種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化

.第2節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化【典例導(dǎo)悟】【典例1】下列關(guān)于基因頻率、基因型頻率與生物進(jìn)化的敘述正確的是A.一個(gè)種群中，控制一對(duì)相對(duì)性狀的各種基因型頻率的改變說(shuō)明物種在不斷進(jìn)化B.一個(gè)種群中，控制一對(duì)相對(duì)性狀的基因頻率之和為1C.基因型為Aa的個(gè)體自交后代所形成的種群中，A基因的頻率大于a基因的頻率D.因色盲患者中男性數(shù)量大于女性，所以男性群體中色盲的基因頻率大于女性群體【思路點(diǎn)撥】本題考查基因頻率、基因型頻率與生物進(jìn)化的關(guān)系，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手分析?！咀灾鹘獯稹窟xB。生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)為種群基因頻率的改變，基因頻率是指在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因與全部等位基因數(shù)的比率。控制一對(duì)相對(duì)性狀的基因頻率和為1。適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體得到保留，它可以是隱性基因控制的性狀，也可以是顯性基因控制的性狀，所以無(wú)法判斷是A還是a的基因頻率高，由于男性中只有一條X染色體，色盲為伴X隱性遺傳病，故男性患色盲的幾率大于女性，但是色盲基因在男性群體和女性群體中基因頻率是相同的。【互動(dòng)探究】選項(xiàng)C中，若Aa自交后代中aa失去交配能力，基因頻率如何變化？提示：A基因頻率上升，a基因頻率下降?！镜淅?】（2009上海高考）某小島上原有果蠅20 000只，其中基因型VV、Vv和vv的果蠅分別占15%、55%和30%。若此時(shí)從島外入侵了2 000只基因型為VV的果蠅，且所有果蠅均隨機(jī)交配，則F1中V的基因頻率約是 A.43% B.48% C.52% D.57%【規(guī)范解答】選B。本題考查基因頻率相關(guān)計(jì)算的方法，分析如下：【變式訓(xùn)練】某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人。那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率為( )A.8% B.10% C.6% D.11.7%【解析】選C。由于男性個(gè)體中只含有一條X染色體，所以Xb的基因頻率為： 100%=6%?！緦W(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】 1.下列關(guān)于基因庫(kù)的描述中，錯(cuò)誤的是（ ）A.基因庫(kù)是一個(gè)種群的全部個(gè)體所含的全部基因B.生物個(gè)體總是要死亡的，但基因庫(kù)卻因種群個(gè)體的繁殖而代代相傳C.種群中每個(gè)個(gè)體含有種群基因庫(kù)中的全部基因D.基因突變可改變基因庫(kù)的組成【解析】選C?；驇?kù)是一個(gè)種群的全部個(gè)體所含的全部基因，由于不同個(gè)體之間在基因上具有差異，所以每個(gè)個(gè)體是不可能含有種群基因庫(kù)中的全部基因的，種群是生物繁殖的基本單位，所以基因庫(kù)不會(huì)因個(gè)體死亡而消失，應(yīng)代代相傳，可遺傳的變異均可能改變基因庫(kù)的組成。2.如圖表示某個(gè)種群基因型的組成情況，A、a為一對(duì)等位基因。則該種群中a的基因頻率是( )A.0.11 B.0.4 C.0.5 D.0.55【解析】選C。由圖中可知AAAaaa=111，所以a的基因頻率為3.（2010南通高一檢測(cè)）人工養(yǎng)殖了一群雞，下列措施不會(huì)造成該雞群基因庫(kù)發(fā)生變化的是( )A.淘汰雞群中體質(zhì)較弱的個(gè)體B.從外地引進(jìn)新的品種加入雞群C.將該雞群置于條件與原來(lái)不同的環(huán)境中飼養(yǎng)D.讓該雞群中的雌、雄個(gè)體自由交配繁殖后代【解析】選D。