6.3.1种群基因组成的变化导学案-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

种群基因组成的变化 学习目标 1．理解种群、种群基因库、基因频率、基因型频率等重要概念，能进行基因频率的相关计算； 2．概述种群基因频率发生变化的原因，明确自然选择对种群基因频率变化的影响。 学习过程 【新课导入】 自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型也会随着个体的死亡而消失。而决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。可见，研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。 【新知讲解】 内容一：种群和种群基因库 1．种群 （1）定义：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。 （2）举例：一片树林中的全部猕猴是一个种群，一片草地上的所有蒲公英是一个种群。 （3）注意：种群的个体并不是机械地集合在一起。种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 思考 1 ：一块稻田里的全部植物是不是种群？一个池塘中的全部蝌蚪是不是种群？ 思考 2 ：怎么理解种群是生物进化的基本单位？ 2．种群的基因库 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。 3．基因频率 （1）概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 （2）计算： ( 基因频率 = × 100% ) 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 4．基因型频率 （1）概念：在一个种群中，某个基因型的个体占个体总数的比值。 （2）计算： ( 基因型频率 = × 100% )该基因型个体数 该种群个体总数 5．相关例题计算 （1）基因位于常染色体上： 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是 A，决定翅色为褐色的基因是 a，从这个种群中随机抽取 100个个体，测得基因型为 AA 、Aa 和 aa 的个体分别是 30 、60 和 10 个，求 A 和 a 的基因频率。 A 基因的数量= 个 a 基因的数量= 个 A 基因的频率= % a 基因的频率= % （2）基因位于 X 染色体上： 在某岛上，共有 200 个人，其中男性 100 人，女性 100 人。男性中，红绿色盲患者有8 人，女性中红绿色盲患者有 1 人，携带者有 5 人，问：红绿色盲致病基因的基因频率是多少？ 思考 3 ：请尝试自己列出计算过程，完成计算。 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 6．用数学方法讨论基因频率的变化 假设：①昆虫种群数量非常大；②所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；③没有迁入和迁出；④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的；⑤基因 A 和a 都不产生突变。 亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比值 A ( ) A ( ) a ( ) a ( ) 子一代基因型频率 AA ( ) Aa ( ) aa ( ) 子一代基因频率 A ( ) a ( ) 子二代基因型频率 AA ( ) Aa ( ) aa ( ) 子二代基因频率 A ( ) a ( ) 思考 4 ：根据计算结果，想一想子二代、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？思考 5 ：什么是遗传平衡定律？运用遗传平衡定律进行相关计算时，需要满足哪些前提条件？ 内容二：种群基因频率的变化 1．基因突变是自然界中普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。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。 思考 1 ：生物自发突变的频率很低，而且很多突变是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？ 思考 2 ：导致基因频率改变的因素还有哪些？ 2．探究自然选择对种群基因频率变化的影响 19 世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。 （1）提出问题：桦尺蛾种群中 s 基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？ （2）作出假设：黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的 s 基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。 （3）讨论探究思路：假设 1870 年，桦尺蛾种群的基因型频率为：SS10% ，Ss20% ，ss70% ，S 基因的频率为 20%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少 10%，黑色个体增加 10%。在第 2～10 年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？ （4）制定并实施研究方案 （5）分析结果 第 1 年 第 2 年 第 3 年 第 4 年 …… 基因型频率 SS 10% 11.5% _____ _____ Ss 20% 22.9% _____ _____ Ss 70% 65.6% _____ _____ 基因频率 S 20% 23% _____ _____ _____ s 80% 77% _____ _____ _____ 思考 3 ：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？ 思考 4 ：根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？ （6）得出结论：在自然选择下，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。 第 2 页 学科网（北京）股份有限公司 【课堂小结】 学习过程答案 略 一、单选题（本题共 4 小题） 1．若在果蝇种群中，XB 的基因频率为 60% ，Xb 的基因频率为 40%，雌雄果蝇数相等，且进行随机交配，理论上F1 中，XbXb 、XbY的基因型频率依次为( ) A ．4% ，10% B ．4% ，20% C ．8% ，10% D ．8% ，20% 【答案】D 【解析】由题干可知：Xb 的基因频率为 40%，则雄性果蝇中XbY 的基因型频率为40%，因雌雄果蝇数相等，故在果蝇种群中，XbY生物基因型频率为40% ÷ 2 = 20% ；Xb 的基因频率为 40%，则雌性果蝇中XbXb 的基因型频率为40% × 40% = 16% ，因雌雄果蝇数相等，故在果蝇种群中，XbXb 的基因型频率为16% ÷ 2 = 8% 。故选 D。 2．研究发现，讨厌香菜的人 11 号染色体上的 OR6A2 嗅觉受体基因中出现了常见的单核苷酸多态性（SNP）变异，也就是 DNA 序列中单个核苷酸发生了变化，当这类人接近香菜时，香菜所散发出来的醛类物质会让他们感受到肥皂味。研究发现，喜爱吃香菜与 A 基因有关，讨厌吃香菜与a 基因有关。据调查某地区人群中 a 基因频率为30%，下列有关叙述正确的是( ) A ．人群中全部 A 和 a 基因构成了一个基因库 B ．a 基因频率较低是因为该人群中 SNP 发生得晚 C ．香菜散发出来的醛类物质会导致 a 基因频率逐渐上升 D ．人口流动可能导致该区域的 a 基因频率改变，种群发生进化 【答案】D 【解析】A ．基因库是一个群体中所有个体的全部基因的总和，人群中全部 A 和a 基因不能构成一个基因库，A 错误； B ．SNP 发生得早晚与人群中 A ，a 的基因频率不呈正相关，B 错误； C．基因频率是指某个基因占其全部等位基因的比值，香菜所散发出来的醛类物质不会影响 a 基因频率，C错误； D．生物进化的实质是种群基因频率的改变，人口流动可能导致该区域的 a 基因频率改变，种群发生进化， D 正确。 第 3 页 学科网（北京）股份有限公司 3．某种螳螂的体色褐色对绿色为显性，受一对等位基因控制。在对某一螳螂种群调查中发现，绿色约占30% ，褐色中纯合子与杂合子的比例为2 : 5。第二年对该螳螂种群进行调查，发现绿色上升至40% ，杂合子则占45% 。下列有关分析正确的是( ) A ．第一年螳螂种群中绿色基因频率约为30% B ．环境直接对螳螂的基因型进行定向选择 C ．第二年褐色基因的频率较第一年明显下降 D ．螳螂其它基因的改变不可能影响体色基因频率的改变 【答案】C 【解析】A ．假设螳螂的体色褐色和绿色这一对相对性状由A / a 控制，aa = 30% ，褐色占70% ，褐色中纯合子与杂合子的比例为2 : 5 ，故AA = 20% ，Aa = 50% ，则第一年螳螂种群中绿色基因频率约为 30% +1 / 2 × 50% = 55% 。 B ．环境直接对螳螂的表型进行定向选择。 C．第一年褐色基因频率为20% +1 / 2 × 50% = 45% ，第二年对该螳螂种群进行调查，发现绿色上升至40% ，杂合子则占45% ，则第二年褐色基因的频率为15% +1 / 2 × 45% = 37.5% ，故较第一年明显下降。 