2016-2017版高中生物第4單元遺傳變異與進化第1章生物進化理論第2節(jié)自然選擇對基因頻率的影響課件中圖版必修2.ppt

知 識 點 當 堂 即 時 達 標 第二節(jié) 自然選擇對基因頻率的影響 1 解釋突變和基因重組為生物進化提供原材料的原因。 2 種群基因頻率的計算和影響因素分析。 ( 重難點 ) 3 舉例說明自然選擇可使種群基因頻率發(fā)生定向改變。 ( 重點 ) 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 數(shù)中所占的比例。 2 基因型頻率： 指某種 的個體在種群中所占的比例。 3 基因頻率的計算 在自然狀態(tài)下，個體間的交配是 的，配子的比例就是基因頻率。當 A 、 a 的基因頻率為 p 、 q 時，子代 AA 、 Aa 、 aa 的基因型頻率分別是： p 2 、 2pq 、 q 2 ， 并且 p 2 2pq q 2 (p q) 2 。 等位基因 基因型 隨機 1 4 遺傳平衡定律的內(nèi)容 在種群 ，且沒有發(fā)生 的時候，種群的 和 是不會發(fā)生變化的。 極大 遷移、突變和選擇 基因頻率 基因型頻率 二、自然選擇使基因頻率變化 1 基因頻率變化的原因 在自然界不會有 的隨機交配的種群，也不可能不發(fā)生 ，最重要的 是 無處不在。在諸多影響因素中， 是重要因素。 2 自然選擇對基因頻率的影響 自然選擇引起 頻率的變化，從而使種群 也發(fā)生了改變，導 致了種內(nèi) ，最終將形成新的物種。 極大 突變 自然選擇 自然選擇 等位基因 基因庫 進化 合作探討 探討 1 ： (1) 某個種群中， AA 、 Aa 、 aa 的個體分別有 100 、 400 、 200 個，則 A 、 a 的基因頻率分別是多少？ 提示： A 的基因頻率： 100 2 400 2 100 400 200 0.43 。 a 的基因頻率： 1 0.43 0.57 。 (2) 某個種群中， AA 、 Aa 、 aa 的個體分別占 20% 、 40% 、 40% ，則 A 、 a 的基 因頻率分別是多少？ 提示： A 的基因頻率： 20% 40% 2 40% 。 a 的基因頻率： 40% 40% 2 60 % 。 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： 自然選擇通過淘汰不利變異個體引起種群基因型頻率發(fā)生變化的同時， 導致了種群基因頻率的變化。 探討 3 ：若基因 A 、 a 控制的一對相對性狀中，隱性性狀的個體生存能力差， 則 A 和 a 的基因頻率會怎么變化？ 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；沒有發(fā)生遷移、突變和選擇。 (2) 計算公式 推理依據(jù)：若達到遺傳平衡，配子比例即基因頻率。 推理過程：當?shù)任换蛑挥袃蓚€時 (A 、 a) ，設 p 表示 A 的基因頻率， q 表示 a 的基因頻率，由基因頻率計算基因型頻率如下： 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： p 2 2pq q 2 1 或 (p q) 2 p 2 2p q q 2 1 (3) 遺傳平衡定律應用 若已 知達到遺傳平衡的種群中某純合體如 AA 或 aa 的基因型頻率，可用開平 方的方法求基因頻率。 如：當告訴基因型 aa 的頻率為 x % 時，則 a 的基因頻率為 x % ， A 的基因頻率 為 1 x % 。 AA 基因型頻率為 (1 x % ) 2 ； Aa 基因型頻率為 2 x % (1 x % ) 。 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 個體數(shù) /總個體數(shù) 100% 外延 生物進化的實質(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. 