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种群基因组成的变化
一、种群和种群基因库
1．种群的概念和特点
同种
全部
生物进化
基因
2．种群基因库与基因频率
种群
基因
全部等位基因数
等位基因
二、种群基因频率的变化
1．可遗传变异为生物进化提供原材料
小提醒：突变的有害和有利不是绝对的，这往往取决于生物生存的环境。
染色体变异
基因重组
随机的
生物进化的方向
2．种群基因突变数＝个体基因数×______×个体数。
突变率
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
提高
不利变异
表型
有利
定向改变
基因频率
四、探究抗生素对细菌的选择作用
1．实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生________。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，________有可能存活下来。
耐药性
耐药菌
2．方法步骤
相互垂直
涂布器
不含抗生素
抗生素纸片
12～16 h
抑菌圈的直径
抑菌圈边缘
3．注意事项
实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温________处理，防止对环境造成污染。
灭菌
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)一个池塘中所有的鱼是一个种群。( )
(2)一个种群中某个体的所有的基因叫做这个种群的基因库。( )
(3)控制果蝇眼色的全部基因构成基因库。( )
(4)生活在同一地域的东北虎的全部基因构成一个种群基因库。( )
(5)某个种群中某等位基因如A和a的频率之和等于1。( )
×
×
×
解析：基因库指一个种群的全部基因。
√
√
(6)变异不仅为生物进化提供了原材料，而且决定了生物进化的方向。( )
(7)种群的基因频率不变时，则生物没有发生进化。( )
(8)生物变异是不定向的，但生物进化是定向的。( )
(9)细菌在抗生素的诱导作用下产生了抗药性基因。( )
(10)变异的细菌均可产生耐药性。( )
×
√
√
×
解析：细菌抗药性的产生与抗生素的使用无关，抗生素起选择作用。
×
解析：变异是不定向的，变异的细菌不一定产生耐药性。
学习主题一 种群基因组成的变化
任务驱动
任务一 阅读教材P110～112内容，思考回答下列问题：
1．为什么生物进化的基本单位是种群而不是个体？
答案：因为个体的寿命是有限的，个体表型会随着个体的死亡而消失。决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续，并且在群体中扩散，因此生物进化应该研究群体的基因组成的变化。
2．突变具有低频性，能为生物进化提供原材料吗？
答案：突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变，可以为生物进化提供原材料。
3．突变大多数对生物体是不利的，能为进化提供原材料吗？
答案：生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
4．所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？
答案：不能。只有可遗传的变异才能影响种群基因库的组成，才能改变基因频率。
5．基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？试分析原因。
答案：二者都能对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；而基因重组不能产生新基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。
任务二 请根据图示，结合教材相关内容，回答下列问题：
1．桦尺蛾种群中产生的可遗传变异的类型有
答案：突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组
2．树干变黑对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗？为什么？
答案：有影响；树干变黑后，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数量减少，影响出生率。
3．在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
答案：直接受选择的是表型；因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)，而不是控制体色的基因。
4．根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
答案：桦尺蛾种群发生了进化；依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
5．根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？
答案：自然选择。在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
任务三 有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代，因此不能为生物进化提供原材料”，这种说法正确吗？分析原因。
答案：不正确。发生在体细胞中的突变，可以通过无性繁殖的方式传递给后代，如发生基因突变的花芽或叶芽，通过植物组织培养技术或者嫁接的方法可以传递给下一代，因此能为生物进化提供原材料。
师说解惑
1.理解种群概念应把握如下内容
(1)两个要素：“同种”和“全部”。
(2)两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。
(3)两个方面
(4)种群中的个体不是机械地集合在一起的，而是通过种内关系组成的一个有机整体，个体间能彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
(5)同一种群中的生物属于同一物种，个体具有的形态特征基本相同，生态要求基本一致。
2．种群的基因库
(1)每个种群都有自己的基因库。
(2)种群中每个个体所含的基因，只是种群基因库的一个组成部分。
(3)个体携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，随着繁殖把自身的一部分基因传给后代，通过突变使新基因进入基因库，所以基因库在代代相传的过程中保持和发展。
3．生物进化中的“定向”与“不定向”
(1)变异是不定向的。
(2)自然选择是定向的。
(3)在自然选择的作用下，种群基因频率的变化是定向的。
(4)在自然选择的作用下，生物进化的方向是定向的。
4．自然选择决定生物进化方向的原理
(1)生物进化的实质是种群基因频率发生定向改变。
(2)自然选择决定生物进化方向。
5．影响种群基因频率变化的因素
(1)外因：自然选择。
(2)内因：基因突变和部分染色体变异(如缺失和重复等)能直接引起基因频率的变化，基因重组只改变了基因型频率，在自然选择的作用下淘汰部分个体后可引起基因频率的变化。
6．变异先于环境选择
变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不能定向诱发基因突变。
【重点笔记】 进化中的定向与不定向
①变异是不定向的。
②自然选择是定向的。
③种群基因频率的变化是定向的。
④生物进化的方向是定向的。
过程评价单
1．下列关于种群的叙述，正确的是( )
A．一个森林中的全部蛇是一个种群
B．黄山和华山的黄松是一个种群
C．种群是生物进化的基本单位
D．种群内的雌雄个体间不能相互交配完成生殖过程
答案：C
解析：种群指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合，一个森林中的全部蛇不符合“同种生物”，不是一个种群，A错误；黄山与华山不符合“一定区域”，所以黄山与华山的黄松不是一个种群，B错误；种群是生物进化的基本单位，C正确；种群是生物繁殖的基本单位，种群内的雌雄个体间可以相互交配完成生殖过程，D错误。
2．关于基因库的相关描述，错误的是( )
A．基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因
B．生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C．种群中每个个体都含有该种群基因库的全部基因
D．基因突变可改变基因库的组成
答案：C
解析：基因库是指种群中全部个体所含有的全部基因，由于个体之间存在着差异，所以每个个体中不可能都含有该种群基因库的全部基因；基因库中只要有一个基因发生变化，则基因库组成一定会发生变化；种群是繁殖的基本单位，基因库随繁殖的进行而不断延续。
3．下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是( )
A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化
