初探基因頻率的幾種計(jì)算

萬雪蓮

摘 要：基因頻率指的是在各類基因庫中，基因占據(jù)全部基因的比例，影響基因頻率改變的因素有突變、自然選擇、遺傳漂變和遷移等。在每年的高考中都有基因頻率的計(jì)算。在高中課本生物進(jìn)化部分基因頻率的計(jì)算是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，就這一問題進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：生物基因頻率；計(jì)算；顯性；隱性

一、在理想狀態(tài)下基因頻率的計(jì)算

理想狀態(tài)下即滿足在一個(gè)足夠大的隨機(jī)自由交配的種群中，沒有任何變化的前提下，不會(huì)產(chǎn)生自然選擇和遷移，可通過遵循哈迪—溫伯格平衡定律求解，如：一對(duì)同源染色體上如果求其中一對(duì)等位基因頻率，基因p（顯性）與基因q（隱性）的基因頻率的關(guān)系為：（p+q）2=p2+2pq+q2=1；如果是復(fù)等位基因用p、q、r分別代表基因頻率則滿足（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1。

符合遺傳平衡群體中伴性基因的基因頻率計(jì)算：

以人類的色盲基因遺傳為例。因?yàn)榕缘娜旧w組成為XX，男性染色體組成為XY，在男性群體中：基因的頻率不會(huì)產(chǎn)生太大的差別，表現(xiàn)形式也一樣，所以，將兩個(gè)群體記為P和Q，由于Xb和XB都是源自于女性，所以，在X染色體上會(huì)出現(xiàn)大量的等位基因，它們的頻率也存在一定的線性關(guān)系。在結(jié)合生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和特征分析的基礎(chǔ)上，可以對(duì)相對(duì)性狀進(jìn)行分析，形成同源染色體，如上表。

例題.（2016新課標(biāo)I卷）理論上，在對(duì)單基因遺傳疾病進(jìn)行分析的環(huán)節(jié)中，以下的論述準(zhǔn)確的是_________。

A.如果遺傳性疾病是在常染色體中產(chǎn)生，那么在男性中的發(fā)病率會(huì)比較高，而且其發(fā)病率與該疾病的基因頻率有很大的關(guān)系

B.如果遺傳性疾病是在常染色體中產(chǎn)生，那么在女性中的發(fā)病率會(huì)比較高，而且其發(fā)病率與該疾病的基因頻率有很大的關(guān)系

C.在女性的發(fā)病中，在顯性基因發(fā)病基因中，與該疾病的基因頻率相當(dāng)

D.在男性的發(fā)病中，在顯性基因發(fā)病基因中，與該疾病的基因頻率相當(dāng)

答案：D

解析：此題考查學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn)，做出合理判斷得出正確結(jié)論的能力。

例題.（2017·新課標(biāo)Ⅱ卷.32）（3）在一個(gè)相關(guān)的群體中，在對(duì)血友病進(jìn)行探索中，其基因頻率相同，而且基因型頻率保持恒定，男性群體和女性群體的患病基因沒有很大的差異。如果男性群體中，血友病患病的幾率是1%，所以男性群體中血友病致病基因是_______；在女性群體中攜帶者的比例為_______。

【答案】0.01 1.98%

【解析】血友病在男性群體中的患病率為1%，所以其致病基因的頻率為1%；在女性群體中攜帶者的比例為2×1%×99%=1.98%。

本題是伴性遺傳中的遺傳平衡定律：當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)且位于X染色體上時(shí)（A、a），設(shè)p表示XA的基因頻率，q表示Xa的基因頻率，則：（1）雌性中平衡的基因型頻率：p2+2pq+q2=1。基因型XAXA的頻率=p2；基因型XAXa的頻率=2pq；基因型XaXa的頻率=q2。（2）雄性中平衡的基因型頻率：p+q=1。基因型XAY的頻率=p；基因型XaY的頻率=q。

二、自然狀態(tài)下染色體上基因頻率的計(jì)算

所有的生物種群都是生活在特定的環(huán)境中，由于環(huán)境不可能一成不變，所以，遺傳的平衡條件不能同時(shí)滿足，在對(duì)非平衡體系進(jìn)行調(diào)查，可以借助各類計(jì)算的方式獲取結(jié)果。

自然狀態(tài)下X或Y染色體遺傳基因頻率的計(jì)算：

在對(duì)遺傳進(jìn)行分析的環(huán)節(jié)中，由于X和Y軸的基因是在同源區(qū)段上，所以其基因的頻率計(jì)算和染色體的計(jì)算方法不會(huì)產(chǎn)生太大的差異，在同源段上的基因，在染色體的遺傳下，Y染色體上不能形成相同的等位基因。在染色體遺傳的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生X染色體和Y染色體處于同源基因的情況。因此，在對(duì)基因的總數(shù)進(jìn)行計(jì)算的環(huán)節(jié)中，應(yīng)該分別分析X染色體和Y染色體上的基因數(shù)。

例.在對(duì)某學(xué)校的遺傳因素進(jìn)行調(diào)查中，血友病的患者中，男性患者的人數(shù)是女性患者的兩倍，血友病患者占總?cè)藬?shù)的0.7%，血友病攜帶者占總?cè)藬?shù)的5%，那么，這個(gè)種群中Xh的頻率是______________。

A.2.97% B.0.7% C.3.96% D.3.2%

解析：假設(shè)調(diào)查人群數(shù)100人，且男女比例按1∶1計(jì)算，H和h基因總數(shù)100+50=150個(gè)，則h的個(gè)數(shù)0.7%×100×2/3+0.7%×100×1/3×2+100×5%=2.8/3+5。得h的基因頻率為（2.8/3+5））÷150×100%=3.96%，在對(duì)此題進(jìn)行解答的環(huán)節(jié)中，采用分析和比較的方式，進(jìn)行綜合分析，結(jié)合生物學(xué)的相關(guān)知識(shí)，從而得出正確的答案C。

綜上所述，盡管在進(jìn)行基因頻率計(jì)算的環(huán)節(jié)中，計(jì)算的方式非常復(fù)雜，但是我們可以抓住事物的本質(zhì)，完善計(jì)算的方法，抓住規(guī)律，就能起到事半功倍的效果，加深對(duì)這部分知識(shí)的理解和掌握就能準(zhǔn)確地計(jì)算出正確的答案。

參考文獻(xiàn)：

陳如模.巧用基因頻率，妙解遺傳概率[J].考試周刊，2012（38）.

編輯 魯翠紅