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種群基因頻率和基因型頻率
的分析及相關(guān)計(jì)算
易錯(cuò)歸因
不能正確進(jìn)行種群基因頻率和基因型頻率的分析及相關(guān)計(jì)算。
典型易錯(cuò)題
例1（2022·遼寧省錦州市·模擬題）在一個(gè)較大的果蠅種群中，雌雄果蠅數(shù)量相等，且雌雄個(gè)體之間可以自由交配。若種群中B的基因頻率為80%，b的基因頻率為20%，則下列敘述錯(cuò)誤的是（　　）
A．若B、b位于常染色體上，則雄果蠅中出現(xiàn)基因型為bb的概率為4%
B．若B、b位于常染色體上，則顯性個(gè)體中出現(xiàn)雜合雄果蠅的概率約為17%
C．若B、b只位于X染色體上，則XbXb、XbY的基因型頻率分別為4%、20%
D．若B、b的基因頻率發(fā)生定向改變，則說明該果蠅種群一定發(fā)生了進(jìn)化
【答案】C
【解析】若B、b位于常染色體上，則雄果蠅中出現(xiàn)基因型為bb的概率為20%×20%=4%，A正確；若B、b位于常染色體上，出現(xiàn)基因型為BB的概率為80%×80%=64%，出現(xiàn)基因型為Bb的概率為2×80%×20%=32%，則顯性個(gè)體中出現(xiàn)雜合雄果蠅的概率為32%÷（32%+64%）×≈17%，B正確；若B、b只位于X染色體上，在雌性個(gè)體中，XbXb為20%×20%=4%，在雄性個(gè)體中，XbY為20%，而雌雄數(shù)量相等，所以該種群中XbXb、XbY的基因型頻率分別為2%、10%，C錯(cuò)誤；生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，若B、b的基因頻率發(fā)生定向改變，則說明該果蠅種群一定發(fā)生了進(jìn)化，D正確。故選：C。
解題技巧
1．基因頻率和基因型頻率
定義 公式
基因頻率 在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。
基因型頻率 在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比率。
2．基因頻率的常見計(jì)算方法
（1）“定義法”求解基因頻率
①基因位于常染色體上：
某基因的頻率＝×100%
②基因位于X染色體上，Y染色體上無等位基因，計(jì)算時(shí)只計(jì)算X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體：
某基因的頻率＝×100%
注意：ZW型性別決定也是這樣計(jì)算。
（2）“公式法”求解基因頻率
設(shè)有N個(gè)個(gè)體的種群，當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)時(shí)（A、a），AA、Aa、aa的個(gè)體數(shù)分別為n1、n2、n3，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
注意：某等位基因的頻率＝該等位基因純合子的頻率＋雜合子的頻率。
3．利用遺傳平衡公式計(jì)算基因頻率和基因型頻率
（1）前提條件：a.種群非常大；b.所有雌雄個(gè)體之間自由交配；c.沒有遷入和遷出；d.沒有自然選擇；e.沒有基因突變。
（2）計(jì)算方法：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，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。如果一個(gè)種群達(dá)到遺傳平衡，其基因型頻率應(yīng)符合：p2＋2pq＋q2＝1。
同類題練習(xí)
1．（2021·廣東省·歷年真題）兔的脂肪白色（F）對(duì)淡黃色（f）為顯性，由常染色體上一對(duì)等位基因控制。某兔群由500只純合白色脂肪兔和1500只淡黃色脂肪兔組成，F(xiàn)、f的基因頻率分別是（　　）
A．15%、85% B．25%、75% C．35%、65% D．45%、55%
2．（2022·江蘇省·模擬題）某海島上分趾海龜WW占25%，Ww占50%，連趾海龜ww占25%。在食物缺乏的環(huán)境下，分趾海龜（WW、Ww）的個(gè)體數(shù)每年各減少20%，連海龜ww的個(gè)體數(shù)量保持穩(wěn)定，則一年后W的基因頻率是（　　）