B．生物进化的实质是种群基因频率的改变
C．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变
D．生物性状的改变一定引起生物的进化
答案：B
解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化，A错误，B正确；只要生物发生了进化，就会发生基因频率的改变，但不一定形成新物种，C错误；生物的性状受基因和外界环境的共同作用，性状改变，基因不一定改变，故基因频率不一定改变，生物也不一定进化，D错误。
4．在群体遗传学中，把由于群体数量少而引起的基因频率随机减少甚至丢失的现象称为遗传漂变。例如，某基因库中有A、a两个等位基因，携带a基因的个体很少，若这些个体因偶然因素在幼年时期死亡而没有产生子代，则a基因在子代中便会消失。下列说法不正确的是( )
A．一般来说，种群越小越容易发生遗传漂变
B．自然选择是引起遗传漂变的主要原因
C．遗传漂变对种群基因频率的影响具有随机性
D．遗传漂变会使种群发生进化
答案：B
解析：一般情况下，种群的生物个体的数量越少，种群中的基因就越容易发生遗传漂变，A正确；遗传漂变是由于群体小引起的基因频率随机减少甚至丢失的现象，不是由自然选择引起的，B错误；遗传漂变可导致种群的基因频率发生改变，会引起种群的进化，D正确。
学习主题二 基因频率与基因型频率的相关计算
任务驱动
任务一 阅读教材P111第二自然段，分析探究下列问题：
根据下列条件，计算种群的基因频率。
1．以一对常染色体上的等位基因A、a为例，若已知种群中基因型为AA、Aa和aa的个体数目分别为a1、a2、a3，如何计算种群中A的基因频率？
2．若已知AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3，如何计算A的基因频率？
答案：A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率＝P1＋1/2P2。
3．以只位于X染色体上的一对等位基因XB、Xb为例，若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个体数分别为a1、a2、a3、a4、a5，试求XB的基因频率。
任务二 某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，抽样调查100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体数分别为10个、20个、70个。假设该昆虫种群非常大、所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代、没有迁入和迁出、不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的、基因A和a都不产生突变等。根据孟德尔的分离定律计算并回答问题：
1．该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？子一代基因型频率是多少？
答案：A配子占20%，a配子占80%。子一代基因型频率：AA占4%，Aa占32%，aa占64%。
2．子一代种群的基因频率各是多少？
答案：子一代种群的基因频率A占20%，a占80%。
3．子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？请完成下表。
亲代基因型的比值 AA(10%) Aa(20%) aa(70%)
配子的比值 A(10%) A(10%) a(10%) a(70%)
子一代基因型频率 AA(4%) Aa(32%) aa(64%)
子一代基因频率 A(20%) a(80%)
子二代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子二代基因频率 A( ) a( )
4%
32%
64%
20%
80%
师说解惑
1.基因频率和基因型频率比较
题型二 已知基因型频率求基因频率
常染色体上一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2×杂合子的频率
A＝AA＋1/2Aa；
a＝aa＋1/2Aa。
题型三 X染色体上基因的基因频率的计算
XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样(N表示个体数)。
不涉及Y染色体，XB＋Xb＝1，即XB＝1－Xb。
3．自交、自由交配与基因频率改变的关系
(1)自交是指基因型相同的个体交配，雌雄同株植物是指自花传粉。自交的结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，在无选择条件下，各基因频率不变。
(2)自由交配是指种群内雌雄个体间相互交配。在无选择的条件下，基因频率、基因型频率均保持不变，相关计算可按哈代—温伯格遗传平衡定律进行。
(3)只要种群的基因频率不变，即使基因型频率改变，种群也不会发生进化。
【易错提醒】 (1)基因频率是指一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
(2)影响基因频率的因素不只是环境，还有基因突变、生物的迁移等。
(3)基因频率不改变，基因型频率不一定保持不变。如杂合子Aa自交后代，基因频率不变，而基因型频率改变。
(4)伴X染色体遗传病中，男性中患者的表型(色盲)概率＝相关基因型(XbY)的频率＝相关基因(b)的频率。
过程评价单
1．兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是( )
A.15%、85% B．25%、75%
C.35%、65% D．45%、55%
答案：B
解析：由题意可知，兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制，兔种群中的500只纯合白色脂肪兔的基因型为FF，1 500只淡黄色脂肪兔的基因型为ff，故该种群中F和f的总数为(1 500＋500)×2＝4 000，其中F的总数为500×2＝1 000，f的总数为1 500×2＝3 000，所以F的基因频率为1 000/4 000×100%＝25%，f的基因频率为1－25%＝75%，故选B。
2．果蝇的长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是( )
A.v基因频率降低了50%
B.V基因频率增加了50%
C.杂合果蝇比例降低了50%
D.残翅果蝇比例降低了50%
答案：B
解析：因该果蝇种群vv的基因型频率为4%，由遗传平衡定律公式算出v＝0.2，V＝0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，基因型为vv的果蝇有0.04×20 000＝800(只)，基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20 000＝6 400(只)，VV有0.8×0.8×20 000＝12 800(只)。引入20 000只纯合长翅果蝇后，基因频率v＝(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，A正确，B错误；因Vv、vv的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率均降低了50%，C、D正确。
3．在一个随机交配的中等大小的种群中，经调查发现控制某性状的基因型只有两种：AA基因型的频率为20%，Aa基因型的频率为80%，aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占( )
A.1/5 B．1/4
C.3/7 D．11/21
答案：C
解析：根据题干信息，亲代中，A的基因频率为20%＋80%×(1/2)＝60%，a基因的频率为80%×(1/2)＝40%。随机交配得到的子一代的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa＝(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)＝36%∶48%∶16%。又因aa基因型为致死型，故随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占36%/(36%＋48%)＝3/7。
4．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：随机交配的种群，基因频率和基因型频率稳定不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。自交时，基因频率不变，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代增多，所以AA个体百分比会增大。
学习主题三 探究抗生素对细菌的选择作用
任务驱动
任务 阅读教材“探究抗生素对细菌的选择作用”实验，回答下列问题：
1．为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
