高中現(xiàn)代進(jìn)化論

劉梅

摘要：在高中的生物教學(xué)中，現(xiàn)代進(jìn)化論中最為關(guān)鍵的教學(xué)要點(diǎn)就是有關(guān)種群基因頻率的計(jì)算。本文主要針對幾種常見的基因頻率的計(jì)算展開闡述，基因頻率的相關(guān)計(jì)算也是高考中的熱點(diǎn)之一。在高中生物教學(xué)中，教師發(fā)現(xiàn)對于大多數(shù)學(xué)生來說有關(guān)種群基因頻率的計(jì)算依然還是一個(gè)難點(diǎn)。筆者從事多年的高中生物教育教學(xué)，在有關(guān)高中現(xiàn)代進(jìn)化論——種群基因頻率的計(jì)算這一塊總結(jié)出自己的一些經(jīng)驗(yàn)，通過對不同的題型進(jìn)行劃分類型，讓學(xué)生掌握計(jì)算的規(guī)律，熟悉套路，萬變不離其宗。

關(guān)鍵詞：高中；進(jìn)化論；基因頻率；計(jì)算一、什么是種群的基因頻率

生物進(jìn)化的本質(zhì)是種群基因頻率的改變，在理想的環(huán)境條件下，種群基因頻率在世代的相傳過程中是相對維持穩(wěn)定的，但理想狀態(tài)始終是不存在的，實(shí)際條件下生物是存在多種因素影響的，比如自然選擇、基因重組、基因突變等等，都會(huì)導(dǎo)致種群基因頻率處于一個(gè)變化的過程中，這一點(diǎn)也很好的解釋了上面所說的生物進(jìn)化的本質(zhì)是種群基因頻率的改變。到底什么叫做基因頻率呢？簡單的說，就是指某種基因在某個(gè)種群中所出現(xiàn)的比例。可以這樣來表示，a%+A%=1。教師務(wù)必要求學(xué)生對概念要有一定的理解，如果在學(xué)習(xí)計(jì)算種群基因頻率的過程中，連最基本的什么是種群的基因頻率都沒有理解，那么后期的教學(xué)就很難進(jìn)行。

二、幾類典型的種群基因頻率的計(jì)算

在高中階段，生物是一門理工類的學(xué)科，它和文科類的發(fā)散思維不同，重在理解和吸收，進(jìn)而融化成自己的知識。理工類學(xué)科強(qiáng)調(diào)建立模型，劃分類型。這一點(diǎn)在生物的學(xué)習(xí)中亦是如此，比如在高中現(xiàn)代進(jìn)化論中，種群基因頻率的計(jì)算這一塊，是教師平時(shí)教學(xué)中的難點(diǎn)也是重點(diǎn)，基本上是在每年的高考中都會(huì)有所涉及。我們以這一問題為例，具體的闡述下如何對所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行分類。根據(jù)本人多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將其大概分為以下的三個(gè)類型。

1.根據(jù)各基因型的個(gè)體數(shù)進(jìn)行計(jì)算首先要求學(xué)生熟練掌握計(jì)算的原則，即種群中的某基因的頻率，等于種群中的該基因的總數(shù)除以種群中的該對等位基因的總數(shù)，再乘以百分之百。這就好像是使用一個(gè)工具的說明書，只有在掌握方法的前提下才能有所下手，才會(huì)有提高使用效率、改進(jìn)不足之處之說。對于這類根據(jù)各基因型的個(gè)體數(shù)進(jìn)行計(jì)算的題型，列舉兩個(gè)具體的實(shí)例。一，隨機(jī)的在某個(gè)種群任意抽取一百個(gè)個(gè)體，經(jīng)檢測得知，基因型為AA的個(gè)體數(shù)為三十個(gè)，基因型為Aa的個(gè)體數(shù)為六十個(gè)，基因型為aa的個(gè)體數(shù)為十個(gè)，那么如何分別求出基因A和a的頻率呢？我們來具體的分析一下，對于這對含有A（a）的等位基因，每一個(gè)個(gè)體都可以認(rèn)為是含有兩個(gè)基因。既然這樣，那么顯然一百個(gè)個(gè)體含有的基因總數(shù)就是兩百個(gè)，A基因的個(gè)數(shù)為六十加上二乘以三十，共一百二十個(gè)，a基因的個(gè)數(shù)為六十加上二乘以十，共八十個(gè)，兩者之和為二百，可見運(yùn)算是正確的。根據(jù)種群基因頻率的計(jì)算方法可知，在上面的這個(gè)種群之中，A基因的基因頻率是用一百二十除以二百，再乘以百分之百，即百分之六十； a基因的基因頻率是八十除以二百，再乘以百分之百，即百分之四十，滿足a%+A%=1，運(yùn)算是正確的。

