高考生物培优讲堂种群基因频率与基因型频率的计算题型归纳新人教版必修2

高考生物培优讲堂种群基因频率与基因型频率的计算题型归纳新人教版必修2

‎ 培优讲堂 种群基因频率与基因型频率的计算题型归纳 一、比较基因频率和基因型频率 基因频率 基因型频率 公式 某基因频率＝该基因的数目/该基因与其等位基因的总数×100%‎ 某基因型频率＝该基因型的个体数/总个体数×100%‎ 外延 生物进化的实质是种群基因频率的改变 基因型频率改变，基因频率不一定改变 二、基因频率的计算规律 ‎1．基因位于常染色体上时 ‎(1)已知基因型的个体数，求基因频率 某基因的频率＝[(纯合子个数×2＋杂合子个数)÷(总个数×2)]×__100%。‎ ‎(2)已知基因型频率，求基因频率 某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋×该 基因杂合子的基因型频率。‎ ‎2．基因位于性染色体上时 性染色体上的基因有可能成单存在，如红绿色盲基因，Y染色体上无等位基因，因此男性基因总数与女性体内等位基因总数有差别，在确定种群等位基因及其总数时应分别考虑。如色盲基因频率＝×100%。‎ ‎3．遗传平衡定律(哈迪一温伯格定律)‎ ‎(1)成立前提 ‎①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有基因突变。‎ ‎(2)计算公式 当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：基因型AA的频率＝p2，基因型Aa的频率＝2pq，基因型aa的频率＝q2。‎ ‎(3)如果一个种群达到遗传平衡，其基因频率应保持不变。‎ 易错警示！　自交与自由交配后代的基因频率和基因型频率的变化分析：(1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子的频率不断增大，杂合子的频率不断减小。(2)在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，‎ 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不变。‎ 三、计算类型归纳与典例 ,‎ 已知种群中各基因型个体数求基因频率 从一个群体中抽取基因型为AA、Aa、aa的个体数分别是40、50、10，求A、a的基因频率。‎ 方法一　先求总基因个数，再分别求基因频率 该群体总基因个数为200，A的基因频率为＝65%，a的基因频率为＝35%。‎ 方法二　公式法求解 A的基因频率＝AA的基因型频率＋×Aa的基因型频率＝＋×＝65%；a的基因频率＝1－65%＝35%。‎ 答案　65%　35%‎ ,‎ 已知种群中某种纯合子比例求基因频率 某性状由常染色体上的一对等位基因控制(用A、a表示)，某种群中显性类型所占比例为36%，求该种群中AA、Aa及aa基因型频率。‎ 分析：由显性类型A_为36%可推知aa＝64%。‎ 则a＝＝＝，A＝ 故AA＝＝＝4%，Aa＝2××＝＝32%。‎ ‎,已知某性状个体数求基因频率及基因型频率 一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设有640只浅色的蛾和369只深色的蛾，群体符合哈代—温伯格平衡定律，那么杂合子蛾的基因型频率求解如下：‎ 设显性基因频率为p，隐性基因频率为q，根据(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1，已知q2＝≈0.63‎ 因此，q≈0.8，‎ 又因为p＋q＝1，所以p＝1－q＝1－0.8＝0.2，根据哈代—温伯格平衡定律，杂合子蛾在群体中应为：2pq＝2×0.8×0.2＝0.32，因此，杂合子蛾的基因型频率为0.32。‎ ‎,染色体上基因频率的计算 某小学关于色盲的基因型比例为XBXB∶XBXb∶XbXb∶XBY∶XbY＝44%∶5%∶1%∶43%∶7%，则b的基因频率为(　　)。‎ A．10.5% B．5% C．14% D．9.3%‎ 解析　解答此类题型可以将百分号去掉，当做个体数按定义公式计算，去掉“%”计算，b的基因频率＝≈9.3%。‎ 答案　D ‎[专项集训]‎ ‎1．(经典高考题)蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是 (　　)。‎ A．