高中生物 第四單元 遺傳變異與進(jìn)化 第一章 生物進(jìn)化理論 1.2 自然選擇對基因頻率的影響導(dǎo)學(xué)案 中圖版必修2

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1、 第二節(jié)　自然選擇對基因頻率的影響 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．解釋突變和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料的原因。 2．種群基因頻率的計(jì)算和影響因素分析。(重難點(diǎn)) 3．舉例說明自然選擇可使種群基因頻率發(fā)生定向改變。(重點(diǎn)) 基礎(chǔ)知識 一、遺傳平衡定律 1．基因頻率：指種群中某基因在全部 數(shù)中所占的比例。 2．基因型頻率：指某種 的個體在種群中所占的比例。 3．基因頻率的計(jì)算 在自然狀態(tài)下，個體間的交配是 的，配子的比例就是基因頻率。當(dāng)A、a的基因頻率為p、q時，子代AA、Aa、aa的基因型

2、頻率分別是：p2、2pq、q2，并且p2＋2pq＋q2＝(p＋q)2＝ 。 4．遺傳平衡定律的內(nèi)容 在種群 ，且沒有發(fā)生 的時候，種群的 和 是不會發(fā)生變化的。 二、自然選擇使基因頻率變化 1．基因頻率變化的原因 在自然界不會有 的隨機(jī)交配的種群，也不可能不發(fā)生 ，最重要的是 無處不在。在諸多影響因素中， 是重要因素。 2．自然選擇對基因頻率的影響 自然選擇引起 頻率的變化，從而使種群 也發(fā)生了改變

3、，導(dǎo)致了種內(nèi) ，最終將形成新的物種。 課堂探究 探討1：(1)某個種群中，AA、Aa、aa的個體分別有100、400、200個，則A、a的基因頻率分別是多少？ (2)某個種群中，AA、Aa、aa的個體分別占20%、40%、40%，則A、a的基因頻率分別是多少？ 探討2：自然選擇作用是如何使基因頻率發(fā)生變化的？ 探討3：若基因A、a控制的一對相對性狀中，隱性性狀的個體生存能力差，則A和a的基因頻率會怎么變化？ 總結(jié)提升 1．遺傳平衡定律 (1)成立前提 種群非常大；沒有發(fā)生遷移、突變和選擇。 (2

4、)計(jì)算公式 ①推理依據(jù)：若達(dá)到遺傳平衡，配子比例即基因頻率。 ②推理過程：當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€時(A、a)，設(shè)p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，由基因頻率計(jì)算基因型頻率如下： 　　雄配子 雌配子　　 A(p) a(q) A(p) AA(p2) Aa(pq) a(q) Aa(pq) aa(q2) 則AA、Aa、aa三種基因型頻率之和為： p2＋2pq＋q2＝1或(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1 (3)遺傳平衡定律應(yīng)用 若已知達(dá)到遺傳平衡的種群中某純合體如AA或aa的基因型頻率，可用開平方的方法求基因頻率。 如：當(dāng)告訴基因型aa的頻率為x%時，則a的基因頻

5、率為，A的基因頻率為1－。AA基因型頻率為(1－)2；Aa基因型頻率為2·(1－)。 2．比較基因頻率和基因型頻率 基因頻率 基因型頻率 公式 某基因頻率＝該基因的數(shù)目/該基因與其等位基因的總數(shù)×100% 某基因型頻率＝該基因型的個體數(shù)/總個體數(shù)×100% 外延 生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變 基因型頻率改變，基因頻率不一定改變 3.基因頻率的計(jì)算規(guī)律 (1)基因位于常染色體上時 ①已知調(diào)查的各種基因型的個體數(shù)，計(jì)算基因頻率某基因頻率＝ 設(shè)二倍體生物個體的某一基因庫中有兩個等位基因A和a，假如種群中共有N個個體，而AA、Aa、aa三種基因型的個體數(shù)分別為n

6、1、n2、n3，那么種群中A基因的頻率和a基因的頻率分別是： A基因的頻率＝＝ a基因的頻率＝＝ ②已知基因型頻率求基因頻率 設(shè)A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則： PA＝＝(＋×)＝PAA＋PAa Pa＝＝(＋×)＝Paa＋PAa ③結(jié)論： 結(jié)論一：在種群中一對等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。 結(jié)論二：一個等位基因的頻率＝該等位基因純合體的頻率＋1/2雜合體的頻率 (2)基因位于性染色體上時：XY型性別決定生物，基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，計(jì)算時只計(jì)X染色體上的基因數(shù)不考慮Y

