生物新教材（2019）生物必修2微专题(6)第6章　生物的进化—种群基因频率的计算规律学案（Word版含答案）

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生物新教材（2019）生物必修2微专题(6)
种群基因频率的计算规律
一、通过定义法(个体数)计算基因频率
1．若某基因在常染色体上或X、Y染色体同源区段上，则基因频率＝×100%。
2．若某基因只出现在X染色体上，则基因频率＝×100%。
例1　已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30 000人的群体中，蓝眼的有3 600人，褐眼的有26 400人(其中纯合子有12 000人)。那么，在这个人群中A、a的基因频率分别是(　　)
A．64%和36% B．36%和64%
C．50%和50% D．82%和18%
答案　A
解析　因等位基因成对存在，30 000人中共有基因30 000×2＝60 000(个)，蓝眼(aa)的有3 600人，含a基因7 200个，褐眼(A_)的有26 400人，纯合子(AA)有12 000人，含A基因24 000个，杂合子(Aa)有14 400人，含28 800个基因，其中A基因14 400个，a基因14 400个。则A的基因频率＝×100%＝64%，a的基因频率＝×100%＝36%。
例2　在一次红绿色盲的调查中，共调查男女各200名，调查发现，女性红绿色盲基因的携带者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是(　　)
A．4.5% B．6% C．9% D．7.8%
答案　B
解析　因为女性的性染色体组成为XX，男性为XY，红绿色盲基因(用b表示)及其等位基因(用B表示)只位于X染色体上，所以基因b共有15×1＋5×2＋11×1＝36(个)，因此红绿色盲基因的频率＝×100%＝6%。
二、根据基因型频率计算基因频率的方法(针对位于常染色体上或X、Y染色体同源区段上的基因)
A的基因频率＝AA的基因型频率＋Aa的基因型频率；a的基因频率＝aa的基因型频率＋Aa的基因型频率。
例3　某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是(　　)
A．50%、50% B．50%、62.5%
C．62.5%、50% D．50%、100%
答案　B
解析　由题意可知，病害发生前的各种基因型频率是TT＝20%，Tt＝60%，tt＝20%，所以病害发生前T的基因频率＝20%＋×60%＝50%；病害发生后，tt个体全部死亡，TT的基因型频率为20%÷(20%＋60%)＝25%，Tt的基因型频率为60%÷(20%＋60%)＝75%，所以病害发生后T的基因频率＝25%＋×75%＝62.5%。
三、根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
1．前提：在理想种群中。
(1)种群足够大；
(2)所有雌、雄个体之间自由交配并产生后代；
(3)没有迁入和迁出；
(4)没有自然选择；
(5)没有基因突变。
2．计算公式：当等位基因只有两个(设为A、a)时，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：
基因型AA的频率＝p2
基因型Aa的频率＝2pq
基因型aa的频率＝q2
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1
若已知某种纯合子的基因型频率，即可直接开方求出相应基因的频率。如在进行有性生殖的理想种群中，某种群隐性性状(aa)的频率为0.01，则a基因的频率为＝0.1。
3．自交与自由交配后代的基因频率、基因型频率的变化分析：
(1)某种群的所有个体自交，若没有进行选择，则自交后代的基因频率不变，基因型频率会改变，并且杂合子的基因型频率降低，纯合子的基因型频率升高。
(2)某种群的所有个体随机交配，在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不改变。
例4　(2019·四川成都七中高二上期中考试)一个随机交配的足够大的种群中，某一相对性状(由基因A、a控制)中显性性状的基因型的频率是0.36，则(　　)
A．该种群繁殖一代后杂合子(Aa)的基因型频率是0.32
B．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C．若该种群基因库中的基因频率发生变化，说明一定发生了基因突变
D．若该种群中A基因的频率为0.4，则表现为A基因所控制的性状的个体在种群中占40%
答案　A
解析　根据题意可知，aa的基因型频率为1－0.36＝0.64，则a基因的频率为0.8，A的基因频率为0.2，该种群繁殖一代后杂合子(Aa)的基因型频率是2×0.2×0.8＝0.32，A正确；显性基因的基因频率小于隐性基因的基因频率，B错误；种群的基因频率发生变化说明生物发生了进化，但不一定是基因突变导致的，C错误；若A的基因频率变为0.4，则a的基因频率为0.6，表现为A基因所控制的性状的个体(AA、Aa)在种群中所占的比例为0.42＋2×0.4×0.6＝0.64，即64%，D错误。
例5　在某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为(　　)
A．增大，不变；不变，不变
B．不变，增大；增大，不变
C．不变，不变；增大，不变
D．不变，不变；不变，增大
答案　C
解析　该种群中，A基因频率＝16%＋×(1－16%－36%)＝40%，a基因频率为60%。根据遗传平衡定律可知，随机交配后，基因频率及基因型频率不变。而自交的结果为16%AA16%AA，48%Aa48%(AA∶Aa∶aa)＝12%AA∶24%Aa∶12%aa；因此自交产生的后代中AA基因型频率＝16%＋12%＝28%，A基因频率＝28%＋×24%＝40%。
四、运用男性基因型频率计算该地区X染色体上基因频率
(以红绿色盲为例)红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，色盲基因b位于X染色体上，男性中色盲占x%，则此地区Xb(男性中的＝女性中的＝人群中的)的基因频率也为x%，此地区女性中色盲率则为(x%)2。
例6　与外界隔离的某岛屿上，经调查该地区居民中白化病的致病基因频率为a，红绿色盲的致病基因频率为b，抗维生素D佝偻病的致病基因频率为c，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．正常个体中白化病携带者所占的概率为
