1、第二节自然选择对基因频率的影响目标导航1.结合实例，简述遗传平衡规律。2.运用数学方法，理解自然选择使基因频率变化。一、遗传平衡定律1.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。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。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.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.基因频率改变的原因：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，因此基因频率不会保持不变。在诸多影响因素中，自
2、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。判断正误：(1)基因频率改变，生物一定进化。()(2)隔离产生后，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。()(3)在种群极大，且没有发生迁移、突变和选择的时候，种群的基因频率不变，基因型频率是发生变化的。()(4)突变和基因重组提供了进化的原材料。()答案(1)(2)(3)(4)一、遗传平衡定律1.已知各种基因型的个体数计算基因频率计算公式：某基因频率100%例如：A的基因频率100%；a的基因频率100%。2.已知基因型频率求基因频率
3、计算公式：一对等位基因中某基因的频率该基因纯合体的基因型频率杂合体的基因型频率例如：A的基因频率AA的基因型频率Aa的基因型频率；a的基因频率aa的基因型频率Aa的基因型频率。3.利用遗传平衡定律计算基因频率或基因型频率(1)遗传平衡定律在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。这5个条件是：a.种群是极大的；b.种群中个体间的交配是随机的；c.没有突变发生；d.没有新基因加入；e.没有自然选择。(2)内容与计算依据如下表：设A基因频率为p，则a基因频率为q，则pq1，(pq)2p22pqq21
4、。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：或1.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？答案A的基因频率100%100%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Aa的基因型频率P1P23.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。答案XB的基因频率100%100%1.某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和
5、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_(会、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_(会、不会)发生改变。 问题导析(1)隐性基因的基因频率隐性纯合体的基因型频率杂合体的
6、基因型频率。(2)在理想条件下，种群达到遗传平衡，种群的基因频率和基因型频率都不变，否则种群的基因型频率可能改变。由a0.5，可以计算出后代中aa的基因型频率是(0.5)20.25，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、不发生选择、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配。(3)AA0.3，Aa0.4，aa0.3, 题目中叙述的情况相当于植物的自交，结果如下：0.3 AAAA得到0.3 AA, 0.4 AaAa得到0.1 AA、0.2 Aa、0.1 aa,0.3 aaaa得到0.3 aa，所以相同基因型之间进行交配，后代中AA0.30.10.4、Aa0.2
7、、 aa0.30.10.4，同理可以计算该代相同基因型个体之间的交配后代中AA0.45、Aa0.1、aa0.45，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)0.40.20.4会一题多变(1)当满足上述四个基本条件并随机交配时，A和a的基因频率分别是多少？答案满足上述四个基本条件，说明种群达到了遗传平衡，种群的基因频率不变，即A和a的基因频率均为0.5。(2)第(3)问中，若只在相同基因型之间进行交配，A和a的基因频率分别是多少？种群进化了吗？答案A的基因频率AA的基因型频率Aa的基因型频率0.40.20.40.10.5，可得a的基因频率10.
8、50.5；由于种群的基因频率没有改变，因此种群没有进化。二、自然选择使基因频率变化1.对突变和基因重组提供了进化的原材料的理解(1)基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。2.对自然选择决定生物进化方向的理解(1)自然选择定向改变种群的基因频率通过自然选择，不适应环境的个体被淘汰，适应环境的个体生存下来并繁殖后代，使某些基因频率增加，另一些基因频率减小。因此，在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝
9、着一定的方向不断进化。自然选择决定生物进化方向可表示为：(2)自然选择对隐性基因和显性基因的选择作用选择对隐性性状不利时，隐性基因频率会下降，但不会消失。选择对显性性状不利时，显性基因频率会下降，直至消失。选择系数相同时，对不利于生存的显性性状的选择更有效。(3)对生物进化的实质是种群基因频率改变的理解生物进化的过程实际上是种群基因频率发生变化的过程，也就是种群基因频率从一个世代到另一个世代连续变化的过程。只要是种群的基因频率发生改变，则生物一定是发生了进化，反之亦然。在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？简要说明原因。 答案直接受选择的是表现型，因为天敌看到的是性状，而不是控制性
10、状的基因。2.遗传育种中筛选是一个重要环节，下图是某研究小组对由A、a基因控制的性状进行优选时种群中两种基因比例变化，下列有关叙述中不正确的是() A.在该育种过程中，隐性个体最终消失B.种群中A基因频率逐渐增大C.生物进化的实质是种群基因频率的改变D.种群中杂合个体比例会逐渐下降问题导析(1)由图可知：优选时种群中A基因频率逐渐增大，因此种群中AA个体比例会逐渐升高，Aa个体比例会逐渐下降。(2)生物进化的实质是种群基因频率的改变。(3)在育种的过程中，a的基因频率逐渐降低，但不会消失。答案A一题多变对种群的基因频率没有影响的是()A.自然选择 B.基因突变C.染色体变异 D.自由交配答案D
11、1.有关基因频率和生物进化的关系，以下说法正确的是()A.生物只要发生进化，基因频率一定发生了改变B.基因频率的改变不一定引起生物的进化C.生物在进化过程中不一定有基因频率的改变D.自然选择是影响基因频率的唯一因素答案A解析解此题的关键是正确理解生物进化的实质。生物进化的实质是基因频率的改变。生物只要发生进化，基因频率一定发生改变，基因频率只要发生变化，说明生物一定发生进化。自然选择是影响基因频率的因素，但不是唯一因素。2.在一个进行无性生殖、个体数量庞大而又被充分隔离的自然种群中，基因频率发生变化的主要原因是()A.基因突变、自然选择B.基因突变、基因重组、自然选择C.基因重组、自然选择D.
