金云
遺傳學中的概率計算是高中生物學科高考中的一個難點,是高考中易拉大學生分差部分,學生對此內(nèi)容不易掌握,在高考中得分率比較低,學生學習興趣低。因此對此內(nèi)容進行一個歸納總結,給學生一個更加簡明的學習思路,減小計算量,節(jié)約時間,從而提高學生學習興趣,提高高考得分。
1 一對等位基因的概率計算基本類型歸納
一對等位基因的概率計算的基本類型歸納為四種類型,如下:
1.1第一類:一對等位基因的六組雜交組合
這一類計算是遺傳學中概率計算最基本的計算,學生必須牢記。
1.1.1等位基因位于常染色體
1.P:AA×AA F1: AA 2.P:AA×Aa F1:AA Aa 3.P:AA×aa F1:Aa
4.P:Aa×Aa F1: AA 2Aa aa 5.P:Aa×aa F1:Aa aa 6.P:aa×aa F1:aa
1.1.2等位基因位于X染色體
1. P:XAXA×XAY F1:XAXA XAY 2. P:XAXA×XaY F1:XAXa XAY
3. P:XAXa×XAY F1:XAXA XAXa XAY XaY
4.P:XAXa×XaY F1 XAXa XaXa XAY XaY
5. P:XaXa×XAY F1: XAXa XaY 4.P:XaXa×XaY F1:XaXa XaY
1.2第二類:雜交親本中有一方或兩方有兩種或兩種以上的基因型
這一類型的計算在會考、高考中的遺傳概率計算是最常見的,計算方法如下:
子代某基因型/表現(xiàn)型概率=父本的基因型概率 ×母本的基因型概率×子代的相應基因型/表現(xiàn)型的概率
1.3第三類:連續(xù)自交
親本從雜合子開始,一對等位基因連續(xù)自交n代,計算每一代的基因型、表現(xiàn)型的概率:
Fn:各種基因型的概率:Aa%=(1/2)n AA%=aa%=1/2-(1/2)n+1
各種表現(xiàn)型的概率:顯性性狀%=1/2-(1/2)n+1+ (1/2)n 隱性性狀%=1/2-(1/2)n+1
在連續(xù)自交的計算中,常常在每一代中淘汰隱性個體(aa)后自交,在Fn中,淘汰隱性個體(aa)后, AA%=(2n-1)/(2n+1) Aa%=2/(2n+1)。在Fn中,沒有淘汰aa前,AA%=(2n-1)/(2n+2) Aa%=2/(2n+2) aa%=1/(2n+2)。
1.4第四類:隨機交配
在一個無限大的種群中,沒有突變,沒有選擇,沒有遷移,這個種群中的個體是隨機交配的[2],在親本中:A%=p a%=q P+q=1 則下一代中:AA﹪=p2 aa﹪=q2 Aa﹪=2pq
這種類型的概率計算,用常規(guī)方法也可以解答,但計算量大,應用這一規(guī)律,計算量會大大降低,從而節(jié)約時間,也提高了準確性。
2 一對等位基因計算在高考中的應用和注意事項
大多數(shù)生物高考遺傳學中的概率計算,應用上述四種類型都能充分解答,但在解答中有的需要做出一定的變通。下面用幾個高考題目來具體說明四種類型的應用。
2014年全國理綜新課標1卷第五題選擇題[1],下圖為某種單基因常染色體隱性遺傳病系譜圖(深色代表的個體是該遺傳病患者,其余為表現(xiàn)型正常個體)。近親結婚時該遺傳病發(fā)病率較高,假定圖中第Ⅳ代的兩個個體婚配生出一個患該遺傳病子代的概率為1/48,那么,得出此概率值需要的限定條件
A.Ⅰ-2和Ⅰ-4必須是純合子
B.Ⅱ-1、Ⅲ-1和Ⅲ-4必須是純合子
C.Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅲ-2和Ⅲ-3必須是雜合子
D.Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅳ-1和Ⅳ-2必須是雜合子
此題中,用A和a表示正常和患病,則第Ⅳ代兩個體婚配生出一個患該遺傳病子代的概率為1/48,只有第Ⅳ代兩個個體的基因型為Aa和Aa時,后代才會患病,所以1/48=1/4×1/3×1/4,說明Ⅳ-1和Ⅳ-2為Aa的概率為1/3和1/4或者1/4和1/3。Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4基因型都為Aa,所以Ⅲ-3基因型為2/3Aa,當Ⅲ-4為AA時,Ⅳ-2為1/3Aa,和題意相符。當Ⅲ-4為Aa時, Ⅳ-2為3/5Aa,與題意不符。因而Ⅳ-1只能為1/4Aa,能滿足這個條件,也只有Ⅱ-1、 Ⅲ-1為AA。所以B正確。
