高考一輪復習生物知識點：遺傳平衡定律

（遺傳平衡定律）的適用范圍及其應(yīng)用剖析

在高中生物遺傳學內(nèi)容的學習中，同學們遇到概率計算題，望而生畏，其中不排除種群基因頻率和基因型頻率的計算。而對種群基因頻率的計算，很多情況都要用到哈代-溫伯格定律來進行計算，但在應(yīng)用的過程中，同學們常將該定律的適用范圍混淆而得到不同的錯誤結(jié)果。現(xiàn)將其應(yīng)用剖析如下：

首先，弄清遺傳平衡定律的定義。遺傳平衡定律：在一定條件下，群體的基因頻率和基因型頻率在一代一代繁殖傳代中保持不變，即law of genetic eauilibriam。

其次，理解遺傳平衡定律的適用條件：（1）是一個很大的群體；（2）隨機婚配（或交配）而非選擇性婚配（交配）；（3）沒有自然選擇；（4） 沒有突變發(fā)生；（5）沒有大規(guī)模遷移。

種群的基因頻率能否保持穩(wěn)定呢？英國數(shù)學家哈代(G.H.Hardy,1877-1947)和德國醫(yī)生溫伯格(W.Weinberg,1862-1937)分別于19和19獨立證明,如果一個種群符合下列條件:1、種群是極大的；

2、種群個體間的交配是隨機的,也就是說種群中每一個個體與種群中其他個體的交配機會是相等的；3、沒有突變產(chǎn)生；4、種群之間不存在個體的遷移或基因交流；5、沒有自然選擇。那么,這個種群的基因頻率(包括基因型頻率)就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律,也稱哈代-溫伯格平衡。

第三、注意遺傳平衡定律的推導包括三個步驟:1.從親本到所產(chǎn)生的配子；2.從配子的結(jié)合到子一代(或合子)的基因型；3.從子一代(或合子)的基因型到子代的基因頻率。下面用一個例子來說明。

在一個兔種群中,有一半的兔體內(nèi)有白色脂肪,基因型為YY,另一半的兔體內(nèi)有黃色脂肪,基因型為yy。那么,這個種群中的基因Y和基因y的頻率都是0.5。

在有性生殖過程中,在滿足上述五個條件的情況下,這個種群產(chǎn)生的具有Y和y基因的精子的比例是0.5:0.5,產(chǎn)生的具有Y和y基因的卵細胞的比例也是0.5:0.5。

因此,子一代中基因Y和基因y的頻率不變,仍然是0.5:0.5。如果繼續(xù)滿足上述五個條件,這個種群中基因Y和基因y的頻率將永遠保持0.5:0.5,而基因型YY、Yy、yy的頻率也會一直保持0.25、0.5和0.25。

如果用p代表基因Y的頻率,q代表基因y的頻率。那么,遺傳平衡定律可以寫成:

(p+q)2=p2+2pq+q2=1

p2代表一個等位基因(如Y)純合子的頻率,q2代表另一個等位基因(如y)純合子的頻率,2pq代表雜合子(如Yy)的頻率。如果一種群達到了遺傳平衡,其基因型頻率應(yīng)當符合YY：Yy：yy=p2：2pq：q2。

遺傳平衡所指的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化,也就是說種群的進化是必然的。

實例：例題1、利用遺傳平衡定律計算遺傳病的子代患病機率。在歐洲人群中，每2500人就有1人患囊性纖維變性，這是一種常染色體遺傳病。

如果一對健康的夫婦生有一個患病的兒子，該女子離婚后又與另一健康男子再婚，則婚后他們生一患病男孩的概率是：

A.1/25     B.1/100     C.1/200    D.1/625

解析 從題中可知該病為常染色體隱性遺傳。若致病基因用a表示，人群中患者aa基因型頻率qq=1/2500，因此a基因頻率q=1/50,A的基因頻率q=1-1/50≈1,人群中攜帶者Aa的基因型頻率2pq≈2q≈1/25。

因此丈夫為攜帶者的概率約為1/25，而妻子一定為Aa,所以該夫婦生患病男孩的概率為1/25×1/4×1/2≈1/200。

例題2、利用遺傳平衡定律推導種群自由交配產(chǎn)生后代的類型及比例。

（1）若群體在生長繁殖中不存在選擇，個體的生存能力、繁殖機會都相同

要推導含有多種基因型的群體隨機交配產(chǎn)生的后代，一般方法是從具體過程出發(fā)，先列出交配類型并計算每種類型的比例，然后分別推導子代，匯總后能得出后代比例。若從另一角度去考慮可以使思維更簡捷，自由交配中配子隨機結(jié)合符合遺傳平衡的條件，即從親代到子代基因頻率不變，利用遺傳平衡定律公式就可直接求出子代的比例。

如：某植物種群中AA基因型個體占30%，aa型個體占20%，Aa型個體占50%，種群個體之間進行自由傳粉，求產(chǎn)生的子代中AA和aa個體分別占的比例為        。

解析 已知親代群體的基因型頻率，可算出A基因頻率p=30%+1/2×50%=55%，a基因頻率q=20%+1/2×50%=45%，從親本到子代基因頻率不變，并通過隨機交配達到遺傳平衡，因此子代AA頻率為p2=55%×55%=30.25%，aa頻率為q2=45%×45%=20.25%。

（2）若群體在生長或繁殖中存在選擇，某種基因型個體被淘汰

如果自然選擇或人工選擇淘汰了某種基因型個體，使其不能生存或繁殖，而選擇后組成的親本群體，它們的配子不再有淘汰且隨機交配，則從親本到子代的基因頻率不變，在確定親本的基因型種類及比例后仍可利用遺傳平衡定律公式求子代比例。

如：在一個植物種群中，AA個體占1/4，Aa個體占1/2，aa個體占1/4，aa個體在幼苗階段死亡，種群個體自由交配產(chǎn)生子代，求后代成熟植株中AA和aa個體所占比例為。

解析 群體中aa個體因死亡而不參與繁殖，親本群體由AA和Aa兩種基因型個體組成，AA型占1/3，Aa占2/3，該群體中A基因頻率為2/3，a為1/3，雌、雄配子中A和a型都分別為2/3和1/3，配子隨機結(jié)合，所以子代中AA頻率=2/3×2/3=4/9，aa頻率=1/3×1/3=1/9，Aa頻率=2×1/3×2/3=4/9，又因aa型在幼苗期死亡，所以成熟植株中AA和Aa個體各占1/2。