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1高中生物相关计算专题专题五生物的遗传、变异、进化相关计算一、与遗传的物质基础相关的计算：1．有关碱基互补配对原则的应用：（1）互补的碱基相等，即A＝T，G＝C。（2）不互补的两种碱基之和与另两种碱基之和相等，即A+G=A+C=G+T=C+T=50%（3）两碱基之和之比在双链DNA分子中：●能够互补的两种碱基之和与另两种碱基之和的比同两条互补链中的该比值相等，即：（A+T）/（G+C）=（A1+T1）/（G1+C1）=（A2+T2）/（G2+C2）；●不互补的两种碱基之和与另两种碱基之和的比等于1，且在其两条互补链中该比值互为倒数，即：（A+G）/（T+C）=1；（A1+G1）/（T1+C1）=（T2+C2）/（A2+G2）（4）双链DNA分子中某种碱基的含量等于两条互补链中该碱基含量和的一半，即A＝（A1＋A2）/2（G、T、C同理）。2．DNA复制有关的计算：⑴复制n次，生成2n个DNA分子。⑵若取一个被15Ｎ标记的DNA分子，转移到14Ｎ的培养基上培养（复制）若干代。则有以下规律：①子代DNA分子中，含15Ｎ的有2个，只含15Ｎ的有0个；含14Ｎ的有2ｎ个，只含14Ｎ的有（2ｎ－2）个。做题时应看准是“含有”还是“只含有”。②无论复制多少次，含15Ｎ的DNA分子始终是2个，占总数比例为2／2ｎ。③子代DNA分子的链中：总链数2n×2=2n+1条。含15Ｎ的链始终是2条，占总数比例为2／2n+1=1／2n。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。④若一亲代DNA含有某种脱氧核苷酸ｍ个，前ｎ次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸ｍ×（2n－1）个。第ｎ次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为ｍ×2ｎ－13．设一个DNA分子中有n个碱基对，则这些碱基对可能的排列方式就有4n种，也就是说可以排列成4n个DNA分子。例１：某个DNA片段由500对碱基组成，A+T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（）A、330B、660C、990D、1320解析：由A+T占碱基总数的34%，可求出T=17%；由C+T=50%，可求出DNA分子中C=33%，C碱基个数为1000×33%=330个。根据公式m×(2n－1)得：330×（22－1）=990。答案：选C例2、将15N标记的一个DNA分子放入含14N的培养基中连续培养四代，则后代DNA分子中只含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为（）A、1:1B、7:1C、8:1D、15:1解析：DNA复制4次后得到24=16个DNA分子，其中15N为2个，只含14N为14个，所以答案：选B例3、已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，某基因编码区转录时的模板链的碱基排列顺序如下：TAAGCTACTG…（共省略40个碱基）…GAGATCTAGA，则此基因控制合成的蛋白质中含有氨基酸个数最多为个。解析：根据碱基互补配对原则，由模板链的排列顺序得出mRNA的排列顺序为AUUCGAUGAC…(共省略40个碱基)…CUCUAGAUCU，首先找出起始密码子AUG，再找出终止密码子UAG，算出2二者之间的碱基个数为48个，共计16个密码子编码氨基酸，所以答案为16个。二、有关遗传基本规律的计算：1．一对相对性状的杂交实验中：（1）F1产生的两种雌雄配子的几率都是1/2；（2）在F2代中，共有3种基因型，其中纯合子有2种（显性纯合子和隐性纯合子），各占1/4，共占1/2，杂合子有一种，占1/2；（3）在F2代中，共有2种表现型，其中显性性状的几率是3/4，隐性性状的几率是1/4，在显性性状中，纯合子的几率是1/3，杂合子的几率是2/3。