7、染色體。ZW型性別決定也是這樣。 故性染色體上的基因有可能成單存在，如紅綠色盲基因，Y染色體上無等位基因，因此男性基因總數(shù)與女性體內(nèi)等位基因總數(shù)有差別，在確定種群等位基因及其總數(shù)時應(yīng)分別考慮。 Xb的基因頻率＝×100% 例題分析 1．在一個種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型為AA的個體占14%，基因型為Aa的個體占72%，基因型為aa的個體占14%，則基因A和a的基因頻率分別為(　　) A．20%,80%　　　　　 B．7%,93% C．86%,14% D．50%,50% 2．對某校學(xué)生進(jìn)行色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)：780名女生中有患者23人、攜帶者52人，820名男生

8、中有患者65人。那么該群體中色盲基因的頻率為(　　) A．4.4% B．5.1% C．6.8% D．10.2% 3．(2014·山東高考)果蠅的灰體(E)對黑檀體(e)為顯性；短剛毛和長剛毛是一對相對性狀，由一對等位基因(B、b)控制。這兩對基因位于常染色體上且獨(dú)立遺傳。用甲、乙、丙三只果蠅進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，雜交組合、F1表現(xiàn)型及比例如下： (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的雜交結(jié)果，推斷乙果蠅的基因型可能為________或________。若實(shí)驗(yàn)一的雜交結(jié)果能驗(yàn)證兩對基因E、e和B、b的遺傳遵循自由組合定律，則丙果蠅的基因型應(yīng)為________。 (2)實(shí)驗(yàn)二的F1中與親本果蠅基因

9、型不同的個體所占的比例為________。 (3)在沒有遷入遷出、突變和選擇等條件下，一個由純合果蠅組成的大種群個體間自由交配得到F1，F(xiàn)1中灰體果蠅8 400只，黑檀體果蠅1 600只。F1中e的基因頻率為________，Ee的基因型頻率為________。親代群體中灰體果蠅的百分比為________。 (4)灰體純合果蠅與黑檀體果蠅雜交，在后代群體中出現(xiàn)了一只黑檀體果蠅。出現(xiàn)該黑檀體果蠅的原因可能是親本果蠅在產(chǎn)生配子過程中發(fā)生了基因突變或染色體片段缺失?，F(xiàn)有基因型為EE、Ee和ee的果蠅可供選擇，請完成下列實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果預(yù)測，以探究其原因。(注：一對同源染色體都缺失相同片段時胚胎致死

10、；各型配子活力相同) 實(shí)驗(yàn)步驟： ①用該黑檀體果蠅與基因型為________的果蠅雜交，獲得F1； ②F1自由交配，觀察、統(tǒng)計(jì)F2表現(xiàn)型及比例。 結(jié)果預(yù)測：Ⅰ.結(jié)果F2表現(xiàn)型及比例為________，則為基因突變； Ⅱ.如果F2表現(xiàn)型及比例為________，則為染色體片段缺失。 參考答案 基礎(chǔ)知識 一、1．等位基因 2．基因型 3．隨機(jī) 1。 4．極大 遷移、突變和選擇 基因頻率 基因型頻率 二、1．極大 突變 自然選擇 自然選擇 2．等位基因 基因庫 進(jìn)化 課堂探究 探討1：(1)【答案

11、】A的基因頻率：＝0.43。 a的基因頻率：1－0.43＝0.57。 (2) 【答案】A的基因頻率：20%＋40%÷2＝40%。 a的基因頻率：40%＋40%÷2＝60%。 探討2【答案】自然選擇通過淘汰不利變異個體引起種群基因型頻率發(fā)生變化的同時，導(dǎo)致了種群基因頻率的變化。 探討3【答案】A基因頻率上升，a基因頻率下降。 例題分析 1．【答案】　D 【解析】　A基因頻率＝AA＋1/2Aa＝14%＋1/2 ×72%＝50%，而a基因頻率＝aa＋1/2Aa＝50%。 2．【答案】　C 【解析】　女生中XbXb有23人，XBXb有52人，男生中XbY有65人，則Xb的頻率＝×1

