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生物新教材（2019）生物必修2微專題(6)
種群基因頻率的計算規律
一、通過定義法(個體數)計算基因頻率
1．若某基因在常染色體上或X、Y染色體同源區段上，則基因頻率＝×100%。
2．若某基因只出現在X染色體上，則基因頻率＝×100%。
例1　已知人的褐眼(A)對藍眼(a)是顯性。在一個有30 000人的群體中，藍眼的有3 600人，褐眼的有26 400人(其中純合子有12 000人)。那么，在這個人群中A、a的基因頻率分別是(　　)
A．64%和36% B．36%和64%
C．50%和50% D．82%和18%
答案　A
解析　因等位基因成對存在，30 000人中共有基因30 000×2＝60 000(個)，藍眼(aa)的有3 600人，含a基因7 200個，褐眼(A_)的有26 400人，純合子(AA)有12 000人，含A基因24 000個，雜合子(Aa)有14 400人，含28 800個基因，其中A基因14 400個，a基因14 400個。則A的基因頻率＝×100%＝64%，a的基因頻率＝×100%＝36%。
例2　在一次紅綠色盲的調查中，共調查男女各200名，調查發現，女性紅綠色盲基因的攜帶者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是(　　)
A．4.5% B．6% C．9% D．7.8%
答案　B
解析　因為女性的性染色體組成為XX，男性為XY，紅綠色盲基因(用b表示)及其等位基因(用B表示)只位于X染色體上，所以基因b共有15×1＋5×2＋11×1＝36(個)，因此紅綠色盲基因的頻率＝×100%＝6%。
二、根據基因型頻率計算基因頻率的方法(針對位于常染色體上或X、Y染色體同源區段上的基因)
A的基因頻率＝AA的基因型頻率＋Aa的基因型頻率；a的基因頻率＝aa的基因型頻率＋Aa的基因型頻率。
例3　某小麥種群中TT個體占20%，Tt個體占60%，tt個體占20%，由于某種病害導致tt個體全部死亡，則病害發生前后該種群中T的基因頻率分別是(　　)
A．50%、50% B．50%、62.5%
C．62.5%、50% D．50%、100%
答案　B
解析　由題意可知，病害發生前的各種基因型頻率是TT＝20%，Tt＝60%，tt＝20%，所以病害發生前T的基因頻率＝20%＋×60%＝50%；病害發生后，tt個體全部死亡，TT的基因型頻率為20%÷(20%＋60%)＝25%，Tt的基因型頻率為60%÷(20%＋60%)＝75%，所以病害發生后T的基因頻率＝25%＋×75%＝62.5%。
三、根據遺傳平衡定律計算基因頻率和基因型頻率
1．前提：在理想種群中。
(1)種群足夠大；
(2)所有雌、雄個體之間自由交配并產生后代；
(3)沒有遷入和遷出；
(4)沒有自然選擇；
(5)沒有基因突變。
2．計算公式：當等位基因只有兩個(設為A、a)時，設p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則：
基因型AA的頻率＝p2
基因型Aa的頻率＝2pq
基因型aa的頻率＝q2
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1
若已知某種純合子的基因型頻率，即可直接開方求出相應基因的頻率。如在進行有性生殖的理想種群中，某種群隱性性狀(aa)的頻率為0.01，則a基因的頻率為＝0.1。
3．自交與自由交配后代的基因頻率、基因型頻率的變化分析：
(1)某種群的所有個體自交，若沒有進行選擇，則自交后代的基因頻率不變，基因型頻率會改變，并且雜合子的基因型頻率降低，純合子的基因型頻率升高。
(2)某種群的所有個體隨機交配，在無基因突變、各種基因型的個體生活力相同時，處于遺傳平衡的種群自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不改變。
例4　(2019·四川成都七中高二上期中考試)一個隨機交配的足夠大的種群中，某一相對性狀(由基因A、a控制)中顯性性狀的基因型的頻率是0.36，則(　　)
