对遗传不平衡群体计算问题的探讨(共6页)

1、对遗传不平衡(pnghng)群体计算(j sun)问题(wnt)的探讨在基因频率计算的教学中，有几个特殊问题一直是教学的难点，经常在课堂上令年轻教师束手无策，难以解释清楚，本文对这几道例题进行简单解析，以期与同行交流。一、人工随机选择种群的基因型频率与随机交配子一代的基因型频率相同吗？例1、（2010海南高考题节选）某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，请回答：（1）该种群中a基因的频率为。（2）如果该种群满足四个基本条件，即种群、不发生、不发生、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为；如果该种群的子一代再随机交配，其后

2、代中aa的基因型频率（会、不会）发生改变。【答案】（10分）（1）0.5（1分） （2）足够大基因突变（或突变）选择0.25不会（每空1分，共5分） 【解析】此题考查了基因频率与基因型频率的转换，也是对哈代-温伯格定律（遗传平衡定律）的考查。 根据公式计算：(1)a基因的频率（q）=aa基因型频率+12Aa的基因型频率=0.5，则A基因频率（p）=1- a基因的频率=0.5。 (2) 哈代-温伯格定律（遗传平衡定律）主要内容是指：在理想状态下，各等位基因的频率和 HYPERLINK /view/87876.htm t _blank 等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，即保持着基因平衡。该

3、理想状态要满足5个条件：种群足够大；种群中个体间可以随机交配；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。此时各基因频率和各基因型频率存在如下等式关系并且保持不变：当等位基因只有一对（A、a）时， 设A基因频率=p，a基因频率=q，则A基因频率+a基因频率=p+q=1，基因型频率AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1 。依据题意计算出a基因的频率q=0.5，该种群的子一代中aa的基因型频率为q2=0.25。如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率不会发生改变。【提出问题】依据哈代-温伯格定律（遗传平衡定律），在理想状态下，各等位基因的频率和 HYPERLINK /view/87

4、876.htm t _blank 等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，那么为啥第（2）问中该种群的子一代中aa的基因型频率需要先计算出a基因的频率，然后再依据基因型频率的概念计算，得出0.25，而不是直接依据哈代-温伯格定律，直接填题干中的0.3呢？【解决问题】这个问题确实很突兀，在一些参考书里也没有注明，很容易导致教师和学生出现困惑。实际上在该题中亲本种群是人工随机选择的，并没有选取到他们的双亲产生出来的全部个体，所以群体数量不够大，是一个不平衡群体，所以子一代中aa的基因型频率不能是题干所提供的0.3，而是需要从这个随机选取种群所产生的雌雄配子的基因频率来计算，即（A:a）(A:a)

5、=(p:q)(p:q)=AA(p2)+A(2pq)+aa(q2),从子一代开始，由于是随机交配，并且统计了所有后代的情况，所以子一代群体是一个平衡群体，可以依据哈代-温伯格定律去计算出子一代中aa的基因型频率为q2=0.25，而不是直接引用题干中不平衡群体中的0.3。而且从子一代(y di)开始，只要是随机交配，后代(hudi)中aa的基因型频率一直(yzh)会是0.25，不会发生改变。二、伴性遗传中，雌性群体中基因型频率与雄性群体中基因型频率相同吗？例2、人类的红绿色盲是一种伴X染色体隐性遗传病，据统计，我国男性中红绿色盲的发病率为7%，从理论上推断，女性中红绿色盲的发病率为A3.5% B1

6、.75% C0.49% D0.25%【解析】伴X遗传中，如果XB的基因频率为p，Xb的基因频率为q，在整个群体中基因型有5种，分别为XBY、XbY、XBXB、XBXb、XbXb，其中雄性占1/2, 雌性占1/2，所以在整个群体中(XBY+XbY) 占1/2，（XBXB+XBXb+XbXb）占1/2。在雄性个体中，(XBY+XbY)=（p+q）=1。在雌性个体中（XBXB+XBXb+XbXb）=(p2+2pq+q2)=1。按照基因型频率概念可以计算出各种基因型频率，如下表所示：XBXBXBXbXbXbXBYXbY在整个群体中1/2p2pq1/2q21/2p1/2q在雄性群体中pq在雌性群体中p2