基因庫(kù)包括種群內(nèi)所有個(gè)體的全部基因。所以只要有外界環(huán)境的變化，對(duì)種群進(jìn)行定向選擇，使部分個(gè)體被淘汰，或加入新品種都會(huì)導(dǎo)致基因庫(kù)發(fā)生變化。4.（2010株洲高一檢測(cè)）下列關(guān)于基因頻率與生物進(jìn)化關(guān)系的敘述，正確的是（ ）A.種群基因頻率的改變不一定引起生物的進(jìn)化B.只有在新物種形成時(shí)，才發(fā)生基因頻率的改變C.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變D.生物性狀的改變一定引起生物的進(jìn)化【解析】選C。生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。只要基因頻率發(fā)生改變則生物一定在進(jìn)化，生物的性狀受基因和外界環(huán)境的共同作用，性狀變了基因不一定改變，所以基因頻率不一定改變，生物也不一定在進(jìn)化。 5.對(duì)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的認(rèn)識(shí)，不正確的是( )A.種群是進(jìn)化的基本單位B.自然選擇決定種群基因頻率發(fā)生改變的方向C.突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料D.自然選擇決定種群內(nèi)基因突變發(fā)生的頻率和方向【解析】選D。種群是生物進(jìn)化的基本單位，個(gè)體會(huì)產(chǎn)生各種各樣的變異，它為自然選擇提供了原材料，自然選擇是定向的，而變異是不定向的。6.某豌豆的基因型為Aa，讓其連續(xù)自交三代，其后代中a基因的頻率是（ ）A.12.5% B.25% C.50% D.75%【解析】選C。由Aa自交一代后，AA與aa所占比例相同，各占 而Aa占 不管連續(xù)自交多少次AA與aa的比例都是相同的，由于Aa中基因A與基因a比例相同，所以A與a的頻率均為50%。7.果蠅是常用的遺傳學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料，據(jù)資料顯示，果蠅約有104對(duì)基因，現(xiàn)有一黑腹果蠅的野生種群，約有107個(gè)個(gè)體，請(qǐng)分析回答以下問(wèn)題：（1）該種群的全部個(gè)體所含有的全部基因統(tǒng)稱為種群的_，經(jīng)觀察，該種群中果蠅有多種多樣的基因型，分析其產(chǎn)生原因，是在突變過(guò)程中產(chǎn)生的_，通過(guò)有性生殖過(guò)程中的_而產(chǎn)生的，使種群中產(chǎn)生了大量的可遺傳的_，其產(chǎn)生的方向是_，它們都能為生物進(jìn)化提供_。（2）假定該種群中每個(gè)基因的突變率都是10-5，那么在該種群中每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)約是_。（3）隨機(jī)從該種群中抽出100只果蠅，測(cè)知基因型AA（灰身）35只，Aa（灰身）60只，aa（黑身）5只，請(qǐng)問(wèn)A基因的基因頻率為_(kāi)，a基因的基因頻率為_(kāi)。（4）通過(guò)對(duì)果蠅及其他生物的群體遺傳學(xué)的研究，可得出生物進(jìn)化的基本單位是_；生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是_。【解析】（1）突變和基因重組提供生物進(jìn)化的原材料，基因突變產(chǎn)生等位基因，基因重組會(huì)使生物產(chǎn)生多樣性，但它們都是不定向的。（2）由于每個(gè)個(gè)體含有約2104個(gè)基因，每個(gè)基因的突變率為10-5，而整個(gè)種群中含有的個(gè)體約為107，所以突變數(shù)目約為：210410-5107=2106個(gè)。（3） =65%，由于A與a兩者基因頻率之和為1，所以a基因的基因頻率為35%。（4）生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)即為種群基因頻率的改變。答案：（1）基因庫(kù) 等位基因 基因重組 變異不定向的 原材料（2）2106個(gè) （3）65% 35%（4）種群 種群基因頻率的改變【素能綜合檢測(cè)】一、選擇題（本題包括6小題，每小題3分，共18分）1.