刊名: 课程·教材·教法
Curriculum, Teaching Material and Method
主办: 人民教育出版社 课程教材研究所
周期: 月刊
出版地:北京
语种: 中文
开本: 大16K
ISSN: 1000-0186
CN: 11-1278/G4
历史沿革:
1981年创刊期刊荣誉:
国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊
中国期刊网来源刊
2011年度核心期刊,国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊,中国期刊网来源刊,百种重点期刊,社科双百期刊,首届全国优秀社科期刊。
巧用配子棋盘,解决致死问题
【作者】 孙 宁
【机构】 山东省北镇中学生物组
在高中生物教学过程中,遗传部分是高考的重点也是学生学习中的难点和易错点,高三复习阶段我发现花费了很长时间和很大精力去攻克它,但是效果并不是很好,一遇到这部分题目学生就感觉很难,甚至失去信心,尤其是遇到致死问题或者是子代中需要去掉一部分个体的时候,什么时候去掉,去多少,是同学们很纠结的问题,即使是听老师讲解了还是不理解,那么我们可不可以,绕开这些繁琐的纠结不清的问题用另一种思路去解答呢?
下面我以几个例题为例,希望能让这个复杂的问题简单化。
2011年海南高考题
29.下图为某家族甲、乙两种遗传病的系谱图。甲遗传病由一对等位基因(A,a)控制,乙遗传病由另一对等位基因(B,b)控制,这两对等位基因独立遗传。已知III-4携带甲遗传病的治病基因,但不携带乙遗传病的治病基因。
1.甲遗传病的致病基因位于 (X,Y,常)染色体上,乙遗传病的致病基因位于 (X,Y,常)染色体上。
2.Ⅱ-2的基因型为AaXBXb,Ⅲ-3的基因型为AAXBXb或AaXBXb。
3.若Ⅲ-3和Ⅲ-4再生一个孩子,则这个孩子为同时患甲,乙两种遗传病男孩的概率是1/24。
4.若Ⅳ-1与一个正常男性结婚,则他们生一个患乙遗传病男孩的概率是1/8。
5.Ⅳ-1的这两对等位基因均为杂合的概率是3/10。
第5题有难度。大多数的解析是这样的:
5题,Ⅳ-1的父母Ⅲ-3为2/3AaXBXb,1/3AAXBXb,Ⅲ-4为AaXBY,将A基因与性染色体分开计算:①Ⅳ-1是女性,1/2XBXB,1/2XBXb(杂合子占1/2)。②Ⅲ-3为2/3Aa,1/3AA与Ⅲ-4为Aa的后代计算如下:
P:1/3AA × Aa 2/3Aa × Aa
↓ ↓
F:1/3(1/2AA 1/2Aa) 2/3(1/4AA 2/4Aa 1/4aa)
↓ ↓
1/6AA 1/6Aa 1/6AA 2/6Aa 1/6aa
↓
子代总共: 2/6AA 3/6Aa 1/6aa
因为Ⅳ-1表现正常,将aa的可能性排除,所以AA占2/5,Aa占3/5(杂合子3/5)。所以,题目要求的AaXBXb的概率是3/5Aa × 1/2XBXb =3/10
此题易错在2/3(1/4AA 2/4Aa 1/4aa)这步:即先将aa类型删除之后,改变分母,再将2/3乘进去。
显然,认为2/3只属于AA和Aa,而不属于aa类型;先将aa类型删除之后,改变分母,再将2/3乘进去的做法是错误的。
错误做法:
P:1/3AA × Aa 2/3Aa × Aa
↓ ↓
F:1/3(1/2AA 1/2Aa) 2/3(1/3AA 2/3Aa )
↓ ↓
1/6AA 1/6Aa 2/9AA 4/9Aa
↓
子代总共: 7/18AA 11/18Aa
Ⅳ-1是AaXBXb的概率是11/18Aa × 1/2XBXb =11/36
问题的根本在于概率的计算,本题中:携带者的概率=携带者的数量/总数(总数不包括患者)。总数中患者不符合要求,应除去,那患者到底占多少比例,应除去多少比例合适?
