必修2同步精练精析：种群基因频率的改变与生物进化

第2节 现代生物进化理论的主要内容
一 种群基因频率的改变与生物进化
【典例导悟】
【典例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大于女性，所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体
【思路点拨】本题考查基因频率、基因型频率与生物进化的关系，应从以下几个方面入手分析。

【自主解答】选B。生物进化的实质为种群基因频率的改变，基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因与全部等位基因数的比率。控制一对相对性状的基因频率和为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隐性遗传病，故男性患色盲的几率大于女性，但是色盲基因在男性群体和女性群体中基因频率是相同的。
【互动探究】选项C中，若Aa自交后代中aa失去交配能力，基因频率如何变化？
提示：A基因频率上升，a基因频率下降。
【典例2】（2009·上海高考）某小岛上原有果蝇20 000只，其中基因型VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则F1中V的基因频率约是21世纪教育网[来源:21世纪教育网
A.43% B.48% C.52% D.57%
【规范解答】选B。本题考查基因频率相关计算的方法，分析如下：

【变式训练】某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的频率为( )
A.8% B.10% C.6% D.11.7%
【解析】选C。由于男性个体中只含有一条X染色体，所以Xb的基因频率为： ×100%=6%。
【学业达标训练】21世纪教育网
1.下列关于基因库的描述中，错误的是（ ）
A.基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因
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.种群中每个个体含有种群基因库中的全部基因
D.基因突变可改变基因库的组成
【解析】选C。基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上具有差异，所以每个个体是不可能含有种群基因库中的全部基因的，种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，应代代相传，可遗传的变异均可能改变基因库的组成。
2.如图表示某个种群基因型的组成情况，A、a为一对等位基因。则该种群中a的基因频率是( )

A.0.11 B.0.4 C.0.5 D.0.55
【解析】选C。由图中可知AA∶Aa∶aa=1∶1∶1，所以a的基因频率为
3.（2010·南通高一检测）人工养殖了一群鸡，下列措施不会造成该鸡群基因库发生变化的是( )
A.淘汰鸡群中体质较弱的个体
B.从外地引进新的品种加入鸡群
C.将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养
D.让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代
【解析】选D。基因库包括种群内所有个体的全部基因。所以只要有外界环境的变化，对种群进行定向选择，使部分个体被淘汰，或加入新品种都会导致基因库发生变化。
4.（2010·株洲高一检测）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.只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变
C.生物进化的实质是种群基因频率的改变
D.生物性状的改变一定引起生物的进化
【解析】选C。生物进化的实质是种群基因频率的改变。只要基因频率发生改变则生物一定在进化，生物的性状受基因和外界环境的共同作用，性状变了基因不一定改变，所以基因频率不一定改变，生物也不一定在进化。21世纪教育网
5.对现代生物进化理论的认识，不正确的是( )
A.种群是进化的基本单位
B.自然选择决定种群基因频率发生改变的方向
C.突变和基因重组产生进化的原材料
D.自然选择决定种群内基因突变发生的频率和方向
【解析】选D。种群是生物进化的基本单位，个体会产生各种各样的变异，它为自然选择提供了原材料，自然选择是定向的，而变异是不定向的。
6.某豌豆的基因型为Aa，让其连续自交三代，其后代中a基因的频率是（ ）
A.12.5% B.25% C.50% D.75%
【解析】选C。由Aa自交一代后，AA与aa所占比例相同，各占 而Aa占 不管连续自交多少次AA与aa的比例都是相同的，由于Aa中基因A与基因a比例相同，所以A与a的频率均为50%。
7.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，请分析回答以下问题：
（1）该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的___
_____，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的可遗传的___________，其产生的方向是_______，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___________。
（3）随机从该种群中抽出100只果蝇，测知基因型AA（灰身）35只，Aa（灰身）60只，aa（黑身）5只，请问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的群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是_______；生物进化的实质是_______。
【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，基因重组会使生物产生多样性，但它们都是不定向的。
（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约为107，所以突变数目约为：2×104×10-5×107=2×106个。
（3）
=65%，由于A与a两者基因频率之和为1，所以a基因的基因频率为35%。
（4）生物进化的实质即为种群基因频率的改变。
答案：（1）基因库 等位基因 基因重组 变异
不定向的 原材料
（2）2×106个 （3）65% 35%
（4）种群 种群基因频率的改变
【素能综合检测】
一、选择题（本题包括6小题，每小题3分，共18分）
1.关于生物进化过程的正确表述是（ ）
A.某种群中新产生的等位基因的频率一定逐渐增多
B.若某种群中基因频率发生变化，则该种群一定发生进化
C.生物的表现型和基因型一定随着个体的死亡而消失
D.在环境条件保持稳定的前提下，种群的基因频率不会发生变化
【解析】选B。种群是生物进化的基本单位，种群中存在着各种变异，在环境条件保持稳定的前提下，种群的基因频率也可以发生变化。在产生的变异性状中，若适应环境其基因频率会增大。
2.（2010·杭州高一检测）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.对基因型的比例影响很小
B.会降低隐性基因的比例
C.会使隐性基因灭绝
D.会提高杂合子的比例
【解析】选B。由于aa个体不能产生后代，所以后代中a的基因频率降低。又由于Aa个体具有繁殖能力，所以a基因不可能消失。
3.由于真菌传染而使某森林所有树的颜色都变成灰白色。多年以后，不同颜色的蛾类增长率最可能的结果是( )
[来源:21世纪教育网
【解析】选D。环境对生物进行自然选择，由于所有的树的颜色都变成了灰白色，所以在生存斗争中，体色与环境色彩相近的蛾类易于生存下来，并产生子代个体，这种情况逐代进行就会使个体中体色与环境色彩相近的个体数越来越多。但由于变异是不定向的，所以在群体中可能还会有棕色等其他颜色的个体存在。
4.（2010·惠州高一检测）在调查某小麦种群时发现T（抗锈病）对t（易感锈病）为显性，在自然情况下该小麦种群可以自由交配，据统计TT为20%，Tt为60%，tt为20%，该小麦种群突然大面积感染锈病，致使全部的易感锈病小麦在开花之前全部死亡。计算该小麦在感染锈病之前与感染锈病之后基因T的频率分别是多少( )
A.50%和50% B.50%和62.5%21世纪教育网
C.62.5%和50% D.50%和100%

