基因頻率問題探究

華冰

一、基本概念

基因庫：顧名思義就是基因的“倉庫”，一個種群的全部個體所含有的全部基因叫作這個種群的基因庫。每個種群都有自己的基因庫，雖有個體死亡，基因庫卻代代相傳并不斷發(fā)展。

基因頻率：某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例。例如，從某種群隨機(jī)抽100個個體，其中基因型AA有30個，Aa有60個，aa有10個，則A的基因頻率=×100%=60%，a的基因頻率=1-60%=40%。

基因型頻率：即某種基因型個體在種群中所占的比例。例如，在上面的例子中，AA、Aa、aa三種基因型的頻率分別為：AA=30%，Aa=60%，aa=10%。

二、基本問題

1.如何認(rèn)識種群基因頻率的變化

英國曼徹斯特地區(qū)在成為工業(yè)區(qū)前后樺尺蠖體色的變化，生動地說明了這一問題。成為工業(yè)區(qū)前，樺尺蠖體色以淺色型（ss）為主，S的基因頻率在5%以下；成為工業(yè)區(qū)以后，樺尺蠖體色以黑色型（SS、Ss）為主，S的基因頻率上升到95%以上。這有力地說明了由于環(huán)境的選擇作用，使得S的基因頻率上升，s的基因頻率下降，物種的進(jìn)化就是由于種群基因頻率變化的結(jié)果。導(dǎo)致種群基因頻率變化的因素主要有突變、基因重組、自然選擇、遺傳漂變、遷移等。

2.怎樣計算種群基因頻率與基因型頻率

例1 在某一人群中調(diào)查得知，隱性性狀者（aa）占16%，則該種群中基因A和a的基因頻率分別為（ ）。

A.60%，40%？搖 ？搖？搖B.48%，52% ？搖？搖？搖？搖C.36%，64%？搖 ？搖？搖？搖D.40%，60%

解析 根據(jù)題中條件，已知aa占16%，根據(jù)基因頻率計算公式p（AA）+q（aa）+2pq（Aa）=1，可以推出a的基因頻率為40%，則A的基因頻率為60%。故應(yīng)選A。

例2 某種群的三種基因型AA、Aa、aa初始個體數(shù)分別為400、500、100，現(xiàn)假定群體處于遺傳平衡狀態(tài)，請問F（子三代）該群體三種基因型及A、a的頻率分別是多少？

解析 對于遺傳平衡狀態(tài)，根據(jù)1908年英國數(shù)學(xué)家哈代和德國醫(yī)生溫伯格創(chuàng)立的遺傳平衡定律：一個有性生殖的自然種群，在符合5個條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型的頻率在代代遺傳中是穩(wěn)定不變的。這5個條件是：種群足夠大，種群間個體的交配是隨機(jī)的，沒有突變發(fā)生，沒有新基因加入，沒有自然選擇。所以遺傳平衡狀態(tài)下，F(xiàn)（子三代）群體的基因頻率及基因型頻率都不改變。

即A的基因頻率為=65%，

a的基因頻率為1-65%=35%，

AA、Aa、aa的基因型頻率分別是：

AA=0.65=42.25%，Aa=2×0.65×0.35=45.5%，aa=0.35=12.25%。

例3 大豆黃粒（子葉顏色）對綠粒是顯性，用純種黃粒與純種綠粒雜交得到F，F(xiàn)自交得到F，將F中黃粒種子種植后得到植株，讓其自由交配，則所得種子中雜合黃粒的理論比例為（ ）。

A.？搖 ？搖？搖？搖B.？搖 ？搖？搖？搖？搖C.？搖 ？搖？搖？搖？搖D.

解析 本題直接計算有些復(fù)雜，若先求基因頻率，再利用基因頻率計算公式p（AA）+q（aa）+2pq（Aa）=1，可以很快得出結(jié)論：F中黃粒種子種植的植株中，AA∶Aa=1∶2，因此A的基因頻率為，a的基因頻率為，讓其自由組合，則所得種子中基因型為AA的比例為×=，基因型為Aa的比例為2××=，因此=。故應(yīng)選C。

例4 人類的苯丙酮尿癥是由隱性基因（a）控制的。如果群體的發(fā)病率是，表現(xiàn)型正常的個體婚配，生出患病小孩的概率是多少？

解析 據(jù)題意可知，aa的基因型頻率aa=，則a的基因頻率a==0.01，A的基因頻率A=1-0.01=0.99，所以AA、Aa的基因型頻率分別是AA=0.99，Aa=2×0.99×0.01，表現(xiàn)型正常的個體是攜帶者的概率為：，即。

兩個攜帶者生出患兒的概率為，因此表現(xiàn)型正常的個體婚配，生出患病小孩的概率是：×0.25=。

例5 人體排泄具有強(qiáng)烈氣味的甲烷硫醇的生理現(xiàn)象是受隱性基因m控制的。如果在冰島人群中m的頻率為0.4，問：在一雙親都正常有三個孩子的家系中有兩個正常男孩和一個患病女孩的概率是多少？

解析 m的基因頻率為0.4，M的基因頻率為1-0.4=0.6，所以MM的基因型頻率為0.6=0.36，Mm的基因型頻率為2×0.6×0.4=0.48，mm的基因型頻率為0.4=0.16，則表現(xiàn)型正常的個體是攜帶者的概率為：=。

雙親都正常有三個孩子的家系中有兩個正常男孩和一個患病女孩的概率是：

××××××3≈0.017。

綜上所述，由隨機(jī)抽樣或調(diào)查統(tǒng)計的個體數(shù)量可以計算基因頻率，由基因頻率可以計算基因型的頻率。反之，由基因型頻率也可以計算基因頻率。

對于一對等位基因A、a而言，假設(shè)a的基因頻率為n的話，則A的基因頻率為1-n，AA、Aa、aa的基因頻率分別為（1-n）、2n（1-n）、n。反之，知道aa的基因型頻率（即群體患病率），也可以計算a的基因頻率。

練習(xí)

1.已知人眼的褐色對藍(lán)色是顯性，在一個由30000人組成的人群中，藍(lán)眼人有3600人，褐眼人有26400人，其中純合體有12000人，那么群體中A和a的基因頻率是多少？

2.囊性纖維變性是一種常染色體遺傳病。歐洲人群中每2500人中就有一人患此病。如一對健康夫婦有一患病孩子，此后該婦女又與一健康的男子再婚，問生出患病孩子的概率是多少？

答案 1.A的基因頻率為0.64，a的基因頻率為0.36 2.