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在十余年的生物教学中,学生普遍反映遗传题最难,得分率最低,并且影响到学习生物学的兴趣和信心。而遗传题中最难的是有关概率的计算问题,经过几年来结合我校学生的潜心研究,总结出一套适合我校学生的计算方法,现浅谈如下:概率是对某一可能发生的事件的估计,是指总事件与特定事件的比例,其范围从0到1.遗传概率的计算是一个难点,其中关键是怎样把握整体“1”,研究的整体“1”的范围不同,概率大小就不同,整体“1”的范围越大,则某些性状出现的概率越小,反之则越大。在绝大部分的题目中,只要能正确理解整体“1”,则计算概率就不难了,具体分类分析如下:
一、某一事件出现的概率计算法
例题1:杂合子(Aa)自交,求自交后代某一个体是杂合体的概率。
解析:对此问题首先必须明确该个体是已知表现型还是未知表现型。(1)若该个体表现型为显性性状,它的基因型有两种可能:AA和Aa。且比例为1∶2,所以它为杂合子的概率为2/3。(2)若该个体为未知表现型,那么该个体基因型为AA、Aa和aa,且比例为1∶2∶1,因此它为杂合子的概率为1/2。正确答案:2/3或1/2
二、亲代的基因型在未肯定的情况下,其后代某一性状出现概率的计算方法
例题2:一对夫妇均正常,且他们的双亲也都正常,但双方都有一白化病的兄弟,求他们婚后生白化病孩子的概率是多少?
解析:①首先确定该夫妇的基因型及其概率?由前面例题1的分析可推知该夫妇均为Aa的概率为2/3,AA的概率为1/3。②假设该夫妇为Aa,后代患病的概率为1/4。③最后将该夫妇均为Aa的概率(2/3×2/3)与假设该夫妇均为Aa情况下生白化病患者的概率1/4相乘,其乘积1/9,即为该夫妇后代中出现白化病患者的概率。正确答案:1/9
三、利用不完全数学归纳法
例3、让基因型为Aa的植物体连续自交4代,则所得到的该生物种群中基因型为AA的个体所占比例是多少?如果逐代淘汰基因型为aa的个体,则所得到的该生物种群中基因型为AA的个体所占比例是多少?
解析:让基因型为Aa的个体连续自交4代,不逐代淘汰,每一自交的子代都看成整体1,很易推知杂合子Aa占F4代个体总数的(1/2)4,即为1/16。则F4代基因型及比例为15/32AA+2/32Aa+15/32aa。如果逐代淘汰aa的基因型,则每一代都必须先淘汰aa的个体,再把剩下的个体看成整体1,再计算不同基因型个体的概率,如果不先淘汰aa个体就计算个体的概率,就会出现错误。具体分析如下表:
亲本 Aa自交
F1 自交结果 1/4AA+2/4Aa+1/4aa(划横线表示淘汰,以下同)
比例换算 1/3AA+2/3Aa
F2 自交结果 1/3AA+2/3(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=3/6AA+2/6Aa+1/6aa
比例换算 3/5AA+2/5Aa
F3 自交结果 3/5AA+2/5(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=7/10AA+2/10Aa+1/10aa
比例换算 7/9AA+2/9Aa
F4 自交结果 7/9AA+2/9(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=15/18AA+2/18Aa+1/18aa
比例 15/17AA+2/17Aa
根据表格可知AA的个体占15/17
当然我们也可以快速的解答第二问,因为是自交,逐代淘汰aa的个体与到第F4代一次性淘汰aa的个体,结果是一样的。到第F4代各个体的比例如上,一次性淘汰15/32aa之后再进行比例换算,基因型为AA的个体占15/17。
