劉安洪

一、基本概念與原理

1.基因頻率

基因頻率是指在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率?？衫斫鉃椋悍N群中某一等位基因在所有等位基因總數(shù)中所出現(xiàn)的百分率。如伴性遺傳中某基因的頻率，就是該等位基因占群體中全部等位基因的百分率。若只考慮一個(gè)種群的一對等位基因A和a，種群中個(gè)體的基因型為AA、Aa、aa，則A的基因頻率為該種所有的A數(shù)量與全部的等位基因（A和a）數(shù)量的比值。基因頻率是群體遺傳組成的基本標(biāo)志，不同的群體的同一基因往往其基因頻率不同。

2.自由交配

自由交配又叫隨機(jī)交配，是指用于交配的各種基因型親本之間均實(shí)現(xiàn)交配，其子代情況必須將各自由交配后代的全部結(jié)果一并統(tǒng)計(jì)?？衫斫鉃椋涸谝粋€(gè)有性繁殖的生物種群中，任何一個(gè)雌性或雄性個(gè)體與任何一個(gè)異性個(gè)體交配的機(jī)會(huì)均等。若只考慮一個(gè)種群的一對等位基因A和a，種群中個(gè)體的基因型為AA、Aa、aa，則其包含的交配組合為AA×AA、AA×Aa、Aa×Aa、AA×aa、Aa×aa、aa×aa。

3.遺傳平衡

遺傳平衡定律也稱哈迪一溫伯格定律，是由英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別于1908年和1909年各自提出的。該定律指出：一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下5個(gè)條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的，或者說，是保持基因平衡的。這5個(gè)條件是：種群大；種群中個(gè)體間隨機(jī)交配；沒有發(fā)生突變；沒有遷入和遷出；自然選擇不起作用。一般的試題討論的是理想種群，符合該定律的條件。若只考慮一個(gè)種群的一對等位基因A和a， 設(shè)基因A的頻率為 p，基因a的頻率為q，則A+a=p+q=1，（p+q）2=p2+2pq+q2=1，其中p2是子代AA的基因型頻率，2pq是子代Aa的基因型頻率，q2是子代aa的基因型頻率。

二、基因頻率的計(jì)算

已知基因型頻率求基因頻率是高中生物最基礎(chǔ)的計(jì)算。直接根據(jù)課本概念轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式：某基因頻率=該基因總數(shù)該基因及其等位基因總數(shù)×100%。

1.已知常染色體上一對等位基因的基因型頻率（個(gè)數(shù)）求基因頻率

A、a為一對等位基因，AA、Aa、aa為三種基因型。

A=2AA+Aa2（AA+Aa+aa） ×100% a=Aa+2aa2（AA+Aa+aa） ×100%

2.已知性染色體上一對等位基因的基因型頻率（個(gè)數(shù)）求基因頻率

A、a為一對等位基因，XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY為伴X染色體遺傳的五種基因型。由于等位基因A、a在女性（XX）中成對存在，而在男性（XY）中成單存在，所以在計(jì)算等位基因的總數(shù)時(shí)應(yīng)女性基因型數(shù)乘以2，男性基因型數(shù)乘以1，在兩者相加。

3.利用遺傳平衡定律求基因頻率

在高考很多試題中往往未知常染色體上一對等位基因的所有基因型頻率，這時(shí)是不能直接利用概念轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)公式計(jì)算基因頻率。這類題目就需要利用遺傳平衡定律求基因頻率。根據(jù)遺傳平衡定律的計(jì)算公式（AA=A2，aa=a2）可得出基因頻率的計(jì)算公式：A= a= 。當(dāng)然，這類基因頻率計(jì)算在應(yīng)用中尤為常見。

三、基因頻率的應(yīng)用

1.基因頻率在自由交配中的應(yīng)用

在有關(guān)群體自由交配的試題中，通?？紤]基因頻率在親子代之間保持不變，再根據(jù)基因頻率求親子代的基因型頻率，進(jìn)而進(jìn)行其它的相關(guān)計(jì)算。

例：（2012·上海高考） 蝸牛的有條紋（A）對無條紋（a）為顯性，在一個(gè)地區(qū)的蝸牛種群內(nèi)，有條紋（AA）個(gè)體占55%，無條紋個(gè)體占15%，若蝸牛間進(jìn)行自由交配得到F1，則A基因的頻率和F1中Aa基因型的頻率分別是 （ ）

A.30%，21% B.30%，42% C.70%，21% D.70%，42%

[解析]根據(jù)題意可知：蝸牛間進(jìn)行自由交配導(dǎo)致基因頻率不變。AA占55%、 Aa占30%、aa占15%。根據(jù)基因頻率計(jì)算公式得出A基因頻率=55%+30%×1/2=70%，a基因頻率=15%+30%×1/2=30%，自由交配得到F1中Aa=2×70%×30%=42%。

2.基因頻率在人類遺傳病概率計(jì)算中的應(yīng)用

在人類遺傳病的題目中，通常會(huì)涉及已知某一遺傳病在群體中的發(fā)病率以計(jì)算相關(guān)概率。這時(shí)需要用到遺傳平衡定律求基因頻率和基因型頻率。這類題目特別需注意概率計(jì)算的范圍和比例換算。

例：苯丙酮尿癥在群體中發(fā)病率是1/10000.苯丙酮尿癥患者與一個(gè)沒有血緣關(guān)系的正常的人婚配，生出患苯丙酮尿癥小孩的概率是 。

[解析]根據(jù)題意可知：苯丙酮尿癥是常染色體隱性遺傳。發(fā)病率aa為1/10000。根據(jù)遺傳平衡定律得出a= = =1%，A=1-a=99%，則群體中AA=A2=（1%）2=1/10000、Aa=2×A×a=2×1%×99%=198/10000。則正常人群中雜合子的比例=AA/（AA+Aa）=198/199。

遺傳概率的計(jì)算是廣東高考生物試題中?？贾R點(diǎn)，其中基因頻率與遺傳概率計(jì)算的整合題目尤為常見；且出題形式多元化，具有很強(qiáng)的靈活性，這些都導(dǎo)致試題有較大的難度。但通過對基因頻率概念的深刻分析理解，以遺傳平衡定律作為基因頻率和基因型頻率相互換算的基礎(chǔ)，熟練多種基因頻率的算法和應(yīng)用原理，將是遺傳概率計(jì)算成功的關(guān)鍵因素之一。