自交隨機(jī)交配淘汰aa后有關(guān)基因頻率計(jì)算

1、一道高考題的解法探究與教學(xué)啟示摘要：考試大綱中明確提出學(xué)生要具有“用文字、圖表以及數(shù)學(xué)方式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確描述生物學(xué)方面內(nèi)容”的水平。教學(xué)過程中要針對(duì)這項(xiàng)水平要求實(shí)行適合性訓(xùn)練。本文通過一道高考題的解法探究，提出了教學(xué)中應(yīng)注意的問題。 關(guān)鍵詞：高考 解題技巧 教學(xué)啟示2013年高考理綜試題（山東卷）生物科的第6題是選擇題的壓軸題，考查遺傳學(xué)分離定律的應(yīng)用，涉及到基因頻率和基因型頻率的計(jì)算，信息量和計(jì)算量均較大，思考的空間也很大，會(huì)用掉考生較多的時(shí)間，對(duì)考生獲取信息水平、圖文轉(zhuǎn)換水平、綜合分析問題的水平要求較高。但仔細(xì)分析來看，依然是考查了最基本的知識(shí)點(diǎn)，掌握這個(gè)類題目的解題技巧，能夠節(jié)約時(shí)間

2、，下面就本題解題方法總結(jié)如下，供中學(xué)生物教師教學(xué)中參考。題目：用基因型為Aa的小麥分別實(shí)行連續(xù)自交、隨機(jī)交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體、隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體，根據(jù)各代Aa基因型頻率繪制曲線如圖，下列分析錯(cuò)誤的是A曲線的F3中Aa基因型頻率為04B曲線的F2中Aa基因型頻率為04C曲線的Fn中純合體的比例比上一代增加（1/2）n+1D曲線和的各子代間A和a的基因頻率始終相等該題為坐標(biāo)曲線題，實(shí)際上是借助數(shù)學(xué)方法來分析生命現(xiàn)象，從而揭示其基本規(guī)律。解答本題要抓住坐標(biāo)曲線的關(guān)鍵要素（坐標(biāo)、關(guān)鍵點(diǎn)、線走勢(shì)），掌握準(zhǔn)確的分析方法，就會(huì)化繁為簡(jiǎn)，化難為易。1明確概念。自交指基因型相同的個(gè)體之間的交

3、配。雜合體連續(xù)自交時(shí)，在無選擇因素的情況下，基因頻率不變，但后代的基因型頻率會(huì)發(fā)生改變，表現(xiàn)為純合子的概率持續(xù)增大，雜合子的概率持續(xù)減小。隨機(jī)交配指各種基因型的個(gè)體自由交配，個(gè)體之間交配機(jī)會(huì)均等。在無基因突變、各種基因型的個(gè)體生活力相同、無選擇因素時(shí)，會(huì)遵循遺傳平衡定律，逐代保持基因頻率及基因型頻率不變。2識(shí)圖析圖。關(guān)鍵是三看，即識(shí)標(biāo)、明點(diǎn)、析線。識(shí)標(biāo)理解坐標(biāo)圖中縱、橫坐標(biāo)的含義，找出縱、橫坐標(biāo)的關(guān)系。本題橫坐標(biāo)為交配代數(shù)，縱坐標(biāo)為Aa基因型頻率，表示的是子代Aa基因型頻率隨著交配代數(shù)的增加而出現(xiàn)的變化情況。明點(diǎn)明確曲線中的關(guān)鍵點(diǎn)（起點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交叉點(diǎn)）所表示的生物學(xué)意義。本題涉及四種交

4、配模式：“連續(xù)自交”“隨機(jī)交配”“連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體”“隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體”。根據(jù)題意能夠知道四條曲線的起點(diǎn)值均為1，這很重要。F1代中，曲線和的值均為05，說明交配后沒有淘汰隱性個(gè)體，與“連續(xù)自交”和“隨機(jī)交配”相符；而曲線和的值均高于05，說明交配后淘汰了隱性個(gè)體，與“連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體”和“隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體”相符。但還不能確定其一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。析線觀察并分析曲線的走向、變化趨勢(shì)，理清各段曲線的變化趨勢(shì)及其含義。曲線自F1代后為一直線，表示Aa的基因型頻率不變，群體穩(wěn)定，應(yīng)是處于遺傳平衡狀態(tài)，即“隨機(jī)交配”且無選擇因素，基因型頻率和基因頻率都不變化。曲線對(duì)應(yīng)

5、的值，符合y=（1/2）x函數(shù)曲線，即Aa連續(xù)自交后代中雜合體的頻率，所以曲線為“連續(xù)自交”時(shí)的曲線。不論是連續(xù)自交還是隨機(jī)交配，各子代見基因頻率均保持不變，所以D 項(xiàng)準(zhǔn)確。自F1代后，曲線比曲線在每一代中下降的幅度大，結(jié)合曲線和的變化趨勢(shì)，能夠知道曲線為“連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體”，而曲線為“隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體”。3分析計(jì)算。31連續(xù)自交與連續(xù)自交淘汰隱性個(gè)體Aa基因型頻率計(jì)算：（見下圖）連續(xù)自交Fn代中Aa基因型頻率為（1/2）n，連續(xù)自交并淘汰隱性個(gè)體Fn代中Aa基因型頻率=Aa/（AA+Aa）=2/（2n+1）。則曲線的F2中Aa基因型頻率=2/（22+1）=04，所以B項(xiàng)準(zhǔn)

