遗传计算题解法

多变的试题，不变的解法

同学们在备考时会做很多的预测题，但很少会击中当年的高考题。其实，虽然我们无法命中题目，但可以命中解题规律和知识原理。不管生物试题如何灵活多变，基础知识及解题技巧是通用的。本文带同学们看看如何利用旧知识来解答新题。

一、求亲本基因型不确定时的遗传概率——不变

的配子基因频率法

例1 右图是某家族单基因遗传病系谱图, 基因用

A 、a 表示, 已知5是纯合体。请据图回答，若个体12

和13婚配，则子女中患病的概率是 。

【思维导引】本题只涉及一对等位基因的遗传，

但题中个体12和13的基因型有多种可能。其解题思路是：通过分析遗传系谱图确定遗传方式及基因在染色体的位置→分析个体12和13可能的基因型→求出个体12和13产生各种基因的基因频率→两个亲本a 基因频率相乘即为子女患病的概率。

解析：根据正常双亲1和2生出患者7可知，该遗传病为常染色体隐性遗传病。据此知7的基因型为aa ，则1和2的基因型均为Aa ，那么6和9的基因型分别都是1/3AA或2/3Aa。又知4是患者，则推知10为Aa 。

已知5是纯合子，基因型为AA ，则其配子的基因频率为A=1；6的基因型为1/3AA、2/3Aa，则其配子的基因频率为A=2/3，a=1/3；5和6婚配的后代基因型频率为AA=1A×2/3A=2/3AA，Aa=1A×1/3a=1/3Aa，即个体12的基因型可能为2/3AA或1/3Aa，则其产生配子的基因频率为A=5/6，a=1/6。

同理，再确定个体13的基因型。已推知9的基因型为1/3AA或2/3Aa，则其配子的基因频率为A=2/3，a=1/3；10的基因型是Aa ，则其配子基因频率为A=1/2，a=1/2。那么，9和10婚配，子代的基因型概率为AA=2/3A×1/2A=1/3AA，Aa=2/3A×1/2a+1/2A×1/3a=1/2Aa，aa=1/3a×1/2a=1/6aa。

因为13不患病，所以13的基因型只有两种可能：1/3AA，1/2Aa，其比例为2︰3，即AA 占2/5，Aa 占3/5。据此推算，个体13产生的配子基因频率为A=7/10，a=3/10。因此，个体12与13婚配后代可能的基因型及概率为AA=5/6A×7/10A=7/12AA；Aa=5/6A×3/10a+7/10A×1/6a=11/30Aa；aa=1/6a×3/10a=1/20aa。

答案：

1/20

变式训练1 基因型为Aa 的水稻自交一代的种子全部种下，待其长成幼苗，人工去掉隐性个体，并分成两组，让一组全部自交，让二组自由传粉。一、二组的植株上aa 基因型的种子所占比例为（ ）

A ．1/9 1/6 B．3/8 1/9 C ．1/6 5/12 D ．1/6 1/9

【异题同解】例1为动物的交配问题，一般为自由交配；变式训练1为植物传粉问题，让其自由传粉时，可用与例题相似的配子基因频率方法求解。

在涉及群体遗传或者当亲本的基因型有多种可能时，使用亲本产生的基因频率的方法来求遗传概率。具体的方法是：雌性或雄性亲本基因型有多种可能时，分别分析其产生含不同基因的某种配子的基因频率，然后根据子代的要求求出相应的基因型频率，再根据基因型频率求出相应的表现型频率。

二、多种遗传病遗传概率与表现型比例的计算——不变的先分后合原则

例2 人类遗传病调查中发现两个家系中都有甲遗传病（基因为H 、h ）和乙遗传病（基因为T 、t ）患者，系谱图如下。若Ⅰ－3无乙病致病基因，请回答下列问题（所有概率用分数表示）：

（1）Ⅰ－2的基因型为 ；Ⅱ－5的基因型为 。

（2）如果Ⅱ－5与Ⅱ－6结婚，则所生男孩同时患两种遗传病的概率为＿＿＿＿＿＿。

（3）如果Ⅱ－5与h 基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，则儿子携带h 基因的概率为＿＿＿＿＿＿。

【思维导引】此题考查的是涉及两对等位基因的遗传，并且亲本的基因型不只一种，因此采用先分后合的方法可以使问题简化。其解题思路为：仔细审题→判断每种遗传病的显隐性及在染色体位置→判断有关亲本的基因型→分别求出甲、乙两种病患病与正常的概率→按题中要求运用乘法法则求出相应的概率。

