“基因型特定性”的模擬實驗研究

丁志芳

本實驗用粉紅色塑料口杯代表雄性生殖器官，藍色塑料口杯代表雌性生殖器官;口杯中的一個玻璃珠代表一個配子;藍色代表顯性基因（A），白色代表隱性基因（a）;兩個玻璃珠組合代表受精卵。用不同玻璃珠的隨機結(jié)合模擬生物生殖過程中，雌雄配子的隨機結(jié)合，并進一步驗證個體基因型的特定性，為遺傳病概率計算體系提供實驗依據(jù)。

1 實驗設(shè)計

1.1 實驗材料

藍色和白色玻璃珠各140粒、藍色和粉紅色塑料口杯（直徑10 cm、高度10 cm）各7個。記錄用的紙和筆。

1.2 分組

受材料所限，各班分為8人/組，共7組/班，每組藍色和粉紅色塑料口杯各一個。

1.3 實驗步驟

1.3.1 教師示范部分

（1） ① 在藍色和粉紅色塑料口杯中都放入藍色玻璃珠20粒。

② 搖動兩個口杯，使口杯中玻璃珠充分混合。

③ 分別從兩個口杯內(nèi)隨機抓取一個玻璃珠，組合在一起，記下兩個玻璃珠的顏色組合。

④ 將抓取的玻璃珠放回原來的口杯中，搖勻，按步驟3重復做10次。

（2） ① 在藍色和粉紅色塑料口杯中都放入乳白色玻璃珠20粒。

同（1）②～④。

（3） ① 在藍色口杯中放藍色玻璃珠20粒、在粉紅色口杯中放入乳白色玻璃珠20粒或者在藍色口杯中放乳白色玻璃珠20粒、在粉紅色口杯中放入藍色玻璃珠20粒。

同（1）②～④。

1.3.2 學生活動部分

（1） ① 在藍色和粉紅色塑料口杯中，放入藍色和乳白色玻璃珠各10粒。

同1.3.1（1）②～④。

（2） ① 在藍色和粉紅色塑料口杯中，放入藍色和乳白色玻璃珠各10粒。

② 搖動兩個口杯，使口杯中玻璃珠充分混合。

③ 分別從兩個口杯內(nèi)隨機抓取一個玻璃珠，組合在一起，記下兩個玻璃珠的顏色組合（每人僅僅抓取一次）。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 杯子中玻璃珠單顏色條件下，抓取次數(shù)對結(jié)果的影響

杯子中玻璃珠顏色為單一的條件下，教師示范抓取的球色組合結(jié)果如表1所示。由表1可見，當杯子中玻璃珠顏色單一時，如果兩杯子中的玻璃珠，全為同一顏色時，抓取的玻璃珠色組合始終為藍藍或白白，即和杯中玻璃珠色保持一致;如果兩杯子中的玻璃珠，分別為不同顏色時，抓取的玻璃珠色組合始終為藍白，即為兩杯中兩種球色的組合。抓取的球色組合結(jié)果是唯一的，與抓取的次數(shù)無關(guān)。

2.2 杯子中玻璃珠雙顏色條件下，抓取次數(shù)對結(jié)果的影響

每個杯子中玻璃珠顏色為藍和白的條件下，學生抓取多次的球色組合結(jié)果如表2所示。由表2可見，當兩杯子中的玻璃珠的顏色為不同顏色組合，即杯子中玻璃珠顏色藍和白時，抓取的球色組合結(jié)果存在三種情況：藍藍、藍白、白白。抓取次數(shù)對結(jié)果的影響較大，抓取次數(shù)越多，藍藍、藍白、白白的比例越接近1∶2∶1。

每個杯子中玻璃珠顏色為藍和白的條件下，學生僅僅抓取一次的球色組合結(jié)果如表3所示。由表3可見，當兩杯子中的玻璃珠都為不同顏色的組合，且抓取一次時，抓取的玻珠色組合也有三種情況：藍藍或白白或藍白，但每人抓取的結(jié)果只能為其中之一。

3 實驗結(jié)論

當雙親都為純合體（AA或aa）時，如果雙親基因型相同，則所有后代個體的基因型相同且為純合體（AA或aa），如果雙親為一顯（AA）一隱（aa）純合體，則所有后代個體的基因型也相同且為雜合體（Aa）。

當雙親都為雜合體時，后代個體中基因型存在三種：顯性純合（AA）、雜合（Aa）、隱形純合（aa）。某個個體的基因型只能是AA、Aa、aa三種中的一種。當后代個體足夠多時，顯性純合個體數(shù)（AA）∶雜合個體數(shù)（Aa）∶隱形純合個體（aa）≈1∶2∶1。

總之，孟德爾分離比是一個“群體”層次上的統(tǒng)計結(jié)果，適用于“群體”研究，不適用于個體。對于一個客觀存在的個體而言，其本身不存在孟德爾分離比，其基因型只能是三種基因型中的一個，即對于一個個體而言，其基因型具有特定性。