答案：因为抑菌圈边缘的菌落接触一定量的抗生素，并能够在这样的环境下生存，说明这些菌落中的细菌具有一定的耐药性。
2．连续培养几代后，抑菌圈的直径会发生什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？
答案：抑菌圈由大变小；说明经过抗生素的持续多代筛选，细菌的耐药性越来越强，抗生素对细菌生长的抑制作用越来越弱，抑菌圈的直径就越小。
3．在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的耐药性变异是有利还是有害的？怎么理解变异是有利还是有害的？
答案：在本实验条件下，耐药菌产生的耐药性变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。在生物进化过程中，生物产生的有利变异是指有利于生物生存和适应环境的变异，而不是对人类有利的变异。
4．滥用抗生素的现象十分普遍，请举例说明滥用抗生素的危害。
答案：抗生素的滥用及不合理使用在一定程度上使细菌接触抗生素的机会增大，细菌耐药性积累并加强，将导致抗生素的药效减弱，甚至完全不起作用。
师说解惑
1.抑菌作用机理分析
氨苄西林、阿莫西林和头胞克肟，主要抑制细菌细胞壁的合成，细胞壁形成一旦受阻，细菌就不能正常繁殖。硫酸庆大霉素主要抑制细菌蛋白质合成和破坏细菌细胞膜的完整性，蛋白质合成受阻和细胞膜的完整结构遭到破坏，也导致细菌无法正常繁殖。诺氟沙星主要抑制DNA解旋酶，使DNA复制受阻，从而导致细菌死亡，对细菌的正常繁殖影响最大。
注：酵母菌和大肠杆菌对诺氟沙星的耐受能力不同，这与酵母菌的DNA主要分布于细胞核而大肠杆菌的DNA主要分布于拟核有关。
2．实验图示
【重点笔记】
(1)要点归纳
①抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。
②细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
③滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈。
(2)易错警醒
变异在前，选择在后。
过程评价单
1．生活中滥用抗生素的现象十分普遍。下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”实验的叙述，错误的是( )
A．在培养基的特定区域放置不含抗生素的纸片，作为空白对照
B．实验中抑菌圈的直径越大，抗生素的抑菌作用越强
C．抗生素的使用可诱导细菌产生耐药性变异
D．抗生素的选择作用会导致耐药菌比例逐代提高
答案：C
解析：在“探究抗生素对细菌的选择作用”实验中，在培养基的特定区域放置不含抗生素的纸片，作为空白对照，A正确；一定浓度的抗生素可杀死细菌，故实验中抑菌圈的直径越大，说明抗生素的抑菌作用越强，B正确；抗生素只是起选择作用，没有诱导变异的作用，C错误；抗生素的选择作用会导致耐药菌比例逐代提高，D正确。
2．为探究两种抗生素对某细菌的抑菌效果，设计如图所示实验方案，在无菌固体培养基表面上涂布被检测细菌，放置甲、乙和丙三个圆形滤纸片(抗生素可在培养基中扩散，滤纸片周围出现抑菌圈的大小能反映其抑菌效果)，下列说法错误的是( )
A．抑菌最有效的是抗生素b
B．浸泡滤纸片的抗生素a、b浓度应相同
C．丙滤纸片起到对照作用
D．此方法可检测抗生素对病毒的抑制效果
答案：D
解析：分析题图，浸泡过抗生素b的抑菌圈最大，说明抗生素b的抑菌效果最强，A正确；该实验的自变量是是否浸泡抗生素和抗生素的种类，两种抗生素的浓度应相同，目的是保证单一变量，B正确；浸泡过无菌水的丙组应为空白对照组，C正确；抗生素可抑制细菌生长，但不能抑制病毒的繁殖，故不能检测对病毒的抑制效果，D错误。
网络建构
主干落实
1. 一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
2．种群是生物进化的基本单位。
3．突变和基因重组产生进化的原材料。
4．自然选择决定生物进化的方向。
5．生物进化的实质是种群基因频率的改变。
1．下列关于基因库的叙述，错误的是( )
A．一个种群就是一个基因库
B．每种生物不止有一个基因库
C．种群越小，其基因库越不稳定
D．基因突变丰富了种群的基因库
答案：A
解析：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库，种群基因库与种群不是同一个概念，A错误；每种生物可以有不同种群，因此可以有不同的基因库，B正确；种群越小，基因库越小、越不稳定，C正确；基因突变可产生新的等位基因，丰富了种群的基因库，D正确。
2．有翅昆虫有时会出现残翅或无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但在经常刮大风的海岛上，这些突变类型的昆虫因不能飞行，从而避免了被风吹到海里淹死。这个事例主要说明了( )
A．突变多数是有害的
B．突变多数是有利的
C．突变的有害和有利并不是绝对的
D．突变的有害和有利是绝对的
答案：C
解析：题中信息表明，突变的有害和有利不是绝对的，这往往取决于生物生存的环境，C符合题意。
3．滥用抗生素会使细菌出现耐药性，如果被这样的细菌感染，则人会因该种细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法正确的是( )
A．抗生素的使用会引起细菌的定向变异
B．细菌中本来就存在“耐药性”个体，长期使用抗生素导致“耐药性”基因频率上升
C．“耐药性”基因型频率的改变引起细菌发生进化
D．抗生素的滥用导致细菌产生“耐药性”，这是细菌适应抗生素的结果
答案：B
解析：生物的变异是不定向的，A错误；细菌中本来就有变异的发生，自然选择保留有利变异，B正确；“耐药性”基因频率的改变引起细菌发生进化，C错误；不是抗生素的使用导致细菌产生“耐药性”，而是细菌中本来就有“耐药性”个体，抗生素的使用增加了“耐药性”基因频率，D错误。
4．下列有关生物进化的叙述，错误的是( )
A．自然选择直接选择的是个体的表型
B．现代生物进化理论以自然选择为核心
C．种群内显性基因的频率一定高于隐性基因的频率
D．基因突变和染色体变异统称为突变
答案：C
解析：显性基因和隐性基因的基因频率高低取决于其所控制的性状是否更适应环境，因此显性基因的基因频率不一定高于隐性基因的基因频率，C错误。
5．果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答下列问题：
(1)经观察，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原因，是在基因突变过程中产生的____________，通过有性生殖过程中的____________而产生的，使种群中产生了大量可遗传的____________，它们都能为生物进化提供____________。
等位基因
基因重组
变异
原材料
解析：突变和基因重组提供生物进化的原材料，基因突变产生等位基因，基因重组会使生物的基因型产生多样性。
(2)假定该种群中每个基因的突变率都是10－5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数约是____________个。
(3)随机从该种群中抽出100只果蝇，测知基因型为AA(灰身)的个体35只，基因型为Aa(灰身)的个体60只，基因型为aa(黑身)的个体5只，则A基因的基因频率为________，a基因的基因频率为________。
2×106
解析：由于每个个体含有约2×104个基因，每个基因的突变率为10-5，而整个种群中含有的个体数约为107，所以基因突变数目约为2×104×10-5×107＝2×106(个)。
65%
35%
(4)通过对果蝇及其他生物进行遗传学研究，可得出生物进化的基本单位是________，生物进化的实质是__________________________。
种群
种群基因频率的改变
问题探讨
讨论：开放性试题，合理即可。
思考·讨论
1．提示：(1)A配子占60%，a配子占40%。
(2)子代基因型的频率为AA占36%；Aa占48%；aa占16%。
(3)子代种群的基因频率为A占60%；a占40%。
(4)若干代以后种群的基因频率会同子一代一样。
亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A(30%) A(30%) a(30%) a(10%)
子代基因型频率 AA(36%) Aa(48%) aa(16%)
子代基因频率 A(60%) a(40%)
2．提示：对于自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的个体，被天敌发现的机会就少些。
3．提示：突变产生新的基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。
探究·实践
1．提示：树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为许多浅色个体可能在交配、产卵前就已被天敌捕食。
2．提示：在自然选择过程中，直接受选择的是表型。比如，天敌看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√
(2)× 提示：基因频率的变化受环境的影响。