答案:15/32AA15/17AA
四、利用棋盘法
例题4:人类多指基因(T)是正常指(t)的显性,白化基因(a)是正常(A)的隐性,都在常染色体上,而且都是独立遗传。一个家庭中,父亲是多指,母亲正常,他们有一个白化病和正常指的的孩子,则生下一个孩子只患有一种病和患有两种病以及患病的概率分别是( )
A.1/2、1/8、5/8B.3/4、1/4、5/8C.1/4、1/4、1/2D.1/4,1/8,1/2
解析:据题意分析,先推导出双亲的基因型为TtAa(父),ttAa(母)。然后画棋盘如下:
配子 TA Ta tA ta
ta TtAa Ttaa ttAa ttaa
tA TtAA TtAa ttAA ttAa
正确答案:A
五、利用加法原理和乘法原理的概率计算法
例题5(同上例题4):解析:①据题意分析,先推导出双亲的基因型为TtAa(父亲),ttAa(母亲)。据单基因分析法(每对基因单独分析),若他们再生育后代,则Tt×tt→1/2Tt,即多指的概率是1/2;Aa×Aa→1/4aa,即白化病的概率是1/4。②生下一个孩子同时患两种病的概率:P多指(1/2Tt)又白化(1/4aa)=1/2×1/4=1/8(乘法原理)。③生下一个孩子只患一种病的概率=1/2+1/4—1/8×2=1/2或1/2×3/4+1/4×1/2=1/2(加法原理和乘法原理)。④生下一个孩子患病的概率=1/2+1/4—1/8×1=5/8(加法原理和乘法原理)。正确答案:A
六、数学中集合的方法
例题6:一对夫妇的子代患遗传病甲的概率是a,不患遗传病甲的概率是b;患遗传病乙的概率是c,不患遗传病乙的概率是d。那么下列表示这对夫妇生出只患甲、乙两种病之一的概率的表达式正确的是:
A、ad+bcB、1-ac-bdC、a+c-2acD、b+d-2bd
解析:该题若用遗传病系谱图来解比较困难,若从数学的集合角度入手,用作图法分析则会化难为易。下面我们先做出图1来验证A表达式,其中大圆表示整个后代,左小圆表示患甲病,右小圆表示患乙病,则两小圆的交集部分表示患甲、乙两种病(ac)两小圆除去交集部分表示只患甲病(ad)或乙病(bc),则只患一种病的概率为ad+bc。依次类推,可以用此方法依次验证余下三个表达式的正确性。正确答案:ABCD
以上我先介绍了概率的概念和内涵,然后由易到难、由一对相对性状到两对相对性状归纳总结出的遗传题中有关概率计算的典型方法与大家作一交流。
一、某一事件出现的概率计算法
例题1:杂合子(Aa)自交,求自交后代某一个体是杂合体的概率。
解析:对此问题首先必须明确该个体是已知表现型还是未知表现型。(1)若该个体表现型为显性性状,它的基因型有两种可能:AA和Aa。且比例为1∶2,所以它为杂合子的概率为2/3。(2)若该个体为未知表现型,那么该个体基因型为AA、Aa和aa,且比例为1∶2∶1,因此它为杂合子的概率为1/2。正确答案:2/3或1/2
二、亲代的基因型在未肯定的情况下,其后代某一性状出现概率的计算方法
例题2:一对夫妇均正常,且他们的双亲也都正常,但双方都有一白化病的兄弟,求他们婚后生白化病孩子的概率是多少?
解析:①首先确定该夫妇的基因型及其概率?由前面例题1的分析可推知该夫妇均为Aa的概率为2/3,AA的概率为1/3。②假设该夫妇为Aa,后代患病的概率为1/4。③最后将该夫妇均为Aa的概率(2/3×2/3)与假设该夫妇均为Aa情况下生白化病患者的概率1/4相乘,其乘积1/9,即为该夫妇后代中出现白化病患者的概率。正确答案:1/9
三、利用不完全数学归纳法
例3、让基因型为Aa的植物体连续自交4代,则所得到的该生物种群中基因型为AA的个体所占比例是多少?如果逐代淘汰基因型为aa的个体,则所得到的该生物种群中基因型为AA的个体所占比例是多少?