基因頻率的計算規(guī)律 (1) 基因位于常染色體上時 已知調(diào)查的各種基因型的個體數(shù)，計算基因頻率某基因頻率 該基因總數(shù) 該基因及其等位基因總數(shù) 設二倍體生物個體的某一基因庫中有兩個等位基因 A 和 a ，假如種群中共有 N 個個體，而 AA 、 Aa 、 aa 三種基因型的個體數(shù)分別為 n 1 、 n 2 、 n 3 ，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 基因的總數(shù) A 基因的總數(shù) a 基因的總數(shù) 2 n 1 n 2 2 N a 基因的頻率 a 基因的總數(shù) A 基因的總數(shù) a 基因的總數(shù) 2 n 3 n 2 2 N 已知基因型頻率求基因頻率 設 A 、 a 的基因頻率分別用 P A 、 P a 表示， AA 、 Aa 、 aa 的基因型頻率分別用 P AA 、 P Aa 、 P aa 表示，則： P A 2 n 1 n 2 2 N ( n 1 N 1 2 n 2 N ) P AA 1 2 P Aa P a 2 n 3 n 2 2 N ( n 3 N 1 2 n 2 N ) P aa 1 2 P Aa 結論： 結論一：在種群中一對等位基因的頻率之和等于 1 ，基因型頻率之和也等于 1 。 結論二：一個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： XY 型性別決定生物，基因在 X 染色體上， Y 染 色體上無等位基因，計算時只計 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)時應分別考慮。 X b 的基因頻率 X b X B X b 100% 1 在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型為 AA 的個體占 14% ， 基因型為 Aa 的個體占 72% ，基因型為 aa 的個體占 14% ，則基因 A 和 a 的基因頻 率分別為 ( ) A 20%,80% B 7%,93% C 86%,14% D 50%,50% 【解析】 A 基因頻率 AA 1/2 Aa 14% 1/2 72% 50% ，而 a 基 因頻率 aa 1/2Aa 50% 。 【答案】 D 2 對某校學生進行色盲遺傳病調(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 ( ) 【 導學號： 73730083 】 A 4.4% B 5.1% C 6.8% D 10.2% 【解析】 女生中 X b X b 有 23 人， X B X b 有 52 人，男生中 X b Y 有 65 人，則 X b 的頻率 2 23 52 65 780 2 820 100% 6.8% 。 【答案】 C 3 (2014 山東高考 ) 果蠅的 灰體 (E) 對黑檀體 (e) 為顯性；短剛毛和長剛毛是一對 相對性狀，由一對等位基因 (B 、 b) 控制。這兩對基因位于常染色體上且獨立遺傳。 用甲、乙、丙三只果蠅進行雜交實驗，雜交組合、 F 1 表現(xiàn)型及比例如下： (1) 根據(jù)實驗一和實驗二的雜交結果，推斷乙果蠅的基因型可能為 _ 或 _ 。若實驗一的雜交結果能驗證兩對基因 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為 _ 。 (2) 實驗二的 F 1 中與親本果蠅基因型不同的個體所占的比例為 _ 。 (3) 在沒有遷入遷出、突變和選擇等條件下，一個由純合果蠅組成的大種群個 體間自由交配得到 F 1 ， F 1 中灰體果蠅 8 400 只，黑檀體果蠅 1 600 只。 F 1 中 e 的基 因頻率為 _ ， Ee 的基因型頻率為 _ 。親代群體中灰體果蠅的百分比 為 _ 。 (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)生配子過程中發(fā)生了基因突變或染 色體片段缺失。現(xiàn)有基因型為 EE 、 Ee 和 ee 的果蠅可供選擇，請完成下列實驗步 驟及結果預測，以探究其原因。 ( 注：一對同源染色體都缺失相同片段時胚胎致死； 各型配子活力相同 ) 實驗步驟： 用該黑檀體果蠅與基因型為 _ 的果蠅雜交，獲得 F 1 ； F 1 自由交配，觀察、統(tǒng)計 F 2 表現(xiàn)型及比例。 