A．該種群繁殖一代后雜合子(Aa)的基因型頻率是0.32
B．顯性基因的基因頻率大于隱性基因的基因頻率
C．若該種群基因庫中的基因頻率發生變化，說明一定發生了基因突變
D．若該種群中A基因的頻率為0.4，則表現為A基因所控制的性狀的個體在種群中占40%
答案　A
解析　根據題意可知，aa的基因型頻率為1－0.36＝0.64，則a基因的頻率為0.8，A的基因頻率為0.2，該種群繁殖一代后雜合子(Aa)的基因型頻率是2×0.2×0.8＝0.32，A正確；顯性基因的基因頻率小于隱性基因的基因頻率，B錯誤；種群的基因頻率發生變化說明生物發生了進化，但不一定是基因突變導致的，C錯誤；若A的基因頻率變為0.4，則a的基因頻率為0.6，表現為A基因所控制的性狀的個體(AA、Aa)在種群中所占的比例為0.42＋2×0.4×0.6＝0.64，即64%，D錯誤。
例5　在某植物種群中，AA個體占16%，aa個體占36%，該種群隨機交配產生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為(　　)
A．增大，不變；不變，不變
B．不變，增大；增大，不變
C．不變，不變；增大，不變
D．不變，不變；不變，增大
答案　C
解析　該種群中，A基因頻率＝16%＋×(1－16%－36%)＝40%，a基因頻率為60%。根據遺傳平衡定律可知，隨機交配后，基因頻率及基因型頻率不變。而自交的結果為16%AA16%AA，48%Aa48%(AA∶Aa∶aa)＝12%AA∶24%Aa∶12%aa；因此自交產生的后代中AA基因型頻率＝16%＋12%＝28%，A基因頻率＝28%＋×24%＝40%。
四、運用男性基因型頻率計算該地區X染色體上基因頻率
(以紅綠色盲為例)紅綠色盲為伴X染色體隱性遺傳病，色盲基因b位于X染色體上，男性中色盲占x%，則此地區Xb(男性中的＝女性中的＝人群中的)的基因頻率也為x%，此地區女性中色盲率則為(x%)2。
例6　與外界隔離的某島嶼上，經調查該地區居民中白化病的致病基因頻率為a，紅綠色盲的致病基因頻率為b，抗維生素D佝僂病的致病基因頻率為c，下列有關敘述不正確的是(　　)
A．正常個體中白化病攜帶者所占的概率為
B．男性個體中患紅綠色盲的個體所占的比例為b
C．不患抗維生素D佝僂病的女性個體占全部個體的
D．女性個體中同時患紅綠色盲和抗維生素D佝僂病的占bc
答案　D
解析　女性個體中同時患紅綠色盲和抗維生素D佝僂病的占b2(2c－c2)，D錯誤。
1．已知人眼的顏色由常染色體上的基因決定，褐眼(由A決定)對藍眼(由a決定)為顯性。在一個100人的人群中，褐眼的共有70人，而其中顯性純合子有20人，藍眼的有30人，那么這一人群中A和a基因的基因頻率分別為(　　)
A．0.70、0.30 B．0.50、0.50
C．0.45、0.55 D．0.55、0.45
答案　C
解析　根據題意可知，該種群中共有100個個體，其中基因型為AA的有20個，基因型為Aa的有50個，基因型為aa的有30個，則A基因的數量是2×20＋50＝90(個)，a基因的數量是2×30＋50＝110(個)，所以A的基因頻率是90÷200＝0.45，a的基因頻率是110÷200＝0.55。
2．某生物興趣小組抽樣調查的200人中，各種基因型和人數情況如下表所示，則這200人中，Xb的基因頻率為(　　)
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
人數 78 14 8 70 30
A．85% B．30%
C．20% D．15%
答案　C
解析　XB與Xb的總數量為78×2＋14×2＋8×2＋70＋30＝300，Xb的數量是14＋8×2＋30＝60，故Xb的基因頻率為×100%＝20%。
3．某常染色體隱性遺傳病在人群中的發病率為1%，色盲在男性中的發病率為7%。現有一對表現正常的夫婦，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，他們所生孩子同時患上述兩種遺傳病的概率是(　　)