(3)√
2．D 提示：种群是指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
3．C 提示：在一对等位基因中，一个基因的频率＝含该基因的纯合子的基因型频率＋杂合子的基因型频率×(1/2)。故基因B的频率为18%＋78%×(1/2)＝57%；基因b的频率为1－57%＝43%。
4．C 提示：环境温度变化，突变体的生存能力发生变化，这说明突变的有害或有利取决于生存环境。
二、拓展应用
1．提示：如选择育种和杂交育种。
2．提示：如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可仍然处于濒危状态甚至绝灭。
3．提示：(1)二者存在正相关的关系。由表格信息可知，随着抗生素人均使用量的增加，细菌对该抗生素的耐药率逐渐升高。
(2)首先细菌存在着耐药性变异。有的细菌耐药性强，有的细菌耐药性弱。使用抗生素时，耐药性弱的细菌被杀死，这叫不适者被淘汰；耐药性强的细菌活下来，这叫适者生存。活下来的耐药性强的细菌，繁殖的后代有的耐药性强，有的耐药性弱，在使用抗生素时，又把耐药性弱的细菌杀死，耐药性强的细菌活下来。这样经过抗生素的长期选择，细菌耐药性强的个体所占比例就逐渐升高了。
(3)医疗机构及时通报抗菌药物的耐药性，可以让人们及时更换抗菌药物，将细菌耐药率控制在低水平(答案合理即可)。
(4)我们要合理使用抗生素，防止滥用抗生素(答案合理即可)。
1．下列与种群有关的叙述，错误的是( )
A．一片树林中的全部猕猴是一个种群
B．基因型频率是指在一个种群基因库中，某种基因型的个体在种群中所占的比值
C．一个种群的基因库在代代相传中得以保留和发展
D．种群的基因频率是恒定不变的
答案：D
解析：可遗传的变异、自然选择等可使种群的基因频率发生改变，D错误。
2．[2024·河北张家口高一月考]在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%、基因型为bb的个体占4%，那么基因B和b的频率分别是( )
A．18%、82% B．36%、64%
C．57%、43% D．92%、8%
答案：C
解析：该种群中BB＝18%，Bb＝78%，bb＝4%，因此B＝18%＋1/2×78%＝57%；b＝4%＋1/2×78%＝43%，故选C。
3．在一个基因库中，显性基因和隐性基因的比例相等，如果每一代隐性基因型的个体都不能产生后代，则( )
A.对基因型频率影响很小 B．会降低隐性基因的基因频率
C．会使隐性基因消失 D．会提高杂合子的比例
答案：B
解析：据题意可知，由于每一代隐性基因型的个体都不能产生后代，会导致隐性基因型频率和隐性基因的基因频率越来越小，A错误，B正确；由于存在杂合子，所以隐性基因不会消失，C错误；由于每一代隐性基因型的个体都不能产生后代，所以杂合子的比例越来越小，D错误。
4．达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。下列有关生物进化的说法，不正确的是( )
A．可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异
B．基因突变是生物变异的根本来源，但有害突变一般不能为生物进化提供原材料
C．突变产生的新基因，经有性生殖过程中的基因重组，为进化提供丰富的原材料
D．种群基因频率改变的快慢与基因控制的性状与环境适应的程度有关
答案：B
答案：B
解析：有害突变和有利突变均属于可遗传变异，都可为生物进化提供原材料，B错误。
5．某植物种群中AA、Aa、aa的基因型频率如图甲所示，种群中每种基因型的繁殖成功率如图乙所示。种群随机交配产生的后代中aa个体百分比、A基因频率的变化最可能是( )
A．升高、降低 B．降低、降低
C．降低、升高 D．升高、升高
答案：C
解析：由题图可知，基因型为AA的个体繁殖成功率最高，基因型为aa的个体繁殖成功率最低，种群随机交配产生的后代中AA的基因型频率升高，aa的基因型频率降低，因此A的基因频率升高，aa个体所占的百分比降低。
6．随着全球范围内抗生素的广泛和大量使用，抗药细菌不断出现，它可以通过多种途径对抗生素产生抗性，抗生素在不久的将来有可能成为一堆废物。请分析抗生素对细菌抗药性的产生所起的作用( )
A．抗生素的不断使用，使细菌逐渐适应而产生抗药性
B．细菌的变异是不定向的，抗生素对细菌进行了定向选择
C．细菌的变异是定向的，抗生素对细菌进行了定向选择
D．抗生素使细菌产生了定向变异
答案：B
7．调查某校学生中某种性状的各种基因型及比例如表所示，则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是( )
A.88%、12% B．76%、24%
C．85.2%、14.8% D．12%、88%
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
比例/% 41 20 1 36 2
答案：C
解析：假定调查人数是100人，则女生中XBXB有41人，XBXb有20人，XbXb有1人，男生中XBY有36人，XbY有2人，则XB的基因频率是[(41×2＋20＋36)÷(62×2＋38)]×100%≈85.2%，Xb的基因频率是1－85.2%＝14.8%。
8．在19世纪中叶以前，英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(s)的，随着工业的发展，工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色，到了20世纪中叶，黑色型(S)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是( )
A．自然选择的方向发生了改变，所以自然选择是不定向的
B．桦尺蛾种群进化过程中接受选择的是各种表型的个体
C．该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变
D．长时间的环境污染导致s基因突变成S基因的频率增加
答案：B
解析：自然选择是定向的；自然选择直接作用于表型，选择的是各种表型的个体；Ss个体对应的表型为黑色，适应环境，通过选择，其基因型频率增加；通过自然选择，S基因频率增加。
9．在农业生产上，害虫的防治是高产的重要措施。人们在害虫防治的过程中发现，一种农药使用若干年后，它对某种害虫的杀伤效果逐年减小，害虫对该农药产生了抗药性。害虫抗药性产生的原因图解如下。
下列有关叙述中正确的是( )
A. 害虫抗药性产生时间落后于农药使用的时间
B．农药定向选择害虫，使种群基因频率改变
C．图中显示生物进化过程的实质在于有利变异的保存
D．抗药性个体后代全为抗药性，不可能出现非抗药性个体
答案：B
解析：变异是不定向的，害虫抗药性一开始就已经产生，农药使用后起到筛选的作用，A错误；农药起到选择的作用，具有抗药性或抗药性强的害虫得以存活并繁殖增加其数量，故农药定向选择害虫，使种群基因频率改变，B正确；生物进化的实质是种群基因频率的改变，C错误；由于存在基因突变，抗药性后代可能出现非抗药性个体，D错误。
10．(10分)某植物种群中，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：
(1)植物种群中的A、a基因频率分别是__________、________。
55%
45%
解析：由题意可知，Aa基因型个体占50%，则A的基因频率＝30%＋50%×1/2＝55%，a的基因频率＝1－55%＝45%。
(2)若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占__________、__________。这时，A、a的基因频率分别是__________、________。
42.5%
32.5%
55%
45%
解析：若该植物自交，自交后代产生的基因型比例为AA＝30%＋1/4×50%＝42.5%；aa＝20%＋1/4×50%＝32.5%；Aa＝1/2×50%＝25%。同法可求出后代中A、a的基因频率分别为A＝42.5%＋25%×1/2＝55%，a＝45%。
(3)依据现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化？___________________，理由是___________________________。
没有发生进化
种群基因频率没有发生改变
解析：通过上述计算可以发现前后代的种群基因频率没有发生改变，说明生物没有发生进化。
(4)由此可知，生物进化的基本单位是________，进化的原材料是由________________提供的，是否发生进化取决于________，进化的实质是____________________________________。
种群
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率的改变
解析：种群是生物进化的基本单位，突变和基因重组为自然选择提供了原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变。
11．[2024·四川成都高二月考]白纹伊蚊俗称“花蚊子”，叮人凶猛，是登革热的第二大传播媒介，有“亚洲虎蚁”之称。在白纹伊蚊猖獗的地区密集喷洒杀虫剂后，此蚊种群数量减少了90%，但过一段时间后，该种群又恢复到原来的数量，此时再次喷洒相同量的杀虫剂后仅杀死了30%的白纹伊蚊。下列相关叙述正确的是( )
