也談基因頻率和基因型頻率的計(jì)算

1、也談“基因頻率和基因型頻率”的計(jì)算左延柏（江蘇省南京市第三十九中學(xué) 210015）在高中生物學(xué)習(xí)尤其是高三階段的專題復(fù)習(xí)中，基因頻率與基因型頻率計(jì)算是生物計(jì)算題型中的一個(gè)難點(diǎn)，它與遺傳定律的運(yùn)用和生物進(jìn)化的知識(shí)密切相關(guān)。在教學(xué)中向?qū)W生講解這部分知識(shí)時(shí)，不能簡單地以幾個(gè)例題來解決問題，這樣，學(xué)生只會(huì)做一些簡單的常見題，而對(duì)于基因頻率與基因型頻率的關(guān)系，基因頻率與進(jìn)化的關(guān)系只能一知半解。教者應(yīng)將基因頻率與基因型頻率計(jì)算的題型進(jìn)行分析和歸納，幫助學(xué)生加深對(duì)這部分知識(shí)的理解和掌握。一、進(jìn)一步加深對(duì)相關(guān)概念的理解（一）基因頻率基因頻率指一個(gè)群體中某一等位基因占其等位基因總數(shù)的比例。（1）基因頻率是群體遺

2、傳組成的基本標(biāo)志，不同的群體的同一基因往往其基因頻率不同。例如:在黑白花牛群中，無角基因P的頻率占1，有角基因p的頻率占99。而在無角海福特牛群中，無角基因P的頻率為100，有角基因p的頻率為0。 在一個(gè)群體中，各等位基因頻率的總和等于1。（2）由于基因頻率是一個(gè)相對(duì)比率，通常是以百分率表示的，因此其變動(dòng)范圍在01之間，沒有負(fù)值。（二）基因型頻率基因型頻率是指某種基因型的個(gè)體在群體中所占的比例。例如牛角有無決定于一對(duì)等位基因P和p，它們組成的基因型有三種：PP、Pp和pp，前兩種表現(xiàn)為無角，后一種表現(xiàn)為有角。在各牛群中，三種基因型比例各異。某牛群中，PP占0.01，Pp占1.98，pp占98.

3、01，也就是說， PP基因型頻率為0.01%，Pp基因型頻率為1.98%，pp基因型頻率為98.01%，三者之和等于1，即100。 二、基因頻率和基因型頻率的計(jì)算（一）根據(jù)基因型或基因型頻率計(jì)算基因頻率： 例1從某個(gè)種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測知基因型為AA，Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)，求a的基因頻率。解析：可以通過基因型頻率計(jì)算基因頻率。一對(duì)等位基因中的一個(gè)基因的頻率：基因頻率（A）=對(duì)應(yīng)純合子（AA）基因型頻率雜合子（Aa）基因型頻率的1/2。 100個(gè)個(gè)體中AA為30個(gè)，Aa為60個(gè)，aa為10個(gè)，則AA這種基因型的頻率為30÷10030；同理，Aa為60，aa

4、為10，則A基因的基因頻率為30+60×1260，a基因的基因頻率為10+60×12=40。答案：A基因的基因頻率為60，a基因的基因頻率為40。變式訓(xùn)練1已知人眼的褐色（A）對(duì)藍(lán)色（a）是顯性，屬常染色體上基因控制的遺傳。在一個(gè)30000人的人群中，藍(lán)眼的有3600人，褐眼的有26400人，其中純合子有12000人，那么，這一人群中A和a基因的基因頻率分別為-（ ）A.64%和36% B.36%和64% C.50%和50% D.82%和18%（二）在伴性遺傳中有關(guān)基因頻率的相關(guān)計(jì)算：例2若在果蠅種群中,XB的基因頻率為90%,Xb的基因頻率為10%,雌雄果蠅數(shù)相等,理論上