5.（2008·山东高考）下列与生物进化相关的描述，正确的是( )
A.进化总是由突变引起的
B.进化时基因频率总是变化的
C.变异个体总是适应环境的
D.进化改变的是个体而不是群体
【解析】选B。突变和基因重组为生物进化提供了原材料，突变是不定向的，自然选择导致基因频率发生定向变化，决定了进化的方向。进化的结果是使种群的适应性进一步增强。进化过程中，种群的基因频率是处于不断变化中的。
6.普通栽培稻是由普通野生稻进化而来的，以下叙述正确的是（多选）( )
A.普通野生稻在进化过程中丧失了部分遗传多样性
B.普通野生稻的遗传变异决定了普通栽培稻的进化方向
C.落粒性突变对普通野生稻有利，对普通栽培稻不利
D.普通野生稻含有抗病虫基因，是水稻育种的有用资源
【解析】选A、D。自然选择决定生物进化的方向。落粒性突变有利于种群的扩散，对普通野生稻和普通栽培稻的生存都是有利的。
二、非选择题（本题包括2小题，共32分）
7.（14分）（思维拓展题）原产某地的一年生植物a，分别引种到低纬度和高纬度地区种植，很多年以后移植到原产地，开花植株比例如图所示，回答下列问题。

（1）现代生物进化理论认为：________是生物进化的基本单位。____________决定生物进化的方向。
（2）在对b植物的某一种群进行的调查中，发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为10%和70%（各种基因型个体生存能力相同），第二年对同一种群进行的调查中，发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%，在这一年中，该植物种群是否发生了进化？________，理由是____________。
（3）预测上述b植物中D基因频率可能会如何变化？
①_______________________________________________，
②_______________________________________________，
③_______________________________________________。
（4）若要使c植物的后代基因频率维持在这一理想状态下，除了具有庞大的种群外，还应具有哪些条件？______________________________________________。
【解析】（1）种群是生物进化的基本单位，自然选择决定生物进化的方向。
（2）生物进化的实质为种群基因频率的变化，若种群基因频率不变则生物没有进化。
（3）根据自然选择的不同可以分为三种情况，即上升、不变、下降。
（4）基因频率维持不变的条件有：①种群足够大；②没有迁入和迁出；③没有基因突变；④自然选择不起作用；⑤个体间自由交配。
答案：（1）种群 自然选择
（2）否 种群基因频率没有变化
（3）①若D控制的性状更能适应环境，则D基因频率上升
②若D控制的性状对环境适应性差，则D基因频率下降
③若环境对各性状无选择作用，则D基因频率不变
（4）没有迁入和迁出，自然选择不起作用，个体间自由交配，无基因突变
［实验·探究］
8.（18分）自然选择学说的创立，为生物进化提供了可行性的依据，阅读以下材料：
材料一：
科学家做了下面的实验：把家蝇分成多组，每组再分为A、B两部分，用DDT处理每组的A部分，B部分不接触DDT。处理后选死亡率最低的那一组的B部分饲养繁殖，再把后代分成许多组：每组分成A、B两部分，重复上述实验。这样一代一代选择下去，就可以从B部分选出强抗药性的家蝇。
材料二：
镰刀型细胞贫血症患者在幼年时期会夭折，但在疟疾流行的地区，镰刀型细胞贫血症基因的携带者对疟疾的感染率比正常人低得多。现对A、B两地区进行调查，其中B地区流行疟疾。
回答下列问题：
（1）材料一的实验说明：
①抗药性的出现是_____的结果，DDT起_____作用。
②_______是不定向的，_______是定向的。
(2)材料一中，若家蝇的长翅（T）对残翅（t）为显性，长肢（R）对短肢（r）为显性，在随机交配后，表现型比例为长翅长肢63%，长翅短肢21%，残翅长肢12%，残翅短肢为4%，则基因型为TT_ _和TTRR的个体所占的比例分别为_____、_____。
（3）材料二中A地区人群中各种基因型比例如下图：