30%，21% B．30%，42% ‎ C．70%，21% D．70%，42%‎ 解析　根据题意可知，Aa个体占30%，蜗牛间进行自由交配时，产生A配子的基因频率＝55%＋30%×＝70%，a配子的基因频率＝15%＋30%×＝30%，自由交配得到F1各基因型的频率比例为AA∶Aa∶aa＝49%∶42%∶9%，统计得到A基因的频率为49%＋42%×＝70%，故D正确。‎ 答案　D ‎2．某昆虫种群中，基因A决定翅色为绿色，基因a决定翅色为褐色，AA、Aa、aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3。假设该种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不发生突变和选择，则在理论上该种群的子代中aa的基因型频率为 (　　)。‎ A．0.25 B．‎0.3 ‎ C．0.4 D．0.5‎ 解析　本题考查基因频率和基因型频率的计算，可利用相关的计算公式直接解题。根据题意，首先可根据公式：某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋该基因杂合子的基因型频率，计算得A、a的基因频率都为0.5。然后再按题中的假设条件，‎ 可用遗传平衡定律计算，则理论上该种群子代中aa的基因型频率为0.5×0.5＝0.25。‎ 答案　A ‎3．某色盲家系的基因型及对应人数如下：XAXA为40人、XAXa为7人、XaXa为3人、XAY为47人、XaY为3人，求XA、Xa的基因频率。‎ 解析　求伴性遗传中某基因的频率时，要注意某性染色体上是否具有该基因，否则容易出错。本题中，Y染色体上没有色盲基因，故总基因个数为150，Xa的基因频率＝≈10.7%、XA的基因频率＝≈89.3%。‎ 答案　89.3%　10.7%‎ ‎4．已知A和a为控制人类某一隐性遗传病的等位基因(在常染色体上)，在某一地区，基因a的频率q＝1%，请写出基因型AA、Aa和aa的频率及基因型为Aa的杂合子占正常人的比例。‎ 解析　据“遗传平衡定律”，基因A的频率p＝1－1%＝99%，故基因型AA的频率为p2＝＝98.01%，基因型Aa的频率为2pq＝2×1%×99%＝198/1002＝1.98%，基因型aa的频率为q2＝(1%)2＝0.01%。则在正常人中杂合子的比例为Aa/(AA＋Aa)＝(198/1002)/(992/1002＋198/1002)＝2/101。‎ 答案　98.01%　1.98%　0.01%　2/101‎ ‎5．一随机配种的野猪种群中出现了一个矮小个体，实验证明这是常染色体上的一个基因发生显性突变引起的。调查显示36%的野猪体型为矮小型，下列叙述正确的是 (　　)。‎ A．此种群有64%正常体型的猪 B．此种群显性等位基因出现的概率为60%‎ C．此种群含杂合子的概率为16%‎ D．此种群隐性等位基因出现的概率为40%‎ 解析　由题意可知，正常体型的猪是隐性纯合子，在整个种群中占64%，因此，隐性基因出现的概率是80%，显性基因出现的概率是20%，该种群中含杂合子的概率是32%。‎ 答案　A ‎(时间：30分钟)‎ 基础对点练——考纲对点·夯基础 考点一　现代进化理论的内容(Ⅱ)及进化论科学史 ‎1．从现代生物进化理论看，达尔文自然选择学说的缺陷主要是 (　　)。‎ ‎①自然选择学说不能科学地解释生物进化的多样性的原因　②自然选择学说认为生物个体是生物进化的基本单位　③自然选择学说对遗传和变异的本质未能作出科学的解释　④自然选择学说不能解释物种大爆发等现象　⑤自然选择学说不能科学地解释生物适应性的原因 A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．②③④‎ 解析　达尔文自然选择学说认为生物个体是生物进化的基本单位，而现代生物进化理论则认为种群是生物进化的基本单位；受当时科学发展水平的限制，还不能科学地阐述遗传和变异的本质；达尔文强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。‎ 答案　D ‎2．根据现代生物进化理论的概念图，判断下列有关①②③④的说法中正确的是(　　)。‎ A．①表示新物种形成 B．桦尺蠖体色的基因频率由s(灰色)95%变为S(黑色)95%的原因是②‎ C．③表示隔离是物种形成的必要条件 D．