關(guān)于生物進(jìn)化過(guò)程的正確表述是（ ）A.某種群中新產(chǎn)生的等位基因的頻率一定逐漸增多B.若某種群中基因頻率發(fā)生變化，則該種群一定發(fā)生進(jìn)化C.生物的表現(xiàn)型和基因型一定隨著個(gè)體的死亡而消失D.在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提下，種群的基因頻率不會(huì)發(fā)生變化【解析】選B。種群是生物進(jìn)化的基本單位，種群中存在著各種變異，在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提下，種群的基因頻率也可以發(fā)生變化。在產(chǎn)生的變異性狀中，若適應(yīng)環(huán)境其基因頻率會(huì)增大。2.（2010杭州高一檢測(cè)）在一個(gè)基因庫(kù)中，顯性基因和隱性基因的比例相等，如果每一代隱性基因型的個(gè)體都不能產(chǎn)生后代，則（ ）A.對(duì)基因型的比例影響很小B.會(huì)降低隱性基因的比例C.會(huì)使隱性基因滅絕D.會(huì)提高雜合子的比例【解析】選B。由于aa個(gè)體不能產(chǎn)生后代，所以后代中a的基因頻率降低。又由于Aa個(gè)體具有繁殖能力，所以a基因不可能消失。3.由于真菌傳染而使某森林所有樹(shù)的顏色都變成灰白色。多年以后，不同顏色的蛾類增長(zhǎng)率最可能的結(jié)果是( ) 【解析】選D。環(huán)境對(duì)生物進(jìn)行自然選擇，由于所有的樹(shù)的顏色都變成了灰白色，所以在生存斗爭(zhēng)中，體色與環(huán)境色彩相近的蛾類易于生存下來(lái)，并產(chǎn)生子代個(gè)體，這種情況逐代進(jìn)行就會(huì)使個(gè)體中體色與環(huán)境色彩相近的個(gè)體數(shù)越來(lái)越多。但由于變異是不定向的，所以在群體中可能還會(huì)有棕色等其他顏色的個(gè)體存在。4.（2010惠州高一檢測(cè)）在調(diào)查某小麥種群時(shí)發(fā)現(xiàn)T（抗銹病）對(duì)t（易感銹?。轱@性，在自然情況下該小麥種群可以自由交配，據(jù)統(tǒng)計(jì)TT為20%，Tt為60%，tt為20%，該小麥種群突然大面積感染銹病，致使全部的易感銹病小麥在開(kāi)花之前全部死亡。計(jì)算該小麥在感染銹病之前與感染銹病之后基因T的頻率分別是多少( )A.50%和50% B.50%和62.5% C.62.5%和50% D.50%和100%5.（2008山東高考）下列與生物進(jìn)化相關(guān)的描述，正確的是( )A.進(jìn)化總是由突變引起的B.進(jìn)化時(shí)基因頻率總是變化的C.變異個(gè)體總是適應(yīng)環(huán)境的D.進(jìn)化改變的是個(gè)體而不是群體【解析】選B。突變和基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料，突變是不定向的，自然選擇導(dǎo)致基因頻率發(fā)生定向變化，決定了進(jìn)化的方向。進(jìn)化的結(jié)果是使種群的適應(yīng)性進(jìn)一步增強(qiáng)。進(jìn)化過(guò)程中，種群的基因頻率是處于不斷變化中的。6.普通栽培稻是由普通野生稻進(jìn)化而來(lái)的，以下敘述正確的是（多選）( )A.普通野生稻在進(jìn)化過(guò)程中喪失了部分遺傳多樣性B.普通野生稻的遺傳變異決定了普通栽培稻的進(jìn)化方向C.落粒性突變對(duì)普通野生稻有利，對(duì)普通栽培稻不利D.普通野生稻含有抗病蟲(chóng)基因，是水稻育種的有用資源【解析】選A、D。自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。落粒性突變有利于種群的擴(kuò)散，對(duì)普通野生稻和普通栽培稻的生存都是有利的。二、非選擇題（本題包括2小題，共32分）7.（14分）（思維拓展題）原產(chǎn)某地的一年生植物a，分別引種到低緯度和高緯度地區(qū)種植，很多年以后移植到原產(chǎn)地，開(kāi)花植株比例如圖所示，回答下列問(wèn)題。