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p2＋

2、2pq＋q2＝(p＋q)2＝1。 4．遺傳平衡定律的內(nèi)容 在種群極大，且沒有發(fā)生遷移、突變和選擇的時(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

3、？ 提示：A的基因頻率：＝0.43。 a的基因頻率：1－0.43＝0.57。 (2)某個(gè)種群中，AA、Aa、aa的個(gè)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(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．

4、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(jì)算公式 ①推理依據(jù)：若達(dá)到遺傳平衡，配子比例即基因頻率。 ②推理過程：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： p2＋2pq＋q2＝1或(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1 (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，

5、可用開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 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) ①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)體的某一基因庫中有兩個(gè)等位基因

6、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＝＝ ②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＝＝(＋×)＝PAA＋PAa Pa＝＝(＋×)＝Paa＋PAa ③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，

7、基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，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(　　) A．20%,80%　　　　　 B．7%,93% C．86%,14% D．50%,50% 【解析】　A基因頻率＝AA＋1

8、/2Aa＝14%＋1/2 ×72%＝50%，而a基因頻率＝aa＋1/2Aa＝50%。 【答案】　D 2．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】 A．4.4% B．5.1% C．6.8% D．10.2% 【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%。 【答案】　C 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

9、、b)控制。這兩對(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________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________。 (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________。 (3)在沒有遷入遷出、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________，Ee的基

10、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?，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： ①用該黑檀體果蠅與基因型為________的果蠅雜交，獲得F1； ②F1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)：Ⅰ.結(jié)果F2表現(xiàn)型及比例為________，則為基因突變； Ⅱ.如果F

11、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(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＝1∶1，長(zhǎng)剛毛∶短剛毛＝1∶1，單獨(dú)分析每對(duì)等位基因的雜交特點(diǎn)，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EeBb×eebb或eeBb×Eebb。分析實(shí)驗(yàn)二的F1，灰體∶黑檀體＝1∶1，長(zhǎng)剛毛∶短剛毛＝1∶3，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

12、、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，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1/2×1/2＝1/4，后代為eeBb的概率是1/2×1/2＝1/4，故F1中與親本果蠅基因型不同的個(gè)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)F1中黑檀體果蠅ee所占的比例1 600/(1

13、 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(xiàn)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F1相同，從題目中可獲取信息“親本都是純合子，只有EE和ee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/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(gè)體ee進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，后代無性狀分離，無法判斷該個(gè)體

14、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，過程如下： Ⅰ.若為基因突變，則： 　　　 3　　　∶　　　1 Ⅱ.若為染色體片段缺失，則： 　　　 4　　　∶　　　1 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　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

15、 __e＝2×1/4×1/4＝1/8 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，過程如下： Ⅰ.若為基因突變，則： 　　　 7　　　∶　　　9 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　EE＝1/4×1/4＝1/16 ee＝3/4×3/4＝9/16 Ee＝2×3/4×1/4＝6/16 Ⅱ.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×

16、1/4×1/4＝1/8 __e＝2×1/2×1/4＝1/4 【答案】　(1)EeBb　eeBb(注：兩空可顛倒)　eeBb (2)1/2　(3)40%　48%　60%　(4)答案一：①EE ②Ⅰ.灰體∶黑檀體＝3∶1?、?灰體∶黑檀體＝4∶1 答案二：①Ee?、冖?灰體∶黑檀體＝7∶9 Ⅱ.灰體∶黑檀體＝7∶8 1．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1 C．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

17、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(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

18、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】 　　　　　　　 A．24%、72% B．36%、64% C．57%、43% D．60%、40% 【解析】　A＝×100%＝60%，則a＝40%。 【答案】　D 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(　　) A．25% B．32% C．50% D．64% 【解析】　Bb的比例＝1－BB2－bb2＝1－0.82－0.22＝0.

19、32。 【答案】　B 4．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________。 (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的基因型頻率為________；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

20、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(huì)”或“不會(huì)”)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(jì)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(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、沒有遷入遷出，且種群中個(gè)體間隨機(jī)交配；(3)AA＝0.3、Aa＝0.4、aa＝0.3，題中敘述的情況下相當(dāng)于植物的自交，結(jié)果如下：0.3(AA×AA)得到0.3AA，0.4(Aa×Aa)得到0.1AA、0.2Aa、0.1aa，0.3(aa×aa)得到0.3aa，所以相同基因型之間進(jìn)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(jì)算該代相同基因型個(gè)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(huì)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(huì) (3)0.4　0.2　0.4　會(huì) 9