B．男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为b
C．不患抗维生素D佝偻病的女性个体占全部个体的
D．女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的占bc
答案　D
解析　女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的占b2(2c－c2)，D错误。
1．已知人眼的颜色由常染色体上的基因决定，褐眼(由A决定)对蓝眼(由a决定)为显性。在一个100人的人群中，褐眼的共有70人，而其中显性纯合子有20人，蓝眼的有30人，那么这一人群中A和a基因的基因频率分别为(　　)
A．0.70、0.30 B．0.50、0.50
C．0.45、0.55 D．0.55、0.45
答案　C
解析　根据题意可知，该种群中共有100个个体，其中基因型为AA的有20个，基因型为Aa的有50个，基因型为aa的有30个，则A基因的数量是2×20＋50＝90(个)，a基因的数量是2×30＋50＝110(个)，所以A的基因频率是90÷200＝0.45，a的基因频率是110÷200＝0.55。
2．某生物兴趣小组抽样调查的200人中，各种基因型和人数情况如下表所示，则这200人中，Xb的基因频率为(　　)
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
人数 78 14 8 70 30
A．85% B．30%
C．20% D．15%
答案　C
解析　XB与Xb的总数量为78×2＋14×2＋8×2＋70＋30＝300，Xb的数量是14＋8×2＋30＝60，故Xb的基因频率为×100%＝20%。
3．某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%，色盲在男性中的发病率为7%。现有一对表现正常的夫妇，妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者。那么，他们所生孩子同时患上述两种遗传病的概率是(　　)
A. B.　C. D.
答案　A
解析　设该常染色体遗传病基因用A、a来表示，色盲基因用B、b来表示，则妻子的基因型为AaXBXb，丈夫的基因型是AAXBY或AaXBY。由题意分析可知，aa＝1%，则a＝，A＝，AA＝，Aa＝，Aa在正常个体中的比例为＝，由此得到丈夫的基因型为AaXBY的概率是，所以他们所生小孩同时患两种病的概率为××＝。
4．某植物种群中，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，若该种群植物自交，后代中AA、aa基因型个体出现的频率以及A、a的基因频率分别是(　　)
A．55%、45%、45%、55%
B．42.5%、32.5%、45%、55%
C．55%、45%、55%、45%
D．42.5%、32.5%、55%、45%
答案　D
解析　由 Aa：50%

5．囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性，若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。调查不同区域囊鼠深色表型概率，检测并计算基因频率，结果如图。
下列叙述错误的是(　　)
A．深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响
B．与浅色岩P区相比，深色熔岩床区囊鼠的杂合子频率低
C．浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd
D．与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高
答案　B
解析　在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化，深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择的影响，A项正确；在浅色岩P区，D基因的频率为0.1，则d基因的频率为0.9，深色表现型频率为0.18，则浅色表现型频率为0.82，设杂合子频率为x，那么x＋0.82＝0.9，可算出x＝0.16，同理，在深色熔岩床区，D基因的频率为0.7，则d基因的频率为0.3，深色表现型频率为0.95，则浅色表现型频率为0.05，可算出杂合子频率为0.5，B项错误；已知浅色岩Q区D基因的频率为0.3，若该区深色囊鼠的基因型均为Dd，则D基因的频率为0.25，不足0.3，故浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd，C项正确；浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率为0.82，浅色岩Q区囊鼠的隐性纯合子频率为1－0.5＝0.5，即与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高，D项正确。
6．理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是(　　)
A．常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
B．常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
C．X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
D．X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
答案　D
解析　根据遗传平衡定律，满足一定条件的种群中，等位基因只有一对(Aa)时，设基因A的频率为p，基因a的频率为q，则基因频率p＋q＝1，AA、Aa、aa的基因型频率分别为p2、2pq、q2。基因频率和基因型频率关系满足(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2，若致病基因位于常染色体上，发病率与性别无关。常染色体上隐性遗传病的发病率应为aa的基因型频率，即q2，A错误；常染色体上显性遗传病的发病率应为AA和Aa的基因型频率之和，即p2＋2pq，B错误；若致病基因位于X染色体上，发病率与性别有关，女性的发病率计算方法与致病基因位于常染色体上的情况相同，X染色体显性遗传病女性的发病率为p2＋2pq，C错误；因男性只有一条X染色体，故男性的发病率为致病基因的基因频率，D正确。