自然選擇對(duì)基因頻率的影響學(xué)案(含答案)

抓住現(xiàn)實(shí)的一分鐘，勝過(guò)想象中的一年。第二節(jié)自然選擇對(duì)基因頻率的影響制作人：邵性亮審核人：劉曉軍上課時(shí)間： 5 月 14 日課型：新授課一、【教學(xué)目標(biāo)】1掌握基因頻率、基因型頻率的概念。2理解遺傳平衡定律的內(nèi)容及條件。3掌握基因頻率和基因型頻率的計(jì)算方法及一定選擇系數(shù)時(shí)下一代基因頻率的計(jì)算。4通過(guò)探索活動(dòng) “選擇使基因頻率變化”提高學(xué)生分析 、解決問(wèn)題能力及構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的能力。二、【需要補(bǔ)充的知識(shí)】一、基因頻率、基因型頻率的計(jì)算 基因頻率某基因數(shù)/該基因全部等位基因數(shù)，基因型頻率特定基因型個(gè)體數(shù)總個(gè)體數(shù)。 種群中一對(duì)等位基因的頻率之和等于1，種群中基因型頻率之和等于1。計(jì)算方法示例：從某種種群中隨機(jī)抽出100 個(gè)個(gè)體測(cè)知基因型為AA 、Aa 、aa 的個(gè)體分別為30、 60 和 10。 A 基因頻率（230+60 ）（ 2 100） =60% ； a 基因頻率 40%。如果群體不變，自交和自由交配后基因頻率都不發(fā)生改變，自由交配的基因型頻率也不變，自交的基因型頻率則發(fā)生變化。常見(jiàn)題型：（ 1）通過(guò)不同基因型個(gè)體數(shù)計(jì)算基因頻率例：中心血站調(diào)查了1788 個(gè) MN 血型血，其中397 人是 M 型（ L M L M ）， 861 人是 MN 性（ L M L N）， 530 人是 N 型（ LN L N），請(qǐng)分別計(jì)算 L M 和 L N 的基因頻率。據(jù)題意可知， M 型者含有兩個(gè) L M 基因， MN 型者含有一個(gè)L M 基因和一個(gè)L N 基因， N 型者含有兩個(gè) L N 基因，故本題應(yīng)如此計(jì)算：L M % (2 397816)/(1788 2) 100% 46.3%，L M % (816 2530)/(1788 2) 100% 53.7%。（ 2）通過(guò)基因型頻率計(jì)算基因頻率例：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18%，基因型為Aa 的個(gè)體占 78%， aa的個(gè)體占 4%。則 A% (18% 278%) 1/2 18% 78% 1/257% ，a% (4% 278%) 1/2 4% 78% 1/2 43%。即一個(gè)等位基因的頻率等于它的純合子頻率與1/2 雜合子頻率之和。（ 3）計(jì)算基因型頻率例：在某一人群中，經(jīng)調(diào)查得知，隱性性狀者(bb)為 16%，基因 B 的頻率為 60% ，求基因型 BB 和 Bb 的頻率。由 B 的頻率為 60%，有 b 的頻率為 1 60%=40% ，設(shè)基因型 BB 的頻率為 p，Bb 的頻率為q，則有： p 1/2q 60%16% 1/2q40%聯(lián)立解得基因型BB 的頻率 p 48% 、Bb 的頻率為q=16%。（ 4）計(jì)算子代基因型頻率例：假設(shè)某動(dòng)物種群中，一對(duì)等位基因B、 b 的頻率 B=0.9 ， b=0.1，其后代基因型為BB 、Bb 、bb，那么后代三種個(gè)體的基因型頻率分別為、。若環(huán)境的選擇作用使B第 1 頁(yè) 共 5 頁(yè)抓住現(xiàn)實(shí)的一分鐘，勝過(guò)想象中的一年。的頻率由 0.9 降為 0.6，選擇后地第二代的三種基因型的頻率為、。若這種選擇繼續(xù)保持不變，后代基因型頻率的變化規(guī)律是。