解析：系谱图中正常的Ⅰ-1和Ⅰ-2的后代中有一个甲病女患者为Ⅱ-2，说明甲病为常染色体隐性遗传。正常的Ⅰ-3和Ⅰ-4的后代中有一个两病皆患的患者Ⅱ-9，说明乙病为隐性遗传病；Ⅰ－3无乙病致病基因，说明乙一定为伴X 遗传。

（1）Ⅱ-2患甲病，可以推出Ⅰ-1和Ⅰ-2有关甲病的基因型为Hh 。对于乙病，由于Ⅱ-1为乙病患者，则Ⅰ－2为携带者。综合可知Ⅰ－2的基因型为HhX T X t 。对于Ⅱ－5来说，其表现型正常，则对乙病来说基因型为X T Y 。对于甲病，由于Ⅰ-1和Ⅰ-2有关于甲病的基因型为Hh ，所以Ⅱ－5对于甲病来说基因型为1/3HH或2/3Hh。综合可写出其基因型1/3HHXT Y 或2/3HhXT Y 。

（2）在计算Ⅱ－5与Ⅱ－6结婚，所生男孩同时患两种遗传病的概率时，Ⅱ－5基因型为1/3HHXT Y 或2/3HhXT Y 。Ⅱ－6对甲、乙两病都有两种基因型，综合基因型有4种。由于两个亲本的基因型都不只一种，因此综合计算较复杂。如果两种病分开来计算再综合考虑则简单些。

对于甲病来说，Ⅱ－5基因型为1/3HH或2/3Hh，Ⅱ－6基因型为1/3HH或2/3Hh，则后代患甲病的概率为2/3×2/3×1/4=1/9。对于乙病来说，Ⅱ－5基因型为X T Y ，Ⅱ－6基因型为1/2XT X T 、1/2XT X t . 则所生男孩患乙病的概率为1/2×1/2=1/4。因此所生男孩同时患两种遗传病的概率为1/9×1/4=1/36。

（3）Ⅱ-5的基因型为1/3HH或2/3Hh（只涉及甲病），与之婚配的是携带者基因型为Hh 。两者的后代中表现型正常的概率为1-2/3×1/4=5/6。而出现携带者Hh 的概率为

1/3×1/2+2/3×1/2=1/2。这样儿子携带h 基因的概率为（1/2）/（5/6）=3/5。

答案：①HhX T X t HHX T Y 或HhX T Y ②1/36 ③3/5

变式训练2 某种鼠中，皮毛黄色（A ）对灰色（a ）为显性，短尾（B ）对长尾（b ）为显性。基因A 或B 纯合会导致个体在胚胎期死亡。两对基因位于常染色体上，相互间独立遗传。现有一对表现型均为黄色短尾的雌、雄鼠交配。则理论上子代中成活个体的表现型及比例分别为 。

【异题同解】本题与例题不同之处是本题所问为子代中成活个体的表现型及比例，相同之处是仍为对两种遗传性状的考查，由于涉及致死遗传，直接推断答案易出错。可用先分后合的解题策略，“分”即将基因自由组合的问题分解成两个基因分离定律的内容，也就是说分别求每一种病的患病概率；“合”即根据题中要求采用乘法法则求患两种病的概率或患病的概率。这样比同时考虑两种病会简单得多，也不容易出错。

三、DNA 碱基比例的计算——不变的碱基互补配对原则及其衍生关系

例3 某双链DNA 分子含有200个碱基，一条链上A ∶T ∶G ∶C ＝1∶2∶3∶4，则该DNA 分子（ ）

A ．含有4个游离的磷酸基

B ．连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸210个

C ．4种碱基A ∶T ∶G ∶C ＝3∶3∶7∶7

D ．碱基排列方式共有4100种

【思维导引】本题涉及DNA 碱基比例与数量的判断，根据碱基互补配对原则解题即可。 解析：一个双链DNA 分子中含有2个游离的磷酸基。由一条链上A ∶T ∶G ∶C ＝1∶2∶3∶4可计算得出一条链上100个碱基中A 、T 、G 、C 的数量依次是10、20、30、40，另一条链上A 、T 、G 、C 的数量则依次是20、10、40、30。故该DNA 中腺嘌呤脱氧核苷酸数为10＋20＝30个。连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数（22－1）×30＝90个，4种碱基的比例是A ∶T ∶G ∶C ＝（10＋20）∶（20＋10）∶（30＋40）∶（40＋30）＝30∶30∶70∶70＝3∶3∶7∶7。含200个碱基的DNA 在不考虑每种碱基比例关系的情况下，可能的碱基排列方式共有4100种，但因碱基数量比例已确定，故碱基排列方式肯定少于4100种。答案为C 。

