2018-2019高中生物 第4單元 第1章 第2節(jié) 自然選擇對(duì)基因頻率的影響學(xué)案 中圖版必修2

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1、第二節(jié)自然選擇對(duì)基因頻率的影響1解釋突變和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料的原因。2種群基因頻率的計(jì)算和影響因素分析。(重難點(diǎn))3舉例說(shuō)明自然選擇可使種群基因頻率發(fā)生定向改變。(重點(diǎn))種 群 基 因 頻 率 和 基 因 型 頻 率一、遺傳平衡定律1基因頻率：指種群中某基因在全部等位基因數(shù)中所占的比例。2基因型頻率：指某種基因型的個(gè)體在種群中所占的比例。3基因頻率的計(jì)算在自然狀態(tài)下，個(gè)體間的交配是隨機(jī)的，配子的比例就是基因頻率。當(dāng)A、a的基因頻率為p、q時(shí)，子代AA、Aa、aa的基因型頻率分別是：p2、2pq、q2，并且p22pqq2(pq)21。4遺傳平衡定律的內(nèi)容在種群極大，且沒(méi)有發(fā)生遷移、突變

2、和選擇的時(shí)候，種群的基因頻率和基因型頻率是不會(huì)發(fā)生變化的。二、自然選擇使基因頻率變化1基因頻率變化的原因在自然界不會(huì)有極大的隨機(jī)交配的種群，也不可能不發(fā)生突變，最重要的是自然選擇無(wú)處不在。在諸多影響因素中，自然選擇是重要因素。2自然選擇對(duì)基因頻率的影響自然選擇引起等位基因頻率的變化，從而使種群基因庫(kù)也發(fā)生了改變，導(dǎo)致了種內(nèi)進(jìn)化，最終將形成新的物種。合作探討探討1：(1)某個(gè)種群中，AA、Aa、aa的個(gè)體分別有100、400、200個(gè)，則A、a的基因頻率分別是多少？提示：A的基因頻率：0.43。a的基因頻率：10.430.57。(2)某個(gè)種群中，AA、Aa、aa的個(gè)體分別占20%、40%、40%

3、，則A、a的基因頻率分別是多少？提示：A的基因頻率：20%40%240%。a的基因頻率：40%40%260%。探討2：自然選擇作用是如何使基因頻率發(fā)生變化的？提示：自然選擇通過(guò)淘汰不利變異個(gè)體引起種群基因型頻率發(fā)生變化的同時(shí)，導(dǎo)致了種群基因頻率的變化。探討3：若基因A、a控制的一對(duì)相對(duì)性狀中，隱性性狀的個(gè)體生存能力差，則A和a的基因頻率會(huì)怎么變化？提示：A基因頻率上升，a基因頻率下降。思維升華1遺傳平衡定律(1)成立前提種群非常大；沒(méi)有發(fā)生遷移、突變和選擇。(2)計(jì)算公式推理依據(jù)：若達(dá)到遺傳平衡，配子比例即基因頻率。推理過(guò)程：當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)時(shí)(A、a)，設(shè)p表示A的基因頻率，q表示a的基因

4、頻率，由基因頻率計(jì)算基因型頻率如下：雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)則AA、Aa、aa三種基因型頻率之和為：p22pqq21或(pq)2p22pqq21(3)遺傳平衡定律應(yīng)用若已知達(dá)到遺傳平衡的種群中某純合體如AA或aa的基因型頻率，可用開(kāi)平方的方法求基因頻率。如：當(dāng)告訴基因型aa的頻率為x%時(shí)，則a的基因頻率為，A的基因頻率為1。AA基因型頻率為(1)2；Aa基因型頻率為2(1)。2比較基因頻率和基因型頻率基因頻率基因型頻率公式某基因頻率該基因的數(shù)目/該基因與其等位基因的總數(shù)100%某基因型頻率該基因型的個(gè)體數(shù)/總個(gè)體數(shù)100%外延