（4）一对等位基因的杂合子连续自交n代，在Fn代中杂合子占(1/2)n，纯合子占1－(1/2)n2．两对相对性状的杂交实验中：（看必修2的P10图1—8笔记）（1）F1双杂合子产生四种雌雄配子的几率都是1/4；（2）在F2中，共有9种基因型，各种基因型的所占几率如下表：F2代基因型的类型对应的基因型在F2代中出现的几率纯合子YYRR、YYrr、yyRR、yyrr各占1/16杂合子一纯一杂YYRr、yyRr、YyRR、Yyrr各占2/16双杂合YyRr占4/16（3）在F2代中，共有四种表现型，其中双显性性状有一种，几率为9/16（其中的纯合子1种，占1/9，一纯一杂2种，各占2/9，双杂合子1种，占4/9），一显一隐性状有2种，各占3/16（其中纯合子2种，各占1/6，一纯一杂2种，各占2/6），共占6/16，双隐性性状有一种，占1/16。3．配子的种类数＝2n种（n为等位基因的对数）。4．分解组合法在自由组合题中的应用：基因的自由组合定律研究的是控制两对或多对相对性状的基因位于不同对同源染色体上的遗传规律。由于控制生物不同性状的基因互不干扰，独立地遵循基因的分离定律，因此，解这类题时我们可以把组成生物的两对或多对相对性状分离开来，用基因的分离定律一对对地加以研究，最后把研究的结果用一定的方法组合起来，即分解组合法。这种方法主要适用于基因的自由组合定律，其大体步骤是：●先确定是否遵循基因的自由组合定律。●分解：将所涉及的两对（或多对）基因或性状分离开来，一对对单独考虑，用基因的分离定律进行研究。●组合：将用分离定律研究的结果按一定方式进行组合或相乘。1、“患病男孩”与“男孩患病”类问题的计算：患病男孩：1／2（孩子性别概率）×患病的概率男孩患病：在男孩中求患病的概率。患病的概率可用交叉相乘法：患病概率不患病概率甲病ｍ１－ｍ乙病ｎ１－ｎ后代两病兼患的概率：ｍｎ后代只患甲病的概率：ｍ（１－ｎ）后代只患乙病的概率：ｎ（１－ｍ）后代不患病的概率：（１－ｍ）（１－ｎ）后代患病的概率：１－（１－ｍ）（１－ｎ）２根据孟德尔自由组合规律的性状分离比９：３：３：１及１：１：１：１计算：3（１）明确９：３：３：１中各数字代表的基因组成及表现型：９代表ＡＢ代表双显性性状；３代表Ａｂｂ代表单显性性状；３代表aaＢ代表另一种单显性性状；1代表aabb代表双隐性性状。（2）会利用上述比例进行变形。弄清题中的基因之间的关系，及相关的性状表现。知道以上四种基因组成中哪几项合并了。如：12：3：1是由（9+3）：3：1；9：6：1是由9：（3+3）：1；9：7是由9：（3+3+1）变化而来。3、自交与自由交配中的计算：（1）杂合子自交n次：①后代中杂合子、纯合子所占的比例：杂合子1／2ｎ；纯合子（AA或aa）：（1－1／2ｎ）。②逐代淘汰隐性纯合子（或显性纯合子致死）的情况：杂合子：2／（2ｎ+1）；纯合子（AA或aa）：1－2／（2ｎ+1）=（2ｎ－1）／（2ｎ+1）。（2）自由交配时，后代的基因型所占的比例可用基因频率来计算：设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则有AA出现的概率为p2；Aa出现的概率为2pq；aa出现的概率为q2.例1：1、一对正常的夫妇，生了一个白化病兼色盲的儿子，问：（1）该夫妇再生一个白化病兼色盲儿子的概率是。（2）该夫妇再生一个儿子，只患一种病的概率是。（3）该夫妇生一个两病兼患的女儿的概率是。解析：（1）由条件可得出该夫妇的基因型：丈夫：AaXBY、妻子：AaXBXb。后代患白化病的概率为：1/4；患色盲儿子的概率是1/4，所以再生一个白化病兼色盲儿子的概率是1/4×1/4=1/16；（2）儿子患白化病的概率为1/4，不患白化病的概率为3/4；患色盲的概率是1/2,不患色盲的概率是1/2。所以儿子只患一种病的概率是：1/4×1/2+3/4×1/2=1/2。（3）女儿患白化病的概率是1/4,患色盲的概率是0，所以生一个两病兼患的女儿的概率是0。（答案：1/161/20）例2、一种观赏植物的颜色，是由两对等位基因控制，且遵循基因自由组合规律。