選擇前，因該動(dòng)物種群中親代的基因頻率B=0.9 ，b=0.1 ，則它們產(chǎn)生的精子和卵細(xì)胞均有B 、b 兩種類型，且 B=0.9 ，b=0.1。精子和卵細(xì)胞隨機(jī)結(jié)合，形成子代。子代的基因型頻率計(jì)算如下表。同理可得選擇后的基因型頻率。選 擇 前選擇后精子 B 0.6b0.4精子 B 0.9b0.1卵細(xì)胞卵細(xì)胞B 0.9BB 0.81Bb 0.09B 0.6BB 0.36Bb 0.24b 0.1Bb0.09bb 0.01b 0.4Bb0.24bb 0.16由上述數(shù)據(jù)可知，若選擇繼續(xù)下去，后代中BB 將減少， bb 將增多。二、 影響種群基因頻率的因素影響基因頻率的因素：自然選擇、 突變和基因重組、遷移、遺傳漂變 （小群體中較明顯）等?！肮?-溫伯格定律”適用的條件是“一自” (自由交配 )，“一大”（群體足夠大） ，“三無(wú)”（無(wú)突變，無(wú)自然選擇，無(wú)遷入和遷出） 。種群中產(chǎn)生的變異是不定向的， 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇， 其中的不利變異被不斷淘汰， 有利變異則逐漸積累，從而使種群的基因頻率發(fā)生定向的改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向緩慢地進(jìn)化。引起基因頻率改變的因素主要有三個(gè)：選擇、遺傳漂變和遷移。選擇即環(huán)境對(duì)變異的選擇，即保存有利變異和淘汰不利變異的過(guò)程。選擇的實(shí)質(zhì)是定向地改變?nèi)后w的基因頻率。選擇 是生物進(jìn)化和物種形成的主導(dǎo)因素，已經(jīng)發(fā)生的變異能否保留下來(lái)繼續(xù)進(jìn)化或成為新物種的基礎(chǔ)必須經(jīng)過(guò)自然選擇的考驗(yàn)，則自然選擇決定變異類型的生存或淘汰。自然選擇只保留與環(huán)境相協(xié)調(diào)的變異類型（有利變異），可見(jiàn)自然選擇是定向的。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次選擇，使一定區(qū)域某物種的有利變異的基因得到加強(qiáng)，不利變異的基因逐漸清除，從而改變了物種在同區(qū)域或不同區(qū)域內(nèi)的基因頻率（達(dá)爾文只是在個(gè)體水平上注意到不同性狀的保留與否，而不能從分子水平對(duì)自然選擇的結(jié)果加以分析），形成同一區(qū)域內(nèi)物種的新類型或不同區(qū)域內(nèi)同一物種的亞種，或經(jīng)長(zhǎng)期的選擇，使基因頻率的改變達(dá)到生殖隔離的程度，便形成新的物種。選擇決定著不同類型變異的命運(yùn)，也就決定了生物進(jìn)化與物種形成的方向。遺傳漂變 是指：如果種群太小，含有某基因的個(gè)體在種群中的數(shù)量又很少的情況下，可能會(huì)由于這個(gè)個(gè)體的突然死亡或沒(méi)有交配而使這個(gè)基因在這個(gè)種群中消失的現(xiàn)象。一般而言，種群越小，遺傳漂變就越顯著。遷移 是指含有某種基因的個(gè)體在從一個(gè)地區(qū)遷移到另一個(gè)地區(qū)的機(jī)會(huì)不均等，而導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變。如一對(duì)等位基因A 和 a，如果含有A 基因的個(gè)體比含有a 基因的個(gè)體更多地遷移到一個(gè)新的地區(qū)，那么在這個(gè)新地區(qū)建立的新種群的基因頻率就發(fā)生了變化。四、【復(fù)習(xí)鞏固】1據(jù)科學(xué)考察，海洋生物比陸地生物的生物進(jìn)化緩慢，其原因是（）A海洋生物比陸地生物低等B海洋環(huán)境中生存斗爭(zhēng)相對(duì)緩和C海洋生物發(fā)生變異少D海洋生物的變異個(gè)體生存機(jī)會(huì)少2枯葉蝶腹面色澤和形狀極似枯葉，這是由于枯葉蝶的祖先（）第 2 頁(yè) 共 5 頁(yè)抓住現(xiàn)實(shí)的一分鐘，勝過(guò)想象中的一年。