5、生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變基因型頻率改變，基因頻率不一定改變3.基因頻率的計(jì)算規(guī)律(1)基因位于常染色體上時(shí)已知調(diào)查的各種基因型的個(gè)體數(shù)，計(jì)算基因頻率某基因頻率設(shè)二倍體生物個(gè)體的某一基因庫(kù)中有兩個(gè)等位基因A和a，假如種群中共有N個(gè)個(gè)體，而AA、Aa、aa三種基因型的個(gè)體數(shù)分別為n1、n2、n3，那么種群中A基因的頻率和a基因的頻率分別是：A基因的頻率a基因的頻率已知基因型頻率求基因頻率設(shè)A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則：PA()PAAPAaPa()PaaPAa結(jié)論：結(jié)論一：在種群中一對(duì)等位基因的頻率之和等于1，基因型

6、頻率之和也等于1。結(jié)論二：一個(gè)等位基因的頻率該等位基因純合體的頻率1/2雜合體的頻率(2)基因位于性染色體上時(shí)：XY型性別決定生物，基因在X染色體上，Y染色體上無(wú)等位基因，計(jì)算時(shí)只計(jì)X染色體上的基因數(shù)不考慮Y染色體。ZW型性別決定也是這樣。故性染色體上的基因有可能成單存在，如紅綠色盲基因，Y染色體上無(wú)等位基因，因此男性基因總數(shù)與女性體內(nèi)等位基因總數(shù)有差別，在確定種群等位基因及其總數(shù)時(shí)應(yīng)分別考慮。Xb的基因頻率100%1在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體占14%，基因型為Aa的個(gè)體占72%，基因型為aa的個(gè)體占14%，則基因A和a的基因頻率分別為()A20%,80%B7%

7、,93%C86%,14% D50%,50%【解析】A基因頻率AA1/2Aa14%1/2 72%50%，而a基因頻率aa1/2Aa50%。【答案】D2對(duì)某校學(xué)生進(jìn)行色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)：780名女生中有患者23人、攜帶者52人，820名男生中有患者65人。那么該群體中色盲基因的頻率為() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73730083】A4.4% B5.1%C6.8% D10.2%【解析】女生中XbXb有23人，XBXb有52人，男生中XbY有65人，則Xb的頻率100%6.8%?！敬鸢浮緾3(2014山東高考)果蠅的灰體(E)對(duì)黑檀體(e)為顯性；短剛毛和長(zhǎng)剛毛是一對(duì)相對(duì)性狀，由一對(duì)等位基因(B、b)控制。這

8、兩對(duì)基因位于常染色體上且獨(dú)立遺傳。用甲、乙、丙三只果蠅進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，雜交組合、F1表現(xiàn)型及比例如下：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的雜交結(jié)果，推斷乙果蠅的基因型可能為_(kāi)或_。若實(shí)驗(yàn)一的雜交結(jié)果能驗(yàn)證兩對(duì)基因E、e和B、b的遺傳遵循自由組合定律，則丙果蠅的基因型應(yīng)為_(kāi)。(2)實(shí)驗(yàn)二的F1中與親本果蠅基因型不同的個(gè)體所占的比例為_(kāi)。(3)在沒(méi)有遷入遷出、突變和選擇等條件下，一個(gè)由純合果蠅組成的大種群個(gè)體間自由交配得到F1，F(xiàn)1中灰體果蠅8 400只，黑檀體果蠅1 600只。F1中e的基因頻率為_(kāi)，Ee的基因型頻率為_(kāi)。親代群體中灰體果蠅的百分比為_(kāi)。(4)灰體純合果蠅與黑檀體果蠅雜交，在后代群體中出現(xiàn)了

9、一只黑檀體果蠅。出現(xiàn)該黑檀體果蠅的原因可能是親本果蠅在產(chǎn)生配子過(guò)程中發(fā)生了基因突變或染色體片段缺失?，F(xiàn)有基因型為EE、Ee和ee的果蠅可供選擇，請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果預(yù)測(cè)，以探究其原因。(注：一對(duì)同源染色體都缺失相同片段時(shí)胚胎致死；各型配子活力相同)實(shí)驗(yàn)步驟：用該黑檀體果蠅與基因型為_(kāi)的果蠅雜交，獲得F1；F1自由交配，觀察、統(tǒng)計(jì)F2表現(xiàn)型及比例。結(jié)果預(yù)測(cè)：.結(jié)果F2表現(xiàn)型及比例為_(kāi)，則為基因突變；.如果F2表現(xiàn)型及比例為_(kāi)，則為染色體片段缺失?！窘馕觥?1)根據(jù)題干信息可知，兩對(duì)基因位于常染色體上且獨(dú)立遺傳。分析實(shí)驗(yàn)一的F1，灰體黑檀體11，長(zhǎng)剛毛短剛毛11，單獨(dú)分析每對(duì)等位基因的雜交特點(diǎn)

