|
|
1关于常染色体遗传基因频率的计算
从定义可以看出，某个基因的频率=某个基因的数量/该基因的等位基因总数×100%。如果二倍体生物体常染色体上的某个基因位点存在一对等位基因A和a，它们的基因频率分别为p和q，则它们可以形成AA、Aa和aa三种基因型。基因型频率分别为D、H、R，个体总数为N，AA个体数为n1，Aa个体数为n2，aa个体数为n3，n1+n2+ n3=N。所以：
基因型 AA 的频率 = D = n1/N, n1 = ND;
基因型频率Aa=H=n2/N，n2=NH；
基因型 aa 的频率 = R = n3/N, n3 = NR;
基因频率AP(A)=(2n1+n2)/2N=(2ND+NH)/2N=D+1/2·H=p
基因a的频率P(a)=(2n3+n2)/2N=(2NR+NH)/2N=R+1/2·H=q
由于p+q=1，所以D+1/2H+R+1/2H= D+R+H=1
从上面的推导可以看出
①常染色体基因频率的基本计算公式：
某基因频率=（2×该基因纯合子数+1×杂合子数）/2×人口调查个体总数
②常染色体基因频率的推导及计算公式：
某基因频率=某基因纯合子频率+1/2杂合子频率
示例：从某个群体中随机选择 100 个人。确定AA、Aa、aa基因型的个体数分别为30、60、10。找出这对等位基因的基因频率。
解决方案一：
首先求出群体中等位基因的总数和A或a的数量。 100个个体有200个基因；其中，A基因有2×30+60=120个，A基因有2×10+60=80个。然后根据常染色体基因频率的基本公式计算：
A基因的频率为：120÷200=60%
某个基因的频率为：80÷200=40%
解决方案二：
从题意可以看出，AA、Aa、aa的基因型频率分别为30%、60%、10%，由常染色体基因频率推导计算得出：
A基因的频率为：30%+1/2×60%=60%
某个基因的频率为：10%+1/2×60%=40%
变体1：已知人眼的棕色（A）比蓝色（a）占主导地位，这是由常染色体上的基因控制的遗传。在30,000人的人口中，有3,600人为蓝眼睛，26,400人为棕眼睛，其中12,000人是纯合子。那么，该群体中A和a基因的基因频率为（E）
一个。 64%和36% B. 36%和64% C. 50%和50% D. 82%和18% E.58%和42%
变体 2：从总体中随机选择一定数量的个体。其中BB基因型个体占40%，Bb基因型个体占50%，bb基因型个体占10%。则基因 B 和 b 的频率分别为 (B)
一个。 90%、10% B. 65%、35% C. 50%、50% D. 35%、65%
2.2 计算从X或Y染色体遗传的基因频率
对于伴性遗传，位于X和Y同源片段上的基因的基因频率计算与常染色体相同；而位于 X 和 Y 的非同源片段上的基因则随该基因一起遗传，其等位基因不存在于染色体上。同样，如果它遗传在Y染色体上，那么X染色体上就没有等效的基因。因此，在计算基因总数时，只需考虑X染色体（或Y染色体）上的基因总数。如果二倍体生物的X染色体上的某个基因位点存在一对等位基因B和b，它们的基因频率分别为p和q，可以形成5种基因型XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY，即基因型频率分别为 E、F、G、H、I，个体总数为 N，XBXB 个体数量为 n1，XBXb 个体数量为 n2，XbXb 个体数量为 n3，XBY 个体数量是n4，XbY个体的数量是n5。则 n1+n2+n3=n4+n5：
E=n1/N，F=n2/N，G=n3/N，H=n4/N，I=n5/N；
p(B)=(2n1 +n2 +n4)/[2(n1+n2+n3)+(n4+n5)]=(2n1 +n2 +n4)/1．5N=2/3(2E+F+ H ）
p(b)=(2n3 +n2 +n5)/ [2(n1+n2+n3)+(n4+n5)]=(2n3 +n2 +n5)/ 1．5N=2/3(2G+F+ I ）
从上面的推导可以看出
①X染色体基因频率的基本计算公式：