結果預測： . 結果 F 2 表現(xiàn)型及比例為 _ ，則為基因突變； . 如果 F 2 表現(xiàn)型及比例為 _ ，則為染色體片段缺失。 【解析】 (1) 根據(jù)題干信息可知，兩對基因位于常染色體上且獨立遺傳。分 析實驗一的 F 1 ，灰體 黑檀體 1 1 ，長剛毛 短剛毛 1 1 ，單獨分析每對等 位基因的雜交特點，可知都是測交類型，由此可推知實驗一的親本組合為 EeBb eebb 或 eeBb Eebb 。分析實驗二的 F 1 ，灰體 黑檀體 1 1 ，長剛毛 短 剛毛 1 3 ，可推知親本有關體色的雜交為測交，有關剛毛長度的雜交為雙雜合 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度的基因型都是 Bb ，但無法進一步確定控制體色的基因型。根據(jù)實驗一和實驗二的雜交結果，可 推斷乙的基因型可能是 EeBb 、 eeBb 。若實驗一的雜交結果能驗證兩對等位基因的 遺傳遵循自由組合定律，則可確定甲和乙的雜交方式為測交，即有一個為雙雜合 子，另一個為隱性純合子，而前面判斷已確定乙控制剛毛長度的基因型是 Bb ，所 以乙的基因型為 EeBb ，甲的基因型為 eebb ，進而推斷丙的基因型為 eeBb 。 (2) 根據(jù) (1) 中分析可知，實驗二的親本基因型為 EeBb 和 eeBb ，其后代為 EeBb 的概率 是 1/2 1/2 1/4 ，后代為 eeBb 的概率是 1/2 1/2 1/4 ，故 F 1 中與親本果 蠅基因型不同的個體所占的比例為 1 1/4 1/4 1/2 。 (3) 題干給出的條件符合遺傳平衡定律，根據(jù) F 1 中黑檀體果蠅 ee 所占的比例 1 600/( 1 600 8 400) 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 1 中 Ee 的基因型頻率為 2 40% 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 F 1 相同，從題目中可獲取信息 “ 親 本都是純合子，只有 EE 和 ee 個體 ” ，假設親代有 100 個個體，其中 EE 有 x 個， 根據(jù)基因頻率的計算公式， E 基因的頻率為 2 x /200 60% ，得 x 60 ，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 ) ，由于選擇隱性個體 ee 進行雜交實驗，后代無性狀分離， 無法判斷該個體的基因型，所以應選擇基因型為 EE 或 Ee 的個體與變異個體進行 雜交，而選擇 Ee 個體進行雜交后代配子種類多，計算繁瑣，最好選擇基因型為 EE 的個體與變異個體雜交。 方法一：選擇基因型為 EE 的個體與變 異個體進行雜交，過程如下： . 若為基因突變，則： 3 1 . 若為染色體片段缺失，則： 4 1 計算方 法 提示： 可 采用配子法。 F 1 的雌雄配子均為 1/2 E 1/4 e 1/4 雌雄配子結合情況有 EE 1/2 1/2 1/4 ee 1/4 1/ 4 1/16 1/4 1/4 1/16 Ee 2 1/2 1/4 1/4 _E 2 1/2 1/4 1/4 _e 2 1/ 4 1/4 1/8 方法二：選擇基因型為 Ee 的個體與變異個體進行雜交，過程如下： . 若為基因突變，則： 7 9 計算方 法 提示： 可 采用配子法。 F 1 的雌雄配子均為 1/4 E 3/4 e 雌雄配子結合情況有 EE 1/4 1/4 1/16 ee 3/4 3/ 4 9/16 Ee 2 3/4 1/4 6/16 . 若為染色體片段缺失，則： 計算方 法提示：可采 用配子法。 F 1 的雌雄配子均為 1/4 E 1/2 e 1/4 雌雄配子結合情況有 EE 1/4 1/ 4 1/16 ee 1/2 1/ 2 1/4 1/4 1/4 1/16 Ee 2 1/2 1/4 1/4 _E 2 1/4 1/4 1/8 _e 2 1/ 2 1/4 1/4 【答案】 (1)EeBb e eBb( 注：兩空可顛倒 ) eeBb (2)1/ 2 (3)40 % 48% 60% (4) 答案一： EE . 