自交隨機(jī)交配淘汰aa后有關(guān)基因頻率計(jì)算

1、自交隨機(jī)交配淘汰aa后有關(guān)基 因頻率計(jì)算一道高考題的解法探究與教學(xué)啟示山東省來(lái)蕪市鳳城咼中張樹(shù)峰摘要：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)容的能力。教學(xué)過(guò)程中要針對(duì)這項(xiàng)能力要求進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練。本文通過(guò)一道高考題的解法探究， 提出了教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)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)考生獲取信息能力、圖文轉(zhuǎn) 換能力、綜合分析問(wèn)題的能力要求較高。但仔細(xì) 分

2、析來(lái)看，依然是考查了最基本的知識(shí)點(diǎn)，掌握 這一類(lèi)題目的解題技巧，可以節(jié)約時(shí)間，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)中題目：用基因型為Aa的小麥分別進(jìn)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)誤的是曲線叮勺F3中Aa基因型頻率為0. 4曲線川的F2中Aa基因型頻率為0. 4C曲線W的Fn中純合體的比例比上一代增加(1/2 )(1/2 )n+1D曲線I和W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(lái) 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

3、素（坐標(biāo)、關(guān)鍵點(diǎn)、線 走勢(shì)），掌握正確的分析方法，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)體之間的交配。雜 合體連續(xù)自交時(shí)，在無(wú)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)為純合子的概率不斷增大，雜合子的概率不斷 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(wú)基因突變、各種基 因型的個(gè)體生活力相同、無(wú)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A

4、a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)題意可以知道四條曲線的 起點(diǎn)值均為1,這很重要。Fi代中，曲線I和W 的值均為0. 5,說(shuō)明交配后沒(méi)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U 和皿的值均高于0. 5,說(shuō)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 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

5、曲線的變化趨勢(shì)及其含義。曲線I自 Fi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(wú)選擇因素，基因型頻率和基因頻率都不 變化。曲線W對(duì)應(yīng)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W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(jiàn)基因頻率均保持不 變，所以D項(xiàng)正確。自Fi代后，曲線皿比曲線 U在每一代中下降的幅度大，結(jié)合曲線I和W的 變化趨勢(shì)，可以知道曲線川為“連續(xù)自交并逐代 淘汰隱性個(gè)體，而曲線U為“隨機(jī)交配并逐代 淘汰隱性個(gè)體”。3.分析計(jì)算。3. 1連續(xù)自交與連續(xù)自交淘汰隱性個(gè)體 A

6、a基 因型頻率計(jì)算：（見(jiàn)下圖）P;Aa1r1AAAa=aa(1X4)(1/2)4)II- 1LAA1As1aa1aa1X1/4 1/2X1/41/2 X 21/2XI/4IX IMJAAAAaaa1-(1/2)冷甩(1/2) *1- (1/2)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)。則曲線川的 F2 中 Aan , Fn-1 中純合體比例=1 (1/2) n-1,Fn中純合體的比例比上一代增加了1n 1 (1/2 ) n-1= (1/2 ) n , Fn-1 中純合體比例=1 (1/2) n

7、-1,Fn中純合體的比例比上一代增加了1n 1 (1/2 ) n-1= (1/2 ) n,所以 C(1/2 ) 項(xiàng)錯(cuò)誤。3. 2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：3. 2. 1隨機(jī)交配Aa基因型頻率計(jì)算在無(wú)基因突變、各種基因型的個(gè)體生活力相 同、無(wú)選擇因素時(shí)，會(huì)遵循遺傳平衡定律，自 Fi代后逐代保持基因型頻率不變。3. 2. 2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Fl的基因型頻率 AA=1/3，Aa =2/3。第二步：根據(jù)Fi的基因型頻率，得到F2：1/3AA1/3 AA1J

8、3AAX1/3AAlf3AAX MAa2/3 Aa2/3AaX 1/3 AA2/3AaX2/3Aa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:雜交逹44/PAA4/9 A A479AA/9AA4/?AAX4/9Aa4/9 Aa4；9AaX WAA4/?AaX4/?Aa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Fi的基因型頻率。1/2Al/2a1/2 A1/4 AAl./4Aa

9、I/2a1/4 Aal/4aa去除基因型為aa個(gè)體，得到Fi的基因型1/3AA 和 2/3Aa。第二步：計(jì)算Fi基因頻率A為2/3 , a為1/3 , 得到F2的基因型頻率。2/3A173a2/3 A4/9 AA2/9 Aal/3aMAa1加去除基因型為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3/4 , a為1/4 , 得到F3的基因型頻率。3/4A3/4 A9/ltiAAl/4al/l5aa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

10、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(méi)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(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）就可以一代代保持平衡，這就是 哈代一溫伯格定律，也稱(chēng)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基因型 頻率為2pq=2X 1/2 X 1/2=2/4，淘汰aa個(gè)體， 統(tǒng)計(jì)Fi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

11、，Aa基因型 頻率為2pq=2X 2/3 X 1/3=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=2X 3/4 X 1/4=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=2X 4/5 X 1/5=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(lèi)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/ (n+2)。本題F3中Aa基因型頻率可用F2基因頻率A

12、=(2+1)/ ( 2+2)=3/4，a=1/( 2+2)=1/4 來(lái)計(jì) 算，獲得AA基因型頻率為p2=9/16，Aa基因型 頻率為 2pq=2X 3/4 X 1/4=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)咼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?？v觀近幾年來(lái)高考試題中的出現(xiàn)的圖表題， 有 的來(lái)源于教材，有的是在總結(jié)規(guī)律過(guò)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(zhuān)題，一 是將教材中分散的圖表集中起來(lái)，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(wèn)題巧妙而合理地設(shè) 置成圖像題，使學(xué)生通過(guò)剖析圖像，運(yùn)用圖中曲 線特征、規(guī)律來(lái)解決實(shí)際問(wèn)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(lái)越明顯。因 此，教學(xué)中