12、00%＝6.8%。 3．【答案】　(1)EeBb　eeBb(注：兩空可顛倒)　eeBb (2)1/2　(3)40%　48%　60%　(4)答案一：①EE ②Ⅰ.灰體∶黑檀體＝3∶1　Ⅱ.灰體∶黑檀體＝4∶1 答案二：①Ee?、冖?灰體∶黑檀體＝7∶9 Ⅱ.灰體∶黑檀體＝7∶8 【解析】　(1)根據(jù)題干信息可知，兩對基因位于常染色體上且獨(dú)立遺傳。分析實(shí)驗(yàn)一的F1，灰體∶黑檀體＝1∶1，長剛毛∶短剛毛＝1∶1，單獨(dú)分析每對等位基因的雜交特點(diǎn)，可知都是測交類型，由此可推知實(shí)驗(yàn)一的親本組合為EeBb×eebb或eeBb×Eebb。分析實(shí)驗(yàn)二的F1，灰體∶黑檀體＝1∶1，長剛毛∶短剛毛＝1∶

13、3，可推知親本有關(guān)體色的雜交為測交，有關(guān)剛毛長度的雜交為雙雜合子雜交，且短剛毛為顯性性狀，這樣可以確定乙和丙控制剛毛長度的基因型都是Bb，但無法進(jìn)一步確定控制體色的基因型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的雜交結(jié)果，可推斷乙的基因型可能是EeBb、eeBb。若實(shí)驗(yàn)一的雜交結(jié)果能驗(yàn)證兩對等位基因的遺傳遵循自由組合定律，則可確定甲和乙的雜交方式為測交，即有一個為雙雜合子，另一個為隱性純合子，而前面判斷已確定乙控制剛毛長度的基因型是Bb，所以乙的基因型為EeBb，甲的基因型為eebb，進(jìn)而推斷丙的基因型為eeBb。 (2)根據(jù)(1)中分析可知，實(shí)驗(yàn)二的親本基因型為EeBb和eeBb，其后代為EeBb的概率是1/

14、2×1/2＝1/4，后代為eeBb的概率是1/2×1/2＝1/4，故F1中與親本果蠅基因型不同的個體所占的比例為1－1/4－1/4＝1/2。 (3)題干給出的條件符合遺傳平衡定律，根據(jù)F1中黑檀體果蠅ee所占的比例1 600/(1 600＋8 400)×100%＝16%，可以推出e的基因頻率為40%，所以E的基因頻率為60%，F(xiàn)1中Ee的基因型頻率為2×40%×60%＝48%。由于理想條件下不發(fā)生基因頻率的改變，故親本E和e的基因頻率與F1相同，從題目中可獲取信息“親本都是純合子，只有EE和ee個體”，假設(shè)親代有100個個體，其中EE有x個，根據(jù)基因頻率的計(jì)算公式，E基因的頻率為2x/200

15、＝60%，得x＝60，所以親代群體中灰體果蠅的百分比為60%。 (4)分析題中信息可推知后代群體中這只黑檀體果蠅的基因型為ee(基因突變)或__e(染色體片段缺失)，由于選擇隱性個體ee進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，后代無性狀分離，無法判斷該個體的基因型，所以應(yīng)選擇基因型為EE或Ee的個體與變異個體進(jìn)行雜交，而選擇Ee個體進(jìn)行雜交后代配子種類多，計(jì)算繁瑣，最好選擇基因型為EE的個體與變異個體雜交。 方法一：選擇基因型為EE的個體與變異個體進(jìn)行雜交，過程如下： Ⅰ.若為基因突變，則： 　　 　 3　　　∶　　　1 Ⅱ.若為染色體片段缺失，則： 　　　 4　　　∶　　　1 計(jì)算

16、方法提示：可采用配子法。 F1的雌雄配子均為 雌雄配子結(jié)合情況有　EE＝1/2×1/2＝1/4 ee＝1/4×1/4＝1/16 Ee＝2×1/2×1/4＝1/4 __E＝2×1/2×1/4＝1/4 __e＝2×1/4×1/4＝1/8 方法二：選擇基因型為Ee的個體與變異個體進(jìn)行雜交，過程如下： Ⅰ.若為基因突變，則： 　　　 7　　　∶　　　9 計(jì)算方法提示：可采用配子法。 F1的雌雄配子均為 雌雄配子結(jié)合情況有　EE＝1/4×1/4＝1/16 ee＝3/4×3/4＝9/16 Ee＝2×3/4×1/4＝6/16 Ⅱ.若為染色體片段缺失，則： 計(jì)算方法提示：可采用配子法。 F1的雌雄配子均為 雌雄配子結(jié)合情況有EE＝1/4×1/4＝1/16 ee＝1/2×1/2＝1/4 Ee＝2×1/2×1/4＝1/4 __E＝2×1/4×1/4＝1/8 __e＝2×1/2×1/4＝1/4 8