)相同的隱性基因。設(shè)甲乙間、甲丙間、丙丁間分別有p、q、r 對(duì)（p、q、r均為正整數(shù)）相同的隱性基因，則：
p≥1,q≥1,r≥1 ③
若設(shè)甲、乙、丙、丁4個(gè)純合白花品系一共有v對(duì)（v為正整數(shù)）隱性基因，由①②③，則有：
v =（x+y+z+w）-（p+q+r）= 8 -（p+q+r）≤ 5 ④
再聯(lián)系乙×丙、甲×丁兩雜交組合的F1 均為紅花個(gè)體，且F2紅色類型所占的比例均為（3/4）4，易得：
4≤v ⑤
④⑤聯(lián)立，得：4≤v≤ 5，即甲、乙、丙、丁4個(gè)純合白花品系一共有4對(duì)或5對(duì)隱性基因。因?yàn)榧兒嫌H本雜交，F(xiàn)1可得雜合體，即出現(xiàn)等位基因，所以控制植物花色的等位基因的對(duì)數(shù)應(yīng)該與4個(gè)純合白花品系一共具有的隱性基因?qū)?shù)相等，也是4對(duì)或5對(duì)。
答案：⑴ 基因的自由組合定律和基因的分離定律（或基因的自由組合定律）； ⑵ 4對(duì)或5對(duì)。本實(shí)驗(yàn)的乙×丙和甲×丁兩個(gè)雜交組合中，F(xiàn)2中紅色個(gè)體占全部個(gè)體的比例81/（81＋175）＝81/256＝（3/4）4,根據(jù)n對(duì)等位基因自由組合且完全顯性時(shí)，F(xiàn)2中顯性個(gè)體的比例為（3/4）n，可判斷這兩個(gè)雜交組合中都涉及到4對(duì)等位基因。綜合其它雜交組合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可進(jìn)一步判斷乙×丙和甲×丁兩個(gè)雜交組合中所涉及的4對(duì)等位基因至少有3對(duì)是相同的，當(dāng)?shù)?對(duì)也相同時(shí)，則花色性狀由4對(duì)等位基因控制，否則由5
對(duì)等位基因控制。
2、物理思維方法
例1（2007全國卷Ⅰ1）下圖表示一段離體神經(jīng)纖維的S點(diǎn)受到刺激而興奮時(shí)，局部電流和神經(jīng)興奮得傳導(dǎo)方向（彎箭頭表示膜內(nèi)、外局部電流的流動(dòng)方向，直箭頭表示興奮傳導(dǎo)方向），其中正確的是
解析：此題在明確神經(jīng)纖維上興奮雙向傳導(dǎo)的前提下，只要知道物理常識(shí)：在電路中規(guī)定正電荷流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较�，即可在B、C中迅速選出正確答案。
答案：C。
例2 （2009年上海28）神經(jīng)電位的測(cè)量裝置如右圖所示，其中箭頭表示施加適宜刺激，陰影表示興奮區(qū)域。用記錄儀記錄A、B兩電極之間的電位差，結(jié)果如右側(cè)曲線圖。若將記錄儀的A、B兩電極均置于膜外，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，則測(cè)量結(jié)果是（ ）
解析：根據(jù)靜息電位（外正內(nèi)負(fù)）、動(dòng)作電位（外負(fù)內(nèi)正）及興奮后電位（外正內(nèi)負(fù)）的變化，可得出題干右圖中興奮向右傳導(dǎo)經(jīng)過各部位時(shí)的電位，如下表格：
興 奮 部 位
A點(diǎn)左側(cè)
A點(diǎn)
AB之間
B點(diǎn)
B點(diǎn)右側(cè)
φA（A電極電位）
-
+
-
-
-
φB（B電極電位）
+
+
+
-
+
由于記錄儀記錄A、B兩電極之間的電位差，曲線起始電位差為負(fù)值，聯(lián)系物理上的電學(xué)內(nèi)容可知縱軸電位差UAB=φA－φB。
若將記錄儀的A、B兩電極均置于膜外，同理可得興奮向右傳導(dǎo)經(jīng)過各部位時(shí)的電位，如下表格：
興 奮 部 位
A點(diǎn)左側(cè)
A點(diǎn)
AB之間
B點(diǎn)
B點(diǎn)右側(cè)
φA（A電極電位）
+
-
+
+
+
φB（B電極電位）
+
+
+
-
+
由UAB=φA－φB可知，電位差UAB依次為0、負(fù)、0、正、0，只能選C。
答案：C。
3、化學(xué)思維方法
例（2011年新課標(biāo)卷29）在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0．003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢(shì)如下圖�；卮饐栴}：
（1）圖中物質(zhì)A是 ______（C3化合物、C5化合物）。
（2）在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是_______；將CO2濃度從1%迅速降低到0．003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是______________。
（3）若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0．003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5化合物濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，物質(zhì)A的濃度將比B的________（低、高）。
（4）CO2濃度為0．003%時(shí)，該植物光合速率最大時(shí)所需要的光照強(qiáng)度比CO2濃度為1%時(shí)的_______（高、低），其原因_______。
解析：根據(jù)光合作用暗反應(yīng)關(guān)系式：
當(dāng)環(huán)境CO2濃度突然由1%降為0．003%時(shí)，反應(yīng)物減少，CO2固定過程的反應(yīng)速率肯定降低，即C5的消耗速率、 C3的生成速率均降低；但C3的還原、再生過程不受影響，反應(yīng)速率不變，即C3消耗速率、C5生成速率不變，故短時(shí)間內(nèi)C5含量增加，C3含量減少。然而，長(zhǎng)時(shí)間來看，根據(jù)反應(yīng)式的聯(lián)系，不管哪一種CO2濃度條件下都應(yīng)該能達(dá)到一種平衡狀態(tài)，相當(dāng)于化學(xué)平衡，此時(shí)C3濃度是C5濃度的2倍。此外，CO2濃度越低，生成的C3越少，消耗的ATP和[H]（由光反應(yīng)制造的）也就越少，故達(dá)光合速率最大時(shí)所需要的光照強(qiáng)度越低。
答案：（1）C3化合物（2）暗反應(yīng)速率在該環(huán)境中已達(dá)到穩(wěn)定，即C3和C5化合物的含量穩(wěn)定，根據(jù)暗反應(yīng)的特點(diǎn)，此時(shí)C3化合物的分子數(shù)是C5化合物的2倍； 當(dāng)CO2濃度突然降低時(shí)，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導(dǎo)致C5化合物積累（3）高（4）低 ； CO2濃度低時(shí)，暗反應(yīng)的強(qiáng)度低，所需的ATP和[H]少。
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