④是物种的多样性 解析　进化的实质是①种群基因频率的改变；桦尺蠖体色的基因频率由s(灰色)95%变为S(黑色)95%的原因是②突变、基因重组以及自然选择等；现代生物进化理论的核心是③自然选择学说；④内容包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。‎ 答案　B ‎3．现代生物进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的。现代生物进化理论的观点对自然选择学说的完善和发展表现在 (　　)。‎ ‎①突变和基因重组是产生进化的原材料　②种群是生物进化的基本单位　③自然选择是通过生存斗争实现的　④生物进化的实质是种群基因频率的改变　⑤隔离导致物种的形成　⑥自然选择决定生物进化的方向 A．①②④⑤ B．②③④⑤⑥‎ C．①②③④⑤ D．①②③⑤‎ 解析　自然选择是通过生存斗争实现的、自然选择决定生物进化方向都是达尔文自然选择学说的内容，而①②④⑤都是现代生物进化理论对自然选择学说的完善和发展。‎ 答案　A ‎4．(2013·广州测试一)有关生物进化的叙述，正确的是 (　　)。‎ A．隔离与新物种形成是达尔文自然选择学说的主要内容之一 B．突变、基因重组和生殖隔离是新物种形成的三个基本环节 C．共同进化是指同种生物之间和不同种生物之间相互选择共同发展的过程 D．种群基因频率发生了定向改变，一定发生了生物进化，但不一定产生了新物种 ‎ 解析　达尔文自然选择学说包括过度繁殖、生存斗争(也叫生存竞争)、遗传和变异、适者生存，A错。新物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、自然选择、隔离，B错。共同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，C错。种群基因频率的改变是生物进化的实质，新物种形成的标志是生殖隔离，D正确。‎ 答案　D 考点二　生物进化与生物多样性的形成(Ⅱ)‎ ‎5．(山东潍坊三县最后一次模拟)下列四组图是关于生物进化方面的证据。下列相关叙述中，正确的是 (　　)。‎ A．图甲中四种地雀喙的差异是由于不同食物的刺激所致的不同变异 B．图乙中昆虫的两类翅形的形成是对环境的主动适应 C．图丙是两种体色的桦尺蛾，它们的性状分化证实了物种形成的机制 D．图丁中捕食关系对两者都是有益的，捕食者的存在有利于增加物种多样性 解析　图甲中四种地雀喙的差异、图乙中昆虫的两类翅形的形成及图丙中是两种体色的桦尺蛾都是自然选择作用的结果。‎ 答案　D ‎6．(2013·福建石狮联考)生物多样性的形成是生物进化的结果，以下说法正确的是 (　　)。‎ A．体现了个体水平、生态系统水平上的多样性 B．内容包括基因多样性、物种多样性、种群多样性 C．研究这一进化历程的主要依据是进化理论的构建 D．生物多样性形成是生物由低等到高等进化的必然结果 解析　生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性；了解生物多样性形成的进化历程的主要依据是化石；生物多样性的形成是共同进化的结果，也是生物由低等向高等进化的必然结果。‎ 答案　D ‎7．(2013·济南一轮验收练习)如图是我国黄河两岸a、b、c、d 4个物种及其演化关系的模型，请据图分析下列说法错误的是 (　　)。‎ A．由a物种进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程 B．黄河北岸的b物种迁回黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，内因是种群的基因库不同，外因是存在地理隔离 C．c物种的种群基因频率发生了变化，则该物种一定在进化 D．判断物种d是否是不同于物种b的新品种的方法是观察两个物种的生物能否自由交配，并产生可育后代 解析　a物种分布在黄河两岸进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程．b进入黄河南岸后，与c不存在地理隔离；c生物进化的实质是种群基因频率发生了变化；是否具有生殖隔离是判断是否属于两个物种的标志。‎ 答案　B 考点三　基因频率及其运算 ‎8．下列有关基因频率和基因型频率的叙述正确的是 (　　)。‎ A．基因频率改变一定导致基因型频率改变 B．基因型频率改变一定导致基因频率改变 C．基因型频率改变一定导致生物进化 D．