基因频率是指某群体中,某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比率。在高中生物中,基因频率的计算在遗传中也经常用到,对基因频率的计算有很多种类型,不同的类型要采用不同的方法计算。关于基因频率的计算有下面几种类型。
一、已知基因型(或表现型)的个体数,求基因频率
某基因(如A基因)频率=某基因(A)的数目/等位基因的总数(如A+a)
即;A=A的总数/(A的总数+a的总数)= A的总数/(总个体数×2),a=1-A。
这是基因频率的定义公式,具体过程见课本内容。
例1.在一个种群中,AA的个体有30个,Aa有60个,aa有10个,求A、a的基因频率。
【解析】该种群中一共有100个个体,共含有200个基因,A的总数有30×2+60×1=120,A的频率为120/200=60%。由于在一个种群中基因频率有A+a=100%,所以a=1-60%=40%。
【参考答案】A的基因频率为60%,a的基因频率为40%
二、已知基因型频率,求基因频率
基因型频率是指在一个进行有性生殖的群体中,不同基因型所占的比例。
某基因频率=包含特定基因的纯合体频率+杂合体频率×1/2
即:A的频率=AA基因型频率+Aa基因型频率×1/2
例2.在一个种群中随机抽出一定数量的个体,其中,基因型为BB的个体占40%,基因型为bb的个体占10%,则基因B和b的频率分别是
A. 90%,10% B. 65%,35%
C. 50%,50% D. 35%,65%
【解析】根据题意,基因型为Bb的个体占1-40%-10%=50%。基因B的频率=基因型BB的频率+1/2基因型Bb的频率=40%+1/2×50%=65%。同理,基因b的频率=35%。
【参考答案】B
三、已知基因频率,求基因型频率
假设在一个随机交配的群体里,在没有迁移、突变和选择的条件下,世代相传不发生变化,计算基因频率时,就可以采用遗传平衡定律计算。即:
设A的基因频率=p,a的基因频率=q,则群体中各基因型频率为:
AA=p2,Aa=2pq,aa=q2。(p+q)2=p2+2pq+q2=1。
注意:种群自由交配时才可用该公式,如是自交,则不能用该公式。一般地,求基因频率时,若已知各基因型频率(随机抽出的一个样本),则只能用“规律二”计算,不能用“规律三”反过来,开平方。开平方求基因频率只适用于理想种群(或题目中只给一个基因型频率)。
例3. 如果在以下种群中,基因型AA的比例占25%,基因型Aa的比例为50%,基因型aa比例占25%,已知基因型aa的个体失去求偶和繁殖的能力,则基因A和a的频率各是多少?随机交配产生的子一代中,基因型aa的个体所占的比例为多少?
例4.果蝇的体色由常染色体上的一对等位基因控制,基因型BB、Bb为灰身,bb为黑身。若人为地组成一个群体,其中80%为BB个体,20%为bb的个体,群体随机交配,其子代中Bb的比例为
A.25% B.32% C.50% D.64%
【解析】因为BB=80%,bb=20%,所以B=BB+1/2×Bb=80%+0=80%,b=1-B=
1-80%=20%。则子代中Bb的比例=2pq=2×80%×20%=32%。
【参考答案】B
例5.囊性纤维变性是一种常染色体遗传病。在欧洲人群中每2500个人就有一人患此病。如果一对健康的夫妇有一个患病的儿子,此后该女又与另一健康男子再婚,则再婚后他们生一个患此病孩子的概率是
A. 1% B. 0.04% C. 3.9% D. 2%
【解析】由于一对健康夫妇生了一个患病的儿子,所以该遗传病为隐性遗传病,设显性基因为A,隐性基因为a,所以这对夫妇的基因型都为Aa。把人群看成一个平衡群体,则有aa占1/2500 ,所以隐性基因a的频率q=1/50,显性基因A的频率为p=49/50, 那么群体中,AA基因型的频率为p2 ,Aa基因型的频率为2pq,正常人群中杂合子Aa所占的比例为=Aa/(AA+Aa)=2pq/(p2+2pq)=2/51 ,即健康人中杂合子所占的比例为2/51,该女子与正常男性婚配后生出患病孩子的几率为1/4×2/51=1/102≈1% 。
【参考答案】A
注意:以上三个规律适用于常染色体上的基因。
四、位于X染色体上的基因频率和基因型频率
1. 已知基因型的人数或频率,求基因频率
同样适用于“规律一”,因为这是基因频率的定义公式。但一定要注意:
对于伴性遗传来说,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;而位于X、Y非同源区段上的基因,伴X染色体遗传,在Y染色体上没有该基因及其等位基因。同理伴Y染色体遗传,在X染色体上也没有其对应的基因。所以在计算基因总数时,应只考虑X染色体(或Y染色体)上的基因总数。即:
只位于X染色体上的某基因(Xb)频率= Xb总数/X染色体上基因(B和b)总数=(2×该基因雌性纯合体个数+雌性杂合体个数+雄性含该基因个数)/(2×雌性个体总数+雄性个体数)。
例6. 某工厂有男女职工各200名,调查发现,女性色盲基因的携带者为
15人,患者5人,男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的频率是