2010全國理綜試卷2第四題選擇題,已知某環(huán)境條件下某種動物的AA和Aa個體全部存活,aa個體在出生前會全部死亡,現(xiàn)該動物的一個大群體,只有AA、Aa兩種基因型,其比例為1:2.假設每對親本只交配一次且成功受孕,均為單胎。在上述環(huán)境條件下,理論上該群體隨機交配產(chǎn)生的第一代中AA和Aa的比例是
A.1:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 3:1
這道題目的解決應用類型一、二解決,過程如下:隨機交配就會這樣的雜交組合:1/9(AA×AA)、4/9(AA×Aa)、4/9(Aa×Aa),下一代中AA﹪=1/9+4/9×1/2+4/9×1/4=4/9 Aa﹪=4/9×1/2+4/9×1/2=4/9 aa﹪=4/9×1/4=1/9 。所以AA和Aa比為1:1 。
這種常規(guī)計算方法組合多,計算量大、浪費時間、學生易犯錯的地方特別多,不容易得分。
學生常見錯誤如下:1.4/9(AA×Aa)雜交組合書成寫2/9(AA×Aa),在隨機交配中,雙親基因不同的雜交組合出現(xiàn)的概率等于雙親單獨出現(xiàn)的概率積的兩倍。2.只寫兩種雜交組合,漏寫(AA×Aa)組合,認為是自交。3.計算AA﹪=1/9+4/9×1/2+4/9×1/3、Aa﹪=4/9×1/2+4/9×2/3,在此過程中,AA﹪=1/9+4/9×1/2+4/9×1/3中的4/9×1/3是沒有意義的。因為Aa×Aa雜交組合占全部雜交組合的4/9,所以該雜交組合產(chǎn)生的后代(AA 2Aa aa)占全部后代的4/9,4/9包括aa個體。學生認為aa死亡,所以AA只能占1/3,1/3是不包括aa。如果不包括aa,該雜交組合產(chǎn)生的后代(AA 2Aa )占全部后代的概率就不再是4/9。4/9和1/3它們的研究范圍是不同的,所以4/9×1/3是沒有意義的。
應用類型四解答如下:由AA﹪=1/3、Aa﹪=2/3,得A﹪=2/3、a﹪=1/3,根據(jù)公式:A%=p a%=q P+q=1 則下一代中:AA﹪=p2 aa﹪=q2 Aa﹪=2pq
所以下一代AA﹪=4/9、Aa﹪=4/9、aa﹪=1/9,得:AA:Aa=1:1.
綜合上述,在隨機交配中,應用類型四的規(guī)律,計算量小、快速、準確。應用類型二解答計算量大、易錯、費時。在平時練習時,要讓學生養(yǎng)成一碰到隨機交配的遺傳題,就要想到用類型四解答。
在應用類型四時,學生要特別注意一定要是隨機交配,無選擇作用、無突變、無遷移,才能應用。只要滿足上面條件,就能應用這一規(guī)律解決問題。
2014年安徽理綜卷第31題,水稻香味性狀與抗病性狀獨立遺傳??共。˙)對感?。╞)為顯性。香味性狀用A和a,為選育抗病香稻新品種,進行一系列雜交實驗。其中,無香味感病與無香味抗病植株雜交的統(tǒng)計結果如圖所示,則兩個親代的基因型是__________。上述雜交的子代自交,后代群體中能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例為_________。
由圖示可得兩個親本的基因型為AaBb Aabb,讓雜交的子代自交后代群體中能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例,即算aaBB的概率,由于在此題中涉及到兩對等位基因,分開一對一對等位基因計算,再應用數(shù)學上的獨立事件同時發(fā)生的概率等于單獨發(fā)生的概率的乘積[3],就能算出穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例。這樣就拆成了Aa自交兩次后代出現(xiàn)aa概率和Bb×bb雜交后,再自交出現(xiàn)BB概率。就用類型三aa%=1/2-(1/2)n+1,就能快速算出aa%=3/8。應用類型二:1/2Bb自交、1/2bb自交,得BB%=1/2×1/4=1/8。所以aaBB%=3/8×1/8=3/64。如果不拆分分別計算,自交組合有六組,計算量就比較大。因此,在高考有關遺傳概率計算大多拆分成一對等位基因的計算后,再進行組合。這就顯示出一對等位基因概率計算的重要性。
以上對一對等基因的概率計算類型進行歸納,并結合高考真題進行應用說明,對學生的易錯點進行總結。最終能夠使學生在高考遺傳概率計算部分得分有一定提高。