A．47.1% B．29.4% C．50% D．52.9%
3．（2022·浙江省·模擬題）某植物種群中，AA基因型個(gè)體占40%，aa基因型個(gè)體占20%，若該種群植物自交，則自交前A的基因頻率、自交后aa的基因型頻率分別是（　　）
A．40%、16% B．60%、30% C．40%、30% D．60%、16%
4．（2022·河北省保定市·模擬題）某種植物的紅花和白花由一對(duì)等位基因D/d控制，在某一種群數(shù)量足夠大且自由交配的該植物種群中，DD占20%、Dd占40%、dd占40%，若將此種群中的個(gè)體隨機(jī)分為兩個(gè)完全相同的種群甲和乙，之后兩個(gè)種群均無突變和遷入、遷出。甲由于環(huán)境條件改變，dd個(gè)體全部被淘汰，經(jīng)過一代后，甲、乙中D基因的頻率分別為（　　）
A．75%和40% B．66.7%和63.3% C．66.7%和60% D．43.7%和40%
5．（2022·湖南省岳陽市·模擬題）某種群數(shù)量較大、所處環(huán)境適宜且穩(wěn)定，其中AA個(gè)體占36%，Aa個(gè)體占48%，則該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個(gè)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
6．（2022·上海市·模擬題）設(shè)處于遺傳平衡的某個(gè)種群，A基因頻率為p，a基因頻率為q，且2pq＞p2＞q2，若AA基因型個(gè)體不斷被淘汰，則該種群AA、Aa、aa三種基因型頻率的變化過程為（　　）
A．②→③→④ B．③→④→①
C．①→②→④→③ D．②→③→④→①
7．（2022·廣西壯族自治區(qū)南寧市·模擬題）某山區(qū)巖石較多，有深色巖區(qū)和淺色巖區(qū)，在不同區(qū)域生活著同種巖鼠，其體毛深色對(duì)淺色為顯性（由一對(duì)等位基因控制），毛色與環(huán)境差異較大則容易被天敵捕食。某科研小組對(duì)該地深色巖區(qū)和淺色巖區(qū)巖鼠的深色表型頻率及深色基因頻率進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果如下表。下列分析正確的是（　　）
巖區(qū) 深色表型頻率 深色基因頻率
深色巖區(qū) 0.95 0.7
淺色巖區(qū) 0.5 0.3
A．兩個(gè)巖區(qū)深色基因頻率不同，說明兩巖區(qū)巖鼠存在著生殖隔離
B．兩個(gè)巖區(qū)深色表型頻率不同，說明天敵直接作用于基因型
C．兩個(gè)巖區(qū)巖鼠的淺色基因頻率相比較，淺色巖區(qū)的更低
D．淺色巖區(qū)的巖鼠中，純合子基因型頻率比雜合子基因型頻率高
8．（2022·山西省呂梁市·模擬題）在對(duì)某植物種群進(jìn)行調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)基因型為AA和aa的植株所占比例分別為10%和70%，假定各種基因型個(gè)體的生存能力相同。第二年對(duì)該植物種群進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)基因型為AA和aa的植株所占比例分別為4%和64%。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（　　）
A．第二年該種群中A和a的基因頻率分別為20%和80%
B．第二年該種群全部個(gè)體所含有的全部基因構(gòu)成該種群的基因庫(kù)
C．種群中基因型為Aa的植株由20%變?yōu)?2%，說明該種群發(fā)生了進(jìn)化
D．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為自然選擇會(huì)導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生定向改變
