种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化 一、基本概念一、基本概念1种群：种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体【生活在同一地点(一定空间和时间内)的同种生物个体的总和】。种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。种群是生物进化的基本单位。同一种群的所有生物共用一个基因库。2.2.种群种群基因型频率基因型频率：某某基因型频率该基因型的个体数基因型频率该基因型的个体数总个体数总个体数100%种群某基因型的生物个体数占种群总个体数的比率。种群某基因型的生物个体数占种群总个体数的比率。例1、已知人的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的群体中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人，其中纯体12000人。那么在这个人群中AA、Aa、aa基因型频率是多少？AA的基因型频率=1200030000100%=40%;Aa的基因型频率=1440030000100%=48%;aa的基因型频率=360030000100%=12%。3.种群基因频率基因频率及计算及计算：指某种基因在某个种群中出现的比例。解析：等位基因总数：300002=60000个，蓝眼（aa）个体含a基因7200个；褐眼（A）26400人，AA个体含A基因24000个，Aa个体共含28800个基因，其中A基因14400个，a基因14400个。则：A的基因频率=（24000+14400）/60000=0.64，a的基因频率=7200+14400）/60000=0.36例例在一个有30000人的群体中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人，其中纯体12000人。那么在这个人群中A、a基因频率是多少？已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率：已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率： 已知基因型频率计算基因频率：已知基因型频率计算基因频率：设有设有N N个个体的种群，个个体的种群，AAAA、AaAa、aaaa的个体数分别为的个体数分别为n n1 1、n n2 2、n n3 3，A A、a a的基因频率的基因频率分别用分别用P PA A、P Pa a表示，表示，AAAA、AaAa、aaaa的基因型频率分别用的基因型频率分别用P PAAAA、P PAaAa、P Paaaa表示，则：表示，则：结论：结论： 在种群中一对等位基因的频率之和等于在种群中一对等位基因的频率之和等于1 1，而各种基因型频率之和也等于，而各种基因型频率之和也等于1 1。 某等位基因的频率该等位基因纯合子的频率某等位基因的频率该等位基因纯合子的频率1/21/2杂合子的频率。杂合子的频率。P PA A+P+Pa a=1 P=1 PAAAA+P+PAaAa+P+Paaaa=1=1例例1在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型AA的个体占12%，基因型Aa的个体占76%，基因型aa的个体占12%，那么基因A和a频率分别是多少？A的频率=AA的频率+1/2Aa的频率=12%+1/276%=50%，a的频率=aa的频率+1/2Aa的频率=12%+1/276%=50% 利用遗传平衡定律计算基因频率利用遗传平衡定律计算基因频率(1)(1)前提条件：前提条件：种群非常大；种群非常大；所有雌雄个体之间自由交配；所有雌雄个体之间自由交配；没有迁入和迁出；没有迁入和迁出；没有自然选择；没有自然选择；没有基因突变。没有基因突变。(2)(2)计算公式：当等位基因只有两个时计算公式：当等位基因只有两个时(A(A、a)a)， 设：设：A A的基因频率为的基因频率为p p ，a a的基因频率为的基因频率为q q ，则，则p+q=1p+q=1基因型基因型AA的频率的频率p2 基因型基因型Aa的频率的频率2pq 基因型基因型aa的频率的频率q2p2+2pq+q2=1 例例22蜗牛的有条纹蜗牛的有条纹(A)(A)对无条纹对无条纹(a)(a)为显性，在一个地区的蜗牛种群内，为显性，在一个地区的蜗牛种群内，有条纹有条纹(AA)(AA)个体占个体占55%55%，无条纹个体占，无条纹个体占15%15%，若蜗牛间进行自由交配，若蜗牛间进行自由交配得到得到F1，则，则A A基因的频率和基因的频率和F1中中AaAa基因型的频率分别是基因型的频率分别是 ( ) ( ) A A30%,21%30%,21%B B30%,42%30%,42% C C70%,21% 70%,21% D D70%,42%70%,42% 解析解析 根据题意可知，根据题意可知，AaAa个体占个体占30%30%，蜗牛间进行自由交，蜗牛间进行自由交配时，产生配时，产生A A配子的基因频率配子的基因频率55%55%30%1/230%1/270%70%，a a配子的基配子的基因频率因频率15%15%30%1/230%1/230%30%，自由交配得到，自由交配得到F F2 2各基因型的频率各基因型的频率比例为比例为AAAaaaAAAaaa49%42%9%49%42%9%，统计得到，统计得到A A基因的频率为基因的频率为49%49%42%1/242%1/270%70%，故，故D D项正确。