基因频率改变一定导致新物种形成 解析　A项对，基因频率改变，基因型频率一定改变；B项错，基因型频率改变，基因频率不一定改变，如杂合子自交后代的基因型频率会发生改变，但基因频率不变；C项错，基因频率的改变一定导致生物进化；D项错，新物种形成的标志是生殖隔离的形成，基因频率的改变不一定产生新物种。‎ 答案　A ‎9．(2013·江苏盐城调研)某种群中EE、Ee、ee的基因型频率如下左图，图中阴影部分表示繁殖成功率低的个体。则该种群经多代选择后三种基因型频率最可能是 (　　)。‎ 解析　分析图示可知，基因型为EE的个体繁殖成功率低，则产生的后代较少，基因型为ee的个体繁殖成功率高，产生的后代较多。‎ 答案　C ‎10．据调查，某小学学生中基因型及比例为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%)，则在该群体中B和b的基因频率分别为 (　　)。‎ A．6%、8% B．8%、92% C．78%、92% D．92%、8%‎ 解析　假设被调查的总人数为100个，由于B和b这对等位基因只存在于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因，故基因总数为150个，而B和b基因的个数分别为42.32×2＋7.36＋46＝138，7.36＋0.32×2＋4＝12，故B的基因频率为×100%＝92%，b的基因频率为×100%＝8%。‎ 答案　D 提能强化练——考点强化·重能力 ‎11．(2013·潍坊一模)一对等位基因(F、f)位于常染色体上，经调查兔群中，‎ 雌兔基因型频率FF(30%)、Ff(60%)、ff(10%)；雄兔基因型频率FF(20%)、Ff(40%)、ff(40%)。假设随机交配，且后代生活力一致，则子代中 (　　)。‎ A．基因型频率改变，该群体发生了进化 B．Ff基因型频率为52%‎ C．F基因频率雌兔为60%、雄兔为40%‎ D．雌兔、雄兔的基因型频率不同，进化方向相同 解析　本题考查生物进化的相关知识，意在考查考生对基因型频率与基因频率的辨别能力及计算能力。生物进化的实质是种群基因频率的改变，该种群随机交配，且子代生活力一致，则基因频率不发生改变，即该种群没有发生进化，A、D错误。雌兔中F的基因频率为30%＋60%×＝60%，f＝40%，雄兔中F的基因频率为20%＋40%×＝40%，f＝60%，随机交配后，子代的基因频率不变，根据遗传平衡定律，子代中Ff的基因型频率为60%×60%＋40%×40%＝52%，B正确。在子代中，F基因频率在雌兔、雄兔中均为50%，C错误。‎ 答案　B ‎12．(2013·江西重点中学第一次联考)在一个海岛上，一种海龟中有的脚趾是连趾(ww)，有的脚趾是分趾(WW、Ww)，连趾便于划水，游泳能力强，分趾则游泳能力较弱。若开始时，连趾和分趾的基因频率各为0.5，当海龟数量增加到岛上食物不足时，连趾的海龟容易从海水中得到食物，分趾的海龟则不易获得食物而饿死，若干万年后，基因频率变化成W为0.2，w为0.8。下列回答正确的是 (　　)。‎ A．任一海龟都含有该种群基因库的全部基因 B．根据题中信息可知该海岛上的海龟没有发生进化 C．可以预测再过若干万年后该海岛上的海龟中一定能产生新物种 D．基因频率变化后，从理论上计算，海龟种群中连趾占整个种群的比例为64%，分趾的海龟中杂合子所占的比例为 解析　基因库是一个种群中全部个体所含有的全部基因，一个个体含有的基因只是基因库的一部分；生物进化的实质是种群基因频率的改变；新物种的产生受环境等许多因素的影响，不能预测能否产生新物种；ww＝0.82＝0.64，WW＝0.22＝0.04，Ww＝2×0.8×0.2＝0.32，Ww/(WW＋Ww)＝。‎ 答案　D 大题冲关练——综合创新·求突破 ‎13．(2013·山东烟台诊断)图中地雀A与地雀B可以交配产生可育后代，地雀C与地雀A、B之间不能互相交配。下图甲、乙、丙是关于地雀的进化、发展过程示意图，请分析回答： ‎ ‎(1)上述地雀之间的关系能体现基因多样性的类型是________。能体现物种多样性的类型是________。‎ ‎(2)若干年后，小岛上出现地雀C的进化机制是_______________________。‎ ‎(3)若图乙时期，小岛和大陆的两个地雀种群的相关基因型种类和个体数如下表。