遺傳平衡定律的適用范圍及其應(yīng)用剖析.doc

（遺傳平衡定律）的適用范圍及其應(yīng)用剖析 在高中生物遺傳學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，同學(xué)們遇到概率計(jì)算題，望而生畏，其中不排除種群基因頻率和基因型頻率的計(jì)算。而對(duì)種群基因頻率的計(jì)算，很多情況都要用到哈代-溫伯格定律來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但在應(yīng)用的過(guò)程中，同學(xué)們常將該定律的適用范圍混淆而得到不同的錯(cuò)誤結(jié)果?，F(xiàn)將其應(yīng)用剖析如下： 首先，弄清遺傳平衡定律的定義。遺傳平衡定律：在一定條件下，群體的基因頻率和基因型頻率在一代一代繁殖傳代中保持不變，即law of genetic eauilibriam。 其次，理解遺傳平衡定律的適用條件：（1）是一個(gè)很大的群體；（2）隨機(jī)婚配（或交配）而非選擇性婚配（交配）；（3）沒(méi)有自然選擇；（4） 沒(méi)有突變發(fā)生；（5）沒(méi)有大規(guī)模遷移。 種群的基因頻率能否保持穩(wěn)定呢？英國(guó)數(shù)學(xué)家哈代(G.H.Hardy,18771947)和德國(guó)醫(yī)生溫伯格(W.Weinberg,18621937)分別于1908年和1909年獨(dú)立證明,如果一個(gè)種群符合下列條件:1、種群是極大的；2、種群個(gè)體間的交配是隨機(jī)的,也就是說(shuō)種群中每一個(gè)個(gè)體與種群中其他個(gè)體的交配機(jī)會(huì)是相等的；3、沒(méi)有突變產(chǎn)生；4、種群之間不存在個(gè)體的遷移或基因交流；5、沒(méi)有自然選擇。那么,這個(gè)種群的基因頻率(包括基因型頻率)就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律,也稱(chēng)哈代-溫伯格平衡。 第三、注意遺傳平衡定律的推導(dǎo)包括三個(gè)步驟:1.從親本到所產(chǎn)生的配子；2.從配子的結(jié)合到子一代(或合子)的基因型；3.從子一代(或合子)的基因型到子代的基因頻率。下面用一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明。 在一個(gè)兔種群中,有一半的兔體內(nèi)有白色脂肪,基因型為YY,另一半的兔體內(nèi)有黃色脂肪,基因型為yy。那么,這個(gè)種群中的基因Y和基因y的頻率都是0.5。 在有性生殖過(guò)程中,在滿(mǎn)足上述五個(gè)條件的情況下,這個(gè)種群產(chǎn)生的具有Y和y基因的精子的比例是0.5:0.5,產(chǎn)生的具有Y和y基因的卵細(xì)胞的比例也是0.5:0.5。 因此,子一代中基因Y和基因y的頻率不變,仍然是0.5:0.5。如果繼續(xù)滿(mǎn)足上述五個(gè)條件,這個(gè)種群中基因Y和基因y的頻率將永遠(yuǎn)保持0.5:0.5,而基因型YY、Yy、yy的頻率也會(huì)一直保持0.25、0.5和0.25。 如果用p代表基因Y的頻率,q代表基因y的頻率。那么,遺傳平衡定律可以寫(xiě)成: (p+q)2=p2+2pq+q2=1 p2代表一個(gè)等位基因(如Y)純合子的頻率,q2代表另一個(gè)等位基因(如y)純合子的頻率,2pq代表雜合子(如Yy)的頻率。如果一種群達(dá)到了遺傳平衡,其基因型頻率應(yīng)當(dāng)符合YY：Yy：yy=p2：2pq：q2。 遺傳平衡所指的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說(shuō)明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化,也就是說(shuō)種群的進(jìn)化是必然的。 實(shí)例：例題1、利用遺傳平衡定律計(jì)算遺傳病的子代患病機(jī)率。在歐洲人群中，每2500人就有1人患囊性纖維變性，這是一種常染色體遺傳病。如果一對(duì)健康的夫婦生有一個(gè)患病的兒子，該女子離婚后又與另一健康男子再婚，則婚后他們生一患病男孩的概率是： A.1/25 B.1/100 C.1/200 D.1/625 解析 從題中可知該病為常染色體隱性遺傳。若致病基因用a表示，人群中患者aa基因型頻率qq=1/2500，因此a基因頻率q=1/50,A的基因頻率q=1-1/501,人群中攜帶者Aa的基因型頻率2pq2q1/25。因此丈夫?yàn)閿y帶者的概率約為1/25，而妻子一定為Aa,所以該夫婦生患病男孩的概率為1/251/41/21/200。 例題2、利用遺傳平衡定律推導(dǎo)種群自由交配產(chǎn)生后代的類(lèi)型及比例。 （1）若群體在生長(zhǎng)繁殖中不存在選擇，個(gè)體的生存能力、繁殖機(jī)會(huì)都相同要推導(dǎo)含有多種基因型的群體隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代，一般方法是從具體過(guò)程出發(fā)，先列出交配類(lèi)型并計(jì)算每種類(lèi)型的比例，然后分別推導(dǎo)子代，匯總后能得出后代比例。若從另一角度去考慮可以使思維更簡(jiǎn)捷，自由交配中配子隨機(jī)結(jié)合符合遺傳平衡的條件，即從親代到子代基因頻率不變，利用遺傳平衡定律公式就可直接求出子代的比例。 如：某植物種群中AA基因型個(gè)體占30%，aa型個(gè)體占20%，Aa型個(gè)體占50%，種群個(gè)體之間進(jìn)行自由傳粉，求產(chǎn)生的子代中AA和aa個(gè)體分別占的比例為 。 解析 已知親代群體的基因型頻率，可算出A基因頻率p=30%+1/250%=55%，a基因頻率q=20%+1/250%=45%，從親本到子代基因頻率不變，并通過(guò)隨機(jī)交配達(dá)到遺傳平衡，因此子代AA頻率為p2=55%55%=30.25%，aa頻率為q2=45%45%=20.25%。 （2）若群體在生長(zhǎng)或繁殖中存在選擇，某種基因型個(gè)體被淘汰如果自然選擇或人工選擇淘汰了某種基因型個(gè)體，使其不能生存或繁殖，而選擇后組成的親本群體，它們的配子不再有淘汰且隨機(jī)交配，則從親本到子代的基因頻率不變，在確定親本的基因型種類(lèi)及比例后仍可利用遺傳平衡定律公式求子代比例。 如：在一個(gè)植物種群中，AA個(gè)體占1/4，Aa個(gè)體占1/2，aa個(gè)體占1/4，aa個(gè)體在幼苗階段死亡，種群個(gè)體自由交配產(chǎn)生子代，求后代成熟植株中AA和aa個(gè)體所占比例為 。 解析 群體中aa個(gè)體因死亡而不參與繁殖，親本群體由AA和Aa兩種基因型個(gè)體組成，AA型占1/3，Aa占2/3，該群體中A基因頻率為2/3，a為1/3