A突變后經(jīng)人工選擇的結(jié)果B人工選擇后再突變的結(jié)果C突變后經(jīng)自然選擇的結(jié)果D自然選擇后再突變的結(jié)果3 關(guān)于害蟲(chóng)的抗藥性的有關(guān)敘述正確的是（）A 害蟲(chóng)的抗藥性產(chǎn)生是由于害蟲(chóng)發(fā)生定向變異的結(jié)果B害蟲(chóng)中有些個(gè)體本身就具有抗藥性C害蟲(chóng)的抗藥性產(chǎn)生是由于農(nóng)藥使害蟲(chóng)產(chǎn)生基因突變的結(jié)果D害蟲(chóng)的抗藥性是害蟲(chóng)為了適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果4.鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種遺傳病，隱性純合子（ aa）的患者不到成年就會(huì)死亡，可見(jiàn)這種突變基因在自然選擇的壓力下容易被淘汰。但是在非洲流行惡性瘧疾（一種死亡率很高的疾病）的地區(qū)，帶有這一突變基因的人（Aa ）很多，頻率也很穩(wěn)定。對(duì)此現(xiàn)象合理解釋是（）A 雜合子不易感染瘧疾，顯性純合子易感染瘧疾B雜合子易感染瘧疾，顯性純合子不易感染瘧疾C雜合子不易感染瘧疾，顯性純合子也不易感染瘧疾D雜合子易感染瘧疾，顯性純合子也易感染瘧疾5. 在一個(gè)海島上，一種海龜中有的腳趾是連趾（ww），有的腳趾是分趾（ WW、 Ww），連生的腳趾便于劃水，游泳能力強(qiáng)，分趾游泳能力弱，若開(kāi)始時(shí)，連趾和分趾的基因頻率各為0.5 ，當(dāng)海龜數(shù)量增加到島上食物不足時(shí)，連趾的海龜容易從海水中得到食物，分趾的海龜不易從海水中得到食物，若千萬(wàn)年后，基因頻率變化成W為 0.2 ， w為 0. 8.請(qǐng)問(wèn)：（ 1）該種群中所有海龜所含的基因稱為該種群的，基因頻率變化后，從理論上計(jì)算，海龜種群中連趾個(gè)體占整個(gè)種群的比例是，分趾的海龜中， 雜合子占整個(gè)種群的比例為。（ 2）導(dǎo)致海龜種群的基因頻率變化的原因是什么？（ 3）這種基因頻率的改變是否發(fā)生了生物進(jìn)化？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。（ 4）這種基因頻率的改變是否產(chǎn)生了新的物種？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。【新課自我測(cè)評(píng)-】基礎(chǔ)知識(shí)1. 基因頻率 ：指種群中某等位基因在中所占的比例；相關(guān)概念在自然狀態(tài)下，個(gè)體間的交配是隨機(jī)的，就是基因頻率。2基因型頻率 ：指某種的個(gè)體在種群中所占的比例。1在且、和的時(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，這就是遺傳平衡定律 。2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，主要內(nèi)容最重要的是是無(wú)處不在的，因此基因頻率不會(huì)保持不變。在影響基因頻率的諸多因素中，是重要因素。3自然選擇引起的變化，從而使也發(fā)生了改變導(dǎo)致了種內(nèi)進(jìn)化，最終將形成新的。這是到的過(guò)程，是極其緩慢的。第 3 頁(yè) 共 5 頁(yè)抓住現(xiàn)實(shí)的一分鐘，勝過(guò)想象中的一年。能力提升1.下列 AA、Aa、 aa 基因型頻率的分布，哪一種符合遺傳平衡定律？（）A . 0.25 、0.50 、 0.25 、 B . 