（1）現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為：_是生物進(jìn)化的基本單位。_決定生物進(jìn)化的方向。（2）在對(duì)b植物的某一種群進(jìn)行的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)基因型為DD和dd的植株所占的比例分別為10%和70%（各種基因型個(gè)體生存能力相同），第二年對(duì)同一種群進(jìn)行的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)基因型為DD和dd的植株所占的比例分別為4%和64%，在這一年中，該植物種群是否發(fā)生了進(jìn)化？_，理由是_。（3）預(yù)測(cè)上述b植物中D基因頻率可能會(huì)如何變化？_，_，_。（4）若要使c植物的后代基因頻率維持在這一理想狀態(tài)下，除了具有龐大的種群外，還應(yīng)具有哪些條件？_?！窘馕觥浚?）種群是生物進(jìn)化的基本單位，自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。（2）生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)為種群基因頻率的變化，若種群基因頻率不變則生物沒(méi)有進(jìn)化。（3）根據(jù)自然選擇的不同可以分為三種情況，即上升、不變、下降。（4）基因頻率維持不變的條件有：種群足夠大；沒(méi)有遷入和遷出；沒(méi)有基因突變；自然選擇不起作用；個(gè)體間自由交配。答案：（1）種群 自然選擇（2）否 種群基因頻率沒(méi)有變化（3）若D控制的性狀更能適應(yīng)環(huán)境，則D基因頻率上升若D控制的性狀對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差，則D基因頻率下降若環(huán)境對(duì)各性狀無(wú)選擇作用，則D基因頻率不變（4）沒(méi)有遷入和遷出，自然選擇不起作用，個(gè)體間自由交配，無(wú)基因突變實(shí)驗(yàn)探究8.（18分）自然選擇學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立，為生物進(jìn)化提供了可行性的依據(jù)，閱讀以下材料：材料一：科學(xué)家做了下面的實(shí)驗(yàn)：把家蠅分成多組，每組再分為A、B兩部分，用DDT處理每組的A部分，B部分不接觸DDT。處理后選死亡率最低的那一組的B部分飼養(yǎng)繁殖，再把后代分成許多組：每組分成A、B兩部分，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。這樣一代一代選擇下去，就可以從B部分選出強(qiáng)抗藥性的家蠅。材料二：鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者在幼年時(shí)期會(huì)夭折，但在瘧疾流行的地區(qū)，鐮刀型細(xì)胞貧血癥基因的攜帶者對(duì)瘧疾的感染率比正常人低得多?，F(xiàn)對(duì)A、B兩地區(qū)進(jìn)行調(diào)查，其中B地區(qū)流行瘧疾。回答下列問(wèn)題：（1）材料一的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：抗藥性的出現(xiàn)是_的結(jié)果，DDT起_作用。_是不定向的，_是定向的。(2)材料一中，若家蠅的長(zhǎng)翅（T）對(duì)殘翅（t）為顯性，長(zhǎng)肢（R）對(duì)短肢（r）為顯性，在隨機(jī)交配后，表現(xiàn)型比例為長(zhǎng)翅長(zhǎng)肢63%，長(zhǎng)翅短肢21%，殘翅長(zhǎng)肢12%，殘翅短肢為4%，則基因型為TT_ _和TTRR的個(gè)體所占的比例分別為_(kāi)、_。（3）材料二中A地區(qū)人群中各種基因型比例如下圖：計(jì)算A地區(qū)中A的基因頻率為_(kāi)。畫(huà)出B地區(qū)人群中各種基因的大致比例圖。鐮刀型細(xì)胞貧血癥的出現(xiàn)反映了基因?qū)π誀羁刂频耐緩绞莀。通過(guò)上述材料充分說(shuō)明了生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)為_(kāi)?！