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

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1、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等位基因數中所占的比例。 2．基因型頻率：指某種基因型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，個體間的交配是隨機的，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：p2、2pq、q2，并且p2＋

2、2pq＋q2＝(p＋q)2＝1。 4．遺傳平衡定律的內容 在種群極大，且沒有發(fā)生遷移、突變和選擇的時候，種群的基因頻率和基因型頻率是不會發(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 在自然界不會有極大的隨機交配的種群，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，導致了種內進化，最終將形成新的物種。 [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

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．

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)計算公式 ①推理依據：若達到遺傳平衡，配子比例即基因頻率。 ②推理過程：當等位基因只有兩個時(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： p2＋2pq＋q2＝1或(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝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，

5、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，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＝該基因的數目/該基因與其等位基因的總數×100% 某基因型頻率＝該基因型的個體數/總個體數×100% 外延 生物進化的實質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 ①已知調查的各種基因型的個體數，計算基因頻率某基因頻率＝ 設二倍體生物個體的某一基因庫中有兩個等位基因

6、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，

7、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，因此男性基因總數與女性體內等位基因總數有差別，在確定種群等位基因及其總數時應分別考慮。 Xb的基因頻率＝×100% 1．在一個種群中隨機抽出一定數量的個體，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

8、/2Aa＝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查研究后發(fā)現：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

9、、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、F1表現型及比例如下： (1)根據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F1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F1，F1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，在后代群體中出現了一只黑檀體果蠅。出現該黑檀體果蠅的原因可能是親本果蠅在產生配子過程中發(fā)生了基因突變或染色體片段缺失?，F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： 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F2表現型及比例。 結果預測：Ⅰ.結果F2表現型及比例為________，則為基因突變； Ⅱ.如果F

11、2表現型及比例為________，則為染色體片段缺失。 【解析】　(1)根據題干信息可知，兩對基因位于常染色體上且獨立遺傳。分析實驗一的F1，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F1，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。根據實驗一和實驗二的雜交結果，可推斷乙的基因型可能是EeBb

12、、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(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F1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%，F1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個體”，假設親代有100個個體，其中EE有x個，根據基因頻率的計算公式，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)，由于選擇隱性個體ee進行雜交實驗，后代無性狀分離，無法判斷該個體

14、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： Ⅰ.若為基因突變，則： 　　　 3　　　∶　　　1 Ⅱ.若為染色體片段缺失，則： 　　　 4　　　∶　　　1 計算方法提示：可采用配子法。 F1的雌雄配子均為 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

15、 __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： Ⅰ.若為基因突變，則： 　　　 7　　　∶　　　9 計算方法提示：可采用配子法。 F1的雌雄配子均為 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 Ⅱ.若為染色體片段缺失，則： 計算方法提示：可采用配子法。 F1的雌雄配子均為 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×

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　Ⅱ.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

17、的頻率 D．因色盲患者中男性數量多于女性，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

18、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＝×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－BB2－bb2＝1－0.82－0.22＝0.

19、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

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”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(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 9