内容正文:
生 物
第七单元 生物的变异与进化
素养提升课6 种群的基因频率和基因型频率的计算
➢对应学生用书P208
突破一 基因频率和基因型频率的常用计算方法
[知识·方法]
1.当等位基因位于常染色体上时(以A、a为基因、AA、Aa、aa为三种基因型)
(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=×100%
A=×100%
a=×100%
(2)已知基因型频率求基因频率
一个基因的频率=该基因纯合子的频率+1/2×杂合子的频率,如基因A的频率=AA的频率+1/2Aa的频率,基因a的频率=1-基因A的频率=aa的频率+1/2Aa的频率。
2.当等位基因位于X染色体上时(以XB、Xb为例)
XBXb基因型频率=×100%
XB基因频率=×100%
Xb基因频率=×100%
突破二 根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
[知识·方法]
1.遗传平衡定律的适用条件
(1)种群足够大;
(2)种群个体间的交配是随机的;
(3)没有突变产生;
(4)种群之间不存在个体的迁移;
(5)没有自然选择。
这种条件下,各等位基因的基因频率和基因型频率在每一代遗传中都是稳定不变的,或者说保持着遗传平衡状态。
2.遗传平衡定律的内容
在一个有性生殖的自然种群中,假设有一对等位基因A、a,A基因的频率用p表示,a基因的频率用q表示,则遗传平衡公式为:
4.经调查在某一种群内AA的基因型频率为40%,Aa的基因型频率为60%,aa的基因型(致死基因型)频率为0,那么随机交配繁殖一代,下列说法正确的是( )
A.AA的基因型频率占49/91
B.Aa的基因型频率占42/100
C.自然选择过程直接作用于个体的基因型
D.该种群未发生进化
解析 该种群中A的基因频率为40%+60%×1/2=70%,a的基因频率为1-70%=30%,根据遗传平衡定律,其随机交配繁殖一代后,AA的基因型频率=70%×70%=49%,Aa的基因型频率=2×70%×30%=42%,aa的基因型频率=30%×30%=9%,其中aa为致死基因型,因此AA的基因型频率占49/91,Aa的基因型频率占42/91,A正确,B错误;自然选择过程直接作用于个体的表型,C错误;随机交配繁殖一代后,A的基因频率为10/13,a的基因频率为3/13,基因频率发生了改变,说明该种群发生了进化,D错误。
答案 A
突破三 自交与自由交配中基因频率的计算
[知识·方法]
1.自交:杂合子自交,基因型频率发生变化,纯合子比例逐渐增大,杂合子比例逐渐下降,但基因频率不变。
2.自由交配:在无突变、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都保持不变。
6.假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题:
(1)若不考虑基因突变和染色体变异,则该果蝇种群中A基因频率:a基因频率为 。理论上该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为 ,A基因频率为 。
(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,则对该结果最合理的解释是 。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中Aa和 aa基因型个体数量的比例应为 。
解析 (1)对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。所以基因A、a频率都为0.5。AA%=50%×50%=0.25,比例1∶1。aa%=50%×50%=0.25。Aa%=2×50%×50%=0.5,比例1∶2∶1。基因频率不变,A仍为0.5。
(2)AA个体致死,只剩下Aa和aa个体,比例为2∶1。用棋盘法来计算。
2/3Aa 1/3aa
2/3Aa 4/9[1/4AA 1/2Aa 1/4aa] 2/9[1/2Aa 1/2aa]
1/3aa 2/9[1/2Aa 1/2aa] 1/9aa
故aa基因型频率占4/9,Aa基因型频率占4/9 ,Aa和 aa基因型个体数量的比例为1∶1。AA基因型频率占1/9,致死。
答案 (1)1∶1 1∶2∶1 0.5 (2)A基因纯合致死 1∶1
