第二节 自然选择对基因频率的影响
学习目标 1.解释突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因。 2.种群基因频率的计算和影响因素分析。(重难点) 举例说明自然选择可使种群基因频率发生定向改变。(重点)
一、种群基因频率、基因型频率和遗传平衡定律
1．基因频率：指种群中某基因在全部等位基因数中所占的比例。
2．基因型频率：指某种基因型的个体在种群中所占的比例。
3．基因频率的计算
在自然状态下，个体间的交配是随机的，配子的比例就是基因频率。当A、a的基因频率为p、q时，子代AA、Aa、aa的基因型频率分别是p2、2pq、q2，并且p2＋2pq＋q2＝(p＋q)2＝1。
4．遗传平衡定律的内容
在种群极大，且没有发生迁移、突变和选择的时候，种群的基因频率和基因型频率是不会发生变化的。
二、自然选择使基因频率变化
1．基因频率变化的原因
在自然界不会有极大的随机交配的种群，也不可能不发生突变，最重要的是自然选择无处不在。在诸多影响因素中，自然选择是重要因素。
2．自然选择对基因频率的影响
自然选择引起等位基因频率的变化，从而使种群基因库也发生了改变，导致了种内进化，最终将形成新的物种。
1．判断对错
(1)因为自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率，所以进化改变的是个体而不是群体。 ( )
(2)生物进化的方向与基因突变的方向一致。 ( )
(3)基因频率是指种群中某个基因在全部等位基因数中所占的比例。 ( )
[答案](1)× 分析：生物进化的单位是种群而不是个体，所以进化改变种群。
(2)× 分析：生物进化的方向是由环境决定的。
(3)√
2．德国小蠊(二倍体)是常见的室内昆虫。随机取样的德国小蠊个体中，ss个体数为6，SS个体数为26，Ss个体数为18。则s的基因频率为( )
A．0.26 B．0.3
C．0.46 D．0.58
B [由题意可知，SS＝26，Ss＝18，ss＝6，因此s的基因频率为(2×6＋18)÷[2×(26＋18＋6)]＝0.3。]
3．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
C [亲代中AA个体占16%，aa个体占36%，则亲代中Aa个体占48%，故亲代A的基因频率＝(16%×2＋48%)÷[(16%＋48%＋36%)×2]＝40%，a的基因频率＝1－40%＝60%。该种群随机交配产生的后代中，AA个体百分比＝(A%)2＝16%，Aa个体百分比＝2×A%×a%＝2×40%×60%＝48%，A的基因频率＝16%＋48%×(1/2)＝40%，故后代中AA个体百分比不变，A基因频率不变。自交产生的后代中，AA个体百分比＝16%＋48%×(1/4)＝28%，Aa个体百分比＝48%×(1/2)＝24%，A的基因频率＝28%＋24%×(1/2)＝40%，故后代中AA个体百分比增大，A基因频率不变。]
种群基因频率和基因型频率
[思考交流]
1．(1)某个种群中，AA、Aa、aa的个体分别有100、400、200个，则A、a的基因频率分别是多少？
提示：A的基因频率：≈0.43。
a的基因频率：1－0.43≈0.57。
(2)某个种群中，AA、Aa、aa的个体分别占20%、40%、40%，则A、a的基因频率分别是多少？
提示：A的基因频率：20%＋40%÷2＝40%。
a的基因频率：40%＋40%÷2＝60%。
2．自然选择作用是如何使基因频率发生变化的？
提示：自然选择通过淘汰不利变异个体引起种群基因型频率发生变化的同时，导致了种群基因频率的变化。
3．若基因A、a控制的一对相对性状中，隐性性状的个体生存能力差，则A和a的基因频率会怎么变化？
提示：A基因频率上升，a基因频率下降。
1．遗传平衡定律
(1)成立前提
种群非常大；没有发生迁移、突变和选择。
(2)计算公式
①推理依据：若达到遗传平衡，配子比例即基因频率。
②推理过程：当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，由基因频率计算基因型频率如下：
雄配子
雌配子
A(p)
a(q)
A(p)
AA(p2)
Aa(pq)
a(q)
Aa(pq)
aa(q2)
则AA、Aa、aa三种基因型频率之和为p2＋2pq＋q2＝1或(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。
(3)遗传平衡定律的应用
若已知达到遗传平衡的种群中某纯合体如AA或aa的基因型频率，可用开平方的方法求基因频率。
如：当告知基因型aa的频率为x%时，则a的基因频率为，A的基因频率为1－。AA基因型频率为(1－)2；Aa基因型频率为2·(1－)。
2．比较基因频率和基因型频率
基因频率
基因型频率
公式
某基因频率＝该基因的数目/该基因与其等位基因的总数×100%
某基因型频率＝该基因型的个体数/总个体数×100%
外延
生物进化的实质是种群基因频率的改变
基因型频率改变，基因频率不一定改变
3.基因频率的计算规律
(1)基因位于常染色体上时
①已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率：
某基因频率＝
设二倍体生物个体的某一基因库中有两个等位基因A和a，假如种群中共有N个个体，而AA、Aa、aa三种基因型的个体数分别为n1、n2、n3，那么种群中A基因的频率和a基因的频率分别是：
A基因的频率＝＝
a基因的频率＝＝
②已知基因型频率求基因频率：
