初探基因频率的几种计算
2018-04-13万雪莲
万雪莲
摘 要:基因频率指的是在各类基因库中,基因占据全部基因的比例,影响基因频率改變的因素有突变、自然选择、遗传漂变和迁移等。在每年的高考中都有基因频率的计算。在高中课本生物进化部分基因频率的计算是学生学习的难点,就这一问题进行了阐述。
关键词:生物基因频率;计算;显性;隐性
一、在理想状态下基因频率的计算
理想状态下即满足在一个足够大的随机自由交配的种群中,没有任何变化的前提下,不会产生自然选择和迁移,可通过遵循哈迪—温伯格平衡定律求解,如:一对同源染色体上如果求其中一对等位基因频率,基因p(显性)与基因q(隐性)的基因频率的关系为:(p+q)2=p2+2pq+q2=1;如果是复等位基因用p、q、r分别代表基因频率则满足(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1。
符合遗传平衡群体中伴性基因的基因频率计算:
以人类的色盲基因遗传为例。因为女性的染色体组成为XX,男性染色体组成为XY,在男性群体中:基因的频率不会产生太大的差别,表现形式也一样,所以,将两个群体记为P和Q,由于Xb和XB都是源自于女性,所以,在X染色体上会出现大量的等位基因,它们的频率也存在一定的线性关系。在结合生物的形态、结构和特征分析的基础上,可以对相对性状进行分析,形成同源染色体,如上表。
例题.(2016新课标I卷)理论上,在对单基因遗传疾病进行分析的环节中,以下的论述准确的是_________。
A.如果遗传性疾病是在常染色体中产生,那么在男性中的发病率会比较高,而且其发病率与该疾病的基因频率有很大的关系
B.如果遗传性疾病是在常染色体中产生,那么在女性中的发病率会比较高,而且其发病率与该疾病的基因频率有很大的关系
C.在女性的发病中,在显性基因发病基因中,与该疾病的基因频率相当
D.在男性的发病中,在显性基因发病基因中,与该疾病的基因频率相当
答案:D
解析:此题考查学生能运用所学知识与观点,做出合理判断得出正确结论的能力。
例题.(2017·新课标Ⅱ卷.32)(3)在一个相关的群体中,在对血友病进行探索中,其基因频率相同,而且基因型频率保持恒定,男性群体和女性群体的患病基因没有很大的差异。如果男性群体中,血友病患病的几率是1%,所以男性群体中血友病致病基因是_______;在女性群体中携带者的比例为_______。
【答案】0.01 1.98%
【解析】血友病在男性群体中的患病率为1%,所以其致病基因的频率为1%;在女性群体中携带者的比例为2×1%×99%=1.98%。
本题是伴性遗传中的遗传平衡定律:当等位基因只有两个且位于X染色体上时(A、a),设p表示XA的基因频率,q表示Xa的基因频率,则:(1)雌性中平衡的基因型频率:p2+2pq+q2=1。基因型XAXA的频率=p2;基因型XAXa的频率=2pq;基因型XaXa的频率=q2。(2)雄性中平衡的基因型频率:p+q=1。基因型XAY的频率=p;基因型XaY的频率=q。
二、自然状态下染色体上基因频率的计算
所有的生物种群都是生活在特定的环境中,由于环境不可能一成不变,所以,遗传的平衡条件不能同时满足,在对非平衡体系进行调查,可以借助各类计算的方式获取结果。
自然状态下X或Y染色体遗传基因频率的计算:
在对遗传进行分析的环节中,由于X和Y轴的基因是在同源区段上,所以其基因的频率计算和染色体的计算方法不会产生太大的差异,在同源段上的基因,在染色体的遗传下,Y染色体上不能形成相同的等位基因。在染色体遗传的情况下,也不会产生X染色体和Y染色体处于同源基因的情况。因此,在对基因的总数进行计算的环节中,应该分别分析X染色体和Y染色体上的基因数。
例.在对某学校的遗传因素进行调查中,血友病的患者中,男性患者的人数是女性患者的两倍,血友病患者占总人数的0.7%,血友病携带者占总人数的5%,那么,这个种群中Xh的频率是______________。
A.2.97% B.0.7% C.3.96% D.3.2%
解析:假设调查人群数100人,且男女比例按1∶1计算,H和h基因总数100+50=150个,则h的个数0.7%×100×2/3+0.7%×100×1/3×2+100×5%=2.8/3+5。得h的基因频率为(2.8/3+5))÷150×100%=3.96%,在对此题进行解答的环节中,采用分析和比较的方式,进行综合分析,结合生物学的相关知识,从而得出正确的答案C。
综上所述,尽管在进行基因频率计算的环节中,计算的方式非常复杂,但是我们可以抓住事物的本质,完善计算的方法,抓住规律,就能起到事半功倍的效果,加深对这部分知识的理解和掌握就能准确地计算出正确的答案。
参考文献:
陈如模.巧用基因频率,妙解遗传概率[J].考试周刊,2012(38).
编辑 鲁翠红