高中生物:遺傳學中機率的計算問題怎麼算

2019-10-09   良知修行



在遺傳學的學習過程中,機率問題是一個頗為棘手的問題,而在解決類似「患病男孩」與「男孩患病」的機率問題時,何時乘以1/2?何時不乘1/2?為什麼?多數學生並不了解。現在我們從遺傳規律人手,詳細推導了「患病男孩」與「男孩患病」的這類問題的機率,並對這類問題做了適當的延伸。具體如下:

常染色體上的基因控制的性狀

【例1】:膚色正常的夫婦生了一個白化女兒,他們再生一個白化男孩的機率是多少?生一個男孩白化的機率是多少?

1.1 分析

白化病為常染色體隱性遺傳病,此題易知雙親均為雜合體(Aa × Aa)。這裡實際涉及到兩種性狀:一是膚色,它由常染色體基因決定;一是性別,它由性染色體決定。由此可知夫婦雙方分別為:AaXY , AaXX , 其後代性狀情況如下表:


表中雌雄配子結合方式共8種,其中既符合「白化」性狀,又符合「男孩」性狀的只有aaXY,它占的比例為1/8,即「白化男孩」的機率為1/8;而表中男孩分別為AAXY, AaXY, AaXY , aaXY ,其中aaXY為白化,占1/4,即「男孩白化」的機率為1/4。同樣的道理我們也可以求得「白化女孩」機率為1/8,「女孩白化」的機率為1/4。

此題若不考慮性別,則Aa × Aa婚配方式,其後代基因型分別為:AA,2Aa,aa,其中aa占1/4,即「白化孩子」的機率為1/4。

根據以上可知:男孩白化機率=女孩白化機率=白化孩子機率=1/4;白化男孩機率=白化女孩機率=白化孩子機率×1/2=1/4×1/2=1/8.

1.2 結論

據上述推導,可以將結論推而廣之。即:常染色體上的基因控制的遺傳病,男孩患病機率=女孩患病機率=患病孩子機率(結論1);患病男孩機率=患病女孩機率=患病孩子機率× l/2(結論2)。

1.3 討論"1/2"的生物學意義(實質)是什麼?

由於常染色體與人的性別無關,因此常染色體基因病在後代中也與性別無關。在減數分裂過程中,由於性染色體與常染色體自由組合,因此後代男女中發病率相同。患病孩子實際包含了男孩患病和女孩患病兩種情況,其發病機率相同。

因此,發病男孩機率=發病女孩機率=患病孩子機率×1/2.由此可見,這裡的「1/2」是指自然狀況下男女的機率均為1/2。

1.4 延伸

以上討論了常染色體上的一對等位基因控制的單一遺傳病,那麼對多對常染色體上的多對基因(不連鎖)控制的多種遺傳病的情況又是如何呢?根據上述討論知:常染色體上的基因控制的性狀與性別無關,而自然狀況下,男女出生的可能性均為1/2,因此,多對常染色體上的多對基因(不連鎖)控制的多種遺傳病,其患病機率仍然符合結論1、結論2。

X染色體上的基因控制的性狀

【例2】:雙親正常,生了一個色盲兒子,這對夫婦再生一個色盲男孩的機率是多大?再生一個男孩色盲的機率是多大?

2.1 分析

根據題意得雙親基因型分別為XBY, XB Xb,後代分別為XBXB,XBXb. XBY, XbY,孩子中既符合「色盲」性狀,又符合「男孩」性狀的只有XbY,因此色盲男孩的機率為1/4(以全部孩子為考查對象);而男孩分別為XBY,XbY,其中Xb Y為色盲,所以男孩色盲的機率為1/2(以男孩作為考查對象)。

2.2 結論

根據上述分析我們可以看出,X染色體上的基因控制的性狀與人類的性別這一「性狀」是「連鎖」的,計算其機率問題時有以下規律:病名在前、性別在後,推測雙親基因型後可直接作圖解,從全部後代中找出患病男女,即可求得患病男(女)的機率,而不需再乘1/2(結論3);若性別在前,病名在後,求機率問題時只考慮相應性別中的發病情況,根據圖解可直接求得(結論4)。

2.3 延伸

以上討論了性染色體上的單一性狀,那麼當個體既患常染色體遺傳病,又患伴性遺傳病時的機率又是如何求得呢?請看下例:

【例3】:人的正常色覺(B)對紅綠色盲(b)是顯性,為伴性遺傳;褐眼(A)對藍眼(a)是顯性,為常染色體遺傳。有一個藍眼色覺正常的女子與個褐眼色覺正常的男子婚配,生了一個藍眼色盲的男孩,這對夫婦生出藍眼色盲男孩的機率是多少?

分析:根據題意可推得雙親基因型分別為AaXB Y, aaXB Xb,因此藍眼孩子的機率為1/2,色盲男孩的機率為1/4(據結論3)。

此題易錯的解法是:由於藍眼孩子的機率為1/2,得藍眼男孩的機率為1/2 X 1/2=1/4;又因為色盲男孩的機率為1/4,所以藍眼色盲男孩的機率是1/4× 1/4=1/16。這樣做的錯誤就在於:考慮常染色體遺傳時忽視了伴性遺傳的存在。

事實上,常染色體遺傳時的性別已由伴性遺傳決定,故不需再乘1/2。

其正確解法應為:因為藍眼孩子的機率為l/2,色盲男孩的機率為1/4,故藍眼色盲男孩的機率為1/2 × 1/4=1/8。

從這裡可以看出,當多種遺傳病並存時,只要有伴性遺傳病,求「患病男(女)孩」機率時一律不用乘1/2(結論5)



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