7、2pqq2根据上述规律，男性红绿色盲XbY的发病率=Xb的基因频率=7%，女性中红绿色盲XbXb的发病率=(7%7%)=0.49%。答案C【解决问题】在伴性遗传中，由于男女基因型的差异，所以男性、女性基因型频率计算方法不同，导致雌性群体中基因型频率与雄性群体中基因型频率不相同。三、位于X、Y同源区段上的基因，其基因频率计算与常染色体计算相同吗？对于X、Y同源区段的遗传要达到遗传平衡，除了必须具备遗传平衡定律的条件外，还需要A和a基因分别在雌性个体中和雄性个体中的基因频率相等才可以。假设A、a基因在X雌配子上的基因频率分别为p、q，即XA的基因频率为p, Xa基因频率为q且p+q=1，A、a基因

8、在X、Y雄配子上的基因频率分别为XA=p/2, YA=p/2， Xa=q/2， Ya=q/2且p+q=1。经过自由交配后产生的子代基因型及在整个人群中的基因型频率为：X、Y同源区段伴性遗传交配频率计算表配子配子XA（p/2）Xa（q/2）YA（p/2）Ya（q/2）XA（p）XAXA（p2/2）XAXa（pq/2）XAYA（p2/2）XAYa（pq/2）Xa（q）XAXa（pq/2）XaXa（q2/2）XaYA（pq/2）XaYa（q2/2）由表格(biog)可知，在整个(zhngg)群体中XAXA= p2/2，XAXa=pq，XaXa=q2/2, XAYA= p2/2，XaYA=pq/2，X

9、AYa=pq/2，XaYa=q2/2。（XAXA+ XAXa+XaXa+XAYA+XaYA+XAYa+XaYa）= （ p2/2+pq+q2/2+ p2/2+pq/2+pq/2+q2/2）=（p2+2pq+q2）=1。如果把女性(nxng)作为一个整体1的话，在女性中，XAXA= p2，XAXa=2pq，XaXa=q2； XA的基因频率为：p2+pq=p, Xa基因频率为q2+pq=q。如果把男女性作为一个整体1的话，在男性中，XAYA= p2，XaYA=pq，XAYa=pq，XaYa=q2；XA的基因频率为p2/2+pq/2=p/2, Xa基因型频率为q2/2+pq/2=q/2，YA的基因频

10、率为p2/2+pq/2=p/2，Ya的基因频率q2/2+pq/2=q/2。通过计算可以看出，在群体中子代基因频率和亲代的基因频率相同，保持不变。在显性遗传中，女性患者基因型频率为XAXA 、XAXa，男性患者基因型频率为XAYA 、XaYA 、XAYa。女性患病频率为p2/2+pq，男性患病频率为p2/2+pq/2+pq/2=p2/2+pq，频率相等。在隐性遗传中，女性患者基因型频率为XaXa，男性患者基因型频率为XaYa。女性患病频率为q2/2，男性患病频率为q2/2，频率相等。由此可见位于X、Y同源区段上的基因，其基因频率计算与常染色体计算方法相同，且同源区段的伴性遗传男女患病率相等。四、

11、合子致死的群体是一个遗传平衡的群体吗？例3、（2010四川卷）果蝇的某一对相对性状由等位基因（N，n）控制，其中一个基因在纯合时能使合子致死（注：NN,XnXn,XnY等均视为纯合子）。有人用一对果蝇杂交，得到F1代果蝇共185只，其中雄蝇63只。控制这一性状的基因位于_染色体上，成活果蝇的基因型共有_种。 若F1代雌蝇仅有一种表现型，则致死基因是_，F1代雌蝇基因型为_。 若F1代雌蝇共有两种表现型，则致死基因是_。让F1代果蝇随机交配，理论上F2代成活个体构成的种群中基因N的频率为_。【答案】(1)X 3(2)n XNXN、XNXn (3)N 1/11【解析】(1)F1代果蝇共185只，其