设A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：
PA＝＝(＋×)＝PAA＋PAa
Pa＝＝(＋×)＝Paa＋PAa
③结论：
结论一：在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
结论二：一个等位基因的频率＝该等位基因纯合体的频率＋1/2杂合体的频率
(2)基因位于性染色体上时：XY型性别决定生物，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。
故性染色体上的基因有可能成单存在，如红绿色盲基因，Y染色体上无等位基因，因此男性基因总数与女性体内等位基因总数有差别，在确定种群等位基因及其总数时应分别考虑。
Xb的基因频率＝×100%
1．在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占14%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占14%，则基因A和a的基因频率分别为( )
A．20%，80% B．7%，93%
C．86%，14% D．50%，50%
D [A基因频率＝AA＋1/2Aa＝14%＋1/2 ×72%＝50%，而a基因频率＝aa＋1/2Aa＝50%。]
2．对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：780名女生中有患者23人、携带者52人，820名男生中有患者65人。那么该群体中色盲基因的频率为( )
A．4.4% B．5.1%
C．6.8% D．10.2%
C [女生中XbXb有23人，XBXb有52人，男生中XbY有65人，则Xb的频率＝×100%≈6.8%。]
3．果蝇的灰体(E)对黑檀体(e)为显性；短刚毛和长刚毛是一对相对性状，由一对等位基因(B、b)控制。这两对基因位于常染色体上且独立遗传。用甲、乙、丙三只果蝇进行杂交试验，杂交组合、F1表现型及比例如下：
(1)根据实验一和实验二的杂交结果，推断乙果蝇的基因型可能为________或________。若实验一的杂交结果能验证两对基因E、e和B、b的遗传遵循自由组合定律，则丙果蝇的基因型应为________。
(2)实验二的F1中与亲本果蝇基因型不同的个体所占的比例为________。
(3)在没有迁入迁出、突变和选择等条件下，一个由纯合果蝇组成的大种群个体间自由交配得到F1，F1中灰体果蝇8 400只，黑檀体果蝇1 600只。F1中e的基因频率为________，Ee的基因型频率为________。亲代群体中灰体果蝇的百分比为________。
(4)灰体纯合果蝇与黑檀体果蝇杂交，在后代群体中出现了一只黑檀体果蝇。出现该黑檀体果蝇的原因可能是亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。现有基因型为EE、Ee和ee的果蝇可供选择，请完成下列实验步骤及结果预测，以探究其原因。(注：一对同源染色体都缺失相同片段时胚胎致死；各种类型配子活力相同)
实验步骤：
①用该黑檀体果蝇与基因型为________的果蝇杂交，获得F1；
②F1自由交配，观察、统计F2表现型及比例。
结果预测：Ⅰ.结果F2表现型及比例为________，则为基因突变；
Ⅱ.如果F2表现型及比例为________，则为染色体片段缺失。
[解析](1)根据题干信息可知，两对基因位于常染色体上且独立遗传。分析实验一的F1，灰体∶黑檀体＝1∶1，长刚毛∶短刚毛＝1∶1，单独分析每对等位基因的杂交特点，可知都是测交类型，由此可推知实验一的亲本组合为EeBb×eebb或eeBb×Eebb。分析实验二的F1，灰体∶黑檀体＝1∶1，长刚毛∶短刚毛＝1∶3，可推知亲本有关体色的杂交为测交，有关刚毛长度的杂交为双杂合子杂交，且短刚毛为显性性状，这样可以确定乙和丙控制刚毛长度的基因型都是Bb，但无法进一步确定控制体色的基因型。根据实验一和实验二的杂交结果，可推断乙的基因型可能是EeBb、eeBb。若实验一的杂交结果能验证两对等位基因的遗传遵循自由组合定律，则可确定甲和乙的杂交方式为测交，即有一个为双杂合子，另一个为隐性纯合子，而前面判断已确定乙控制刚毛长度的基因型是Bb，所以乙的基因型为EeBb，甲的基因型为eebb，进而推断丙的基因型为eeBb。
(2)根据(1)中分析可知，实验二的亲本基因型为EeBb和eeBb，其后代为EeBb的概率是(1/2)×(1/2)＝1/4，后代为eeBb的概率是(1/2)×(1/2)＝1/4，故F1中与亲本果蝇基因型不同的个体所占的比例为1－1/4－1/4＝1/2。
(3)题干给出的条件符合遗传平衡定律，根据F1中黑檀体果蝇ee所占的比例为1 600/(1 600＋8 400)×100%＝16%，可以推出e的基因频率为40%，所以E的基因频率为60%，F1中Ee的基因型频率为2×40%×60%＝48%。亲代种群中的果蝇均为纯合子，且E的基因频率为0.6，所以亲代群体中灰体果蝇的百分比为60%。
(4)分析题中信息可推知后代群体中这只黑檀体果蝇的基因型为ee(基因突变)或__e(染色体片段缺失)，由于选择隐性个体ee进行杂交试验，后代无性状分离，无法判断该个体的基因型，所以应选择基因型为EE或Ee的个体与变异个体进行杂交，而选择Ee个体进行杂交后代配子种类多，计算繁琐，最好选择基因型为EE的个体与变异个体杂交。
方法一：选择基因型为EE的个体与变异个体进行杂交，过程如下：
Ⅱ.若为染色体片段缺失，则：