A．白纹伊蚊控制某性状的全部等位基因是该种群的基因库
B．杀虫剂导致白纹伊蚊产生抗药性基因
C．原来的白纹伊蚊种群中少数个体有抗药性基因
D．白纹伊蚊种群中发生的可遗传变异决定其进化的方向
答案：C
解析：白纹伊蚊种群中所有个体含有的全部基因称为该种群的基因库，A错误；白纹伊蚊的抗药性基因在使用杀虫剂之前就已经产生，B错误；在使用杀虫剂之前，原来的白纹伊蚊种群中就有少数个体有抗药性基因，杀虫剂只是对白纹伊蚊的抗药性进行了选择，使白纹伊蚊的抗药性基因频率上升，C正确；突变和基因重组为生物进化提供原材料，但不能决定生物进化的方向，生物进化的方向是由自然选择决定的，D错误。
12．抗生素纸片扩散法是指将浸有抗生素的纸片贴在涂有细菌的琼脂平板上，在纸片周围一定距离内的细菌生长受到抑制，过夜培养后形成一个抑菌圈。利用该方法观察某细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，可探究抗生素对细菌的选择作用。下列关于该实验的说法正确的是( )
A.抗生素使细菌发生耐药性突变，这是细菌适应抗生素的结果
B．实验中可以通过抑菌圈的大小来判定抗生素的抑菌效果
C．从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养，连续选择几代后抑菌圈的直径会变大
D．在本实验条件下，细菌产生耐药性的变异对人类而言是有利变异
答案：B
解析：抗生素只对细菌的耐药性突变进行选择，不是抗生素使细菌发生耐药性突变，A错误；如果细菌对抗生素敏感，在该抗生素纸片周围会出现抑菌圈，抑菌圈越大，说明细菌对抗生素越敏感，因此实验中可以通过抑菌圈的大小来判定抗生素的抑菌效果，B正确；抑菌圈边缘的菌落对该抗生素不敏感，从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养，连续选择几代后抑菌圈的直径会变小，C错误；在本实验中，能够耐抗生素的细菌生存下来，不能耐抗生素的细菌不能生长繁殖，因此在抗生素的选择下，细菌产生耐药性的变异对细菌而言是有利变异，但是对人类而言不一定是有利变异，D错误。
13．选择系数是表征某基因型在特定环境中不利于生存程度的指标，即某基因型的个体在某环境中适应性越差，选择系数越大。下列说法正确的是( )
A．同一基因型的个体在不同环境中选择系数不同
B．若某基因型的选择系数不变，相关基因频率不变
C．某基因型的选择系数越大，相关基因频率变化越慢
D．随着新冠疫苗的推广使用，新冠病毒的选择系数降低
答案：A
解析：不同环境对生物的选择作用不同，同一基因型的个体在不同环境中的适应性不同，则选择系数不同，A正确；若某基因型的选择系数不变，只能说明其在该环境中的适应性不变，不能说明相关基因频率不变，B错误；某基因型的选择系数越大，说明越容易被该环境淘汰，相关基因频率变化越快，C错误；随着新冠疫苗的推广使用，新冠病毒在环境中的适应性变差，选择系数增大，D错误。
14．镰状细胞贫血由基因突变引起，其致病基因为隐性基因(用a表示)。只有隐性纯合子才会发病，携带者不发病，且对疟疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些疟疾流行的地区，携带者比例在20%左右；现在美洲黑人中携带者的比例已降到了8%。下列叙述错误的是( )
A．非洲疟疾流行地区a基因的基因频率大约为30%
B．美洲黑人中a基因频率的下降是自然选择的结果
C．非洲疟疾流行地区，镰状细胞贫血携带者的比例可能会增加
D．在一定外界条件下，有害的突变基因可转变为有利的基因
答案：A
解析：根据题干信息无法计算出非洲疟疾流行地区a基因的基因频率，A错误；非洲疟疾流行地区，镰状细胞贫血携带者不发病，且对疟疾的抵抗力更高，更适应环境，所以其所占比例可能会增加，C正确。
15．(12分)[2024·山东烟台高一月考]某害虫的抗药型(R)对敏感型(r)为显性，如表为在T1、T2和T3时间点，害虫种群中RR、Rr和rr的基因型频率。T1～T2时间段，对该种群施用杀虫剂。T2～T3时间段，该种群度过越冬期。请据表回答下列问题：
(1)R与r基因的本质区别是____________________________。
(2)T1时害虫种群中R的基因频率为__________，施用杀虫剂后，R基因频率__________(填“上升”“下降”或“不变”)，原因是_________________________________________________________________________________________________。
脱氧核苷酸的排列顺序不同
22.5%
上升
在杀虫剂的作用下，敏感型个体被淘汰，抗药型个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因(R)的频率会不断提高
解析：T1时害虫种群中R的基因频率为(0.05＋1/2×0.35)×100%＝22.5%；施用杀虫剂后，R的基因频率＝(0.60＋1/2×0.30)×100%＝75%，R的基因频率上升。
(3)杀虫剂和冬季条件对害虫的选择作用________(填“相同”或“相反”)，据表提出有效降低害虫抗药性的具体措施：____________________________(答出一点即可)。
相反
在越冬期前施用杀虫剂
解析：杀虫剂的使用使R的基因频率上升，而越冬导致R的基因频率下降，说明杀虫剂和冬季条件对害虫的选择作用相反。据表提出有效降低害虫抗药性的具体措施为在越冬期前施用杀虫剂，既可以杀虫，又可以降低害虫的抗药基因频率。
16．(13分)某科研团队研究发现，寄生在某种鸟的羽毛中的羽虱大量繁殖，会造成鸟的羽毛失去光泽和尾羽残缺不全，影响雄鸟的求偶繁殖。
(1)若该鸟种群中，对羽虱具有抵抗力的个体AA和Aa分别占50%和20%，则a基因的基因频率为____________。
40%
解析：AA和Aa分别占50%和20%，aa占30%，因此a的基因频率＝30%＋1/2×20%＝40%，A的基因频率＝1－40%＝60%。
(2)此种鸟类的灰羽和白羽由一对等位基因(B/b)控制。研究人员将多只灰色雄鸟和白色雌鸟杂交，子代均为灰羽，则推测____________为显性性状，理由是___________________________________________。
灰羽
具有相对性状的亲本杂交，F1中显现出来的性状叫做显性性状
解析：多只灰色雄鸟和白色雌鸟杂交，子代均为灰羽，则灰羽为显性性状，理由是具有相对性状的亲本杂交，F1中显现出来的性状叫做显性性状。
(3)请用上述实验的亲子代个体进行一次杂交实验，探究这对等位基因的位置。实验设计思路：________________________，观察子代表型并统计比例。实验结果及结论：
若____________________________________________，说明这对基因位于Z染色体上。
子代个体间杂交
子代雌鸟中灰羽∶白羽＝1∶1，雄鸟均为灰羽
解析：要探究这对等位基因的位置，可用上述实验的子代个体间杂交，观察子代表型并统计比例。若子代雌鸟中灰羽∶白羽＝1∶1，雄鸟均为灰羽，说明这对基因位于Z染色体上。若子代雌鸟和雄鸟中都有灰羽和白羽，且灰羽∶白羽＝3∶1，说明这对基因位于常染色体上。
(4)有人认为雄鸟能否吸引雌鸟到它的领地筑巢，与雄鸟尾羽长短有关，设计验证实验如下。
将若干尾羽长度相似且生长状况一致的雄鸟均分成A、B、C三组，将A组雄鸟的尾羽剪短，并将其用黏合剂粘在C组雄鸟的尾羽上。B组雄鸟不做任何处理。给三组雄鸟带上标记后放归野外进行观察，记录筑巢数如图。则实验结论：
________________________________________________
雄鸟的尾羽长，能吸引雌鸟到它的领地筑巢
解析：根据题干的信息，研究者认为“雄鸟能否吸引雌鸟到它的领地筑巢，与雄鸟尾羽长短有关”，为了验证这个观点，做了如下实验，将若干尾羽长度相似且生长状况一致的雄鸟均分成A、B、C三组，将A组雄鸟的尾羽剪短，并将其用黏合剂粘在C组雄鸟的尾羽上。B组雄鸟不做任何处理。A组尾羽最短，C组尾羽最长，B组尾羽介于A、C两组之间，从图中分析可知，C组的雌鸟筑巢数最多，A组的雌鸟筑巢数最少，B组的雌鸟筑巢数介于A、C两组之间，说明尾羽毛越长，筑巢数目越多。因此由实验可得出，雄鸟的尾羽长，能吸引雌鸟到它的领地筑巢。第3节 第1课时 种群基因组成的变化
【学习目标】 1.分析、认同种群是生物进化的基本单位。
2．运用归纳与概括、批判性思维阐释生物进化的原因。
3．运用统计与概率的相关知识，解释并预测某一性状的分布及变化。
4．引导人们关注不正确使用抗生素带来的危害，关注人体健康。
夯基提能·分层突破
学习主题一 种群基因组成的变化
任务驱动
任务一 阅读教材P110～112内容，思考回答下列问题：
1．为什么生物进化的基本单位是种群而不是个体？
2．突变具有低频性，能为生物进化提供原材料吗？
3．突变大多数对生物体是不利的，能为进化提供原材料吗？
4．所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？
5．基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？试分析原因。