‎ 甲 基因型 AATT AaTT aaTT AATt AaTt aaTt AAtt Aatt aatt 总数 个体数 ‎20‎ ‎22‎ ‎4‎ ‎20‎ ‎12‎ ‎3‎ ‎9‎ ‎8‎ ‎2‎ ‎100‎ 乙 基因型 AATT AaTT aaTT 个体数 ‎196‎ ‎168‎ ‎36‎ ‎400‎ ‎①种群甲和种群乙的基因库相比较，甲种群基因库________(填“大”或“小”)。‎ ‎②种群甲的基因A的频率为________。种群甲与种群乙相比，基因A频率更能保持稳定的是种群________。‎ ‎③已知上表中乙种群每个个体有2×104个基因，每个基因的突变概率都是10－5，则该种群中出现突变的基因数是________。‎ 解析　(1)地雀A与地雀B可以交配产生可育后代，属于同一物种。同一物种的个体之间也存在基因差异，存在基因多样性；地雀C与地雀A、B之间不能互相交配，产生了生殖隔离，属于不同的物种，能够体现物种多样性。(3)①甲种群个体数只有100个，乙种群个体数有400个，因此甲种群基因库小。②种群甲的基因A的频率为×100%＝×100%＝70%；由于乙种群相同基因型的个体数量比较集中，而且数目较多，因此基因A频率更能保持稳定。③乙种群出现突变的基因数为2×104×10－5×400＝80。‎ 答案　(1)A和B　A(B)和C　(2)地雀种群因突变和基因重组形成不同的表现型；由于地理隔离将种群分裂为二，阻断了基因交流；大陆与小岛不同环境的自然选择导致两个种群的基因频率向不同的方向变化；达到一定程度时，两个种群之间产生生殖隔离，形成新种C ‎(3)①小　②70%　乙　③80‎ ‎14．1万年前，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，a、c分别表示________、________，b的实质变化是________。‎ ‎(2)①～⑥的存在说明了_____________________________________________。‎ ‎(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的基因频率约为________，基因型为aa的个体的比例约为________。‎ 解析　松鼠种群由于地理隔离而形成两个种群，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，直至产生生殖隔离成为不同物种。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、aa的个体数量分别为30只、60只、20只，其基因型频率分别约为27.27%、54.55%、18.18%，所以此时a的基因频率约为45.45%。‎ 答案　(1)地理隔离　生殖隔离　种群基因频率的改变　(2)变异是不定向的　(3)45.45%　18.18%‎ ‎15．(2013·济南12月质量调研)果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇体细胞中约有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)通过果蝇和其他生物的群体遗传学等的研究，可得出生物进化的基本单位是________，一个这样的单位含有的全部基因构成一个________，在生物进化过程中，________使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向。‎ ‎(2)该种群中果蝇有多种多样的基因型，主要是通过有性生殖过程中的________而形成的。‎ ‎(3)随机从种群中抽取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的基因频率为________。‎ ‎(4)现代进化理论认为物种形成和生物进化要经过三个基本环节：________、________和________。新物种形成的标志是________。‎ 解析　(1)种群是生物进化的基本单位；自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向。(3)随机从种群中抽取100只果蝇，测知基因型AA(灰身)35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，则A的基因频率＝＝0.65。‎ 答案　(1)种群　基因库　自然选择　(2)基因重组 ‎(3)0.65　(4)突变和基因重组　自然选择　隔离　生殖隔离