基因频率和基因型频率相关计算易错点分析

  相关基因频率和基因型频率的计算是高考中考查学生能力的常见题型,也是学生产生错误的高发区域,而这些错误的发生学生往往很难察觉和改变,这与其计算的特点有密切的关系:公式多、变换活、计算背景不同等等。现归纳如下:

  1. 概念把握不准确,随意扩大对象范围出错。

  【例1】据调查,某工厂工人女性400人,男性600人,其中女性色盲患者5人,携带者20人,男性色盲患者30人,则该工厂工人色盲基因Xb基因频率是多少?

  解析:在解答这道题时这样计算Xb基因频率Xb%=(5×2+20+30)/1000×2=6%,根据基因频率概念,Xb基因频率应该是种群中该基因数目除以该基因所有等位基因,而Y染色体上无色盲基因等位基因,因此基因频率应该是Xb%=(5×2+20+30)/(400×2+600)≈4.3%。

  可以看出没有考虑到常染色体和性染色体的不同,扩大了等位基因范围从而出错。

  2. 忽视计算对象的缩放,考虑不周全出错。

  【例2】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    。

  在计算F2群体中A基因频率是认为A基因频率只与其等位基因有关,没有考虑B基因的影响而出错。要克服此题的陷阱必须扩大研究对象同时考虑B 和b 这对等位基因存在的情况。正常情况下,F2群体基因型及其比例关系为: 4AaBb,2 AaBB,2 AABb,1AABB,3A_bb,3aaB_,1 aabb,由于只有A 或B 基因致死,因此计算时既要要排除3A_bb,又要排除3 aaB_。最终A 基因频率为A%=(4×1+2×1+2×2+1×2)/10×2=60%。

  3. 无视公式应用背景,随意套用出错。

  【例3】某一瓢虫种群有黑和红两种体色的个体,由一对等位基因控制,黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为bb个体占4%,Bb个体占78%,基因B和b的频率分别是多少?

  解析:在做这道题目时候缘木求鱼,通过遗传平衡定律公式和题干信息基因型为bb个体占4%,推理出b基因频率为4%的开方即20%,进一步推出B基因基因频率为80%。学生掉进陷阱的原因是对遗传平衡定律的公式应用背景条件没有清晰的认识。该定律要求种群没有突变、自然选择,无迁入迁出的个体,雌雄个体间自由交配等理想条件下才可应用。正确的做法应该是b基因频率b%=bb%+1/2Bb%=4%+1/2×78%=43%,B%=1-43%=57%。

  4. 缺乏对已知条件的深层次挖掘,不能合理利用出错。

  【例4】某常染色体隐性遗传病(患者为aa)在人群中的发病率为1%,色盲(XbY)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。那他们所生小孩同时患以上两种遗传病的概率是多少?

  解析:这道题的陷阱内主要有两个方面:一是被题干信息7%迷惑认为表现正常夫妇中的丈夫色觉正常的概率为93%,二是没有认真考虑丈夫表现型正常所隐含的深层含义,认为其基因型为Aa的概率为18%而出错。妻子的基因型可以根据题干信息容易得出为AaXBXb,丈夫表现型正常说明不是色盲基因型只能是XBY,因此丈夫基因型有两种情况即AaXBY或AAXBY,可以看出解这道题目的关键是得出丈夫基因型为Aa的概率。可以根据aa基因型频率1%和遗传平衡定律得出人群中AA基因型频率为81%,Aa基因型频率为18%,于是认为丈夫基因型为Aa的概率为18%跳入陷阱。事实上丈夫基因型不能为aa,因此要排除aa存在情况,其基因型为Aa的概率为18/99,最终所生小孩患两种病概率为18/99×1/4×1/4=1/88。

  5. 自交和自由交配混为一谈,概念本质辨析不准确出错。

  【例5】某植物的叶有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的该植物种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若个体间进行自由交配得到Fl,则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是

  A. 30%,15%   B. 30%,42%

  C. 70%,15%   D. 70%,42%

  计算F1中Aa基因型频率是Aa%=1/2×(1-55%-15%)=15% ,可以看出是按照自交的方法来计算得出的,而自由交配实质上是指不同个体间雌雄配子的随机结合,首先应该计算种群不同配子比率即A%=55%+1/2×(1-55%-15%)=70%,a%=1-70%=30%,才可以得出雌雄配子随机结合后A配子与A配子结合形成F1中AA基因型频率为70%×70%=49%,Aa基因型的频率应该为2×70%×30%=42%。

  责任编辑 李平安

责任编辑:李平安