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在高三阶段的专题复习中,基因频率相关的计算是生物计算题型中的一个难点,涉及到的相关习题有些往往比较复杂,且往往和遗传规律的知识相联系,解题繁琐而且不易弄清读懂。下面就基因频率计算的题型进行分析和归纳,帮助学生加深对这部分知识的理解和掌握。
1.通过基因型计算基因频率
种群中某基因频率(常染色体遗传)=种群中该基因总数/种群中该对等位基因总数×100%=(纯合子个体数×2+杂合子个体数)÷总人数×2。
例1:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa、或aa的个体分别是30、60、和10个,求A、a的基因频率?
解析:就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有两个基因,100个个体共有200个基因。其中A基因为2×30+60=120个,a基因为2×10+60=80 个,于是
A基因的基因频率为120/200×100%=60%
a基因的基因频率为80/200×100%=40%
种群中一对等位基因的基因频率之和等于1。
2.通过基因型频率计算基因频率
种群中某基因型频率=该基因型个体数/该种群的个体数×100%
种群中某基因频率=该基因控制的性状纯合体
频率+■×杂合体频率
种群中各基因型频率之和也等于1。
例2:在一个种群中随机抽取一定数量的个体,其中基因型AA的个体占12%,基因型Aa的个体占76%,基因型aa的个体占12%,那么基因A和a频率分别是多少?
解析:AA的基因型频率=12%, Aa的基因型频率=76%, aa的基因型频率=12%
A的基因频率= AA的基因型频率+■Aa的基因型频率=12%+■×76%=50%
a的基因频率= aa的基因型频率+■Aa的基因型频率=12%=■×76%=50%
变式训练1、已知人的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的群体中,蓝眼的有3600人,褐眼的有26400人,其中纯体12000人。那么,在这个人群中A、a基因频率和AA、Aa、aa基因型频率是多少?(A的基因频率=0.64,a的基因频率=0.36)
3.在伴性遗传中有关基因频率的相关计算
(伴性遗传)X染色体上显性基因频率=雌性个体显性纯合子的基因型频率+雄性个体显性个体的基因型频率+■×雌性个体杂合子的基因型频率=(雌性个体显性纯合子个体数×2+雄性个体显性个体个体数+雌性个体杂合子个体数)÷雌性个体个体数×2+雄性个体个体数。
例3:某工厂有男女职工各200名,对他们进行调查时发现,女性中色盲基因的携带者15人,患者5人,男性患者11人,那么这个群体中色盲基因的频率为————。
解析:考查基因频率的计算,属应用层次。由于色盲基因及其等位基因只存在于X染色体上,而Y染色体上没有,因此该等位基因的总数为200×2+200×1=600(女性每人含2个基因,男性每人含1个基因),色盲基因的总数为15×2+5×2+11×1=36(女性携带者和男性患者都有一个Xb,而女性患者含两个Xb),因此色盲基因的频率为36/600×100%=60%
4.通过遗传平衡定律计算基因频率
遗传平衡指在一个极大的随机交配的种群中,在没有突变发生,没有自然选择和迁移的条件下,种群的基因频率和基因型频率在一代一代的遗传中可以世代保持不变。在遗传平衡的种群中,某一基因位点上各种不同的基因频率之和以及各种基因型频率之和都等于是1。
例4:玉米的黄粒(R)对白粒(r)是显性。现将纯合的黄色玉米和白色玉米交杂,得Fl全是黄色,F1的黄色玉米自交得F2。让F2代的黄粒玉米之间随机交配,则其子代F3中黄粒与白粒玉米的比为:
A.1:1B.2:1 C.3:1 D.8:1
解析:解此题用基因频率的方法计算就简单多了。在F2的黄粒玉米中,基因型RR占■,Rr占■,所以在群体中产生的雌配子基因型有两种即R和r,其中含基因R的配子比例为■,含基因r的配子比例为■;雄配子中含基因R的配子比例为■,含基因r的配子比例为■。由于F2代的黄粒玉米之间随机交配,雌雄配子的结合是随机的,可以用下表表示:?
从上表可得出子代F3的表现型及比例为:黄粒(RR,Rr)■,白粒(rr)■。
变式训练:某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%,色盲在男性中的发病率为7%。现有一对表现正常的夫妇,妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者。那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率是多少?