6、確。曲線的Fn中純合體比例=1Aa基因型頻率=1（1/2）n，F(xiàn)n-1中純合體比例=1（1/2）n-1，曲線的Fn中純合體的比例比上一代增加了1（1/2）n1（1/2）n-1=（1/2）n，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。32隨機(jī)交配與隨機(jī)交配淘汰隱性個(gè)體Aa基因型頻率計(jì)算：321隨機(jī)交配Aa基因型頻率計(jì)算在無基因突變、各種基因型的個(gè)體生活力相同、無選擇因素時(shí)，會(huì)遵循遺傳平衡定律，自F1代后逐代保持基因型頻率不變。322隨機(jī)交配淘汰隱性個(gè)體Aa基因型頻率計(jì)算方法一：用親本的基因型頻率計(jì)算子代的基因型頻率第一步：根據(jù)親本基因型Aa，隨機(jī)交配一代，得到F1的基因型頻率AA=1/3，Aa =2/3。第二步：根據(jù)F1的

7、基因型頻率，得到F2：得到F2的基因型4/9AA 和4/9Aa，Aa基因型頻率=1/2。第三步：根據(jù)F2的基因型4/9AA 和4/9Aa，得到F3：得到F3的基因型36/81AA 和24/81Aa，Aa基因型頻率=2/5。方法二：用基因頻率計(jì)算子代的基因型頻率第一步：根據(jù)親本基因型Aa，統(tǒng)計(jì)基因頻率A為1/2，a為1/2，得到F1的基因型頻率。去除基因型為aa個(gè)體，得到F1的基因型1/3AA 和2/3Aa。第二步：計(jì)算F1基因頻率A為2/3，a為1/3，得到F2的基因型頻率。去除基因型為aa個(gè)體，得到F2的基因型4/9AA 和4/9Aa，Aa基因型頻率=1/2。第三步：計(jì)算F2基因頻率A為3/

8、4，a為1/4，得到F3的基因型頻率。去除基因型為aa個(gè)體，得到F3的基因型9/16AA 和6/16Aa，Aa基因型頻率=2/5。方法三：根據(jù)遺傳平衡定律計(jì)算如果一個(gè)種群符合下列條件：種群是極大的；種群個(gè)體間交配是隨機(jī)的；沒有突變產(chǎn)生；種群之間不存在個(gè)體的遷移或基因交流；沒有自然選擇。那么，這個(gè)種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代保持平衡，這就是哈代溫伯格定律，也稱遺傳平衡定律。公式可以表示為（p+q）2=p2+2pq+q2。其中p為顯性基因頻率，q為隱性基因頻率。第一步：根據(jù)親本基因型Aa，A的基因頻率p為1/2，a的基因頻率q為1/2。第二步：AA基因型頻率為p2=1/4，Aa基因

9、型頻率為2pq=21/21/2=2/4，淘汰aa個(gè)體，統(tǒng)計(jì)F1基因頻率A為2/3，a為1/3。第三步：AA基因型頻率為p2=4/9，Aa基因型頻率為2pq=22/31/3=4/9，淘汰aa個(gè)體，統(tǒng)計(jì)F2基因頻率A為3/4，a為1/4。第四步：AA基因型頻率為p2=9/16，Aa基因型頻率為2pq=23/41/4=6/16，淘汰aa個(gè)體，統(tǒng)計(jì)F3基因頻率A為4/5，a為1/5。第五步：AA基因型頻率為p2=16/25，Aa基因型頻率為2pq=24/51/5=8/25，淘汰aa個(gè)體，統(tǒng)計(jì)F4基因頻率A為5/6，a為1/6。以此類推，當(dāng)趨向于Fn時(shí)，A基因頻率為（n+1）/（n+2），a基因頻率為1

10、/（n+2）。本題F3中Aa基因型頻率可用F2基因頻率A=（2+1）/（2+2）=3/4，a=1/（2+2）=1/4來計(jì)算，獲得AA基因型頻率為p2=9/16，Aa基因型頻率為2pq=23/41/4=6/16，淘汰aa個(gè)體，則F3中Aa基因型頻率=（6/16）/（9/16）+（6/16）=2/5。教學(xué)啟示：生物學(xué)作為科學(xué)的重要分支學(xué)科，嚴(yán)密性與定量化是其重要特征。全國(guó)高考考試大綱中也明確提出學(xué)生要具有“用文字、圖表以及數(shù)學(xué)方式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確描述生物學(xué)方面內(nèi)容”的能力。縱觀近幾年來高考試題中的出現(xiàn)的圖表題，有的來源于教材，有的是在總結(jié)規(guī)律過程中形成的圖表，這就要求我們既要重視教材中圖表的理解，又要有所拓展。教學(xué)中要設(shè)立圖表專題，一是將教材中分散的圖表集中起來，結(jié)合拓展的知識(shí)形成體系，更好的把圖表題的解題技巧與教材內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合。二是進(jìn)行識(shí)圖、析圖和用圖的針對(duì)性訓(xùn)練。識(shí)圖是基礎(chǔ)，析圖是關(guān)鍵，用圖是目的。教學(xué)中要把生物學(xué)問題巧妙而合理地設(shè)置成圖像題，使學(xué)生通過剖析圖像，運(yùn)用圖中曲線特征、規(guī)律來解決實(shí)際問題，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生能力的目的。在高中生物教材中許多知識(shí)都可以量化，涉及到一些計(jì)算，解題方式的數(shù)學(xué)化越來越明顯。因此，教學(xué)中要設(shè)立計(jì)算專題，將“生命基礎(chǔ)的有關(guān)計(jì)算”“生物代