10、，可知都是測(cè)交類型，由此可推知實(shí)驗(yàn)一的親本組合為EeBbeebb或eeBbEebb。分析實(shí)驗(yàn)二的F1，灰體黑檀體11，長(zhǎng)剛毛短剛毛13，可推知親本有關(guān)體色的雜交為測(cè)交，有關(guān)剛毛長(zhǎng)度的雜交為雙雜合子雜交，且短剛毛為顯性性狀，這樣可以確定乙和丙控制剛毛長(zhǎng)度的基因型都是Bb，但無(wú)法進(jìn)一步確定控制體色的基因型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的雜交結(jié)果，可推斷乙的基因型可能是EeBb、eeBb。若實(shí)驗(yàn)一的雜交結(jié)果能驗(yàn)證兩對(duì)等位基因的遺傳遵循自由組合定律，則可確定甲和乙的雜交方式為測(cè)交，即有一個(gè)為雙雜合子，另一個(gè)為隱性純合子，而前面判斷已確定乙控制剛毛長(zhǎng)度的基因型是Bb，所以乙的基因型為EeBb，甲的基因型為eebb

11、，進(jìn)而推斷丙的基因型為eeBb。(2)根據(jù)(1)中分析可知，實(shí)驗(yàn)二的親本基因型為EeBb和eeBb，其后代為EeBb的概率是1/21/21/4，后代為eeBb的概率是1/21/21/4，故F1中與親本果蠅基因型不同的個(gè)體所占的比例為11/41/41/2。(3)題干給出的條件符合遺傳平衡定律，根據(jù)F1中黑檀體果蠅ee所占的比例1 600/(1 6008 400)100%16%，可以推出e的基因頻率為40%，所以E的基因頻率為60%，F(xiàn)1中Ee的基因型頻率為240%60%48%。由于理想條件下不發(fā)生基因頻率的改變，故親本E和e的基因頻率與F1相同，從題目中可獲取信息“親本都是純合子，只有EE和ee

12、個(gè)體”，假設(shè)親代有100個(gè)個(gè)體，其中EE有x個(gè)，根據(jù)基因頻率的計(jì)算公式，E基因的頻率為2x/20060%，得x60，所以親代群體中灰體果蠅的百分比為60%。(4)分析題中信息可推知后代群體中這只黑檀體果蠅的基因型為ee(基因突變)或_e(染色體片段缺失)，由于選擇隱性個(gè)體ee進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，后代無(wú)性狀分離，無(wú)法判斷該個(gè)體的基因型，所以應(yīng)選擇基因型為EE或Ee的個(gè)體與變異個(gè)體進(jìn)行雜交，而選擇Ee個(gè)體進(jìn)行雜交后代配子種類多，計(jì)算繁瑣，最好選擇基因型為EE的個(gè)體與變異個(gè)體雜交。方法一：選擇基因型為EE的個(gè)體與變異個(gè)體進(jìn)行雜交，過(guò)程如下：.若為基因突變，則： 31.若為染色體片段缺失，則： 41計(jì)算方法

13、提示：可采用配子法。F1的雌雄配子均為雌雄配子結(jié)合情況有EE1/21/21/4ee1/41/41/161/41/41/16Ee21/21/41/4_E21/21/41/4_e21/41/41/8方法二：選擇基因型為Ee的個(gè)體與變異個(gè)體進(jìn)行雜交，過(guò)程如下：.若為基因突變，則： 79計(jì)算方法提示：可采用配子法。F1的雌雄配子均為雌雄配子結(jié)合情況有EE1/41/41/16ee3/43/49/16Ee23/41/46/16.若為染色體片段缺失，則：計(jì)算方法提示：可采用配子法。F1的雌雄配子均為雌雄配子結(jié)合情況有EE1/41/41/16ee1/21/21/41/41/41/16Ee21/21/41/4_