12、遗传漂变(某些基因丢失)、迁移答案A解析无性生殖的种群中不会有基因重组，基因重组是伴随有性生殖的过程而发生的；而漂变、迁移在题干所述条件下只能是影响基因频率变化的次要因素。3.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.0.4C.0.5 D.0.55答案C解析由图中可知AAAaaa111，所以a的基因频率为aaAa0.5。4.某地区有一种桦尺蠖，其体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性，1870年以来，S基因频率的变化如下表，下列有关叙述中，正确的是()年份18701900193019601990S基因频率(%)105
13、0655012A.1870年，种群中浅色个体的比例为90%B.从1900年至1960年，该物种始终没有进化C.到1990年，该桦尺蠖已经进化成了两个物种D.自然选择导致S基因频率定向改变答案D解析1870年，S基因频率为10%，s基因频率为90%，所以种群中浅色个体的比例为90%90%81%，A错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，B错误；新物种形成的标志是产生生殖隔离，到1990年，该桦尺蠖并没有与原来的种群产生生殖隔离，C错误；自然选择导致S基因频率定向改变，D正确。5.某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：(1)植物的A、a基因频率分别是_。(2)若该植物自
14、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_。(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？_。原因是_。(4)由此可知，进化的基本单位是_，进化的原材料由_提供，生物进化的方向决定于_，进化的实质是_。答案(1)55%、45%(2)42.5%32.5%55%、45%(3)没进化种群的基因频率没有发生改变(4)种群突变和基因重组自然选择种群的基因频率的改变解析(1)由题知Aa基因型的个体占50%，假设该群体有100个个体，则A基因的总数30250110,100个个体含有A、a基因的总数1002200，所以A的基因频率55%，则a的基因频率45%。(2
15、)若该植物自交，自交后代产生基因型比例为：AA30%50%42.5%；aa20%50%32.5%；Aa50%25%。同法可求出A、a的基因频率分别为A42.5%25%55%，a45%。通过计算可以发现前后代的基因频率没有发生改变，说明生物没有发生进化。可见，种群是生物进化的单位，变异为自然选择提供了选择材料，生物进化的实质实际上就是基因频率的变化。基础巩固1.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基因频率依次是()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
16、D.不变，不变；不变，增大答案C解析由遗传平衡定律得知，随机交配后代的基因频率不会改变；连续自交产生的后代中纯合体会越来越多，导致种群中纯合体比例增大，但基因频率不会发生改变。2.某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是()A.50%、50% B.50%、62.5%C.62.5%、50% D.50%、100%答案B解析由题意得出病害发生前T的基因频率为(20260)20050%；由于某种病害导致tt个体全部死亡，病害发生后T的基因频率为(20260)(200202)62.5%。3.某豌豆的基因型
17、为Aa，让其连续自交三代(遗传符合孟德尔遗传规律)，其第4代中的基因频率和基因型频率变化情况是()A.基因频率变化，基因型频率不变B.基因频率不变，基因型频率变化C.两者都变化D.两者都不变答案B解析自交不会改变基因频率，但会改变基因型频率。4.果蝇长翅(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
18、50%答案B解析因该果蝇种群长期保持vv的基因型频率为4%，由此算出v0.2，V0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，vv基因型的果蝇有0.0420 000800只，Vv基因型的果蝇有20.20.820 0006 400只，VV基因型的果蝇有0.80.820 00012 800只。引入后，v基因频率(80026 400)/(40 0002)0.1，V基因频率10.10.9，故A正确，B错误。因Vv、vv基因型果蝇的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低50%，C、D正确。巩固提升 5.水稻非糯性(Y)对糯性(y)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性。用非糯性抗病和糯
19、性不抗病的两纯种水稻杂交，让F1自交三代，在自然情况下，基因频率的变化是()A.Y逐渐增大，R逐渐增大B.Y逐渐减小，R逐渐减小C.Y基本不变，R基本不变D.Y基本不变，R逐渐增大答案D解析非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻的基因型分别为YYRR和yyrr，杂交得F1(YyRr)。F1自交三代，由于自然选择的作用，后代中抗病个体增加，不抗病个体逐渐被淘汰，即R的基因频率逐渐增大；而非糯性与糯性性状基本不受环境影响，后代中Y的基因频率基本不变。6.人类的MN血型系统中，基因型LMLM的个体表现为M血型；基因型LMLN的个体表现为MN血型；基因型LNLN的个体表现为N血型。某城市血站调查了1 78