变式训练3 某DNA 分子片段中，胞嘧啶有240个，占全部碱基的30%，则该片段中腺嘌呤有（ ）

A ．240个

C ．800个 B ．48个 D ．160个

【异题同解】此题与例题都是利用碱基互补配对原则进行解题，根据两个非互补碱基之和占全部碱基的50%，可得腺嘌呤占全部碱基的20%。根据胞嘧啶数目与比例可求腺嘌呤数。

在计算DNA 分子有关碱基比例时，所依据的原则始终是碱基配对原则。即在一个DNA 分子中，A ＝T ，G ＝C 。由此衍生出的关系有：

①（A ＋G ）/（T ＋C ）等非互补碱基的和之比在整个DNA 分子中为1，两条互补链的比例互为倒数；

②（A ＋T ）/（G ＋C ）互补碱基的和之比在整个DNA 分子中及两条互补链的比例均相等；

③两个非互补碱基之和占整个DNA 碱基总数的一半。

四、同位素示踪标记DNA 复制过程的有关实验探究——不变的DNA 半保留复制原理 例4 如图表示某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA 复制的方式是全保留还是半保留进行了探究（已知全保留复制中子代DNA 均由两条子链构成，培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代）。请据图回答：

分析图中实验三的离心结果：如

果DNA 位于1/2重带和1/2轻带位置，

则是全保留复制还是半保留复

制？ 。如果DNA 位于全中带

位置，则是_________复制。为了进一

步得出结论，该小组设计了实验四，

请分析：如果DNA 位于_________

（位置及比例，下同）带位置，则是

全保留复制；如果DNA 位于_________带位置, 则是半保留复制。

【思维导引】本题通过实验探究DNA 复制的方式，本质是考查DNA 半保留复制的原理的应用。解题时可先假设DNA 全保留或半保留复制时细菌培养后离心的结果，然后再按照题中要求具体分析。

解析：含15 N 的细菌在含14 N 的培养基上培养20 min，即细菌繁殖一代，DNA 如果进行半保留复制，产生的两个子代DNA 均含14 N和15 N，离心后全位于中带。如果为全保留复制，则子代的两个DNA 中其中一个来自亲代离心后位于重带，一个DNA 两条链来自新合成，离心后位于轻带。

含14 N的细菌在含15N 的培养基上培养40 min，即细菌繁殖两代，如是DNA 进行全保留复制，则只含14 N的DNA 位于轻带占1/4，只含15N 的DNA 位于重带占3/4；如果DNA 进行半保留复制，则含14N 和15N 的DNA 位于中带且占1/2，只含15 N的DNA 位于重带且占1/2。

答案： 全保留 半保留 1/4轻和3/4重 1/2轻和1/2重

变式训练4 在试管内合成DNA 的实验过程是：先把高能磷酸基团接到4种含14N 脱氧核苷酸上，然后加入DNA 解旋酶和DNA 聚合酶，最后放入一个带有15N 标记的DNA 分子，让其复制一次。根据所学知识回答下列问题：

（1）分析得知，新合成的DNA 分子中，A ＝T ，C ＝G 。这个事实说明，DNA 的合成遵

循______________________________。

（2）新合成的DNA 分子中（A ＋T ）/（G ＋C ）的比与标记DNA 的比一样，这说明新DNA 分子是_______________________________。

（3）经分析，新合成的DNA 分子中，带有15N 标记的链约占总量的50%。这个事实说明______________________________________________________。

（4）复制5次后，带有15N 标记的DNA 分子数为____________条。带有14N 标记的DNA 分子数为____________条。

【异题同解】此题与例题都是利用DNA 的半保留复制的原理进行解题，只是例题还分析了全保留复制子代的可能结果。无论是计算复制多少代需要某种碱基的数量，还是通过密度梯度离心判断DNA 的复制方式，其本质都是不变的，由于碱基互补配对，因此产生的DNA 中一定是A ＝T ，C ＝G 。子代与亲代DNA 结构完全相同。

① 如果是DNA 半保留复制，其子代DNA 一条单链来自母链，另一条单链来自新合成

的子链。无论复制多少代，产生的后代DNA 中含有亲代母链的DNA 分子只有两个。 ② 如果是DNA 是全保留复制，则产生的新的DNA 两条单链全是新合成的子链。

由此可见，生物学科试题可以涉及不同的材料背景，条件、问法可以千变万化，但是考查的内容离不开教材内容，同学们在平时的练习中多学习如何举一反三，常拿相似的题目进行比较，总结出该通用哪些技巧，该区分哪些不同的解法。考场中遇到陌生的题目，也就得心应手了。

变式训练答案：

1.D 2. 黄色短尾：灰色短尾：黄色长尾：灰色长尾=4∶2∶2∶ 3. D

4（1） 碱基互补配对原则 （2 ）以标记的DNA 为模板复制而成 （3） DNA 具有半保留复制的特点 （4）2 32