14、E21/41/41/8_e21/21/41/4【答案】(1)EeBbeeBb(注：兩空可顛倒)eeBb(2)1/2(3)40%48%60%(4)答案一：EE.灰體黑檀體31.灰體黑檀體41答案二：Ee.灰體黑檀體79.灰體黑檀體781下列關(guān)于基因頻率、基因型頻率與生物進(jìn)化的敘述，正確的是()A一個(gè)種群中，控制一對(duì)相對(duì)性狀的各種基因型頻率的改變說(shuō)明物種在不斷進(jìn)化B一個(gè)種群中，控制一對(duì)相對(duì)性狀的基因頻率之和為1C基因型為Aa的個(gè)體自交后代所形成的種群中，A基因的頻率大于a基因的頻率D因色盲患者中男性數(shù)量多于女性，所以男性群體中色盲的基因頻率大于女性群體【解析】生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，基

15、因頻率是指種群中某基因在全部等位基因數(shù)中所占的比例?？刂埔粚?duì)相對(duì)性狀的基因頻率之和為1。適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體得到保留，它可以是隱性基因控制的性狀，也可以是顯性基因控制的性狀，所以無(wú)法判斷是A還是a的基因頻率高。由于男性中只有一條X染色體，色盲為伴X染色體隱性遺傳病，故男性患色盲的概率大于女性，但是色盲基因在男性群體和女性群體中的基因頻率是相同的。【答案】B2在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體有24個(gè)，基因型為Aa的個(gè)體有72個(gè)，基因型為aa的個(gè)體有4個(gè)，那么基因A和基因a的基因頻率分別是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73730084】A24%、72% B36%、64%C57%、43% D60

16、%、40%【解析】A100%60%，則a40%?！敬鸢浮緿3果蠅的體色由常染色體上的一對(duì)等位基因控制，基因型BB、Bb為灰身，bb為黑身。若人為地組成一個(gè)群體，其中80%為BB的個(gè)體，20%為bb的個(gè)體，群體隨機(jī)交配，其子代中Bb的比例是()A25% B32% C50% D64%【解析】Bb的比例1BB2bb210.820.220.32。【答案】B4某動(dòng)物種群中AA、Aa和aa的基因型頻率分別為0.3、0.4和0.3，請(qǐng)回答：(1)該種群中a基因的頻率為_(kāi)。(2)如果該種群滿足四個(gè)基本條件，即種群_、不發(fā)生_、不發(fā)生_、沒(méi)有遷入遷出，且種群中個(gè)體間隨機(jī)交配，則理論上該種群的子一代中aa的基因型

17、頻率為_(kāi)；如果該種群的子一代再隨機(jī)交配，其后代中aa的基因型頻率_(填“會(huì)”或“不會(huì)”)發(fā)生改變。(3)假定該動(dòng)物種群滿足上述四個(gè)基本條件，但不發(fā)生隨機(jī)交配，只在相同基因型之間進(jìn)行交配，則理論上該種群的子一代中AA、Aa和aa的基因型頻率分別為_(kāi)、_和_；如果子一代也同樣只發(fā)生相同基因型之間的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型頻率_(填“會(huì)”或“不會(huì)”)發(fā)生改變?！窘馕觥?1)AA0.3、Aa0.4、aa0.3，所以a0.41/20.30.5；(2)由a0.5，可以計(jì)算出后代中aa的基因型頻率是(0.5)20.25，且該基因型的頻率不會(huì)發(fā)生改變，但是該結(jié)論的前提條件是種群足夠大、不發(fā)生基因突變(或突變)、不發(fā)生選擇、沒(méi)有遷入遷出，且種群中個(gè)體間隨機(jī)交配；(3)AA0.3、Aa0.4、aa0.3，題中敘述的情況下相當(dāng)于植物的自交，結(jié)果如下：0.3(AAAA)得到0.3AA，0.4(AaAa)得到0.1AA、0.2Aa、0.1aa，0.3(aaaa)得到0.3aa，所以相同基因型之間進(jìn)行交配后代中AA0.30.10.4、Aa0.2、aa0.30.10.4，同理可以計(jì)算該代相同基因型個(gè)體之間的交配后代中AA0.45、Aa0.1、aa0.45，所以基因型頻率會(huì)發(fā)生改變?！敬鸢浮?1)0.5(2)足夠大基因突變(或突變)選擇0.25不會(huì)(3)0.40.20.4會(huì)9