0.64 、 0.27 、 0.09 C. 0.36 、 0.55 、 0.09D . 0.29 、 0.42 、0.292.從某個(gè)種群隨機(jī)抽出 100 個(gè)個(gè)體， 測(cè)知基因型為BB、Bb 和 bb 的個(gè)體分別為 30、60 和 10 個(gè)，則基因 B 和 b 頻率依次是和。3.人類的苯丙酮尿癥是代謝疾病，由隱形基因控制。若群體發(fā)病率是1/10000 ，則表現(xiàn)型正常的個(gè)體婚配，生出患苯丙酮尿癥孩子的概率是。4下列關(guān)于基因頻率的敘述錯(cuò)誤的是: ( )A. 基因頻率是指某種基因在某個(gè)種群中出現(xiàn)的比例B. 種群中一對(duì)等位基因的頻率之和等于1，其基因型頻率之和也等于1C. 自然界中種群的基因頻率總是在不斷變化著，基因頻率的變化是導(dǎo)致基因庫(kù)變化的原因D. 自然選擇是影響基因頻率的唯一因素5. 下列能引起種群基因頻率改變的因素不包括（）A. 自然選擇B. 基因突變C . 隨機(jī)交配D. 新基因加入6某植物種群中， AA基因型個(gè)體占 30%， aa基因型個(gè)體占 20%，則，（ 1）該植物的 A、 a基因頻率分別是（ 2 ）若該植物自交，后代中AA、 aa基因型個(gè)體分別占、。這時(shí) A、 a基因頻率是、。（ 3 ）依 據(jù)現(xiàn) 代生 物進(jìn)化 理論， 這種 植物 在兩年 中是否 發(fā)生 了進(jìn) 化？原 因是。（ 4）由此可見(jiàn)，生物進(jìn)化的單位是，進(jìn)化的原材料由提供。生物進(jìn)化的方向決定于，進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是。7、如果基因型為 Aa 的個(gè)體自交產(chǎn)生的后代在某一環(huán)境中的生存能力或競(jìng)爭(zhēng)能力是AA=Aa aa，則在長(zhǎng)期的選擇過(guò)程中， 下列能比較正確地表示A 基因和 a 基因之間的比例變化的曲線是 （）8. 據(jù)調(diào)查得知 , 某小學(xué)的學(xué)生中基因型比率為：XBXB: X B X b: X b X b: X B Y: X b Y=44%： 5%： 1%：43%： 7%，則 Xb 的基因頻率為： （）A. 13.2%B. 5%C. 14%D. 9.3%9某工廠有男女職工200 名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)女性色盲基因攜帶者15 人，患者為 5 人 ;男患者人. 那這個(gè)群體中色盲基因的頻率為。10假設(shè)一對(duì)等位基因A、 a 的頻率 A=0.9,a=0.1,那么 AA、 Aa、 aa 三種基因型的頻率分別第 4 頁(yè) 共 5 頁(yè)抓住現(xiàn)實(shí)的一分鐘，勝過(guò)想象中的一年。是；若環(huán)境的選擇作用使A 的頻率由0.9 降到 0.7 ，選擇后第二代基因型 AA、Aa、aa 的頻率分別為；若選擇作用保持不變，后代基因型頻率變化規(guī)律是。復(fù)習(xí)鞏固BCBA5. （ 1）基因庫(kù) 64% 32%（ 2）自然選擇導(dǎo)致海龜種群的基因頻率發(fā)生定向變化（ 3）發(fā)生了進(jìn)化，因?yàn)橹灰N群基因頻率改變，就是在進(jìn)化。（ 4）沒(méi)有產(chǎn)生新物種，只是種群基因頻率改變，并沒(méi)有產(chǎn)生生殖隔離。能力提升1.A2.60%40%4.D5.C6. 55% 45% 42.5%、 32.5%55% 、 45% 沒(méi)有發(fā)生變化沒(méi)有發(fā)生基因頻率的變化種群突變和基因重組自然選擇基因頻率的變化7.A 8.D 9. 6%10.0.81 、0.18 、 0.01 0.49、 0.42、 0.09AA將減少， Aa、 aa 將增加第 5 頁(yè) 共 5 頁(yè)