用“四边形对角线法则”巧解人类遗传病中的概率计算

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  一、问题提出
  遗传学是高中生物的重要组成部分,也是高考的重要考点,而遗传学中的概率计算又常常是高考命题中的重点和热点。我从事多年的高三生物教学,深知该部分知识常令学生头痛,特别是遗传系谱图中概率计算让相当一部分学生望而生畏,即使基础知识很扎实的学生也常常难免失误。为除去学生的畏难思想,降低学生的失误率,我总结出“四边形对角线法则”来解决有关问题。
  二、“四边形对角线法则”模型
  已知有甲、乙两种遗传病,且按照自由组合定律独立遗传,若子代中不患甲病概率为A(甲病正常概率为A),则患甲病概率为D;若子代中不患乙病概率为B(乙病正常概率为B),则患乙病概率为C,如下图:
  在上图四边形ABCD中:
  边AB表示:子代正常概率A·B
  边DC表示:子代同时患两种病概率为D·C
  对角线AC表示:子代只患乙病概率A·C
  对角线BD表示:子代只患甲病概率B·D
  对角线AC+BD表示:子代患一种病概率A·C+B·D
  三、例题解析
  例1.白化病为常染色体隐性遗传病,受基因A,a控制,色盲为伴X染色体隐性遗传病,致病基因为b,设一对夫妇基因型为AaXX和AaXY,求该夫妇所生的男孩中:(1)只患一种病的概率;(2)患两种病的概率;(3)正常的概率。
  解析:(1)求出四边形四个顶点的数值
  按照基因的分离规律可知,由亲代Aa×Aa→子代男孩不患白化病概率为3/4,患白化病的概率为1/4;由亲代XX×XY→子代男孩不患色盲概率为1/2,患色盲的概率为1/2,所以四边形ABCD四个顶点的数值分别为A=3/4,B=1/2,C=1/4,D=1/2。
  (2)构建“四边形及其对角线”
  (3)按“四边形对角线法则”计算
  所生的男孩中患一种病的概率:对角线乘积相加=(3/4)×(1/2)+(1/4)×(1/2)=1/2
  所生的男孩中患两种病的概率:(1/4)×(1/2)=1/8
  所生的男孩正常的概率:(3/4)×(1/2)=3/8
  答案:该夫妇所生男孩中只患一种病的概率为1/2,患两种病的概率为1/8,正常的概率为3/8。
  例2.下图为患甲病(显性基因为A,隐性基因为a)和乙病(显性基因为B,隐性基因为b)两种遗传病系谱图,Ⅱ1不含乙病致病基因,问:Ⅲ1和Ⅲ4婚配后,子代只患一种病的概
  据Ⅱ、Ⅱ患甲病,而Ⅱ、Ⅱ的女儿Ⅲ正常,可判断甲病为常染色体显性遗传。
  据Ⅱ、Ⅱ不患乙病,而Ⅲ患乙病,故乙病为隐性遗传病,又因为Ⅱ不含乙病致病基因,所以乙病为伴X染色体隐性遗传病。
  (2)求出Ⅲ和Ⅲ基因型
  因为Ⅲ不患甲病,故Ⅲ的甲病基因型为aa;因为Ⅲ患乙病,所以Ⅲ的乙病基因型为XY,所以Ⅱ和Ⅱ的乙病基因型为XY和XX,Ⅲ的乙病基因型为1/2XX或1/2XX。综合上面两方面分析可知:
   因为Ⅱ、Ⅱ患甲病,而Ⅲ不患甲病,所以Ⅱ、Ⅱ的甲病基因型均为Aa,由上图可知Ⅲ的甲病基因型为1/3AA或2/3Aa;因为Ⅲ不患乙病,所以Ⅲ的乙病基因型为XY。综合上面两方面可知:
  据基因型aa×(1/3AA,2/3Aa),可求子代不患甲病概率:(2/3)×(1/2)=1/3,患甲病概率2/3,据基因型(1/2XX,1/2XX)×XY,可求子代不患乙病概率:7/8,患乙病概率(1/2)×(1/4)=1/8。
  (5)按“四边形对角线法则”计算
  子代只患一种病的概率:(1/3)×(1/8)+(2/3)×(7/8)=15/24=5/8
  子代患两种病的概率:(2/3)×(1/8)=1/14
  子代正常的概率:(1/3)×(7/8)=7/24
  答案:5/8、1/14、7/24。
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