综上,我们可以看出,基因频率的计算万变不离其宗,仍旧依托教材,常与遗传知识点进行关联做一些变动。因此,教学中应帮助学生弄清题意,灵活运用所学知识、把握要点,淡化学生在高考时对基因频率相关的计算的恐惧心理。(作者单位 陕西省榆林第二实验中学)责任编辑 杨博
1.通过基因型计算基因频率
种群中某基因频率(常染色体遗传)=种群中该基因总数/种群中该对等位基因总数×100%=(纯合子个体数×2+杂合子个体数)÷总人数×2。
例1:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa、或aa的个体分别是30、60、和10个,求A、a的基因频率?
解析:就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有两个基因,100个个体共有200个基因。其中A基因为2×30+60=120个,a基因为2×10+60=80 个,于是
A基因的基因频率为120/200×100%=60%
a基因的基因频率为80/200×100%=40%
种群中一对等位基因的基因频率之和等于1。
2.通过基因型频率计算基因频率
种群中某基因型频率=该基因型个体数/该种群的个体数×100%
种群中某基因频率=该基因控制的性状纯合体
频率+■×杂合体频率
种群中各基因型频率之和也等于1。
例2:在一个种群中随机抽取一定数量的个体,其中基因型AA的个体占12%,基因型Aa的个体占76%,基因型aa的个体占12%,那么基因A和a频率分别是多少?
解析:AA的基因型频率=12%, Aa的基因型频率=76%, aa的基因型频率=12%
A的基因频率= AA的基因型频率+■Aa的基因型频率=12%+■×76%=50%
a的基因频率= aa的基因型频率+■Aa的基因型频率=12%=■×76%=50%
变式训练1、已知人的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的群体中,蓝眼的有3600人,褐眼的有26400人,其中纯体12000人。那么,在这个人群中A、a基因频率和AA、Aa、aa基因型频率是多少?(A的基因频率=0.64,a的基因频率=0.36)
3.在伴性遗传中有关基因频率的相关计算
(伴性遗传)X染色体上显性基因频率=雌性个体显性纯合子的基因型频率+雄性个体显性个体的基因型频率+■×雌性个体杂合子的基因型频率=(雌性个体显性纯合子个体数×2+雄性个体显性个体个体数+雌性个体杂合子个体数)÷雌性个体个体数×2+雄性个体个体数。
例3:某工厂有男女职工各200名,对他们进行调查时发现,女性中色盲基因的携带者15人,患者5人,男性患者11人,那么这个群体中色盲基因的频率为————。
解析:考查基因频率的计算,属应用层次。由于色盲基因及其等位基因只存在于X染色体上,而Y染色体上没有,因此该等位基因的总数为200×2+200×1=600(女性每人含2个基因,男性每人含1个基因),色盲基因的总数为15×2+5×2+11×1=36(女性携带者和男性患者都有一个Xb,而女性患者含两个Xb),因此色盲基因的频率为36/600×100%=60%
4.通过遗传平衡定律计算基因频率
遗传平衡指在一个极大的随机交配的种群中,在没有突变发生,没有自然选择和迁移的条件下,种群的基因频率和基因型频率在一代一代的遗传中可以世代保持不变。在遗传平衡的种群中,某一基因位点上各种不同的基因频率之和以及各种基因型频率之和都等于是1。
例4:玉米的黄粒(R)对白粒(r)是显性。现将纯合的黄色玉米和白色玉米交杂,得Fl全是黄色,F1的黄色玉米自交得F2。让F2代的黄粒玉米之间随机交配,则其子代F3中黄粒与白粒玉米的比为:
A.1:1B.2:1 C.3:1 D.8:1
解析:解此题用基因频率的方法计算就简单多了。在F2的黄粒玉米中,基因型RR占■,Rr占■,所以在群体中产生的雌配子基因型有两种即R和r,其中含基因R的配子比例为■,含基因r的配子比例为■;雄配子中含基因R的配子比例为■,含基因r的配子比例为■。由于F2代的黄粒玉米之间随机交配,雌雄配子的结合是随机的,可以用下表表示:?
从上表可得出子代F3的表现型及比例为:黄粒(RR,Rr)■,白粒(rr)■。
变式训练:某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%,色盲在男性中的发病率为7%。现有一对表现正常的夫妇,妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者。那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率是多少?
综上,我们可以看出,基因频率的计算万变不离其宗,仍旧依托教材,常与遗传知识点进行关联做一些变动。因此,教学中应帮助学生弄清题意,灵活运用所学知识、把握要点,淡化学生在高考时对基因频率相关的计算的恐惧心理。(作者单位 陕西省榆林第二实验中学)责任编辑 杨博