高中現(xiàn)代進化論

劉梅

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

關鍵詞：高中；進化論；基因頻率；計算一、什么是種群的基因頻率

生物進化的本質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，都會導致種群基因頻率處于一個變化的過程中，這一點也很好的解釋了上面所說的生物進化的本質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種群中所出現(xiàn)的比例。可以這樣來表示，a%+A%=1。教師務必要求學生對概念要有一定的理解，如果在學習計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，那么后期的教學就很難進行。

二、幾類典型的種群基因頻率的計算

在高中階段，生物是一門理工類的學科，它和文科類的發(fā)散思維不同，重在理解和吸收，進而融化成自己的知識。理工類學科強調建立模型，劃分類型。這一點在生物的學習中亦是如此，比如在高中現(xiàn)代進化論中，種群基因頻率的計算這一塊，是教師平時教學中的難點也是重點，基本上是在每年的高考中都會有所涉及。我們以這一問題為例，具體的闡述下如何對所學的內容進行分類。根據(jù)本人多年的教學經(jīng)驗，將其大概分為以下的三個類型。

1.根據(jù)各基因型的個體數(shù)進行計算首先要求學生熟練掌握計算的原則，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，才會有提高使用效率、改進不足之處之說。對于這類根據(jù)各基因型的個體數(shù)進行計算的題型，列舉兩個具體的實例。一，隨機的在某個種群任意抽取一百個個體，經(jīng)檢測得知，基因型為AA的個體數(shù)為三十個，基因型為Aa的個體數(shù)為六十個，基因型為aa的個體數(shù)為十個，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，每一個個體都可以認為是含有兩個基因。既然這樣，那么顯然一百個個體含有的基因總數(shù)就是兩百個，A基因的個數(shù)為六十加上二乘以三十，共一百二十個，a基因的個數(shù)為六十加上二乘以十，共八十個，兩者之和為二百，可見運算是正確的。根據(jù)種群基因頻率的計算方法可知，在上面的這個種群之中，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，運算是正確的。

上面主要是針對常染色體上的基因頻率的計算，伴性遺傳則又有不同，下面對具體的實例進行分析。某大學對學生進行了色盲患病的調查，根據(jù)調查顯示，在參與調查的一千五百學生中，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，為百分之六點八。這種類型題雖然是很簡單，但教師在教學中也要讓學生注意歸類，掌握方法，遇到題目就不會不知所措，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體在群體中所占有的比例。在有關這一塊的學習中，常常會遇到通過基因型頻率來求解基因頻率的相關計算。比如，在某一種群中隨機的任意抽取定量的個體，已知其中AA基因型的個體占總數(shù)的百分之二十四，Aa基因型的個體占總數(shù)的百分之七十二，aa基因型的個體占總數(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，可見運算正確。這是一類常考的題型，教師在教學中要引起注意，主要是讓學生掌握運算方法，運算起來就很容易了。

3.通過遺傳平衡定律來求解什么是遺傳平衡定律呢？即在一個能夠隨機交配的、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，可以認為種群的基因頻率能夠保持不變。也就是說滿足三個要點，一是種群要足夠的大；二是種群之間的個體都能夠進行隨機交配；三是種群內的基因頻率不改變。下面以具體實例進行分析，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的基因頻率為零點零一。

在伴性遺傳中，遺傳平衡定律的應用也有不同。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，即百分之零點六四。其實，遺傳平衡定律是很類似于數(shù)學的完全平方公式的，其理解可參照完全平方公式，即p^2+2pq+q^2=1。

【總結】高中生物教學中有很多重點難點，種群的基因頻率計算就是較為重要的一個。根據(jù)本人的教學經(jīng)驗，將之進行分類教學，我大致將計算分為以上三個類型，即根據(jù)各基因型的個體數(shù)進行計算、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，當然也不排除還有一些其他的分類方法，以上只是我個人的見解，僅供參考。

參考文獻：

[1]馬兆英，基因頻率的計算類型及解法，《中學生物教學》，2004（12）：31-32

[2]雷德春、李承純，怎樣計算種群中基因頻率和基因型頻率，《中學生理科應試：高中》，2005（1）：50-51

[3]左延柏，基因頻率計算題的分類解析，《新高考：物理化學生物》，2007（12）：44-46

[4]孫曉梅，談談基因頻率的計算方法及應用，《課外閱讀：中下》，2012（24）：290-290endprint