任务二 请根据图示，结合教材相关内容，回答下列问题：
1．桦尺蛾种群中产生的可遗传变异的类型有
。
2．树干变黑对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗？为什么？
3．在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
4．根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
5．根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？
任务三 有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代，因此不能为生物进化提供原材料”，这种说法正确吗？分析原因。
师说解惑
1.理解种群概念应把握如下内容
(1)两个要素：“同种”和“全部”。
(2)两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。
(3)两个方面
(4)种群中的个体不是机械地集合在一起的，而是通过种内关系组成的一个有机整体，个体间能彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
(5)同一种群中的生物属于同一物种，个体具有的形态特征基本相同，生态要求基本一致。
2．种群的基因库
(1)每个种群都有自己的基因库。
(2)种群中每个个体所含的基因，只是种群基因库的一个组成部分。
(3)个体携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，随着繁殖把自身的一部分基因传给后代，通过突变使新基因进入基因库，所以基因库在代代相传的过程中保持和发展。
3．生物进化中的“定向”与“不定向”
(1)变异是不定向的。
(2)自然选择是定向的。
(3)在自然选择的作用下，种群基因频率的变化是定向的。
(4)在自然选择的作用下，生物进化的方向是定向的。
4．自然选择决定生物进化方向的原理
(1)生物进化的实质是种群基因频率发生定向改变。
(2)自然选择决定生物进化方向。
5．影响种群基因频率变化的因素
(1)外因：自然选择。
(2)内因：基因突变和部分染色体变异(如缺失和重复等)能直接引起基因频率的变化，基因重组只改变了基因型频率，在自然选择的作用下淘汰部分个体后可引起基因频率的变化。
6．变异先于环境选择
变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不能定向诱发基因突变。
【重点笔记】 进化中的定向与不定向
①变异是不定向的。
②自然选择是定向的。
③种群基因频率的变化是定向的。
④生物进化的方向是定向的。
过程评价单
1．下列关于种群的叙述，正确的是( )
A．一个森林中的全部蛇是一个种群
B．黄山和华山的黄松是一个种群
C．种群是生物进化的基本单位
D．种群内的雌雄个体间不能相互交配完成生殖过程
2．关于基因库的相关描述，错误的是( )
A．基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因
B．生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C．种群中每个个体都含有该种群基因库的全部基因
D．基因突变可改变基因库的组成
3．下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是( )
A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化
B．生物进化的实质是种群基因频率的改变
C．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变
D．生物性状的改变一定引起生物的进化
4．在群体遗传学中，把由于群体数量少而引起的基因频率随机减少甚至丢失的现象称为遗传漂变。例如，某基因库中有A、a两个等位基因，携带a基因的个体很少，若这些个体因偶然因素在幼年时期死亡而没有产生子代，则a基因在子代中便会消失。下列说法不正确的是( )
A．一般来说，种群越小越容易发生遗传漂变
B．自然选择是引起遗传漂变的主要原因
C．遗传漂变对种群基因频率的影响具有随机性
D．遗传漂变会使种群发生进化
学习主题二 基因频率与基因型频率的相关计算
任务驱动
任务一 阅读教材P111第二自然段，分析探究下列问题：
根据下列条件，计算种群的基因频率。
1．以一对常染色体上的等位基因A、a为例，若已知种群中基因型为AA、Aa和aa的个体数目分别为a1、a2、a3，如何计算种群中A的基因频率？
2．若已知AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3，如何计算A的基因频率？
3．以只位于X染色体上的一对等位基因XB、Xb为例，若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个体数分别为a1、a2、a3、a4、a5，试求XB的基因频率。
任务二 某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，抽样调查100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体数分别为10个、20个、70个。假设该昆虫种群非常大、所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代、没有迁入和迁出、不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的、基因A和a都不产生突变等。根据孟德尔的分离定律计算并回答问题：
1．该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？子一代基因型频率是多少？
2．子一代种群的基因频率各是多少？
3．子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？请完成下表。
亲代基因型的比值 AA(10%) Aa(20%) aa(70%)
配子的比值 A(10%) A(10%) a(10%) a(70%)
子一代基因型频率 AA(4%) Aa(32%) aa(64%)
子一代基因频率 A(20%) a(80%)
子二代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子二代基因频率 A( ) a( )
师说解惑
1.基因频率和基因型频率比较
2.以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例
(1)A或a的基因频率：
×100%
(2)AA、Aa或aa的基因型频率：
×100%
题型一 已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率(N表示个体数)
某基因频率＝×100%
题型二 已知基因型频率求基因频率
常染色体上一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2×杂合子的频率
A＝AA＋1/2Aa；
a＝aa＋1/2Aa。
题型三 X染色体上基因的基因频率的计算
XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样(N表示个体数)。
不涉及Y染色体，XB＋Xb＝1，即XB＝1－Xb。
3．自交、自由交配与基因频率改变的关系
(1)自交是指基因型相同的个体交配，雌雄同株植物是指自花传粉。自交的结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，在无选择条件下，各基因频率不变。
(2)自由交配是指种群内雌雄个体间相互交配。在无选择的条件下，基因频率、基因型频率均保持不变，相关计算可按哈代—温伯格遗传平衡定律进行。
(3)只要种群的基因频率不变，即使基因型频率改变，种群也不会发生进化。
【易错提醒】 (1)基因频率是指一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
(2)影响基因频率的因素不只是环境，还有基因突变、生物的迁移等。
(3)基因频率不改变，基因型频率不一定保持不变。如杂合子Aa自交后代，基因频率不变，而基因型频率改变。
(4)伴X染色体遗传病中，男性中患者的表型(色盲)概率＝相关基因型(XbY)的频率＝相关基因(b)的频率。
过程评价单
1．兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是( )
A.15%、85% B．25%、75%
C.35%、65% D．45%、55%
2．果蝇的长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是( )
A.v基因频率降低了50%
B.V基因频率增加了50%
C.杂合果蝇比例降低了50%
D.残翅果蝇比例降低了50%
3．在一个随机交配的中等大小的种群中，经调查发现控制某性状的基因型只有两种：AA基因型的频率为20%，Aa基因型的频率为80%，aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占( )