D ．螳螂其它基因的改变，可能对该个体生存有影响，故可能会影响体色基因频率的改变。 4．动物能快速发现危险和威胁，这对于其个体安全至关重要。研究表明，尽管蝾螈与蛇具有相似的细长体态，但猴子对蝾螈的威胁识别速度显著慢于蛇，而当蝾螈被覆盖蛇鳞图案后，猴子的反应速度立即提升至与识别蛇相当的水平。这一现象表明，猴子通过蛇鳞对蛇进行快速识别。研究人员认为该现象与猴子在进化过程中，逐渐演化出了具有识别蛇鳞的视觉系统有关。下列说法正确的是( ) A ．蛇的存在使猴子产生能识别蛇鳞的变异 B ．变异是生物进化的原材料 C ．在蛇的选择作用下，猴子种群的基因频率发生了定向改变 D ．一个物种只有一个基因库 【答案】C 【解析】A 、变异是不定向的，蛇的存在不能使猴子产生能识别蛇鳞的定向变异，A 错误； B、可遗传变异是生物进化的原材料，B 错误； C、自然选择可决定生物进化的方向，在蛇的选择作用下，猴子种群的基因频率发生了定向改变，C 正确； D 、一个种群中全部个体的全部基因叫种群基因库，一个种群只有一个基因库，种群是指一定区域内同种生物的集合体，D 错误。 故选 C。 二、多选题（本题共 1 小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。） 5．盲鳗生活在海底，以海底的腐肉为食。海底终日无阳光，盲鳗的眼睛出现了退化。盲鳗的防身武器是其自身分泌的黏液，黏液中的纤维丝会很轻易地进入捕猎者的鳃中，让用鳃呼吸的捕猎者迅速窒息。盲鳗的黏液只对用鳃呼吸的动物致命，但没鳃的海狮和海豚能巧妙地避开这一陷阱并捕食盲鳗。根据现代生物进化理论分析，下列相关叙述错误的是( ) A ．黑暗环境诱导盲鳗的眼睛出现了退化，这本质上也是一种进化 B ．海底的所有盲鳗构成一个种群，海洋生态系统由无机环境和群落共同构成 C ．基因突变的利与弊是相对的，基因突变决定了盲鳗的进化方向 D ．盲鳗与捕猎者之间存在共同进化 【答案】A C 【解析】A、盲鳗的眼睛出现了退化并不是黑暗环境诱导出现的结果，环境只对生物的性状具有选择作用， A 错误； B、在一定的自然区域内，同种生物的所有个体是一个种群，海底的所有盲鳗构成一个种群；在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体，叫作生态系统，B 正确； C、基因突变的利与弊是相对的，基因突变是不定向的，自然选择决定了盲鳗的进化方向，C 错误； 第 4 页 学科网（北京）股份有限公司 D、盲鳗与捕猎者之间、盲鳗和生活环境之间都在相互影响，存在共同进化，D 正确。 故选 AC。 三、填空题（本题共 1 小题） 6．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 1 ，经观察，该种群中果蝇有多种多样的类型，分析其产生的原因是种群产生了大量的可遗传 2 ，包括 3 和基因重组。它们都能为生物进化提供 4 ，但不能决定生物进化的 5 。 （2）假定该种群中每个基因的突变率都是10_5 ，那么，在该种群中每一代可能出现的基因突变数是 6 。 （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 7 ，a 基因的基因频率为 8 。 （4）假定残翅（v）的基因频率为10_5 ，由于在正常环境条件下，残翅果蝇难以生存，结果长翅果蝇（V）类型个体逐渐增多。经过许多代后，长翅类型为该种群中常见类型，与其他突变类型相比，残翅个体数要少得多。请你用现代进化理论解释这一现象 9 。 【答案】1、基因库 2、变异 3、突变 4、原材料 5、方向 6、2 ×106 7 、65% 8、 35% 9、在环境长期的自然选择作用下，长翅果蝇被保留，残翅果蝇被淘汰，V 基因频率随之升高，种群逐渐朝着长翅类型进化 【解析】（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。经观察，该种群中果蝇有多种多样的类型，分析其产生的原因是产生了大量的可遗传变异，包括突变（基因突变、染色体变异）和基因重组。它们都能为生物进化提供原材料，但不能决定生物进化的方向。 （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 = 2 ×104 ×10_5 ×107 = 2 ×106 。 （3）A 的基因频率= (2 × 35 +1× 60) ÷ (2 ×100) ×100% = 65% ，a 的基因频率= 1 _ 65% = 35% 。 （4）依题意，残翅果蝇难以生存，结果长翅果蝇（V）类型个体逐渐增多，说明在环境长期的自然选择作用下，长翅果蝇被保留，残翅果蝇被淘汰，V 基因频率随之升高，种群逐渐朝着长翅类型进化。 第 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $