高中生物教學過程的復等位基因問題的解析

詹天明

◆摘? 要：從教材中等位基因的概念出發，提出復等位基因的產生和相關問題。運用所學的生物學知識解決有關基因型、表現型、基因頻率和基因型頻率的相關問題，培養學生的知識遷移能力和學科核心素養。

◆關鍵詞：基因;復等位基因;基因頻率;基因型頻率

基因是具有遺傳效應的DNA片段，是遺傳和變異的基本單位，基因在染色體線性排列。高中生物學的遺傳問題都是與基因有關的問題，本文就復等位基因的產生，基因型和表現型的確定，基因頻率和基因型頻率的計算等有關復等位基因的相關問題進行解析。

一、復等位基因的形成

等位基因是指位于同源染色體的相同位置上，控制著生物的相對性狀的一對基因。等位基因的出現是由于基因突變的結果。真核生物在細胞分裂過程中，DNA分子復制時，由于堿基對的缺失、增添或替換，而引起的基因結構的改變，從而導致等位基因的出現。例如人類白化病的出現，是由于正常β基因上決定第6個密碼子的一個堿基對T//A突變為A//T，導致顯性基因突變為隱性基因;白化病的出現也是顯性基因突變為隱性基因;控制老鼠毛色的基因由控制鼠色的A基因突變為a1、a2、a3、a4等多個復等位基因，從而引起生物種群中相對性狀的多樣化。

二、復等位基因的基因型和表現型的計算

生物的基因型和表現型一般是指二倍體生物的基因型和表現型。若基因位于常染色體上，如豌豆的高莖和矮莖，高莖（D）對矮莖（d）為顯性，基因型只有DD、Dd、dd三種。在完全顯性的情況下，只有高莖（DD、Dd）和矮莖（dd）兩種表現型。但在某些相對性狀不完全顯性的情況下，如控制某植物花色的紅花（A）和白花（a）基因，則會出現紅色（AA）、粉色（Aa）和白色（aa）三種表現型。若基因在性染色體上，如人類的紅綠色盲，正常（A）對色盲（a）為顯性，在女性個體中有XAXA、XAXa、XaXa三種基因型、男性個體中有XAY、XaY二種基因型，所以總共有5種基因型。確定表現型時，若完全顯性，有兩種表現型，若不完全顯性，則有三種表現型。

例1：控制某動物毛色的基因有A、a1、a2、a3、a4五個復等位基因，其中A對a1、a2、a3、a4為顯性，a1對a2、a3、a4為顯性，a2對a3、a4為顯性，a3對a4為顯性，則該動物群體中有多少種基因型？有多少種表現型？表現為a1性狀的基因型有多少種？

三、復等位基因種群中基因頻率和基因型頻率的計算

某種群中，控制性狀的一對基因分別為A、a，則該種群中生物A基因頻率的計算公式是：P（A的基因頻率）= A/（A+a）×100%，q（a的基因頻率）=a/（A+a）×100%;基因型頻率計算：根據哈迪-溫伯格遺傳平衡定律：p2表示AA的基因型的頻率，2pq表示Aa基因型的頻率q2表示aa基因型的頻率。其中p是A基因的頻率;q是a基因的頻率。基因頻率之和和基因型頻率之和都應等于1，即p+q=（p+q）2=p2+2pq+q2 =1，二項式的各項分別代表相應的各種基因型頻率。

生物的性狀受到復等位基因控制時，以ABO血型為例，基因（IA、IB和i）頻率和基因型（IAIA、IBIB、ii、IAIB、IAi和IBi）頻率的計算公式是：P（IA的基因頻率）= IA/（IA+IB+i）×100%，q（IB的基因頻率）=IB/（IA+IB+i）×100%，r（i的基因頻率）=i/（IA+IB+i）×100%?；蛐皖l率計算：根據哈迪-溫伯格遺傳平衡定律：p2表示IAIA的基因型的頻率，q2表示IBIB基因型的頻率，r2表示ii基因型的頻率，2pq表示基因型IAIB的基因型頻率，2pr表示基因型IAi的基因型頻率，2qr表示基因型IBi的基因型頻率，其中p是IA基因的頻率;q是IB基因的頻率，r是i的基因頻率?；蝾l率之和和基因型頻率之和都等于1，即p+q+r=（p+q+r）2=p2+ q2 +r2+2pq +2pr+2qr=1，二項式各項分別代表相應的各種基因型頻率。

四、復等位基因的相關例題分析

例2：ABO血型由復等位基因IA，IB和i三種基因控制。紅細胞表面有兩種抗原——A抗原和B抗原，這兩種抗原分別由IA和IB控制，i基因不編碼任何的抗原?？笰血清和抗B血清可以使含不同表面抗原的紅細胞發生凝集反應（“+”表示發生凝集反應，“-”表示不發生凝集反應），如下表所示。