项正确。 答案答案 D D 例例33已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为该病的发病率大约为1/100001/10000，请问在人群中该苯丙酮尿症隐性致，请问在人群中该苯丙酮尿症隐性致病基因（病基因（a a）基因的频率以及携带此隐性基因的携带者（）基因的频率以及携带此隐性基因的携带者（AaAa）基因）基因型频率分别是（）型频率分别是（） A A1%1%和和0.99%0.99%B B1%1%和和1.98% 1.98% C C1%1%和和3.96%3.96% D D1%1%和和0.198%0.198%解析：选B 例例44据调查，某小学学生中的基因型及比例为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()A6%、8% B8%、92%C78%、92% D92%、8%解析：选解析：选D D假设被调查的总人数为假设被调查的总人数为100100个，由于个，由于B B和和b b这对等位基这对等位基因只存在于因只存在于X X染色体上，染色体上，Y Y染色体上无相应的等位基因，故基因总染色体上无相应的等位基因，故基因总数为数为150150个，而个，而B B和和b b基因的个数分别为基因的个数分别为42.32242.3227.367.364646138,7.36138,7.360.3220.3224 41212，故，故B B的基因频率为的基因频率为138/150100%138/150100%92%92%，b b的基因频率为的基因频率为12/150100%12/150100%8%8%。 自由交配与基因自由交配与基因频率和基因型率和基因型频率有何关系？率有何关系？提示：提示：(1)随机交配、没有自然随机交配、没有自然选择的情况下，子代群体中的情况下，子代群体中基因基因频率不率不变，但基因型，但基因型频率可能率可能发生改生改变。(2)不随机交配的情况下，不能用不随机交配的情况下，不能用遗传平衡公式平衡公式计算子代群算子代群体的基因体的基因频率。种群的基因率。种群的基因频率和基因型率和基因型频率都可能率都可能发生改生改变。二、自交、自由交配中的基因频率的计算二、自交、自由交配中的基因频率的计算自交与自由交配是高中生物遗传学部分的两个基本概念，很多学生对其混为一谈，认为自由交配简称自交。现从其概念和对相关频率影响进行比较分析，以便从中领会和感悟其含义，深刻掌握其精髓。连续自交：连续自交Fn代，Aa占 1/2n，AA和aa各占 1/21/2n+1。杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，基因频率不变。杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，基因频率不变。2.自交与自由交配对相关频率的影响(1)(1)无选择条件下自交与自由交配对相关频率的影响无选择条件下自交与自由交配对相关频率的影响 设某种群中仅含一对等位基因(Aa)的生物连续自由交配：自由交配Fn代产生的后代中，AAAaaa121。基因频率、基因型频率均保持不变基因频率、基因型频率均保持不变，相关计算可按哈代温伯格定律进行。(2)选择条件下自交与自由交配对相关频率的影响(设某种群中仅含一对等位基因(Aa)的生物以每代淘汰AA为例)选择条件下自交与自由交配都会改变基因型和基因频率选择条件下自交与自由交配都会改变基因型和基因频率。例例5某植物种群中，某植物种群中，AA个体占个体占16%，aa个体占个体占36%，该种群，该种群随随机交配机交配产生的后代中产生的后代中AA个体百分比、个体百分比、A基因频率和基因频率和自交自交产生的后代产生的后代中中AA个体百分比、个体百分比、A基因频率的变化依次为基因频率的变化依次为()A增大，不变；不变，不变增大，不变；不变，不变 B不变，增大；增大，不变不变，增大；增大，不变C不变，不变；增大，不变不变，不变；增大，不变 D不变，不变；不变，增大不变，不变；不变，增大解析：选解析：选C随机交配随机交配(自由交配自由交配)的后代，基因型频率和基因频率都的后代，基因型频率和基因频率都不改变；而自交后代中，基因型频率改变，基因频率不改变。不改变；而自交后代中，基因型频率改变，基因频率不改变。