方法二：选择基因型为Ee的个体与变异个体进行杂交，过程如下：
Ⅱ.若为染色体片段缺失，则：
[答案](1)EeBb eeBb(注：两空可颠倒) eeBb
(2)1/2 (3)40% 48% 60% (4)答案一：①EE
②Ⅰ.灰体∶黑檀体＝3∶1 Ⅱ.灰体∶黑檀体＝4∶1
答案二：①Ee ②Ⅰ.灰体∶黑檀体＝7∶9
Ⅱ.灰体∶黑檀体＝7∶8
1．下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是( )
A．一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变说明物种在不断进化
B．一个种群中，控制一对相对性状的基因频率之和为1
C．基因型为Aa的个体自交后代所形成的种群中，A基因的频率大于a基因的频率
D．因色盲患者中男性数量多于女性数量，所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体中色盲的基因频率
B [生物进化的实质是种群基因频率的改变，基因频率是指种群中某基因在全部等位基因数中所占的比例。控制一对相对性状的基因频率之和为1。适应环境的个体得到保留，它可以是隐性基因控制的性状，也可以是显性基因控制的性状，所以无法判断是A还是a的基因频率高。由于男性中只有一条X染色体，色盲为伴X染色体隐性遗传病，故患色盲的概率男性大于女性，但是色盲基因在男性群体和女性群体中的基因频率是相同的。]
2．在一个种群中随机抽出100个个体，其中基因型为AA的个体有24个，基因型为Aa的个体有72个，基因型为aa的个体有4个，那么基因A和基因a的基因频率分别是( )
A．24%、72% B．36%、64%
C．57%、43% D．60%、40%
D [A＝×100%＝60%，则a＝40%。]
3．(2019·天津高考)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现型频率，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体频率低
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区囊鼠的隐性纯合体频率高
B [本题主要考查生物的基因型频率和基因频率。由图可知，在不同的环境区域囊鼠的表现型频率和D基因频率不同，这是长期自然选择的结果，A正确；浅色岩P区和深色熔岩床区中DD的基因型频率分别是(0.1)2＝0.01、(0.7)2＝0.49，故两区域杂合体Dd的频率为0.18－0.01＝0.17、0.95－0.49＝0.46，B错误；浅色岩Q区中DD的基因型频率为(0.3)2＝0.09，深色囊鼠的表现型频率为0.50，因此深色囊鼠的基因型为DD，Dd，C正确；浅色岩P区与浅色岩Q区的深色表现型频率分别为0.18、0.50，故两区域浅色表现型即隐性纯合子dd的基因型频率分别为0.82、0.50，D正确。]
4．某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，请回答：
(1)该种群中a基因的频率为________。
(2)如果该种群满足四个基本条件，即种群________、不发生________、不发生________、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为________；如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率________(填“会”或“不会”)发生改变。
(3)假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行交配，则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率分别为________、________和________；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型频率________(填“会”或“不会”)发生改变。
[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，可以计算出后代中aa的基因型频率是(0.5)2＝0.25，且该基因型的频率不会发生改变，但是该结论的前提条件是种群足够大、不发生基因突变(或突变)、不发生选择、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配；(3)AA＝0.3、Aa＝0.4、aa＝0.3，题中叙述的情况下相当于植物的自交，结果如下：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，所以相同基因型之间进行交配后代中AA＝0.3＋0.1＝0.4、Aa＝0.2、aa＝0.3＋0.1＝0.4，同理可以计算该代相同基因型个体之间的交配后代中AA＝0.45、Aa＝0.1、aa＝0.45，所以基因型频率会发生改变。
[答案](1)0.5
(2)足够大 基因突变(或突变) 选择 0.25 不会
(3)0.4 0.2 0.4 会
课件57张PPT。第四单元 遗传变异与进化第一章 生物进化理论
第二节 自然选择对基因频率的影响1等位基因基因型随机基因型频率极大迁移、突变和选择基因频率进化极大突变自然选择自然选择等位基因基因库种群基因频率和基因型频率 点击右图进入…Thank you for watching !