纯合的蓝色品种与纯合的鲜红色品种杂交，F1都为蓝色；F1自交，得到F2，F2的表现型及其比例为9蓝：6紫：1鲜红。若将F2中的蓝色植株中的双杂合子用鲜红色植株授粉，则后代的表现型及其比例为（）A、1紫：1红：1蓝B、1紫：2蓝：1红C、1蓝：2紫：1红D、2蓝：2紫：1红解析：由题意知，蓝色由AB控制，鲜红色由aabb控制，紫色由Abb和aaB控制。AaBb与aabb杂交，子代中AB：Abb:aaB:aabb=1：1：1:1，即蓝色：紫色：鲜红色=1:2:1。选C补充：（2015宜宾二诊）某种植物的表现型有高茎（H）和矮茎（h）、紫花和白花。已知紫花形成的生物化学途径是：其中，A和a、B和b是分别位于两对染色体上的等位基因，A对a、B对b为显性。研究小组用纯合的高茎白花植株与纯合的矮茎白花植株杂交得F1，F1自交产生F2，结果如下表：子代F1F2表现型高茎紫花高茎紫花高茎白花矮茎紫花矮茎白花243株188株81株64株请回答：（1）根据实验结果分析，F1的高茎紫花植株的基因型为，控制花色性状遗传的基因遵循了孟德尔的定律。4（2）理论上，F2中的高茎紫花植株的基因型有种，其中能稳定遗传的高茎紫花植株所占比例为；在F2中，紫花植株与白花植株之比为。（3）若将F2中的全部矮茎白花植株进行自由交配，子代中出现紫花植株的几率为。（4）取双杂合子的矮茎紫花植株的花药进行离体培养，获得单倍体幼苗若干，它们的基因型为；若对所获的单倍体幼苗用一定浓度的秋水仙素溶液进行处理，所得植株中出现白花植株的几率为。（5）与B基因转录的mRNA相比，该植物的b基因转录的mRNA中UGA变为AGA，其末端序列成为“－GCGAGCGCGAGAACCCUCUAA”，则b基因比B基因多编码个氨基酸（起始密码子位置相同，UGA、UAA为终止密码子）。（6）在紫花形成的生物化学途径中，如果产生的中间产物呈红色（形成红花），那么基因型为AaBb的植株进行自交，子代植株的表现型及比例为。三、遗传系谱图解题一般步骤：1、显隐性判断不需要判断：教材上以出现过的遗传方式，题干中以明确告知遗传方式的。需要判断：未知的遗传方式步骤：无中生有―――隐性（亲代双亲无病子代有病）有中生无―――显性（亲代双亲有病子代无病）例：下图是具有两种遗传病的家族系谱图，设甲病显性基因为A，隐性基因为a；乙病显性基因为B，隐性基因为b。若II-7为纯合体，请据图回答：问题（1）：甲病是致病基因位于___染色体上的___性遗传病；乙病是致病基因位于___染色体上的___性遗传病。Ⅰ、甲病判断解题图例：Ⅱ、乙病判断解题图例：52、致病基因位置判断步骤：①不需要判断：教材上以出现过的遗传方式，题干中以明确告知遗传方式的。②需要判断：未知的遗传方式确定致病基因的位置，即是在常染色体上还是在性染色体。基本方法是根据性染色体上的致病基因的遗传规律确定，若不符合则是位于常染色体上。分析：①确认或排除伴Y遗传。观察遗传系谱图，如发现父病、子全病、女全不病，则可判定此病为伴Y遗传。②利用反证法排除X染色体遗传，确定常染色体遗传。解题流程：Ⅰ、已确定显性遗传病后，判断致病基因位置解题图例1：解题图例2：上海高考题Ⅱ、确定隐性遗传后，判断致病基因位置解题图例1：解题图例2：6Ⅲ、题干中设置附加条件没有上述能确定排除X染色体的特点系谱图，根据题干附加条件考虑。例：图为某一家族中甲、乙两种遗传病调查后得到的系谱图。Ⅰ4的家庭中没有乙病史。试回答（以A与a、B与b依次表示甲、乙两种遗传病基因及等位基因）：(1)甲病的遗传属于染色体性遗传；乙病最可能属于染色体性遗传。解题图例：没有典型系谱图特征,依据题干条件或从可能性方面推断练习1：判断遗传方式)在一个远离大陆且交通不便的海岛上，居民中有66%为甲种遗传病（基因为A、a）致病基因携带者。岛上某家族系谱中，除患甲病外，还患有乙病（基因为B、b），两种病中有一种为血友病，请据图回答问题：解题图例：（1）______病为血友病，另一种遗传病的致病基因在_________染色体上，为______性遗传病。3、个体基因型及个体基因型概率确定：在显隐性确定基础上根据个体表现型及个体的亲代或子代表现型、基因型确定个体基因型，