窘馕觥勘绢}主要考查了變異與自然選擇的關(guān)系，及基因頻率的相關(guān)計(jì)算。（1）由于每組中的B部分以及重復(fù)多次后，它自始至終沒(méi)有接觸過(guò)DDT，而其中有較多的抗藥性個(gè)體，說(shuō)明抗藥性的出現(xiàn)不是來(lái)自于DDT的誘導(dǎo)，DDT對(duì)其有選擇作用。（2）此題的突破點(diǎn)為隨機(jī)交配，說(shuō)明不會(huì)改變基因頻率，可用遺傳平衡定律來(lái)解題，由題干中數(shù)據(jù)可知短肢 （rr）個(gè)體占25%，殘翅（tt）個(gè)體占16%，則t的基因頻率為40%，r的基因頻率為50%。故TT_ _個(gè)體所占比例為：(T)60%(T)60%=36%，而TTRR個(gè)體所占比例為60%(T)60%(T)50%(R)50%(R)=9%。（3）由圖中數(shù)據(jù)可知：A的基因頻率為：Aa對(duì)瘧疾有較強(qiáng)抗性，所以Aa個(gè)體所占比例最大，AA對(duì)瘧疾抗病能力弱故所占比例較小，aa個(gè)體既是鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者又對(duì)瘧疾無(wú)抗性故比例最小。鐮刀型細(xì)胞貧血癥是血紅蛋白結(jié)構(gòu)改變而直接引起的一種疾病。答案：（1）基因突變 選擇 基因突變 自然選擇（2）36% 9% （3）94%通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制性狀種群基因頻率的定向改變【精品題庫(kù)】1.在一次大風(fēng)暴后，有人搜集了100只受傷的麻雀，把它們飼養(yǎng)起來(lái)，結(jié)果活下來(lái)64只，在死去的個(gè)體中，大部分是個(gè)體比較大、變異類型特殊的，下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.突變和基因重組決定生物進(jìn)化的方向B.自然選擇會(huì)改變種群的基因頻率C.特殊的變異類型都是不利的D.不產(chǎn)生變異的生物才能生存【解析】選B。突變和基因重組為生物的進(jìn)化提供原材料，這種變異是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。產(chǎn)生有利變異的個(gè)體存活下來(lái)，產(chǎn)生不利變異的個(gè)體會(huì)在自然選擇中被淘汰，自然選擇的過(guò)程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程。2.據(jù)調(diào)查，某小學(xué)的學(xué)生中基因型比率為XXXXbXbXb XBYXbY=44%5%1%43%，則Xb的基因頻率為( ) A.13.2% B.5% C.14% D.9.3%【解析】選D。由于XBY、XbY中分別只有一個(gè)XB、Xb，在計(jì)算時(shí)不能乘以2，所以Xb的基因頻率=3.（2009三亞模擬）某常染色體隱性遺傳病在人群中的發(fā)病率為1%，色盲在男性中的發(fā)病率為7%?，F(xiàn)有一對(duì)表現(xiàn)正常的夫婦，妻子為該常染色體遺傳病致病基因和色盲致病基因攜帶者。那么他們所生小孩同時(shí)患上述兩種遺傳病的概率是（ ）A.9/800 B.1/22 C.7/2 200 D.1/88【解析】選D。本題主要考查與基因頻率相關(guān)計(jì)算的方法，分析如下：設(shè)某隱性遺傳病是由a基因控制的，4.下列關(guān)于種群的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )A.一個(gè)種群中的個(gè)體間是相互影響的B.一個(gè)種群中存在著年齡、性別不同的各種生物個(gè)體C.對(duì)一個(gè)種群有利的環(huán)境，可能對(duì)另一個(gè)種群是不利的D.種群中的個(gè)體在不斷死亡，但基因庫(kù)卻能保持和發(fā)展【解析】選B。一個(gè)種群內(nèi)的個(gè)體是屬于同一物種的，它們之間存在著個(gè)體差異，它們之間相互影響，并可相互交配而不斷繁衍。不同種群對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力存在著一定的差異。5.如果基因