解析:让基因型为Aa的个体连续自交4代,不逐代淘汰,每一自交的子代都看成整体1,很易推知杂合子Aa占F4代个体总数的(1/2)4,即为1/16。则F4代基因型及比例为15/32AA+2/32Aa+15/32aa。如果逐代淘汰aa的基因型,则每一代都必须先淘汰aa的个体,再把剩下的个体看成整体1,再计算不同基因型个体的概率,如果不先淘汰aa个体就计算个体的概率,就会出现错误。具体分析如下表:
亲本 Aa自交
F1 自交结果 1/4AA+2/4Aa+1/4aa(划横线表示淘汰,以下同)
比例换算 1/3AA+2/3Aa
F2 自交结果 1/3AA+2/3(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=3/6AA+2/6Aa+1/6aa
比例换算 3/5AA+2/5Aa
F3 自交结果 3/5AA+2/5(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=7/10AA+2/10Aa+1/10aa
比例换算 7/9AA+2/9Aa
F4 自交结果 7/9AA+2/9(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)=15/18AA+2/18Aa+1/18aa
比例 15/17AA+2/17Aa
根据表格可知AA的个体占15/17
当然我们也可以快速的解答第二问,因为是自交,逐代淘汰aa的个体与到第F4代一次性淘汰aa的个体,结果是一样的。到第F4代各个体的比例如上,一次性淘汰15/32aa之后再进行比例换算,基因型为AA的个体占15/17。
答案:15/32AA15/17AA
四、利用棋盘法
例题4:人类多指基因(T)是正常指(t)的显性,白化基因(a)是正常(A)的隐性,都在常染色体上,而且都是独立遗传。一个家庭中,父亲是多指,母亲正常,他们有一个白化病和正常指的的孩子,则生下一个孩子只患有一种病和患有两种病以及患病的概率分别是( )
A.1/2、1/8、5/8B.3/4、1/4、5/8C.1/4、1/4、1/2D.1/4,1/8,1/2
解析:据题意分析,先推导出双亲的基因型为TtAa(父),ttAa(母)。然后画棋盘如下:
配子 TA Ta tA ta
ta TtAa Ttaa ttAa ttaa
tA TtAA TtAa ttAA ttAa
正确答案:A
五、利用加法原理和乘法原理的概率计算法
例题5(同上例题4):解析:①据题意分析,先推导出双亲的基因型为TtAa(父亲),ttAa(母亲)。据单基因分析法(每对基因单独分析),若他们再生育后代,则Tt×tt→1/2Tt,即多指的概率是1/2;Aa×Aa→1/4aa,即白化病的概率是1/4。②生下一个孩子同时患两种病的概率:P多指(1/2Tt)又白化(1/4aa)=1/2×1/4=1/8(乘法原理)。③生下一个孩子只患一种病的概率=1/2+1/4—1/8×2=1/2或1/2×3/4+1/4×1/2=1/2(加法原理和乘法原理)。④生下一个孩子患病的概率=1/2+1/4—1/8×1=5/8(加法原理和乘法原理)。正确答案:A
六、数学中集合的方法
例题6:一对夫妇的子代患遗传病甲的概率是a,不患遗传病甲的概率是b;患遗传病乙的概率是c,不患遗传病乙的概率是d。那么下列表示这对夫妇生出只患甲、乙两种病之一的概率的表达式正确的是:
A、ad+bcB、1-ac-bdC、a+c-2acD、b+d-2bd
解析:该题若用遗传病系谱图来解比较困难,若从数学的集合角度入手,用作图法分析则会化难为易。下面我们先做出图1来验证A表达式,其中大圆表示整个后代,左小圆表示患甲病,右小圆表示患乙病,则两小圆的交集部分表示患甲、乙两种病(ac)两小圆除去交集部分表示只患甲病(ad)或乙病(bc),则只患一种病的概率为ad+bc。依次类推,可以用此方法依次验证余下三个表达式的正确性。正确答案:ABCD
以上我先介绍了概率的概念和内涵,然后由易到难、由一对相对性状到两对相对性状归纳总结出的遗传题中有关概率计算的典型方法与大家作一交流。