5、XbXb、XbY的基因型比例依次為-（ ）A.1%、2% B.0.5%、5% C.10%、10% D.5%、 0.5%解析：由于在該果蠅種群中,雌雄果蠅數(shù)相等, 所以雌果蠅產(chǎn)生的配子中，XB的基因頻率應(yīng)為90%,Xb的基因頻率為10%。雄果蠅產(chǎn)生的配子中，有約1/2的含Y染色體的配子，另有約1/2的含X染色體的配子，在含X染色體的雄配子中， XB與Xb的基因頻率也分別為90%和10%。它們配子的結(jié)合情況可從下表中得出：雄配子雌配子Y（1/2）XB（1/2）×90%Xb（1/2）×10%XB 90%XBY 45%XB XB 405% XB Xb 45% Xb 10%XbY 5

6、%XB Xb 45% Xb Xb 05% 可見，理論上XBY基因型比例為45%，XbY的為5%，XB Xb的為9%，XbXb的為05%。答案：B。變式訓(xùn)練2對(duì)某校學(xué)生進(jìn)行紅綠色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn):780名女生中有患者23人,攜帶者52人,820名男生中有患者65人,那么該群體中紅綠色盲基因的頻率是-( )A.4.4% B.5.1% C.6.8% D.10.2%（三）利用遺傳平衡定律求解基因頻率和基因型頻率1對(duì)遺傳平衡的理解：遺傳平衡指在一個(gè)極大的隨機(jī)交配的種群中，在沒有突變發(fā)生，沒有自然選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率在一代一代的遺傳中可以世代保持不變。在遺傳平衡的種群中，某

7、一基因位點(diǎn)上各種不同的基因頻率之和以及各種基因型頻率之和都等于是1。2遺傳平衡定律公式的推導(dǎo)和應(yīng)用在一個(gè)遺傳平衡的自然種群中，一個(gè)位于常染色體上的顯性基因A的基因頻率為p，與其相對(duì)應(yīng)的隱性基因a的頻率為q，則該種群的后代中AA、Aa、aa的基因型頻率各是多少？三種基因型頻率之和為多少？分析：依題意，在一個(gè)遺傳平衡的自然種群中，顯性基因A的基因頻率與隱性基因a的基因頻率之和（p+q）應(yīng)等于1，其雌雄個(gè)體向后代傳遞基因A型配子的頻率為p，與其相對(duì)應(yīng)的傳遞隱性基因a型配子的頻率為q，則可用下表表示各類配子的組合類型、子代基因型及其出現(xiàn)的概率： 雄配子雌配子A（p）a（q）A（p）AA（p2）Aa（p

8、q）a（q）Aa（pq）Aa（q2）可以得出該種群后代中出現(xiàn)三種基因型AA、Aa、aa，并且三種基因型出現(xiàn)的頻率分別為p2、2pq、q2，且它們的頻率之和為p2+2pq+q2=（p+q）2=1。又因?yàn)樵摲N群是一個(gè)處于遺傳平衡的自然種群，所以其種群特征應(yīng)與此一致。這樣學(xué)生就很容易理解遺傳平衡定律了。例3囊性纖維變性是一種常染色體遺傳病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在某歐洲人群中，每2 500個(gè)人中就有一個(gè)患此病。現(xiàn)有一對(duì)健康的夫婦生了一個(gè)患有此病的孩子，此后，該婦女又與健康的男子再婚。則該再婚的雙親生一孩子患該病的概率是多少-( ) A125 B150 C1100 D1625解析：由于雙親正常，卻生一病孩，可推知囊

9、性纖維變性屬于常染色體隱性遺傳病，如把其控制基因記作a，則該婦女的基因型為Aa，這個(gè)婦女(Aa)與另一健康男子結(jié)婚，如若也生一病孩，則此健康男子必須是雜舍子(A )才有可能，所以解答本題的關(guān)鍵就在于求出該健康男子是雜合子的概率。根據(jù)題意，如果設(shè)基因a的頻率為q，則有基因型aa的頻率q×q=12 500，可得q150，基因A的頻率p1一q4950。這樣雜合子Aa的基因型頻率=2pq2×4950×150125，又考慮到雙親均為雜合子時(shí)后代出現(xiàn)隱性純合子aa的可能性是14，由此可算出再生一孩患病的可能性為125×14=1100。答案：C。變式訓(xùn)練3已知苯丙酮尿