①计算A地区中A的基因频率为____________。
②画出B地区人群中各种基因的大致比例图。
③镰刀型细胞贫血症的出现反映了基因对性状控制的途径是
________________________________________________。
④通过上述材料充分说明了生物进化的实质为______________
_________________________________________。
【解析】本题主要考查了变异与自然选择的关系，及基因频率的相关计算。
（1）由于每组中的B部分以及重复多次后，它自始至终没有接触过DDT，而其中有较多的抗药性个体，说明抗药性的出现不是来自于DDT的诱导，DDT对其有选择作用。
（2）此题的突破点为随机交配，说明不会改变基因频率，可用遗传平衡定律来解题，由题干中数据可知短肢 （rr）个体占25%，残翅（tt）个体占16%，则t的基因频率为40%，r的基因频率为50%。故TT_ _个体所占比例为：(T)60%×(T)60%=36%，而TTRR个体所占比例为60%(T)×60%(T)×50%(R)×50%(R)=9%。
（3）①由图中数据可知：A的基因频率为：
②Aa对疟疾有较强抗性，所以Aa个体所占比例最大，AA对疟疾抗病能力弱故所占比例较小，aa个体既是镰刀型细胞贫血症患者又对疟疾无抗性故比例最小。
③镰刀型细胞贫血症是血红蛋白结构改变而直接引起的一种疾病。
答案：（1）①基因突变 选择 ②基因突变 自然选择
（2）36% 9%[来源:21世纪教育网]
（3）①94%
②

③通过控制蛋白质的结构直接控制性状
④种群基因频率的定向改变
【精品题库】
1.在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，把它们饲养起来，结果活下来64只，在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是( )21世纪教育网
A.突变和基因重组决定生物进化的方向
B.自然选择会改变种群的基因频率
C.特殊的变异类型都是不利的
D.不产生变异的生物才能生存
【解析】选B。突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。
2.据调查，某小学的学生中基因型比率为XＢXＢ∶XＢXb∶XbXb21世纪教育网
∶XBY∶XbY=44%∶5%∶1%∶43%∶７%，则Xb的基因频率为( )21世纪教育网
A.13.2% B.5% C.14% D.9.3%
【解析】选D。由于XBY、XbY中分别只有一个XB、Xb，在计算时不能乘以2，所以Xb的基因频率=

3.（2009·三亚模拟）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。那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率是（ ）
A.9/800 B.1/22 C.7/2 200 D.1/88
【解析】选D。本题主要考查与基因频率相关计算的方法，分析如下：
设某隐性遗传病是由a基因控制的，

4.下列关于种群的说法中错误的是( )
A.一个种群中的个体间是相互影响的
B.一个种群中存在着年龄、性别不同的各种生物个体
C.对一个种群有利的环境，可能对另一个种群是不利的
D.种群中的个体在不断死亡，但基因库却能保持和发展
【解析】选B。一个种群内的个体是属于同一物种的，它们之间存在着个体差异，它们之间相互影响，并可相互交配而不断繁衍。不同种群对环境的适应能力存在着一定的差异。
5.如果基因型为Aa的个体自交产生的后代在某一环境中的生存能力或竞争能力是AA=Aa>aa，则在长期的选择过程中，下列能比较正确地表示A基因和a基因之间的比例变化的曲线是( )

【解析】选A。AA和Aa个体生存能力较强，而aa被淘汰的可能性最大，所以a的基因频率会降低，由于Aa的存在，a的基因频率不可能降至为0。
6.许多生物特别是动物，在不同生活季节中，数量有很大差异：春季繁殖，夏季数量增加到最多，到了冬季，由于寒冷、缺少食物等种种原因而大量死亡。第二年春季，又由残存的少量个体繁殖增多。因此形成一个如瓶颈样的模式（如图所示，●为抗药性个体），其中瓶颈部分即为动物数量减少的时期。

据图回答：
（1）在图中所示的三年间，该生物种群是否发生了进化？为什么？
（2）在使用杀虫剂防治害虫时，敏感性个体大多被杀死了，保留下来的大都是抗药性个体，这是由于__________的选择作用，其实质是增加了______的频率。而在自然越冬无杀虫剂作用时，敏感性个体反而被选择，导致下一代害虫中敏感性基因频率升高，出现这种现象是由于___________。
【解析】（1）生物进化的实质在于种群基因频率的不断变化，由于图中所示的三年间种群中（·）基因频率发生了改变，因此该种群进化了。
（2）由于杀虫剂对害虫的选择作用，具抗性的个体大都被保留下来，抗药性基因的频率逐渐增大；但是到了越冬时期，由于敏感性个体的生活适应力一般都强于抗性个体，因而越冬后存活的个体多数为敏感性个体。
答案：（1）该种群进化了。因为该种群的基因频率在不断改变。
（2）杀虫剂 抗药性基因 变异的有利有害取决于环境的变化，在冬天敏感性个体适应力强于抗药性个体