巧解生物“自由交配”与“自交”经典例题

巧解生物“自由交配”与“自交”经典例题

在高中生物教学中，学生经常会混淆“自由交配”和“自交”这两个概念。然而，这两个概念在高考中出现的频率较高，因此学生必须掌握相关的计算方法。本文将介绍3种巧解此类计算题的方法，并通过变式训练加以巩固应用，使学生掌握其精髓，以不变应万变。“自由交配”与“自交”出现在高中生物人教大纲版必修第二册第六章《遗传与变异》的教学内容中。这两个概念看起来很相似，因此学生常常会混淆它们。下面通过一道经典例题的多种解法，让不同的学生寻求不同的解题思路和方法。例题：已知果蝇的长翅和残翅是一对相对性状，控制这对性状的基因位于常染色体上，现让纯种的长翅果蝇和残翅果蝇杂交F1全是长翅，F1自交产生F2，将F2的全部长翅果蝇取出，让其雌雄个体彼此间自由交配，则后代中长翅果蝇所占比例为（）。A．2/3B．5/6C．8/9D．15/16解题思路：由题可知，长翅为显性，用A、a表示控制长翅和残翅这一对相对性状的基因。由此得出F1长翅基因型为杂合Aa，可推知其后代的基因型和表现型及比值：P：纯合长翅×纯合残翅AAaa↓F1：长翅（自交）Aa↓F2：1/4AA2/4Aa1/4aa表现型：3/4长1/4残翅取出F2的全部长翅，而长翅基因型可能为AA或Aa，其比值（即基因型频率）为：AA/AA+Aa=1/4/（1/4+2/4）=1/3Aa/AA+Aa=2/3在这道题中，特别要注意的是，应重新计算Aa、AA的比值，因为Aa、AA的比值范围不同，得到F2中长翅的基因型及比值为1/3AA、2/3Aa。彼此间自由交配可用以下多种方法求解（比值1/4AA、2/4Aa是在F2所有子代即长翅和残翅中所占的比值）。方法1：基因型法或基因型频率法由于长翅和残翅的性状的遗传位于常染色体上，可知每种基因型个体中雌雄个体数量应相等，即各占一半。则F2：1/3AA（♂1/6AA♀1/6AA）2/3Aa（♂1/3Aa♀1/3Aa）在F2长翅雄果蝇中含Aa或AA基因型，其所占比值为：AA/AA+Aa=1/6/（1/6+1/3）=1/3Aa/AA+Aa=1/3/（1/6+1/3）=2/3同理可推知：F2长翅雌果蝇中AA占1/3、Aa占2/3。在F2代中，长翅果蝇的基因型比例为1/3AA和2/3Aa的雄性，以及1/3AA和2/3Aa的雌性。这意味着在自由交配的情况下，有四种可能的组合方式。第一种是♂1/3AA×♀1/3AA，产生基因型为1/9AA的长翅果蝇。第二种是♂1/3AA×♀2/3Aa，产生基因型为1/2AA和1/2Aa的长翅果蝇。第三种是♂2/3Aa×♀1/3AA，同样产生基因型为1/2AA和1/2Aa的长翅果蝇。第四种是♂2/3Aa×♀2/3Aa，产生基因型为1/4AA、2/4Aa和1/4aa的长翅果蝇和残翅果蝇。为了避免学生漏写或出错，可以使用“棋盘法”表格来记录四种交配类型和相应的基因型比例。通过计算，可以得出长翅果蝇所占比例为8/9。另一种方法是使用配子法或基因频率法。根据基因分离定律，可以计算出♂和♀果蝇中产生A和a配子的概率。在自由交配的情况下，可以得出四种可能的基因型比例：4/9AA、2/9Aa、2/9Aa和1/9aa。通过计算，可以得出长翅果蝇所占比例为8/9。最后，还可以使用遗传平衡定律法来计算长翅果蝇的概率。这种方法需要考虑到各种基因型的频率和遗传平衡的条件。通过计算，可以得出长翅果蝇所占比例为8/9。根据遗传平衡定律（p+q）2=1，F2中长翅的基因型频率为1/3AA、2/3Aa。在一个理想种群中，个体间自由交配，子代基因型及比值为AA＝p2、Aa＝2pq、aa＝q2，其中亲本产生A的基因频率为p，产生a的基因频率为q。因此，在F2长翅中，A的基因频率为2/3，a的基因频率为1/3。后代中基因型AA＝（2/3）2、Aa＝2×2/3×1/3=4/9、aa＝（1/3）2。F2长翅果蝇自由交配后，长翅果蝇（A-）比例为8/9。为了培养学生审题习惯和自由交配概念的理解，可以进行变式训练。如果将“将F2全部长翅果蝇取出，让其雌雄个体彼此间自由交配”改为“将F2全部果蝇取出，让其雌雄个体彼此间自由交配”，则后代中长翅果蝇占3/4。另外，如果将“将F2的全部长翅果蝇取出，让其雌雄个体彼此间自由交配”改为“将F2的全部长翅果蝇取出，让其雌雄个体彼此间自交”，则后代中长翅果蝇占5/6。自交是指具有相同基因型的生物交配，一般是指雌雄同花或雌雄异花但同株的植物的授粉。在自交中，基因型为AA的比例为1/3，所以其自