某基因频率=（2×该基因的女性纯合子数+女性杂合子数+含有该基因的男性数）/（2×女性个体总数+男性个体数）
②X染色体基因频率的推导计算公式：
某基因的基因频率=2/3（2×某基因女性纯合子频率+女性杂合子频率+男性基因型频率）（当女性和男性个体数量相等时）
例：从某个群体中随机抽取100个个体，基因型为XBXB的个体，求XB和Xb的基因频率。
解决方案一：
对于这对等位基因，每个女性含有2个基因，每个男性含有1个基因（Y染色体上没有等位基因）。那么这100个个体总共有150个基因，其中雌性个体有2×(44+5+1)=100个基因，雄性个体有43+7=50个基因。 XB基因有44×2+5+43=136个，Xb基因有5+1×2+7=14个。因此，根据X染色体基因频率的基本公式，我们可以计算出：
XB的基因频率为：136÷150≈90.7%
Xb的基因频率为：14÷150≈9.3%
解决方案二：
从题意可以看出，XBXB、XBXb的基因型频率，由X染色体基因频率推导计算得出：
XB基因频率=2/3×(2×44%+5%+43%)≈90.7%
Xb基因的基因频率=2/3×(2×1%+5%+7%)≈9.3%
变体1：一家工厂有200名男性和女性员工。调查发现，色盲基因携带者女性15人，患者5人，男性患者11人。那么该人群中色盲基因的出现频率为（B）
一个。 4.5% B. 6% c. 9%D。 7.8%
解：色盲基因（A隐性）的数量=5*2+15+11，非色盲基因（A，显性）和色盲基因的总和=200*2+200，所以颜色的频率盲基因为36/600=0.06
变体2：欧洲某学校学生基因调查发现，血友病患者占0.7%（男：女=2：1）；血友病携带者占5%。那么，这个总体的 X 频率为（C）
一个。 2.97%B. 0.7%C． 3.96%D。 3.2%
分析：
方法一：首先要明确2:1是患者中男女比例，而人群中男女比例是1:1。假设总人数为 3,000 人。那么男性患者为3000×0.7%×2/3=14，女性患者为3000×0.7%×1/3=7。运营商为3000×5%=150。那么X的出现频率=(14+7×2+150)/(1500×2+1500)=3.96%。
方法二：人口中男女比例为1：1，根据X染色体基因频率推导计算：
X的频率=2/3(0.7%×1/3×2+0.7%×2/3+5%)=3.96%。
答案：选C。
总之，虽然基因频率的计算类型复杂多样，思维方法也千差万别，但只要我们掌握基因频率计算的条件和方法规则，了解来龙去脉，灵活运用，就可以准确地计算出正确答案。
主要参考文献
1.李楠。进化论教程。北京：高等教育出版社，1990.9：244-276。
2.朱正伟、赵占良。普通高中课程标准实验教材生物必修课2《遗传与进化》。北京：人民教育出版社，2007：115
法律
哈代-温伯格定律
又称“遗传平衡定律”，英国数学家戈弗雷·哈罗德·哈代（Hardy）于1908年首先发现并证明了这一定律； 1909年，德国医生威廉·温伯格（ ）也独立证明了这一定律，故名哈代-温伯格定律。
主要用于描述人群中等位基因频率与基因型频率之间的关系。内容是：
① 无限种群在理想条件下进行随机交配。经过许多代后，基因频率和基因型频率仍能保持在稳定的平衡状态[1]。
② 对于一对等位基因，p基因（显性）和q基因（隐性）的基因频率关系为：
(p+q)^2=1
二项展开式给出： p^2+2pq+q^2=1
可以看出，式中，p^2为显性纯合子比例，2pq为杂合子比例，q^2为隐性纯合子比例。
哈代-温伯格定律也适用于更复杂的情况，例如多倍体。
[例1] 群体中，AA个体占30%，Aa个体占60%，aa个体占10%。计算 A 和 a 基因的频率。
【分析】A基因出现频率为30%+1/2×60%=60%
某个基因的频率为10%+1/2×60%=40%
[答案]60% 40%
相关结论：群体中一对等位基因的频率之和等于1，群体中基因型的频率之和也等于1。基因频率的变化导致群体基因库的变化。因此，生物进化本质上是群体基因频率变化的过程。 |
|
发表于 2024-11-19 02:35:35