灰體 黑檀體 3 1 . 灰體 黑檀體 4 1 答案二： Ee . 灰體 黑檀體 7 9 . 灰體 黑檀體 7 8 1 下列關于基因頻率、基因型頻率與生物進化的敘述，正確的是 ( ) A 一個種群中，控制一對相對性狀的各種基因型頻率的改變說明物種在不斷 進化 B 一個種群中，控制一對相對性狀的基因頻率之和為 1 C 基因型為 Aa 的個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】 生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，基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。控制一對相對性狀的基因頻率之和為 1 。適 應環(huán)境的個體得到保留，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】 B 2 在一個種群中隨機抽出 100 個個體，其中基因型為 AA 的個體有 24 個，基 因型為 Aa 的個體有 72 個，基因型為 aa 的個體有 4 個，那么基因 A 和基因 a 的基 因頻率分別是 ( ) 【 導學號： 73730084 】 A 24% 、 72% B 36% 、 64% C 57% 、 43% D 60% 、 40% 【解析】 A 24 2 72 1200 100% 60% ，則 a 40% 。 【答案】 D 3 果蠅的體色由常染色體上的一對等位基因控制，基因型 BB 、 Bb 為灰身， bb 為黑身。若人為地組成一個群體，其中 80% 為 BB 的個體， 20% 為 bb 的 個體， 群體隨機交配，其子代中 Bb 的比例是 ( ) A 25% B 32% C 50% D 64% 【解析】 Bb 的比例 1 BB 2 bb 2 1 0.8 2 0.2 2 0.32 。 【答案】 B 4 某動物種群中 AA 、 Aa 和 aa 的基因型頻率分別為 0.3 、 0.4 和 0.3 ，請回答： (1) 該種群中 a 基因的頻率為 _ 。 (2) 如果該種群滿足四個基本條件，即種群 _ 、不發(fā)生 _ 、不發(fā) 生 _ 、沒有遷入遷出，且種群中個體間隨機交配，則理論上該種群的子一 代中 aa 的基因型頻率 為 _ ；如果該種群的子一代再隨機交配，其后代中 aa 的基因型頻率 _( 填 “ 會 ” 或 “ 不會 ” ) 發(fā)生改變。 (3) 假定該動物種群滿足上述四個基本條件，但不發(fā)生隨機交配，只在相同基 因型之間進行交配，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 _ 、 _ 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 ” 或 “ 不會 ” ) 發(fā)生 改變。 【解析】 (1) AA 0.3 、 Aa 0.4 、 aa 0.3 ， 所以 a 0.4 1/2 0.3 0.5 ； (2) 由 a 0.5 ，可以計算出后代中 aa 的基因型頻率是 (0.5) 2 0.25 ，且該基因型的頻率 不會發(fā)生改變，但是該結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、沒有遷入遷出，且種群中個體間隨機交配； (3) AA 0.3 、 Aa 0.4 、 aa 0.3 ，題中敘述的情況下相當于植物的自交，結果如下： 0.3(A A AA) 得到 0.3AA ， 0.4 (Aa Aa) 得到 0.1AA 、 0.2Aa 、 0.1aa ， 0.3(a a aa) 得到 0.3 aa ，所以相同 基因型之間進行交配后代 中 AA 0.3 0.1 0.4 、 Aa 0.2 、 aa 0.3 0.1 0.4 ，同 理可以計算該代相同基因型個體之間的交配后代中 AA 0.45 、 Aa 0.1 、 aa 0.45 ， 所以基因型頻率會發(fā)生改變。 【答案】 (1)0.5 (2) 足夠大 基因突變 ( 或突變 ) 選擇 0.25 不會 (3)0.4 0.2 0.4 會