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(duì)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(duì)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(shuō)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(shí) 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(gè)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(gè)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(shí),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(méi)有發(fā)生 的時(shí)候,種群的 和 是不會(huì)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(huì)有 的隨機(jī)交配的種群,也不可能不發(fā)生 ,最重要的是 無(wú)處不在。在諸多影響因素中, 是重要因素。 2.自然選擇對(duì)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(gè)種群中,AA、Aa、aa的個(gè)體分別有100、400、200個(gè),則A、a的基因頻率分別是多少? (2)某個(gè)種群中,AA、Aa、aa的個(gè)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(duì)相對(duì)性狀中,隱性性狀的個(gè)體生存能力差,則A和a的基因頻率會(huì)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(méi)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(guò)程:當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)時(shí)(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(kāi)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(shí),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(gè)體數(shù)/總個(gè)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(shí) ①已知調(diào)查的各種基因型的個(gè)體數(shù),計(jì)算基因頻率某基因頻率= 設(shè)二倍體生物個(gè)體的某一基因庫(kù)中有兩個(gè)等位基因A和a,假如種群中共有N個(gè)個(gè)體,而AA、Aa、aa三種基因型的個(gè)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(duì)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(gè)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(shí):XY型性別決定生物,基因在X染色體上,Y染色體上無(wú)等位基因,計(jì)算時(shí)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(wú)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(shí)應(yīng)分別考慮。 Xb的基因頻率=×100% 例題分析 1.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體,其中基因型為AA的個(gè)體占14%,基因型為Aa的個(gè)體占72%,基因型為aa的個(gè)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(duì)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(duì)黑檀體(e)為顯性;短剛毛和長(zhǎng)剛毛是一對(duì)相對(duì)性狀,由一對(duì)等位基因(B、b)控制。這兩對(duì)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_(kāi)_______或________。若實(shí)驗(yàn)一的雜交結(jié)果能驗(yàn)證兩對(duì)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_(kāi)_______。 (2)實(shí)驗(yàn)二的F1中與親本果蠅基因

9、型不同的個(gè)體所占的比例為_(kāi)_______。 (3)在沒(méi)有遷入遷出、突變和選擇等條件下,一個(gè)由純合果蠅組成的大種群個(gè)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_(kāi)_______,Ee的基因型頻率為_(kāi)_______。親代群體中灰體果蠅的百分比為_(kāi)_______。 (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(guò)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(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果預(yù)測(cè),以探究其原因。(注:一對(duì)同源染色體都缺失相同片段時(shí)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_(kāi)_______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(cè):Ⅰ.結(jié)果F2表現(xiàn)型及比例為_(kāi)_______,則為基因突變; Ⅱ.如果F2表現(xiàn)型及比例為_(kāi)_______,則為染色體片段缺失。 參考答案 基礎(chǔ)知識(shí) 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(kù) 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(guò)淘汰不利變異個(gè)體引起種群基因型頻率發(fā)生變化的同時(shí),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?、?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(duì)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(zhǎng)剛毛∶短剛毛=1∶1,單獨(dú)分析每對(duì)等位基因的雜交特點(diǎn),可知都是測(cè)交類(lèi)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(zhǎng)剛毛∶短剛毛=1∶

13、3,可推知親本有關(guān)體色的雜交為測(cè)交,有關(guān)剛毛長(zhǎng)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(zhǎng)度的基因型都是Bb,但無(wú)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(duì)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(cè)交,即有一個(gè)為雙雜合子,另一個(gè)為隱性純合子,而前面判斷已確定乙控制剛毛長(zhǎng)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(gè)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(gè)體”,假設(shè)親代有100個(gè)個(gè)體,其中EE有x個(gè),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(gè)體ee進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn),后代無(wú)性狀分離,無(wú)法判斷該個(gè)體的基因型,所以應(yīng)選擇基因型為EE或Ee的個(gè)體與變異個(gè)體進(jìn)行雜交,而選擇Ee個(gè)體進(jìn)行雜交后代配子種類(lèi)多,計(jì)算繁瑣,最好選擇基因型為EE的個(gè)體與變異個(gè)體雜交。 方法一:選擇基因型為EE的個(gè)體與變異個(gè)體進(jìn)行雜交,過(guò)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(gè)體與變異個(gè)體進(jìn)行雜交,過(guò)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

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