Биология · 10 класс4 четвертьТема 9ГОСО РК 2026Базовый

Популяционная генетика: генофонд, частоты аллелей и закон Харди — Вайнберга

Популяция как единица эволюции, генофонд, частоты аллелей и генотипов, условия идеальной популяции, закон Харди — Вайнберга (p+q=1, p^2+2pq+q^2=1) и факторы динамики генофонда.

Время изучения~75 минтеория + практика
Разделы темы5 разд.пошаговый разбор
Тест темы2 вопр.с мгновенным ответом
СОР / СОЧ4 четвертьдескрипторы ГОСО

Популяция — совокупность особей одного биологического вида, населяющих определенную территорию (ареал), свободно скрещивающихся между собой (панмиксия), дающих плодовитое потомство и частично или полностью изолированных от других популяций того же вида. Популяция является наименьшей элементарной единицей эволюционного процесса (отдельная особь эволюционировать не может).

Генофонд популяции — совокупность всех генов и их аллелей, имеющихся у всех особей данной популяции в определенный момент времени. Состояние генофонда характеризуется частотами аллелей (долями аллелей A и a) и частотами генотипов (AA, Aa, aa). Сумма частот всех аллелей одного гена всегда равна 1 (или 100%):

p+q=1p + q = 1,

где p — частота доминантного аллеля A, q — частота рецессивного аллеля a.

Эволюционная биология

Генофонд

Суммарный запас аллелей всех генов популяции особей свободно скрещивающегося вида.
Популяционная мера

Частота аллеля

Относительная доля конкретного аллеля среди общего пула аллелей данного локуса в популяции.

В 1908 г. английский математик Дж. Харди и немецкий врач В. Вайнберг независимо сформулировали фундаментальный закон популяционной генетики:

«В идеальной панмиктической популяции частоты аллелей и частоты генотипов остаются неизменными из поколения в поколение (находятся в состоянии генетического равновесия)».

Математический вывод:

Пусть частота аллеля A равна p, частота аллеля a равна q (p + q = 1).

Вероятности слияния гамет при случайном оплодотворении:

(p [A] + q [a])² = p² [AA] + 2pq [Aa] + q² [aa] = 1,

где:

• p² — частота доминантных гомозигот (AA);

• 2pq — частота гетерозигот (Aa);

• q² — частота рецессивных гомозигот (aa).

Закон позволяет вычислять частоту гетерозиготных носителей мутантных рецессивных генов в популяциях человека по доле больных гомозигот (q²).

Уравнение Харди — Вайнберга
p+q=1;p2+2pq+q2=1p + q = 1;\quad \quad p^2 + 2pq + q^2 = 1
p² — доля AA, 2pq — доля гетерозигот Aa, q² — доля рецессивных особей aa.

Закон Харди — Вайнберга строго справедлив только для гипотетической идеальной популяции, удовлетворяющей 5 условиям:

1. Бесконечно большая численность популяции (исключаются случайные флуктуации);

2. Свободное случайное скрещивание (панмиксия, нет брачных предпочтений);

3. Отсутствие мутационного процесса (нет появления новых аллелей A → a);

4. Отсутствие миграции (изоляция, нет притока или оттока генов);

5. Отсутствие естественного отбора (все генотипы обладают абсолютно одинаковой жизнеспособностью и плодовитостью).

В реальных природных популяциях эти условия никогда не выполняются, и равновесие нарушается эволюционными факторами: мутациями, естественным отбором, миграциями, изоляцией и дрейфом генов.

Идеальная модель

Панмиксия

Случайное равновероятное скрещивание особей разного пола внутри популяции.
Эволюционный фактор

Дрейф генов

Случайное ненаправленное изменение частот аллелей в популяциях малой численности.

Стандартный алгоритм для решения задач ЕНТ на популяционную генетику:

Шаг 1
Нахождение частоты рецессивных гомозигот (q²)
Определить долю особей с рецессивным фенотипом (q²) в популяции: q² = N(aa) / N(всего).
Шаг 2
Извлечение корня и нахождение q
Вычислить частоту рецессивного аллеля: q = sqrt(q²).
Шаг 3
Нахождение частоты доминантного аллеля p
Вычесть значение q из единицы: p = 1 - q.
Шаг 4
Расчет частоты гетерозигот 2pq
Рассчитать долю гетерозиготных носителей: 2pq = 2 · p · q.

Типичная ошибка на ЕНТ:

• Путать частоту АЛЛЕЛЯ (q) и частоту ГЕНОТИПА (q²);

• Если в условии сказано, что «альбинизмом страдают 1 человек из 10 000», то 1/10 000 — это q², а НЕ q!

• q = √(1/10 000) = 1/100 = 0.01;

• p = 1 - 0.01 = 0.99;

• Частота гетерозиготных носителей альбинизма 2pq = 2 · 0.99 · 0.01 = 0.0198 ≈ 2% (каждый 50-й человек в популяции является скрытым носителем!).

Запомните для ЕНТ

Доля больных рецессивным признаком — это ВСЕГДА q²! Сначала извлекаем корень (находим q), затем p = 1 - q, и лишь потом 2pq.

Ваш прогресс по теме25%
Шпаргалка формул10 класс
Число кодонов и нуклеотидов в иРНК:
Nнуклеотидов=3⋅NаминокислотN_{нуклеотидов} = 3 \cdot N_{аминокислот}[нуклеотидов]
Хромосомный набор и количество ДНК в митозе:
Профаза(2n4c)→Метафаза(2n4c)→Анафаза(4n4c)→Телофаза(2n2c)Профаза (2n4c) \rightarrow Метафаза (2n4c) \rightarrow Анафаза (4n4c) \rightarrow Телофаза (2n2c)[n / c]
Хромосомный набор в мейозе:
МейозI:2n4c→1n2c;МейозII:1n2c→1n1cМейоз I: 2n4c \rightarrow 1n2c;\quad \quad Мейоз II: 1n2c \rightarrow 1n1c[n / c]
Частота кроссинговера (расстояние между генами):
r=NкроссоверныхNвсех⋅100%r = \frac{N_{кроссоверных}}{N_{всех}} \cdot 100\%[% (морганиды, сМ)]
Следующая тема

Генная и клеточная инженерия: рекомбинантные плазмиды, ПЦР-диагностика и клонирование

Перейти к теме →