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如何计算生物中等位基因的频率???

发布网友 发布时间:2022-10-15 07:21

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热心网友 时间:2023-10-06 06:01

  1关于常染色体遗传基因频率的计算
  由定义可知,某基因频率=某基因的数目/该基因的等位基因总数×100%。若某二倍体生物的常染色体的某一基因位点上有一对等位基因A、a,他们的基因频率分别为p、q,可组成三种基因型AA、Aa、aa,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。那么:
  基因型AA的频率=D=n1/N,n1=ND;
  基因型Aa的频率=H=n2/N,n2=NH;
  基因型aa的频率=R=n3/N,n3=NR;
  基因A的频率P(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
  因为p+q=1所以D+1/2H+R+1/2H= D+R+H=1
  由以上推导可知,
  ①常染色体基因频率的基本计算式:
  某基因频率=(2×该基因纯合子个数+1×杂合子个数)/2×种群调查个体总数
  ②常染色体基因频率的推导计算式:
  某基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率
  例题:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。求这对等位基因的基因频率。
  解法一:
  先求出该种群等位基因的总数和A或a的个数。100个个体共有200个基因;其中,A基因有2×30+60=120个,a基因有2×10+60=80个。然后由常染色体基因频率的基本式计算求得:
  A基因的频率为:120÷200=60%
  a基因的频率为:80÷200=40%
  解法二:
  由题意可知,AA、Aa和aa的基因型频率分别是30%、60%和10%,由常染色体基因频率的推导式计算求得:
  A基因的频率为:30%+1/2×60%=60%
  a基因的频率为:10%+1/2×60%=40%
  变式1:已知人眼的褐色(A)对蓝色(a)是显性,属常染色体上基因控制的遗传。在一个30000人的人群中,蓝眼的有3600人,褐眼的有26400人,其中纯合子有12000人,那么,这一人群中A和a基因的基因频率分别为(E)
  A.64%和36% B.36%和64% C.50%和50% D.82%和18% E.58%和42%
  变式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50%,基因型为bb的个体占10%,则基因B和b的频率分别是(B)
  A. 90%,10% B. 65%,35% C. 50%,50% D. 35%,65%
  2.2关于X或Y染色体遗传基因频率的计算
  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等的基因。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。若某二倍体生物的X染色体的某一基因位点上有一对等位基因B、b,他们的基因频率分别为p、q,可组成五种基因型XBXB、XBXb、XbXb 、XBY和XbY,基因型频率分别为E、F、G 、H和I,个体总数为N,XBXB个体数为n1 ,XBXb个体数为n2 ,XbXb个体数为n3 ,XBY个体数为n4、XbY个体数为n5。且n1+n2+n3=n4+n5那么:
  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)
  由以上推导可知,
  ①X染色体基因频率的基本计算式:
  某基因频率=(2×该基因雌性纯合子个数+雌性杂合子个数+雄性含该基因个数)/(2×雌性个体总数+雄性个体数)
  ②X染色体基因频率的推导计算式:
  某种基因的基因频率=2/3(2×某种基因雌性纯合体频率+雌性杂合体频率+雄性该基因型频率)(雌、雄个体数相等的情况下)
  例题:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为XBXB、XBXb、XbXb和XBY、XbY的个体分别是44、5、1和43、7。求XB和Xb的基因频率。
  解法一:
  就这对等位基因而言,每个雌性个体含有2个基因,每个雄性个体含有1个基因(Y染色体上没有其等位基因)。那么,这100个个体共有150个基因,其中雌性个体的基因有2×(44+5+1)=100个,雄性个体的基因有43+7=50个。而XB基因有44×2+5+43=136个,基因Xb有5+1×2+7=14个。于是,根据X染色体基因频率的基本式计算求得:
  XB的基因频率为:136÷150≈90.7%
  Xb的基因频率为:14÷150≈9.3%
  解法二:
  由题意可知,XBXB、XBXb、XbXb和XBY、XbY的基因型频率分别 44%、5%、1%和43%、7%,因为雌性、雄性个体的基因型频率各占50%,于是,由X染色体基因频率的推导式计算求得:
  XB基因的基因频率=2/3×(2×44%+5%+43%)≈90.7%
  Xb基因的基因频率=2/3×(2×1%+5%+7%)≈9.3%
  变式1: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(B)
  A. 4.5% B. 6% C. 9% D. 7.8%
  解法:色盲基因(a隐性)数=5*2+15+11,非色盲基因(A,显性)和色盲基因总和=200*2+200,因此色盲基因的频率为36/600=0.06
  变式2: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,这个种群的X的频率是( C )
  A.2.97% B.0.7% C.3.96% D.3.2%
  解析:
  方法一: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X的频率=(14+7×2+150)/(1500×2+1500)=3.96%。
  方法二:人群中男女比例为1:1,根据X染色体基因频率的推导式计算求得:
  X的频率=2/3(0.7%×1/3×2+0.7%×2/3+5%)=3.96%。
  答案:选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。
  主要参考文献
  1.李 难.进化论教程.北京:高等教育出版社,1990.9:244—276.
  2.朱正威,赵占良.普通高中课程标准实验教科书生物必修2遗传与进化.北京:人民教育出版社,2007:115
  定律
  哈代-温伯格定律

  也称“遗传平衡定律”,1908年,英国数学家戈弗雷·哈罗德·哈代(Godfrey Harold Hardy)最早发现并证明这一定律;1909年,德国医生威廉·温伯格(Wilhelm Weinberg)也独立证明此定律,故得名哈代-温伯格定律。
  主要用于描述群体中等位基因频率以及基因型频率之间的关系。内容为:
  ①一个无穷大的群体在理想情况下进行随机交配,经过多代,仍可保持基因频率与基因型频率处于稳定的平衡状态[1] 。
  ②在一对等位基因的情况下,基因p(显性)与基因q(*)的基因频率的关系为:
  (p+q)^2=1
  二项展开得:p^2+2pq+q^2=1
  可见,式中p^2为显性纯合子的比例,2pq为杂合子的比例,q^2为*纯合子的比例。
  哈代-温伯格定律在多倍体等更加复杂的情况下也可应用。
  [例1]一个种群中AA个体占30%,Aa的个体占60%,aa的个体占10%。计算A、a基因的频率。
  [剖析]A基因的频率为30%+1/2×60%=60%
  a基因的频率为10%+1/2×60%=40%
  [答案]60% 40%
  相关结论:种群中一对等位基因的频率之和等于1,种群中基因型频率之和也等于1。基因频率的变化,导致种群基因库的变迁,所以说,生物进化实质上就是种群基因频率发生变化的过程。
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