請回答下列問題：

（1）ABO血型的遺傳遵循孟德爾的_____________定律;

（2）某夫婦的三個孩子血型分別是A型、B型和O型，則這對夫婦的基因型是__________________。

（3）一對夫婦丈夫為AB型血，妻子為A型血，生了2個孩子，在一次外出旅游中該夫婦不小心和1個孩子走散了（未走散的孩子為B型血），幸運的是，警方找到了1個疑似的兒童?，F在警方己經取得了該疑似孩子的血液樣品，請設計一個簡單的實驗判斷警方找到的這個孩子是否有可能是這對夫婦走散的?？赡苡玫降膶嶒灢牧霞捌鞑模阂伤坪⒆友簶悠?、抗A血清、抗B血清、載玻片、蓋玻片、顯微鏡等。（要求：寫出基本的實驗思路和遺傳圖解分析并得出結論）

答案：（1）分離 ;（2）IAi和IBi ;（3）

實驗思路：取疑似孩子血液樣品制作成臨時裝片分成兩組，并分別加入抗A血清和抗B血清，在顯微鏡下觀察紅細胞是否會發生凝集反應。

遺傳分析：丈夫為AB型血，妻子為A型血，且未走散的孩子為B型血，則這對夫婦的基因型為IAIB 和IAi，遺傳圖解如下：

結果分析：由遺傳圖解可知：這對夫婦的孩子的血型有三種可能，分別是A型、B型和AB型。若加入抗A血清和抗B血清的實驗組紅細胞均未發生凝集反應，則該疑似小孩的血型為O型，不是該夫婦走失的孩子;若加入抗A血清或抗B血清的實驗組任何一組紅細胞發生凝集反應或均發生凝集反應，則該疑似小孩可能是該夫婦走失的孩子。

例3：瓢蟲是二倍體生物，決定某種瓢蟲翅色的復等位基因有多種，但效應最為顯著的是TA、TB、TC、t四種復等位基因，且TA、TB、TC相對t為顯性，TA、TB、TC之間互為并顯性關系。若以此四種復等位基因為計算依據，則該瓢蟲種群中的表現型種類是（? ? ）。

A.4種;B.5種;C.7種;D.12種

解析：以此四種復等位基因為計算依據，該瓢蟲種群中顯性純合子和含t的顯性雜合子表現型相同，共有4種純合子，對應4種不同的表現型;不含t的顯性雜合子共有三種，對應3種不同的表現型，共有7種表現型，選C。

例4：現有以下牽?；ǖ乃慕M雜交實驗，請分析并回答問題。

A組：紅花×紅花→紅花、藍花

B組：藍花×藍花→紅花、藍花

C組：紅花×藍花→紅花、藍花

D組：紅花×紅花→全為紅花

其中，A組中子代紅花數量為298，藍花數量為101;B、C組未統計數量。

（1）若花色只受一對等位基因控制，則_____________組和_____________組對顯隱性的判斷正好相反，遵循遺傳的?_____________定律。

（2）有人對實驗現象提出了假說：花色性狀由三個復等位基因（A+、A、a）控制，其中A決定藍色，A+和a都決定紅色，A+相對于A、a是顯性，A相對于a為顯性。若該假說正確，則A組所用的兩個紅花親本基因型是______________。

（3）若（2）中所述假說正確，那么紅花植株的基因型可能有_____________種，為了測定其基因型，某人分別用A+A和Aa植株對其進行測定。

①若用A+A植株與待測植株雜交，則可以判斷出的基因型是_____________。

②若用Aa植株與待測植株雜交，則可以判斷出的基因型是_____________。

解析：

（1）A組中，藍花為子代新出現性狀，因而判斷其為隱性性狀;同理B組判斷紅花是隱性性狀，一對相對性狀遵循遺傳的分離定律。

（2）若該假說正確，A+A+、A+A、A+a都是紅色，AA、Aa為藍色，aa是紅色，A組中雙親都是紅色，而后代出現了紅花和藍花，則雙親為A+A與A+A或A+A與A+a。

（3）若（2）中所述假說正確，紅花植株基因型有A+A+、A+A、A+a、aa，共4種：①A+A與A+A+雜交子代全是紅花，A+A與aa雜交子代紅花∶藍花=1∶1，A+A與A+A雜交子代紅花∶藍花=3∶1，A+A與A+a雜交子代紅花∶藍花=3∶1，故用A+A雜交可測定A+A+和aa。②A+A+與Aa雜交子代全是紅花，A+A與Aa雜交子代紅花∶藍花=1∶1，A+a與Aa雜交子代紅花∶藍花=3∶1，aa與Aa雜交子代紅花∶藍花=1∶1，故用Aa雜交可測定A+A+、A+a。

答案：（1）A、B，基因分離;（2）A+A與A+A（或A+A與A+a）;（3）4，①A+A+和aa;②A+A+、A+a

參考文獻

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