比如:常染色体隐性遗传病
问:2是携带者的概率?
P: Aa × Aa
↓
F: AA Aa aa
1 2 1
我们知道2正常,将aa除去。那我们首先应将aa的比例算出来是多少,再将aa除去。显然aa占一份,除去后AA占1/3,Aa占2/3。
本题也是一样(重复如下图):先将子代个体中aa的比例算出来,再除去,半路杀人灭口是不对的。错误做法中2/3(1/4AA 2/4Aa 1/4aa)→2/3(1/3AA 2/3Aa ),除去了1/4的aa,如果括号外是1,除去1/4正确,但括号外是2/3小于1,除去的比例应该比1/4少,除去1/4显然是除多了。因为产生aa类型的前提是2/3Aa × Aa的组合,这个组合得到的aa比例是2/3 × 1/4 = 1/6,除去1/6aa是对的。
以上是大多数资料上的解析,看起来非常繁琐,也不容易理解,
我在教学中也通过上述方式讲解过,但是大多数同学无法理解为什么不能直接把aa去掉,而是要最终把所有的后代情况全算出来再去掉1/6aa,因为她是个正常人,确实不是aa,同学们讨论半天就是理解不了,那么我们用另一种方法试试吧:
这类问题其实是类似合子致死问题,相当于aa致死,但是产生的配子是没有问题的,每个个体产的配子以及配子的随机结合是不受影响的,我们用配子法来解决,
雌性(1/3AA 或 2/3Aa) × 雄性Aa
雌配子:2/3A,1/3a。雄配子:1/2A,1/2a。
子代中有1/6aa,但是Ⅳ-1是显性个体所以只能是AA或Aa,是Aa的概率是3/5.
例题2、一对表现型正常的夫妇,他们的父母表现型也正常,但丈夫的哥哥和妻子的妹妹都是黑尿症患者。若该夫妇生育了一个正常儿子,他是黑尿症基因携带者的概率是多少?
A1/9 B4/9 C1/2 D3/5
传统的解析,2/3Bb夫和2/3Bb妇得到1/9BB,2/9Bb,1/9bb. 2/3Bb夫和1/3BB妇得到1/9BB,1/9Bb . 1/3BB夫和2/3Bb妇 得到1/9BB,1/9Bb. 1/3 BB夫和1/3BB妇 得到1/9BB.携带者的概率为4/9,正常者的概率为8/9,正常儿子,是黑尿症基因携带者的概率是4/9除以8/9得1/2。计算中不应该把bb直接隐去,而应该到最后略去,否则4种情况之间是不平衡的,即每对夫妇所生孩子的总数不相等。
又涉及到去除bb,类似合子致死性问题,什么时候去掉又是很纠结的问题,我们再试一下配子法
因为是正常的个体所以去掉1/9aa,Aa占显性个体的4/8,即1/2。
其实在概率计算中,很多时候都可以用配子法去解决,因为不管后代中是否出现合子致死现象,两个亲本产生的雌雄配子在结合时是随机的,即使是后代有死亡的或者是只看显性个体,但配子的随机结合发生在前,确实出现了这样的aa的组合方式,所以一定是先出现了再除去它。
配子法还可以解决自由交配的问题:
例如:果蝇灰身(B)与黑身(b)是一对相对性状,纯合的灰身与黑身果蝇杂交得F1,F1自交得F2, F2灰身个体随机交配所得的灰身个体中能稳定遗传的个体占多少?
解析;F2中灰身果蝇雌性和雄性个体都是1/3BB ,2/3Bb再结合棋盘:
其实生物的有性生殖也就是亲本的配子随机结合的问题,要想计算子代的基因型及比例,首先得搞清楚亲本产生的配子的种类及比例,所以掌握了亲子代之间遗传的实质一切问题也就迎刃而解了。