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[类题·精练]
1.(2023·河南高三联考)某种昆虫的翅色是由常染色体上一对等位基因决定的,A决定绿色,a决定褐色。现从自然界中随机捕获若干个该昆虫个体组成一个新的种群,在刚组成的这个新种群中,设A、a的基因频率分别为x、y,AA、Aa、aa基因型频率分别为D、E、F。则下列关系中一定正确的是( )
A.x=D
B.y2=F
C.x=E+D
D.2y=2F+E
解析 在刚组成的这个新种群中,是由随机捕获若干个该昆虫个体组成的,不一定遵循遗传平衡定律,因此y2不一定与aa的基因型频率F相等;该种群的A的基因频率x=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=D+1/2E,a的基因频率y=aa的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=F+1/2E,即2y=2F+E。综上分析,D符合题意。
答案 D
2.(2023·丹东期末)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%
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 eq \f(60,300) ×100%=20%。
答案 C
[类题·精练]
3.(2023·湖北襄阳质量检测)果蝇的卷翅和直翅受常染色体上一对等位基因A、a控制。某研究小组以基因型为Aa的果蝇为研究对象,研究随机交配情况下子代A的基因频率的变化,得到如图所示的结果。下列分析正确的是( )
A.基因型为a的雄配子或雌配子不能受精
B.基因型为a的雄配子和雌配子不能受精
C.基因型为aa的受精卵不能发育或胚胎致死
D.基因型为aa的受精卵只有50%能正常发育
解析 若基因型为a的雄配子或雌配子不能受精,亲本基因型为Aa,随机交配后,则F1的基因型及比例为AA∶Aa=1∶1,F1中A的基因频率应为1/2+1/4=75%,A错误;若基因型为a的雄配子和雌配子不能受精,种群中只有基因型为AA的个体,没有基因型为Aa和aa的个体,B错误;若基因型为aa的受精卵不能发育或胚胎致死,亲本基因型为Aa,随机交配后,Fn的基因型及比例为AA∶Aa=n∶2,F1中A的基因频率为1/3+1/3≈66.7%,F2中A的基因频率为1/2+1/4=75%;F3中A的基因频率为3/5+1/5=80%,F4中A的基因频率为4/6+1/6≈83%,C正确;若基因型为aa的受精卵只有50%能正常发育,亲本基因型为Aa,随机交配后,F1的基因型及比例为AA∶Aa∶aa=2∶4∶1,F1中A的基因频率=2/7+1/2×4/7≈57.1%,D错误。
答案 C
[类题·精练]
5.(2023·山西太原高三检测)在一个较大的果蝇种群中,雌雄果蝇数量相等,且雌雄个体之间可以自由交配。若种群中B的基因频率为80%,b的基因频率为20%,则下列叙述错误的是( )
A.若B、b位于常染色体上,则雄果蝇中出现基因型为bb的概率为4%
B.若B、b位于常染色体上,则显性个体中出现杂合雄果蝇的概率约为17%
C.若B、b只位于X染色体上,则XbXb、XbY的基因型频率分别为4%、20%
D.若B、b的基因频率发生定向改变,则说明该果蝇种群一定发生了进化
解析 若该对等位基因位于常染色体上,则bb的基因型频率为20%×20%=4%,常染色体上基因控制性状与性别无关,因此雄果蝇中出现基因型为bb的概率也为4%,A正确;根据B的基因频率为80%,b的基因频率为20%可得,BB的基因型频率为64%,Bb的基因型频率为32%,显性个体中出现杂合雄果蝇的概率为[32%÷(64%+32%)]×1/2×100%≈17%,B正确;若该对等位基因只位于X染色体上,则雌果蝇中XBXB的基因型频率为64%、XBXb的基因型频率为32%、XbXb的基因型频率为4%,雄果蝇中XBY的基因型频率为80%,XbY的基因型频率为20%,雌雄果蝇数量相等,因此XbXb、XbY的基因型频率分别为2%、10%,C错误;生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,所以B、b基因频率改变一定会引起该果蝇种群的进化,D正确。
答案 C
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