20、8人，发现有397人是M血型，861人是MN血型，530人是N血型，那么LM和LN的基因频率分别是()A.46%、54% B.23%、29%C.50%、50% D.54%、46%答案A解析根据题意：LM的频率为：46%，LN的频率为：54%。7.某动物种群中，AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代AAAaaa基因型个体的数量比为()A.331 B.441C.120 D.121答案B解析若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，就是AA、Aa这两种基因型的雌雄个体间的交配，AA占、Aa占(
21、用棋盘法)。产生雌雄配子的概率AaAAAAaaAaaa理论上，下一代AAAaaa基因型个体的数量比为441，故选B。8.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AAAaaa，则在长期的自然选择过程中，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()答案A解析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0。9.回答下列有关生物进化和生物多样性的问题。(1)现代综合进化论认为生物进化的基本单位是_。(2)材料一某种蛾易被蝙蝠捕食，千百万年之后，此种蛾中的一部分当感受到蝙蝠的超声波时，便
22、会运用复杂的飞行模式，逃脱危险，其身体也发生了一些其他改变。当人工使变化后的蛾与祖先蛾交配后，产出的受精卵不具有生命力。材料二蛙是幼体生活于水中，成体可生活于水中或陆地的动物。由于剧烈的地质变化，使某种蛙生活的水体分开，蛙被隔离为两个种群。千百万年之后，这两个种群不能自然交配。依据以上材料，回答下列问题。这两则材料中发生的相似事件是_。A.适应辐射 B.地理隔离C.生存竞争 D.生殖隔离在材料一中，蛾复杂飞行模式的形成是_的结果。在材料二中，若发生剧烈地质变化后，其中一个蛙种群生活的水体逐渐干涸，种群中个体数减少，导致该种群的_变小。下表为V基因在种群A和B中的基因型个体数。计算Va在A种群中
23、的频率_。就V基因而言，比较A种群和B种群的遗传多样性，并利用表中数据陈述判断依据_。基因型A种群(个)B种群(个)VaVb2000VaVa50120VbVc100200VcVc15050VaVc10080答案(1)种群(2)D自然选择(适者生存)基因库33%A种群的遗传多样性高于B种群；因为A种群的基因型为5种，B种群为4种(A种群基因型多于B种群)10.1万年前，科罗拉多大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群.两个种群现在已经发生明显的分化。研究人员指出，经过长期演化可能形成两个物种，如图所示。请分析回答下列问题。(1)结合现代生物进化理论分析可知，b的实质变化是_。(2)的存在说明了_。
24、(3)原松鼠种群中黑毛基因A的基因频率为50%。环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%，基因型为aa的个体数量减少20%。则一年后a的基因频率为_，基因型为aa的个体的比例为_。答案(1)种群基因频率的改变(2)变异是不定向的 (3)45.45%18.18%解析松鼠种群在不同的环境选择下进化，产生各种特异性变异，导致种群基因频率发生差异性变化，直至成为不同物种。由题意可知，A的基因频率为50%，则原来种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为25%、50%、25%，可设其分别为25只、50只、25只，则一年后种群中基因型为AA、Aa、
25、aa的个体数量分别为30只、60只、20只，其基因型频率分别为27.27%、54.55%、18.18%，所以此时a的基因频率为45.45%。走进高考11.(2014上海卷，9)果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中，若杂合体占所有个体的40%，那么隐性基因v在该种群内的基因频率为()A.20% B.40% C.60% D.80%答案C解析VV、Vv、vv共1 000只，其中Vv为40%1 000400只，因此隐性基因v在该种群内的基因频率为(4002400)2 000100%60%，C项正确。12.(2015安徽卷，5)现有两个非常大的某昆虫
26、种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%，a基因频率为20%；种群2的A基因频率为60%，a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是()A.75% B.50% C.42% D.21%答案C解析根据题意可知，两个非常大的某昆虫种群，在理想情况下合并为一个种群，可以认为原先两个种群的大小相同，再根据两个种群的基因频率可知合并后的种群的A基因频率为70%，a基因频率为30%，根据遗传平衡定律可知下一代中的Aa的基因型频率为42%，所以C正确。
27、13.(2015全国卷，32)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的基因频率为_。(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21，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_。答案(1)111210.5(2)A基因纯合致死11解析(1)由题干可知种群中只有Aa一种基因型个体，因此种群中Aa比例是11，产生的配子中A配子a配子11，配子随机结合，后代中基因型AA为、Aa为2、aa基因型为。A的基因频率为AA基因型频率的Aa基因型频率。(2)该种群随机交配后，由于后代只有Aa和aa两种基因型，说明AA基因型个体死亡。且Aa和aa两种基因型比例为21，这时种群中产生的配子比例为A1/3、a2/3，依据遗传平衡定律，求得后代AA为1/9、Aa为4/9、aa为4/9，其中AA个体死亡，Aa和aa的比例为11。
