基因频率题解法

基因频率的计算在现行教材生物进化中既是重点又是难点,并在遗传学中经常用到,“用数学方法讨论基因频率的变化”已写进新的《生物课程标准》中。可以预测,此类题目将会越来越多,难度也会越来越大。为了适应生命科学发展和教育教学改革的形势, 笔者总结和归纳了基因频率的几种主要题型的解题思路与计算方法,现汇集如下,供广大读者参考。     

用数学方法探究基因频率变化的活动设计

利用不同颜色的纸片模拟不同的"自然环境"和"猎物",让学生充当"捕食者"参与活动,以小组合作的方式来探究基因频率变化。实验结果表明,以小组合作的方式让学生进行数据统计、计算分析、绘制图表、交流讨论,能使其很好地理解种群、种群基因库和基因频率3个基本概念,使其深刻体验自然选择下种群基因频率的变化,并学会基因频率的计算方法。     

种群空间格局研究的零频率方法

在建立S~2=a'(-lnP_0)~b'模型的基础上,结合Gerrard＆Chiang模型(m=a(-InP_0)~β)和扩散系数C,本文提出一个种群空间格局研究的零频率方法.根据种群聚集临界零频率,可对空间格局连续统作出定量描述,按参数(b'-β)可将生物种群划分为“聚集度非零频率制约型”、“聚集度逆零频率制约型”和“聚集度零频率制约型”3种类型.通过13种生物种群资料的实例验证,表明新模型能客现地反映出种群空间格局的本质特征,应用于低密度种群已显示出它的独到之处.此外,文中还推导出了确定理论抽样数的公式和简易序贯抽样决策模型.     

对一类基因频率题解法的分析

<生物学通报>2006年第3期<基因频率题解法>一文(以下简称原文),从3个方面对基因频率的计算给出了总结和归纳.笔者读后颇受启发,但经笔者仔细推敲发现,其中的第2种类型:"已知基因型频率,求基因频率"中的例3的解答有待于商榷.     

基因频率在遗传概率计算中的应用

基因频率与遗传概率计算的整合,确实给师生的教与学带来较大的难度。通过精选多个有针对性、“环环相扣”的案例解析,简介基因频率的求解方法及在遗传概率计算中的应用。     

用数学方法讨论基因频率的变化

“用数学方法讨论基因频率的变化”是《必修2遗传与进化》中“2．6生物的进化”的实验。观察和实验是自然科学的两大基石,数学则是科学的皇冠,本实验实质上是一个运用数学进行的一个思维探究实验．使学生能较充分地感悟生物学科作为一门自然科学课程。在其研究过程中运用数学方法的重要性。     

中国人群基因频率的主成分分析

对中国人群中38个基因座的130个等位基因的频率进行了主成分分析, 绘制了主成分分布地图和主成分综合地图. 结果显示, 汉族人群的第1主成分分布反映了南方蒙古人种与北方蒙古人种间遗传结构差异的梯度变化, 而其第2主成分分布则反映了蒙古人种与高加索人种间的基因流动. 中国少数民族人群的第1主成分分布与汉族中的第2主成分相似, 而第2主成分分布则与汉族中的第1主成分相似. 当将中国汉族与少数民族的基因频率放在一起分析时, 所得出的主成分分布基本上与少数民族的相似. 中国人群基因频率的第3, 4主成分的分布则可能反映了古代某些地区人口骤增而向外扩展的历史事件. 中国人群基因频率主成分综合地图明显地显示出: 在亚洲的南、北方蒙古人种间有一明显的分界线--长江. 猜测: 如果中国现代人确实起源于非洲, 则南、北方蒙古人种的祖先在进入亚洲以前已经分开, 南方蒙古人种的祖先自非洲或中东沿海岸向东迁徙、扩展、直至东南亚, 然后折向北, 至华南, 再直至长江, 甚至可能有一段时间曾占据过长江以北的一些地区. 北方蒙古人种的祖先则在帕米尔以北地区自西向东, 直至东北亚, 再扩展至美洲、日本等地, 同时向南, 直至长江. 在近二三千年内, 北方蒙古人种才不断向长江以南扩展、渗透.     

高中生物新教材第七章、第八章、第九章内容分析及教学建议

第七章　生物的进化1　教材分析本章教材安排了“现代生物进化理论简介”、“生物的进化过程和分界”、“人类的起源和发展”三节内容。与原教材相比 ,本章在知识结构体系上作了重大调整 ,删去了“生命的起源”、“生物进化的证据”两节内容 ,只保留了“生物进化”一节的部分内容。这样处理使新教材的内容更科学、更严谨 ,更符合学生的认知发展规律。“现代生物进化理论简介”是本章教学重点 ,这节内容是在原教材“生物进化学说”基础上的“提升”。“种群是生物进化的单位”部分主要讲述了种群、种群基因库、基因频率等基本概念 ,尤其是种…     

中国圈养食蟹猴TrimCyp基因频率

TRIM 5α在绝大部分的旧大陆猴中扮演抗逆转录病毒的角色,能够限制HIV-1的活性。TRIMCyp融合基因是继TRIM 5α后的另一个抗HIV-1因子研究热点。旧大陆猴的TRIMCyp融合基因是由CypA假基因cDNA序列以逆转录转座的方式插入至TRIM5基因的3’非翻译区形成,而且TRIMCyp融合基因在不同灵长类动物中具有地域、基因频率、基因型以及抗逆转病毒效应的差异。虽然食蟹猴TRIMCyp基因的频率在东南亚几个国家或地区已经被初步调查,但是,中国大陆食蟹猴养殖场的TRIMCyp基因频率还没有明确阐明。该研究对中国5个省11个养殖场共1594个食蟹猴(Macaca fascicularis)繁殖种群随机样本的TRIMCyp基因频率进行了筛查研究,发现各场频率略有差异,从7.65%～19.79%不等,显著低于已报道的菲律宾、马来西亚和印度尼西亚来源食蟹猴的TRIMCyp基因频率(34.85%~100%)。该原因可能是由于后者是建立于1978年的封闭群。对带有TRIMCyp融合基因的个体CypA测序发现带有NE单倍型的食蟹猴个体很少,NE单倍型频率(4.93%)显著低于东南亚三个国家食蟹猴的NE单倍型频率(11.1%～14.3%)纯合子。该研究为进一步开展食蟹猴HIV-1动物模型和发病机制提供了基础信息。     

对一个概率计算问题的分析

《生物学通报》2006年第4期“遗传学中基因频率和基因型频率的有关问题”一文中,例2的解法明显错误,分析如下:例2某人群中,每10 000人中有一白化病患者。有一正常女性(其父母均正常,其弟患白化病)与一正常     

基因频率的计算问题例析

基因频率是指某群体中,某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比率。关于基因频率的计算问题是常见的一类题型,大体可以分为两类:常染色体上的基因频率计算和X染色体上的基因频率计算。由于X染色体上的基因在Y上没有等位基因,是成单存在的,因此其计算方法与常染色体基因不同,需要特别注意。     

桔小实蝇抗性个体流动对抗性个体频率的影响

为了解害虫个体的迁移对害虫群体抗药性发展的影响, 本研究利用实验室内建立的桔小实蝇Bactrocera dorsalis对敌百虫和高效氯氰菊酯两种抗性品系以及相对敏感品系, 设计5%~25%个体的迁移比例, 研究桔小实蝇抗、 感个体流动对原始种群抗性个体频率的影响。结果表明: 桔小实蝇抗性个体迁入敏感种群, 使得敏感种群抗性个体频率增加, 在抗性个体迁移率为25%时, 影响敏感种群敌百虫和高效氯氰菊酯抗性个体频率的变化值分别为20.04%和41.75%; 同样随着敏感个体迁入比例的增加, 抗性种群中抗性个体频率降低程度越大, 在敏感个体迁移率为25%时, 抗性种群敌百虫和高效氯氰菊酯抗性个体频率的变化值分别为56.20%和25.88%。利用抗性个体频率变化值与相应迁移率的比值来表示迁移的相对效率, 在抗性个体迁移率为5%时, 影响敏感种群抗性个体频率变化的相对效率最高; 在敏感个体迁移率分别为5%和10%时, 影响敌百虫抗性种群和高效氯氰菊酯抗性种群抗性个体频率变化的相对效率最高。以抗、 感个体迁移引起的抗性个体频率变化值进行趋势拟合, 发现抗敌百虫与抗高效氯氰菊酯桔小实蝇品系不同迁移比例下的抗性个体频率变化趋势分别符合密度模型(density model)和房屋模型(housing model), 相关系数分别是0.9696和0.9647。研究结果表明通过合理地设计抗、 感迁移比例能有效地延缓桔小实蝇抗性水平的上升, 达到抗性治理的目的。     

模拟自然选择条件下黑腹果蝇基因频率变化的实验

条件致死突变是指在某些条件下存活,而在另一些条件下致死的突变。利用黑腹果蝇的条件致死突变,模拟自然选择的环境,将自然选择在一个较短的时间内还原出来,探究了在自然选择条件下黑腹果蝇的基因频率的变化情况。本实验为人教版高中《生物遗传与进化（必修2）》中,探究实验“自然选择对基因频率变化的影响”人为创设的情境提供了实验的支持,也为自然选择的机制等相关内容的教学提供了实践背景。     

遗传平衡定律的推广及应用

生物进化的实质是种群基因频率的改变.介绍了遗传平衡定律的适用范围、表达式、推广及应用,概述了突变、基因重组、自然选择、迁移、遗传漂变等因素对遗传平衡及基因频率的影响.     

基因频率及基因型频率的计算

高考及奥赛复习资料中很多有关基因频率或基因型频率计算的题目。不同情况下应采用不同的方法．现归纳如下：     

云南地区恒河猴MHC部分基因频率及多态性的分析

目的不同种群恒河猴（Macaca mulatta）主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex,MHC）基因的差异性,很大程度上影响了用其作为动物模型的实验研究结果的稳定性、可靠性和可重复性。清晰了解云南地区恒河猴种群免疫遗传学背景对于运用该种群开展各项研究非常重要。恒河猴基因Mamu（Macaca mulatta）-A＊01就被公认与猴免疫缺陷病毒（SIV）的感染与延缓病程相联系。Mamu-Ⅱ类等位基因Mamu-DRB1＊0306、0309有研究表明也与SIV感染后的病程发展有关。方法针对目前研究热点的Mamu-A＊01基因及Ⅱ类Mamu-DRB1＊0306、0309基因,采用序列特异性引物-聚合酶链式反应方法（PCR-SSP）,对云南地区的140只恒河猴（其中92只来源于云南景东野外自然繁殖群、48只来源于本灵长类中心自繁群）进行检测。并对阳性样本用部分测序结合单链构象多态性分析（SSCP）的方法加以验证。结果Mamu-A＊01检测结果为阴性。Mamu-DRB1＊0306、0309基因频率分别为32%及45%。结论初步显示云南地区恒河猴种群Mamu-A＊01基因可能缺失或基因频率很低,但存在Mamu-DRB1＊0306、0309基因。初步证明SSCP方法代替大规模测序是可行的,为云南地区恒河猴在AIDS研究中的应用提供了部分依据,一定程度上填补了该种群的遗传背景资料。     

贵州南部6个民族5对遗传性状的基因频率

对贵州南部地区布依族、苗族、水族、侗族、毛南族和汉族5对遗传性状的基因频率进行了研究,并对民族间基因频率差异进行显著性检验。结果显示：（1）发型和鼻梁侧面观的显性基因频率均明显低于隐性基因频率,而鼻孔形状则相反。（2）内眦褶、鼻梁侧面观、发型和上眼睑皱褶的基因频率在民族间差异较大,而鼻孔形状则较小。     

遗传学中基因频率和基因型频率的有关问题

在教学中发现,学生普遍对孟德尔遗传规律的应用存在问题,在处理基因频率和基因型频率的有关问题时常常出现概念不清的错误。为此,笔者特别精选了几道例题从不同侧面来分析产生错误的原因和分析解决问题的方法,取得了较好的教学效果。     

湖南苗族10对遗传性状的基因频率

报道了湖南苗族321(男164,女157)例中学生的拇指类型、中指毛、眼睑、耳垂、前额发际、环食指长、小指弯曲、蒙古褶、达尔文结、发旋共10对遗传性状的基因频率。研究显示,中指毛的显性基因频率最高,明显高于除眼睑和小指弯曲外的其他7对性状的显性基因频率；而且,湖南苗族多数遗传性状的显性基因频率与国内其他民族存在显著差异。     

中国人eNOS基因VNTR多态性的基因型与等位基因频率

一氧化氮合酶（nitric oxide synthase,NOS）催化L－精氨酸的氧化反应生成L－瓜氨酸和一氧化氮（nitric oxide,NO）。NO可通过cGMP依赖的信号传导途径介导平滑肌细胞舒张,是调节血管张力的重要信使分子。NO尚可抑制血小板凝集,对血栓形成起重要调节作用。目前在哺乳动物中已发现细胞来源、表达方式和活性调节不同的3种NOS同工酶,分别为神经元型NOS（neuronal NOS,nNOS）、诱导型NOS（inducible NOS,iNOS）和内皮细胞型NOS(endothelial NOS,eNOS）。人的eNOS基因位于第7号染色体长臂（7q36）,全长约21kb,含有26个外显子和25个内含子。eNOS基因存在多个与心脑血管疾病相关的基因多态性位点。其中位于第4内含子的一个以27bp为核心的数目可变性串联重复序列（variable number of tandem repeat,VNTR）多态性位点,已被证实与原发性高血压、心肌梗死和静脉血栓形成有关。目前在我国尚缺乏NOS基因多态性在正常人群中基因型及等位基因频率分布的统计资料。为此,我们从316名健康中国人的基因组DNA检测了eNOS基因第4内含子VNTR多态性的基因型和等位基因,鉴定出重复6次、5次和4次的3种等位基因,以及6／5杂合、5／5纯合、5／4杂合和4／4纯合的4种基因型。同时我们将正常中国人eNOS基因VNTR多态性的基因型和等位基因频率与其他种族的相关资料进行了统计对比。结果表明,中国人eNOS基因VNTR的各种基因型和等位基因频率与日本人相似,4／4纯合基因型频率与高加索人差异显著,各种基因型和等位基因频率与非裔美国人均存在显著差异。