A.1/5 B．1/4
C.3/7 D．11/21
4．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
学习主题三 探究抗生素对细菌的选择作用
任务驱动
任务 阅读教材“探究抗生素对细菌的选择作用”实验，回答下列问题：
1．为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
2．连续培养几代后，抑菌圈的直径会发生什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？
3．在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的耐药性变异是有利还是有害的？怎么理解变异是有利还是有害的？
4．滥用抗生素的现象十分普遍，请举例说明滥用抗生素的危害。
师说解惑
1.抑菌作用机理分析
氨苄西林、阿莫西林和头胞克肟，主要抑制细菌细胞壁的合成，细胞壁形成一旦受阻，细菌就不能正常繁殖。硫酸庆大霉素主要抑制细菌蛋白质合成和破坏细菌细胞膜的完整性，蛋白质合成受阻和细胞膜的完整结构遭到破坏，也导致细菌无法正常繁殖。诺氟沙星主要抑制DNA解旋酶，使DNA复制受阻，从而导致细菌死亡，对细菌的正常繁殖影响最大。
注：酵母菌和大肠杆菌对诺氟沙星的耐受能力不同，这与酵母菌的DNA主要分布于细胞核而大肠杆菌的DNA主要分布于拟核有关。
2．实验图示
【重点笔记】 (1)要点归纳
①抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。
②细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
③滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈。
(2)易错警醒
变异在前，选择在后。
过程评价单
1．生活中滥用抗生素的现象十分普遍。下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”实验的叙述，错误的是( )
A．在培养基的特定区域放置不含抗生素的纸片，作为空白对照
B．实验中抑菌圈的直径越大，抗生素的抑菌作用越强
C．抗生素的使用可诱导细菌产生耐药性变异
D．抗生素的选择作用会导致耐药菌比例逐代提高
2．为探究两种抗生素对某细菌的抑菌效果，设计如图所示实验方案，在无菌固体培养基表面上涂布被检测细菌，放置甲、乙和丙三个圆形滤纸片(抗生素可在培养基中扩散，滤纸片周围出现抑菌圈的大小能反映其抑菌效果)，下列说法错误的是( )
A．抑菌最有效的是抗生素b
B．浸泡滤纸片的抗生素a、b浓度应相同
C．丙滤纸片起到对照作用
D．此方法可检测抗生素对病毒的抑制效果
强化落实·学业达标
网络建构
主干落实
1.一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
2．种群是生物进化的基本单位。
3．突变和基因重组产生进化的原材料。
4．自然选择决定生物进化的方向。
5．生物进化的实质是种群基因频率的改变。
高效课堂·实践运用
1．下列关于基因库的叙述，错误的是( )
A．一个种群就是一个基因库
B．每种生物不止有一个基因库
C．种群越小，其基因库越不稳定
D．基因突变丰富了种群的基因库
2．有翅昆虫有时会出现残翅或无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但在经常刮大风的海岛上，这些突变类型的昆虫因不能飞行，从而避免了被风吹到海里淹死。这个事例主要说明了( )
A．突变多数是有害的
B．突变多数是有利的
C．突变的有害和有利并不是绝对的
D．突变的有害和有利是绝对的
3．滥用抗生素会使细菌出现耐药性，如果被这样的细菌感染，则人会因该种细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法正确的是( )
A．抗生素的使用会引起细菌的定向变异
B．细菌中本来就存在“耐药性”个体，长期使用抗生素导致“耐药性”基因频率上升
C．“耐药性”基因型频率的改变引起细菌发生进化
D．抗生素的滥用导致细菌产生“耐药性”，这是细菌适应抗生素的结果
4．下列有关生物进化的叙述，错误的是( )
A．自然选择直接选择的是个体的表型
B．现代生物进化理论以自然选择为核心
C．种群内显性基因的频率一定高于隐性基因的频率
D．基因突变和染色体变异统称为突变
5．果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答下列问题：
(1)经观察，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原因，是在基因突变过程中产生的____________，通过有性生殖过程中的____________而产生的，使种群中产生了大量可遗传的____________，它们都能为生物进化提供____________。
(2)假定该种群中每个基因的突变率都是10－5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数约是____________个。
(3)随机从该种群中抽出100只果蝇，测知基因型为AA(灰身)的个体35只，基因型为Aa(灰身)的个体60只，基因型为aa(黑身)的个体5只，则A基因的基因频率为________，a基因的基因频率为________。
(4)通过对果蝇及其他生物进行遗传学研究，可得出生物进化的基本单位是________，生物进化的实质是________________________________。
疑难解答·全程培优
问题探讨
讨论：开放性试题，合理即可。
思考·讨论
1．提示：(1)A配子占60%，a配子占40%。
(2)子代基因型的频率为AA占36%；Aa占48%；aa占16%。
(3)子代种群的基因频率为A占60%；a占40%。
(4)
亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A(30%) A(30%) a(30%) a(10%)
子代基因型频率 AA(36%) Aa(48%) aa(16%)
子代基因频率 A(60%) a(40%)
若干代以后种群的基因频率会同子一代一样。
2．提示：对于自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的个体，被天敌发现的机会就少些。
3．提示：突变产生新的基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。
探究·实践
1．提示：树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为许多浅色个体可能在交配、产卵前就已被天敌捕食。
2．提示：在自然选择过程中，直接受选择的是表型。比如，天敌看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√
(2)× 提示：基因频率的变化受环境的影响。
(3)√
2．D 提示：种群是指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
3．C 提示：在一对等位基因中，一个基因的频率＝含该基因的纯合子的基因型频率＋杂合子的基因型频率×(1/2)。故基因B的频率为18%＋78%×(1/2)＝57%；基因b的频率为1－57%＝43%。
4．C 提示：环境温度变化，突变体的生存能力发生变化，这说明突变的有害或有利取决于生存环境。
二、拓展应用
1．提示：如选择育种和杂交育种。
2．提示：如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可仍然处于濒危状态甚至绝灭。
3．提示：(1)二者存在正相关的关系。由表格信息可知，随着抗生素人均使用量的增加，细菌对该抗生素的耐药率逐渐升高。
(2)首先细菌存在着耐药性变异。有的细菌耐药性强，有的细菌耐药性弱。使用抗生素时，耐药性弱的细菌被杀死，这叫不适者被淘汰；耐药性强的细菌活下来，这叫适者生存。活下来的耐药性强的细菌，繁殖的后代有的耐药性强，有的耐药性弱，在使用抗生素时，又把耐药性弱的细菌杀死，耐药性强的细菌活下来。这样经过抗生素的长期选择，细菌耐药性强的个体所占比例就逐渐升高了。
(3)医疗机构及时通报抗菌药物的耐药性，可以让人们及时更换抗菌药物，将细菌耐药率控制在低水平(答案合理即可)。
(4)我们要合理使用抗生素，防止滥用抗生素(答案合理即可)。
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务一
1．提示：因为个体的寿命是有限的，个体表型会随着个体的死亡而消失。决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续，并且在群体中扩散，因此生物进化应该研究群体的基因组成的变化。
2．提示：突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变，可以为生物进化提供原材料。
3．提示：生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