10、癥是位于常染色體上的隱性遺傳病。據(jù)調(diào)查，該病的發(fā)病率大約為1/10000，請(qǐng)問在人群中該丙苯酮尿癥隱性致病基因（a）的基因頻率以及攜帶此隱性基因的攜帶者(Aa)基因型頻率分別是-（ ） A1%和0.99% B1%和1.98% C1%和3.96% D1%和0.198%例4玉米的黃粒（R）對(duì)白粒（r）是顯性?，F(xiàn)將純合的黃色玉米和白色玉米交雜，得Fl全是黃色，F(xiàn)1的黃色玉米自交得F2。讓F2代的黃粒玉米之間隨機(jī)交配，則其子代F3中黃粒與白粒玉米的比為： A1：1 B2：1 C3：1 D8：1解析：解此題用基因頻率的方法計(jì)算就簡單多了。在F2的黃粒玉米中，基因型RR占13，Rr占23，所以在群體中產(chǎn)生

11、的雌配子基因型有二種即R和r，其中含基因R的配子比例為23，含基因r的配子比例為13；雄配子中含基因R的配子比例為23，含基因r的配子比例為13。由于F2代的黃粒玉米之間隨機(jī)交配，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的，可以用下表表示：黃粒F2的配子雌配子R（23）雌配子r（13）雄配子R （23）RR（4/9）Rr（2/9）雄配子r（13）Rr（2/9）rr（1/9）從上表可得出子代F3的表現(xiàn)型及比例為：黃粒（RR，Rr）8/9，白粒（rr）1/9。答案：D。變式訓(xùn)練4某豌豆基因型為Dd，讓其連續(xù)兩代自花授粉后，進(jìn)行人工隨機(jī)授粉，則隨機(jī)授粉后的子代中dd占的比例為-（ ） A1/4 B1/9 C9/64 D

12、6/64三反饋訓(xùn)練：1(2007年江蘇高考第15題)果蠅的體色由常染色體上一對(duì)等位基因控制，基因型BB、Bb為灰身，bb為黑身。若人為地組成一個(gè)群體，其中80為BB的個(gè)體，20為bb的個(gè)體，群體隨機(jī)交配，其子代中Bb的比例是 A25 B32 C50 D642如果在一個(gè)種群中，基因型AA的比例占25%，基因型Aa的比例占50%，基因型aa的比例占25%。已知基因型aa的個(gè)體失去求偶繁殖能力，則隨機(jī)交配一代后，子代中基因型aa的個(gè)體所占的比例為-（ ）A1/16 B1/8 C1/9 D1/43假設(shè)某中心血防站調(diào)查了1788個(gè)MN血型血樣本，其中397人是M型（LM LM），861人是MN型（LML

13、N），530人是N（LN LN）型，則LM和LN的基因頻率分別是-（ ）A43.7%、56.3% B 56.3%、43.7% C53.7%、46.3% D46.3%、53.7%4(2007年廣東高考第20題)某常染色體隱性遺傳病在人群中的發(fā)病率為1%，色盲在男性中的發(fā)病率為7%?，F(xiàn)有一對(duì)表現(xiàn)正常的夫婦，妻子為該常染色體遺傳病致病基因和色盲致病基因攜帶者。那么他們所生小孩同時(shí)患上述兩種遺傳病的概率是A. 1/88 B. 1/22 C. 7/2200 D. 3/800 5經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)某地區(qū)人群中藍(lán)眼(aa)1600人，純合褐眼(AA)1400人，雜合褐眼(Aa)7000人，那么該地區(qū)人群中藍(lán)眼基因和褐眼基因的基因頻率分別是-（ ）A51%和49%B43%和57% C32%和68%D28%和72% 6(2007年唐山二模)某植物種群，AA基因型個(gè)體占30，aa基因型個(gè)體占20，則： (1)植物的A、a基因頻率分別是 、 。 (2)若該植物自交，后代中AA、aa基因型個(gè)體分別占 、 。這時(shí)，A、a的基因頻率分別是 。 (3)依據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，這種植物在兩年中是否發(fā)生了進(jìn)化? ，原因是 。 (4)由此可知，生物進(jìn)化的基本單位是 ，進(jìn)化的原材料由 提供，是否發(fā)生進(jìn)化決定于 ，進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是 。參考答案： 變式訓(xùn)練：