A. B.　C. D.
答案　A
解析　設該常染色體遺傳病基因用A、a來表示，色盲基因用B、b來表示，則妻子的基因型為AaXBXb，丈夫的基因型是AAXBY或AaXBY。由題意分析可知，aa＝1%，則a＝，A＝，AA＝，Aa＝，Aa在正常個體中的比例為＝，由此得到丈夫的基因型為AaXBY的概率是，所以他們所生小孩同時患兩種病的概率為××＝。
4．某植物種群中，AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%，若該種群植物自交，后代中AA、aa基因型個體出現的頻率以及A、a的基因頻率分別是(　　)
A．55%、45%、45%、55%
B．42.5%、32.5%、45%、55%
C．55%、45%、55%、45%
D．42.5%、32.5%、55%、45%
答案　D
解析　由 Aa：50%

5．囊鼠的體毛深色(D)對淺色(d)為顯性，若毛色與環境差異大則易被天敵捕食。調查不同區域囊鼠深色表型概率，檢測并計算基因頻率，結果如圖。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．深色囊鼠與淺色囊鼠在不同區域的分布現狀受自然選擇影響
B．與淺色巖P區相比，深色熔巖床區囊鼠的雜合子頻率低
C．淺色巖Q區的深色囊鼠的基因型為DD、Dd
D．與淺色巖Q區相比，淺色巖P區囊鼠的隱性純合子頻率高
答案　B
解析　在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化，深色囊鼠與淺色囊鼠在不同區域的分布現狀受自然選擇的影響，A項正確；在淺色巖P區，D基因的頻率為0.1，則d基因的頻率為0.9，深色表現型頻率為0.18，則淺色表現型頻率為0.82，設雜合子頻率為x，那么x＋0.82＝0.9，可算出x＝0.16，同理，在深色熔巖床區，D基因的頻率為0.7，則d基因的頻率為0.3，深色表現型頻率為0.95，則淺色表現型頻率為0.05，可算出雜合子頻率為0.5，B項錯誤；已知淺色巖Q區D基因的頻率為0.3，若該區深色囊鼠的基因型均為Dd，則D基因的頻率為0.25，不足0.3，故淺色巖Q區的深色囊鼠的基因型為DD、Dd，C項正確；淺色巖P區囊鼠的隱性純合子頻率為0.82，淺色巖Q區囊鼠的隱性純合子頻率為1－0.5＝0.5，即與淺色巖Q區相比，淺色巖P區囊鼠的隱性純合子頻率高，D項正確。
6．理論上，下列關于人類單基因遺傳病的敘述，正確的是(　　)
A．常染色體隱性遺傳病在男性中的發病率等于該病致病基因的基因頻率
B．常染色體顯性遺傳病在女性中的發病率等于該病致病基因的基因頻率
C．X染色體顯性遺傳病在女性中的發病率等于該病致病基因的基因頻率
D．X染色體隱性遺傳病在男性中的發病率等于該病致病基因的基因頻率
答案　D
解析　根據遺傳平衡定律，滿足一定條件的種群中，等位基因只有一對(Aa)時，設基因A的頻率為p，基因a的頻率為q，則基因頻率p＋q＝1，AA、Aa、aa的基因型頻率分別為p2、2pq、q2。基因頻率和基因型頻率關系滿足(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2，若致病基因位于常染色體上，發病率與性別無關。常染色體上隱性遺傳病的發病率應為aa的基因型頻率，即q2，A錯誤；常染色體上顯性遺傳病的發病率應為AA和Aa的基因型頻率之和，即p2＋2pq，B錯誤；若致病基因位于X染色體上，發病率與性別有關，女性的發病率計算方法與致病基因位于常染色體上的情況相同，X染色體顯性遺傳病女性的發病率為p2＋2pq，C錯誤；因男性只有一條X染色體，故男性的發病率為致病基因的基因頻率，D正確。

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