在人教版老教材必修二P57有一道情境题:全球人口总数约为60亿。假设人类基因组中第1号染色体的第1个基因是由17个碱基对随机排列构成的。你与你的同桌相比,这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大?
这是一道跨学科的思考题,需要运用排列组合相关的数学知识。这道题在教参中没有给出正确的答案,而且生物老师的数学已经还给高中老师了,于是争议就出现了。
这个基因由17个碱基对组成,可能的排列组合方式有种。
观点一认为,一个人的基因是从种中随机抽取一种的概率为4-17,另一个人随机抽取一种的概率也是4-17,则两个人相同的概率为4-17×4-17=4-34。
观点二认为,假定一个人的基因已经确定,两一个人与其相同的概率则是从种中随机抽取一种,则两个人相同的概率为4-17。
市面上的教辅给出的答案是4-34,某猿搜题给出答案也是4-34。有些老师坚持认为4-17才是正确答案,但又担心讲的答案与教辅的“通用答案”不同,学生在模拟考中会吃亏。
本题既然是数学题,就要从数学角度来进行分析。教材在提示中提供了一个类似情境。袋子中装有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7个小球,从中抓出1个小球,抓到红球的可能性为1/7。
由此进一步思考,两个人都抓到红球的概率是多少?答案是1/7×1/7=1/49。那么,两个人抓到同种颜色小球的概率是多少?
编号
具体情境
概率
情境1
两人都抓到红球
1/49
情境2
两人都抓到橙球
1/49
情境3
两人都抓到黄球
1/49
情境4
两人都抓到绿球
1/49
情境5
两人都抓到青球
1/49
情境6
两人都抓到蓝球
1/49
情境7
两人都抓到紫球
1/49
答案应该包括两个人都抓到红球、橙球、黄球、绿球、青球、蓝球、紫球的概率。每一种情况的概率均为1/49,七种情况的概率相加则为1/49×7=1/7。因此,两个人抓到相同颜色小球的概率是1/7。
同理,若给出一个特定的基因序列,则两个人都为这个基因序列的概率为4-17×4-17=4-34。那么,两个人该基因相同的概率如何计算呢?需要计算每种序列两人相同的概率,再把每种情况的概率相加。每种序列两人相同的概率为4-34,基因序列的可能的情况数为种。因此,两个人该基因相同的概率为4-34×=4-17。
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