上面主要是針對常染色體上的基因頻率的計(jì)算，伴性遺傳則又有不同，下面對具體的實(shí)例進(jìn)行分析。某大學(xué)對學(xué)生進(jìn)行了色盲患病的調(diào)查，根據(jù)調(diào)查顯示，在參與調(diào)查的一千五百學(xué)生中，女生共七百八十人，其中患病人數(shù)為二十三人，攜帶者人數(shù)為五十二人；男生共八百二十人，其中患病人數(shù)為六十五人，根據(jù)上述該群體中含有色盲的基因的基因頻率為多少呢？具體的來分析一下，首先，不同于常染色體遺傳，色盲是伴性遺傳，也就是說在男女中出現(xiàn)的比例是不同的，具體來說是伴X染色體上的隱性遺傳。女性的色盲患病者基因型為XaXa，女性的色盲攜帶者基因型XAXa，男性的色盲患病者基因型為 XaY，男性是沒有攜帶者的。題目中，七百八十名女生，患病有二十三人，攜帶者有五十二人，可知在女性之中Xa基因有五十二加上二乘以二十三，即九十八；八百二十名男生，患病有六十五人，那么在男性之中Xa基因有六十五，因此，Xa基因的總數(shù)就是九十八加上六十五，共一百六十三。一千五百名被調(diào)查者的X染色體總數(shù)為八百二十加上二乘以七百八十，共兩千三百八十，所以，綜合上述，該群體的色盲基因頻率就是一百六十三除以兩千三百八十，再乘以百分之百，為百分之六點(diǎn)八。這種類型題雖然是很簡單，但教師在教學(xué)中也要讓學(xué)生注意歸類，掌握方法，遇到題目就不會(huì)不知所措，無從下手。

2.通過基因型概率來求解什么是基因型頻率呢？簡單的說，就是某種基因型的個(gè)體在群體中所占有的比例。在有關(guān)這一塊的學(xué)習(xí)中，常常會(huì)遇到通過基因型頻率來求解基因頻率的相關(guān)計(jì)算。比如，在某一種群中隨機(jī)的任意抽取定量的個(gè)體，已知其中AA基因型的個(gè)體占總數(shù)的百分之二十四，Aa基因型的個(gè)體占總數(shù)的百分之七十二，aa基因型的個(gè)體占總數(shù)的百分之四，分別求出A基因和a基因的基因頻率。顯然，A基因的基因頻率是用百分之七十二除以二再加上百分之二十四，即百分之六十，a基因的基因頻率是用百分之七十二除以二再加上百分之四，即百分之四十，兩者相加為百分之百，可見運(yùn)算正確。這是一類常考的題型，教師在教學(xué)中要引起注意，主要是讓學(xué)生掌握運(yùn)算方法，運(yùn)算起來就很容易了。

3.通過遺傳平衡定律來求解什么是遺傳平衡定律呢？即在一個(gè)能夠隨機(jī)交配的、極大種群之中，沒有選擇、沒有突變、沒有遷入和遷出的前提下，可以認(rèn)為種群的基因頻率能夠保持不變。也就是說滿足三個(gè)要點(diǎn)，一是種群要足夠的大；二是種群之間的個(gè)體都能夠進(jìn)行隨機(jī)交配；三是種群內(nèi)的基因頻率不改變。下面以具體實(shí)例進(jìn)行分析，首先是常染色體上的分析，苯丙酮尿癥一種是常染色體隱性的遺傳。其發(fā)病率不是很高，大約為一萬分之一，那么人群中的丙苯酮尿癥的致病基因a為多少呢？假設(shè)a為致病基因，則攜帶者的基因型即為Aa。由題意可知aa的頻率為一萬分之一，那么也就是q的平方為一萬分之一，所以q也就是a的基因頻率為零點(diǎn)零一。

在伴性遺傳中，遺傳平衡定律的應(yīng)用也有不同。例如上面列舉過的人的色盲遺傳病。假定在某群體之中，已知在男性之中患色盲病的概率為百分之八，求患病基因的基因頻率和女性之中的患病率。可以假設(shè)患色盲的基因Xa頻率為p，正常的基因XA頻率為q。男性患色盲的概率是百分之八，所以Xa頻率就是百分之八，XA頻率為百分之九十二。男性的X染色體都是來自女性，因此，女性之中Xa頻率也是百分之八，XA頻率也是百分之九十二。在女性和男性之中Xa和XA基因頻率都是一樣的，因此整個(gè)人群之中也是相同的比例。接下來求女性中的色盲發(fā)病率，我們依據(jù)p^2+2pq+q^2=1，可知女性中患病率為百分之八乘以百分之八，即百分之零點(diǎn)六四。其實(shí)，遺傳平衡定律是很類似于數(shù)學(xué)的完全平方公式的，其理解可參照完全平方公式，即p^2+2pq+q^2=1。

【總結(jié)】高中生物教學(xué)中有很多重點(diǎn)難點(diǎn)，種群的基因頻率計(jì)算就是較為重要的一個(gè)。根據(jù)本人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將之進(jìn)行分類教學(xué)，我大致將計(jì)算分為以上三個(gè)類型，即根據(jù)各基因型的個(gè)體數(shù)進(jìn)行計(jì)算、通過基因型概率來求解和通過遺傳平衡定律來求解，具體題型具體分析，當(dāng)然也不排除還有一些其他的分類方法，以上只是我個(gè)人的見解，僅供參考。

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