4．提示：不能。只有可遗传的变异才能影响种群基因库的组成，才能改变基因频率。
5．提示：二者都能对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；而基因重组不能产生新基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。
任务二
1．突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组
2．提示：有影响；树干变黑后，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数量减少，影响出生率。
3．提示：直接受选择的是表型；因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)，而不是控制体色的基因。
4．提示：桦尺蛾种群发生了进化；依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
5．提示：自然选择。在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
任务三
提示：不正确。发生在体细胞中的突变，可以通过无性繁殖的方式传递给后代，如发生基因突变的花芽或叶芽，通过植物组织培养技术或者嫁接的方法可以传递给下一代，因此能为生物进化提供原材料。
【过程评价单】
1．解析：种群指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合，一个森林中的全部蛇不符合“同种生物”，不是一个种群，A错误；黄山与华山不符合“一定区域”，所以黄山与华山的黄松不是一个种群，B错误；种群是生物进化的基本单位，C正确；种群是生物繁殖的基本单位，种群内的雌雄个体间可以相互交配完成生殖过程，D错误。
答案：C
2．解析：基因库是指种群中全部个体所含有的全部基因，由于个体之间存在着差异，所以每个个体中不可能都含有该种群基因库的全部基因；基因库中只要有一个基因发生变化，则基因库组成一定会发生变化；种群是繁殖的基本单位，基因库随繁殖的进行而不断延续。
答案：C
3．解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化，A错误，B正确；只要生物发生了进化，就会发生基因频率的改变，但不一定形成新物种，C错误；生物的性状受基因和外界环境的共同作用，性状改变，基因不一定改变，故基因频率不一定改变，生物也不一定进化，D错误。
答案：B
4．解析：一般情况下，种群的生物个体的数量越少，种群中的基因就越容易发生遗传漂变，A正确；遗传漂变是由于群体小引起的基因频率随机减少甚至丢失的现象，不是由自然选择引起的，B错误；遗传漂变可导致种群的基因频率发生改变，会引起种群的进化，D正确。
答案：B
学习主题二
【任务驱动】
任务一
1．提示：A的基因频率＝×100%＝×100%。
2．提示：A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率＝P1＋1/2P2。
3．提示：XB的基因频率＝×100%＝×100%。
任务二
1．提示：A配子占20%，a配子占80%。子一代基因型频率：AA占4%，Aa占32%，aa占64%。
2．提示：子一代种群的基因频率A占20%，a占80%。
3．提示：子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。
4% 32% 64% 20% 80%
【过程评价单】
1．解析：由题意可知，兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制，兔种群中的500只纯合白色脂肪兔的基因型为FF，1 500只淡黄色脂肪兔的基因型为ff，故该种群中F和f的总数为(1 500＋500)×2＝4 000，其中F的总数为500×2＝1 000，f的总数为1 500×2＝3 000，所以F的基因频率为1 000/4 000×100%＝25%，f的基因频率为1－25%＝75%，故选B。
答案：B
2．解析：因该果蝇种群vv的基因型频率为4%，由遗传平衡定律公式算出v＝0.2，V＝0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，基因型为vv的果蝇有0.04×20 000＝800(只)，基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20 000＝6 400(只)，VV有0.8×0.8×20 000＝12 800(只)。引入20 000只纯合长翅果蝇后，基因频率v＝(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，A正确，B错误；因Vv、vv的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率均降低了50%，C、D正确。
答案：B
3．解析：根据题干信息，亲代中，A的基因频率为20%＋80%×(1/2)＝60%，a基因的频率为80%×(1/2)＝40%。随机交配得到的子一代的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa＝(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)＝36%∶48%∶16%。又因aa基因型为致死型，故随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占36%/(36%＋48%)＝3/7。
答案：C
4．解析：随机交配的种群，基因频率和基因型频率稳定不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。自交时，基因频率不变，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代增多，所以AA个体百分比会增大。
答案：C
学习主题三
【任务驱动】
任务
1．提示：因为抑菌圈边缘的菌落接触一定量的抗生素，并能够在这样的环境下生存，说明这些菌落中的细菌具有一定的耐药性。
2．提示：抑菌圈由大变小；说明经过抗生素的持续多代筛选，细菌的耐药性越来越强，抗生素对细菌生长的抑制作用越来越弱，抑菌圈的直径就越小。
3．提示：在本实验条件下，耐药菌产生的耐药性变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。在生物进化过程中，生物产生的有利变异是指有利于生物生存和适应环境的变异，而不是对人类有利的变异。
4．提示：抗生素的滥用及不合理使用在一定程度上使细菌接触抗生素的机会增大，细菌耐药性积累并加强，将导致抗生素的药效减弱，甚至完全不起作用。
【过程评价单】
1．解析：在“探究抗生素对细菌的选择作用”实验中，在培养基的特定区域放置不含抗生素的纸片，作为空白对照，A正确；一定浓度的抗生素可杀死细菌，故实验中抑菌圈的直径越大，说明抗生素的抑菌作用越强，B正确；抗生素只是起选择作用，没有诱导变异的作用，C错误；抗生素的选择作用会导致耐药菌比例逐代提高，D正确。
答案：C
2．解析：分析题图，浸泡过抗生素b的抑菌圈最大，说明抗生素b的抑菌效果最强，A正确；该实验的自变量是是否浸泡抗生素和抗生素的种类，两种抗生素的浓度应相同，目的是保证单一变量，B正确；浸泡过无菌水的丙组应为空白对照组，C正确；抗生素可抑制细菌生长，但不能抑制病毒的繁殖，故不能检测对病毒的抑制效果，D错误。
答案：D
高效课堂·实践运用
1．解析：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库，种群基因库与种群不是同一个概念，A错误；每种生物可以有不同种群，因此可以有不同的基因库，B正确；种群越小，基因库越小、越不稳定，C正确；基因突变可产生新的等位基因，丰富了种群的基因库，D正确。
答案：A
2．解析：题中信息表明，突变的有害和有利不是绝对的，这往往取决于生物生存的环境，C符合题意。
答案：C
3．解析：生物的变异是不定向的，A错误；细菌中本来就有变异的发生，自然选择保留有利变异，B正确；“耐药性”基因频率的改变引起细菌发生进化，C错误；不是抗生素的使用导致细菌产生“耐药性”，而是细菌中本来就有“耐药性”个体，抗生素的使用增加了“耐药性”基因频率，D错误。
答案：B
4．解析：显性基因和隐性基因的基因频率高低取决于其所控制的性状是否更适应环境，因此显性基因的基因频率不一定高于隐性基因的基因频率，C错误。
答案：C
5．解析：(1)突变和基因重组提供生物进化的原材料，基因突变产生等位基因，基因重组会使生物的基因型产生多样性。(2)由于每个个体含有约2×104个基因，每个基因的突变率为10-5，而整个种群中含有的个体数约为107，所以基因突变数目约为2×104×10-5×107＝2×106(个)。(3)A基因的基因频率＝×100%＝×100%＝65%，则a基因的基因频率为1－65%＝35%。
答案：(1)等位基因 基因重组 变异 原材料 (2)2×106 (3)65% 35% (4)种群 种群基因频率的改变
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