12、中雄蝇63只,占1/3,由此可知雄性个体有一种是致死的，且由雌雄致死几率不同可判定该基因位于X染色体上。假设子代雄性个体未致死，子代基因型应该有4种，按照组合数概念双亲必须都产生2种配子才能获得子代4种基因型，所以可以肯定的是母本基因型为XNXn，父本基因型不确定。(2)若F1代雌蝇仅有一种(y zhn)表现型，则母本(mbn)产生的2种配子XN、Xn都被父本(fbn)产生的配子XN所遮盖，则父本的基因型为XNY（如图1所示），由于父本XNY存活，则子代雄性个体XnY纯合致死，即致死基因为n； F1代雌蝇基因型有两种（XNXN、XNXn）。 (3)若F1代雌蝇共有两种表现型，则母本产生的2种配

13、子XN、Xn都被父本产生的配子Xn所遮盖，所以父本的基因型为XnY（如图2所示），由于父本XnY存活，则子代雄性个体XNY纯合致死，致死基因为N。F1代雌蝇基因型为XNXn、XnXn ，比例1：1，雄蝇基因型为XnY，让F1代果蝇随机交配，即为（1/2XNXn1/2XNXnXnY）=（1/8 XNXn +3/8XnXn+3/8XnY）,按照基因频率的概念XN/XN+Xn计算，理论上F2代成活个体构成的种群中基因N的频率为1/11。由此可见，合子致死的群体不是一个遗传平衡的群体，需要按照基因频率的概念来计算。五、显性致死的群体是一个遗传平衡的群体吗？例4、（2011年广东卷27）登革热病毒感染蚊

14、子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是 ，F2群体中A基因频率是 。【答案】50% 60%【解析】纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1代个体基因型为AaBb ，只考虑A、a这一对基因的情况下，杂合子中A基因频率为50%；只有A或B基因的胚胎致死，F2代表现性为9:3:3:1，其中中间的3：3的单显性个体全部死亡，剩余存活的个体为9：1的个体，分别为1A

15、ABB:2AaBB:2AABb:4AaBb:1aabb，只考虑A、a这一对基因的情况下，可简化为1AA:2Aa:2AA:4Aa:1aa，即总基因数可看作2A+(2A+2a)+4A+(4A+4a)+2a，其中A占60%，所以F2群体中A基因频率为60%。由此可见，显性致死的群体不是一个遗传平衡的群体，需要按照基因频率的概念来计算。六、有个体(gt)淘汰的群体是一个(y )遗传平衡的群体吗？例5(16分)生物进化实质是种群基因频率的改变，其中影响种群基因频率的因素有很多，如自然选择、基因重组、遗传漂变、生物个体的迁入迁出等。某中学生物研究小组为证明人工(rngng)选择对种群基因频率的影响，选用了

16、纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验。已知果蝇的长翅(B)对残翅(b)为显性，基因位于常染色体上 。他们的实验过程如下：a选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；b让子一代果蝇连续自由交配5代，同时在每一代中要除去残翅果蝇；c当子六代所有长翅果蝇自由交配后，统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；d根据残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率，得出结论。请分析回答下面的问题。(1)如果按照上述步骤进行，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(2)如果在每代中不除去残翅果蝇，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(3)请判断该实验过程的设计是否科学？_。你的理由是_。(

17、4)若让你对此实验过程进行改进，请设计出改进后的步骤。选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；_；_；_。(5)请预期这种人工选择对种群基因频率的影响。_。【答案】(1)eq f(1,2)(2)eq f(1,3)(3)不科学没有设置对照(没有对照实验)(4)将子一代果蝇分成性状完全相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配5次，同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇当子六代所有长翅果蝇自由交配后，分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比根据甲、乙两组中残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中的B、b基因在种群中的基因频率，比较得出结论(

18、5)这种人工选择将导致B基因的频率增大，b基因的频率减小【解析】按照题中所说的方法，若每代淘汰残翅果蝇，则基因频率会发生改变，后代基因型频率也会发生改变。如图3所示。在F3中，长翅果蝇纯合子为eq f(1,2)。若不淘汰(toti)bb个体(gt)，F2之后，果蝇种群的基因(jyn)频率不再发生变化，则子三代中显性纯合子、杂合子、隐性纯合子分别为eq f(1,4)、eq f(1,2)、eq f(1,4)，在子三代长翅果蝇中纯合子占eq f(1,3)该实验缺少对照，只能说明在人工选择的情况下果蝇种群基因频率的变化，而不能说明在不进行选择的情况下果蝇种群基因频率的变化。(4)将子一代果蝇分成性状完全相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配5次，同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇当子六代所有长翅果蝇自由交配后，分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果