A. 4.5% B. 6% C. 9% D. 7.8% 【解析】解本题的关键是先求得色盲基因的总数。因为女性的性染色体组成为XX,男性为XY,假设色盲基因为b,其等位基因只位于X染色体上,所以色盲基因b共有15×1+5×2+11×1=36个,色盲基因b及其等位基因共有200×2+200×1=600个。因此,色盲基因b的频率=36/600×100%=6% 。
【参考答案】B
例7.对欧洲某学校的学生进行遗传调查时发现,血友病患者占0.7%(男∶女=2∶1);血友病携带者占5%,那么,这个群体的Xh的频率是
?A.2.97% B.0.7% C.3.96% D.3.2%
?【解析】这里首先要明确2:1为患者中男女的比例,人群中男女比例为1:1。假设总人数为3000人。则男患者为3000×0.7%×2/3=14,女患者为3000×0.7%×1/3=7,携带者为3000×5%=150,则Xh的频率=(14+7×2+150)/(1500×2+1500)=3.96%。
【参考答案】C
2.伴X遗传,在整个群体中、雄性群体中、雌性群体中XB的频率均为p,Xb的频率均为q。即:
雄性中XB基因频率=雌性中XB基因频率=整个群体中XB基因频率=p;
雄性中Xb基因频率=雌性中Xb基因频率=整个群体中Xb基因频率=q。
3. 伴X遗传,在整个群体中、雄性群体中、雌性群体中的各基因型频率如下表:
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
在整个群体中
1/2p2
pq
1/2q2
1/2p
1/2q
在雄性群体中
p
q
在雌性群体中
p2
2pq
q2
例8. 据调查,某小学的学生中,基因型为XBXB的比例为42.32%,XBXb为7.36%,XbXb为0.32%,XBY为46%,XbY为4%,则在该地区XB和Xb的基因频率分别为:
A.6%,8%?? B.8%,92%? C.78%,92%? D.92%,8%
【解析】方法一,可以用“规律四、1”类似于例6、例7的方法计算。
方法二,根据上述规律,该地区XB的基因频率=该地区女性人群中XB的基因频率=42.32%×2+1/2×(2×7.36%)=92%,同理,该地区Xb的基因频率=该地区男性人群中Xb的基因频率=4%×2=8%。
【参考答案】D
例9.若在果蝇种群中,XB的基因频率为80%,Xb的基因频率为20%,雌雄果蝇数相等,理论上XbXb、XbY的基因型频率依次为
A.1% 2% B.8% 8% C. 2% 10% D.2% 8%
【解析】雌性果蝇中,XbXb的频率为Xb频率的平方,即4%(占雌性的4%),但雌性占总数的1/2,则群体中XbXb的基因型频率为4%×1/2=2%。
由于雄性果蝇只有一条X性染色体,则雄果蝇的Xb基因频率就是基因型XbY的频率,为20%(占雄性的20%),但雄性占总数的1/2,则群体中XbY的频率为20%×1/2=10%。
或者直接根据“规律四、3”得出结果。
【参考答案】C
例10.人类的红绿色盲是一种X染色体连锁隐性遗传病,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
A.3.5% B.1.75% C.0.49% D.0.25%
【解析】根据上述规律,男性红绿色盲的发病率=Xb的基因频率=7%,女性
中红绿色盲发病率=(7%)2=0.49%。
【参考答案】C
五、复等位基因的基因频率和基因型频率的计算
对于ABO血型中涉及的复等位基因,已知一个群体中某血型的人数,求其它血型的人数时,则可以应用规律:所有基因频率之和应等于1,所有基因型频率的和等于1,即:设各基因频率IA=p,IB=q,i=r,则(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1。A型血(IAIA、IAi)的基因型频率= p2+2pr ,B型血(IBIB、IBi)的基因型频率= q2+2qr ,AB型血(IAIB)的基因型频率=2pq ,O型血(ii)的基因型频率= r2。
例11.人的ABO血型决定于3个复等位基因IA、IB、i。通过抽样调查发现血型频率:A型=0.45,B型=0.13,AB型=0.06,O型=0.36。试计算IA、IB、i这3个等复位基因的频率。
例12.ABO血型系统由3个复等位基因IA、IB、i决定,通过调查一个由400人组成的群体,发现180人为A型血,144人为O型血,从理论上推测,该人群中血型为B型的人应有
A.24人 B.36人 C.52人 D.76人
【解析】 O型血的有144人,总人数有400人,则r2=144/400,得r=6/10。180人为A型血,则有p2+2pr=180/400,把r=6/10代入其中,可以知道p=3/10。由于p+q+r=1,可以知道q=1-p-r=1/10,而B型血的基因型频率= q2+2qr=13%,则B型血的人数应为13%×400=52人。
【参考答案】C
总之,尽管基因频率的计算类型复杂多样,其思维方法又迥然各异,但是我们只要把握住基因频率计算的条件和方法规律,弄清原委并灵活运用,就能准确地计算出正确的答案。
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