王红春
(郑州市第十二中学,河南郑州450000)
中图分类号:Q14文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)08-040-01
遗传学的概率计算是高二生物的一个难点,也是许多学生头痛的一个问题,有的同学看到题目之后,不知如何下手去做,或花了很长时间,最后计算出来的结果还是不正确。这类问题要根据遗传的基本定律和有关概率的数学知识来解决。现在我们一起来探讨遗传概率的几种计算题型的解题思路和方法。
一、运用分离定律、乘法原理计算有关自由组合定律问题
例:下图为甲病(A-a)和乙病(B-b)的遗传系谱图,其中乙病为伴性遗传病,请回答下列问题:
(1)甲病属于,乙病属于。
A.常染色体显性遗传病B.常染色体隐性遗传病
C.伴Y染色体遗传病D.伴X染色体隐性遗传病
E.伴Y染色体遗传病
(2)Ⅱ-5为纯合体的概率是,Ⅱ-6的基因型为,Ⅲ-13的致病基因来自于。
(3)假如Ⅲ-10和Ⅲ-13结婚,生育的孩子患甲病的概率是,患乙病的概率是,不患病的概率是。
解析:我们首先分析遗传病的遗传方式。由于Ⅱ-3、4都患甲病,而生下正常的女儿,可知甲病为“有中生无”且患病父亲生出正常的女儿Ⅲ-9,则为常染色体显性遗传病;Ⅰ-1和Ⅰ-2无乙病,生出Ⅱ-7患病儿子,可知乙病为“无中生有”,且Ⅱ-7生出正常儿子Ⅲ-14,根据题意得出乙病为伴X染色体隐形遗传病。上述两病也就遵循基因的自由组合规律。
第二步写出相关个体的基因型,根据遗传系谱图中的有关个体的表现型以及减数分裂和受精作用来推测:Ⅱ-5号表现型正常,其父患甲病,Ⅱ-7患乙病,则Ⅰ-1和Ⅰ-2的基因型分别为aaXBXb、AaXBY,由此推出Ⅱ-5的基因型为aaXBXB或aaXBXb,各占12的可能性;Ⅱ-6的基因型为aaXBY;Ⅱ-4的基因型为AaXBXB或AaXBXb,各占12的可能性。由3、4、9可推出Ⅱ-3的基因型为AaXBY,则Ⅲ-10有关甲病的基因型有两种:13AA、23Aa,有关乙病的基因型有两种:34XBXB、14XBXb。Ⅲ-13的基因型为aaXbY。此时我们由题意已知这两对基因遵循自由组合定律,但每一对基因也单独遵循分离定律。如果我们利用分离定律和乘法原则,则能简化这类型的问题。
第三步,我们来计算遗传概率。首先我们考虑甲病。Ⅲ-10有两种可能,Aa的可能性为23,AA的可能性为13;Ⅲ-13则为aa。就甲病而言,我们能推测出来他们的后代23的可能性患病,13的可能性正常。再来考虑乙病。Ⅲ-10为34XBXB、14XBXb,Ⅲ-13为XbY,就乙病而言我们也容易推测出来他们的后代78的可能性正常,18的可能性患病。
由于我们是分步讨论上述两种病的正常或患病情况,现在同时考虑,则可利用数学上的乘法定律。即可以将上面的情况写成:13正常(不患甲病)×78正常(不患乙病)就可以得到第三小题的最后一空答案。即正常的概率为:13×78=724.
实际上,我们如果同时考虑多对性状,若每对性状受一对基因控制,且遵循自由组合定律,像上面的两种遗传病概率的计算问题,就可以运用每对基因各自遵循分离定律,然后综合考虑时运用乘法原则和乘法分配律就可以快速计算每种基因型和表现型的概率。
二、植物(自交)、动(表现型相同的个体交配时)后代遗传概率计算的区别
例:已知小麦抗锈病是由显性基因(A)控制的。让一株杂合小麦自交获得F1,淘汰掉其中不抗病的植株后,再自交获得F2.从理论上计算,F2中不抗病植株占总数的多少?果蝇灰身(B)对黑身(b)为显性。现将纯种灰身果蝇与黑身果蝇杂交,产生的F1代再自交产生F2代,将F2代中所有黑身果蝇除去,让灰身果蝇自由交配,产生F3.问F3代中灰身与黑身果蝇的比例是多少?
解析:上述两种现象看似一样,其实是有很大的不同。小麦自然条件下是自花受粉,F1为Aa自交的产物,其基因型应为14AA、12Aa、14aa,淘汰掉不抗病的植株后,则有13AA、23Aa,它们自交后代F2中不抗病的植株仅来自23Aa的自交后代中,概率为23×14=16,其余均为抗病品种。
而对于果蝇,则是雌雄之间杂交。F2中基因型应为14为BB,12为Bb,14为bb。当除去全部黑身后,所有灰身基因型应为13BB、23Bb,在雄性中Bb的可能性为23,雌性中Bb的可能性也为23。让这些灰身果蝇自由交配时,黑身果蝇出现的概率应为23Bb×23Bb×14=19,灰身应为89,所以F3中性状分离比为灰身:黑身=8:1。
三、杂合子连续自交,求后代基因型及其所占比例
例:将具有一对等位基因的杂合子,逐代自交3次,在F1中,显性纯合子、隐形纯合子及杂合子的比例依次是多少?
解析:利用不完全数学归纳法推导杂合子自交系第n代时,其后代中杂合子的几率为
PAa
F114AA12Aa14aa杂合子几率为12
F238AA14Aa38aa杂合子几率为122
……
Fn12nAa杂合子几率为12n,纯合子几率为1-(12n)本题考查连续自交后代中纯合子及杂合子所占比例的推导,Aa自交3次杂合子应为123,纯合子为1-(123),显性(隐性)纯合子为(12)-(123+1)。
三、被子植物果实各部分的发育来源及性状分离比的计算
例:豌豆灰种皮(G)对白种皮(g)为显性,黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性。每对性状的杂合体(F1)自交后代(F2)均表现3:1的性状分离比。以上种皮颜色的分离比和子叶颜色的分离比分别来自对以下哪代植株群体所结种子的统计?F2植株上所结的果实中,上述两对性状的分离比各为多少?
解析:果实发育中应牢记果皮、种皮、胚和胚乳的起源,果皮来自于子房壁,种皮来自于珠被,果皮、种皮的基因型和表现型应与母本完全相同,而果实内的种子的胚和胚乳则属于该植株的子代。故F2种皮颜色应在F2植株所结种子中统计,而子叶来自于受精卵,F2子叶颜色应在F1植株所结种子的胚内表现出来,故第一问应为F2植株和F1植株。同理,上述第二问中的F2植株上所结的果实的种皮实际上是F2代的部位,而子叶则为F3代的部位。因此我们不难得出种皮的性状分离比为灰色:白色=3:1,而子叶的性状分离比为黄色:绿色=5:3。
综上所述,我们计算遗传概率问题时根据题目正确理解题意,掌握相关规律,便能解决好此类问题。