9．（2022·天津市市轄區(qū)·模擬題）在一個(gè)果蠅種群中，雌雄果蠅數(shù)量相等，且雌雄個(gè)體之間可以自由交配。若種群中A的基因頻率為80%，a的基因頻率為20%。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時(shí)間段都經(jīng)歷多次繁殖過程，定期隨機(jī)抽取計(jì)算出A和a的基因頻率變化曲線如圖所示。則下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
說明：實(shí)線表示A的基因頻率變化，虛線表示a的基因頻率變化
A．經(jīng)歷了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時(shí)間段的多次繁殖，基因頻率發(fā)生了改變使該種群產(chǎn)生了進(jìn)化
B．若該基因位于常染色體上，在Ⅰ和Ⅲ的兩個(gè)時(shí)間階段中雌雄雜合子的基因型頻率都是32%
C．在第Ⅰ和第Ⅲ時(shí)間段中A和a的基因頻率不變，多次繁殖的后代基因型頻率也不變
D．若該對(duì)等位基因只位于X染色體上，經(jīng)歷三個(gè)時(shí)間段后，XaXa、XaY的基因型頻率分別為32%、80%
10．（2022·重慶市·模擬題）圖1所示為某地區(qū)中某種老鼠原種群被一條河分割成甲、乙兩個(gè)種群后的進(jìn)化過程圖；圖2所示為在某段時(shí)間內(nèi)，種群甲中的A基因頻率的變化情況，請(qǐng)思考回答下列問題：
（1）圖1中b過程的實(shí)質(zhì)是_____________________，其直接作用對(duì)象是_______。
（2）圖2中在______時(shí)間段內(nèi)甲種群發(fā)生了生物進(jìn)化，在T點(diǎn)時(shí)______（填“是”、“否”或“不一定”）形成新物種。
（3）若時(shí)間單位為年，在某年時(shí)，甲種群AA、Aa和aa的基因型頻率分別為10%、30%和60%，現(xiàn)假設(shè)甲種群所生存的環(huán)境發(fā)生一種新的變化，使得生存能力AA=Aa＞aa，其中aa個(gè)體每年減少10%，而AA和Aa個(gè)體每年增加10%，則下一年時(shí)種群中的aa的基因型頻率約為______（保留一位小數(shù)）。
同類題練習(xí)參考答案
1．B 【解析】分析題意可知，某兔群由500只純合白色脂肪兔和1500只淡黃色脂肪兔組成，說明沒有雜合子的白色脂肪兔，即純合白色脂肪兔FF=25%，ff=75%。根據(jù)公式，F(xiàn)基因頻率=純合子基因型比率+雜合子基因型比率=25%，則f基因頻率=75%。故選：B。
2．A 【解析】假設(shè)第一年海龜數(shù)量為100只，則基因型為WW的個(gè)體為25只，基因型為Ww的個(gè)體為50只，基因型為ww的個(gè)體為25只，在食物缺乏的環(huán)境下，分趾海龜?shù)膫€(gè)體數(shù)每年減少20%，即第二年時(shí)，基因型為WW的個(gè)體為25－25×20%=20只，基因型為Ww的個(gè)體為50－50×20%=40只，基因型為ww的個(gè)體數(shù)量穩(wěn)定不變，仍為25只，所以W=（20×2+40）÷2（20+40+25）=47.1%，A正確。故選：A。
3．B 【解析】自交前：AA=40%，aa=20%，所以Aa=40%，故A=40%+×40%=60%，a=1－60%=40%。自交后：AA=40%+40%×=50%，Aa=×40%=20%，aa=20%+40%×=30%。故選：B。
4．A 【解析】根據(jù)題意分析可知：該種群中DD個(gè)體占20%，Dd占40%，dd占40%，乙種群符合遺傳平衡定律，D基因的基因頻率為20%+40%×=40%；甲種群中基因型為dd個(gè)體全部被淘汰，因此甲種群的基因型及比例是DD∶Dd=20%∶40%=1∶2，則親本d基因頻率為，D基因頻率為，則子代中Dd個(gè)體=，DD個(gè)體=，dd個(gè)體=，淘汰dd個(gè)體，故D基因頻率為75%，d基因頻率為25%。故選：A。
5．C 【解析】（1）該種群中，AA=36%，Aa=48%，則aa=1－36%－48%=16%，根據(jù)基因型頻率計(jì)算基因頻率的公式可知：A的基因頻率=36%+×48%=60%，a的基因頻率=16%+×48%=40%；（2）若該種群隨機(jī)交配，則基因頻率和基因型頻率保持不變。（3）若該種群進(jìn)行自交，AA、aa個(gè)體自交后代的基因型分別是AA和aa，Aa個(gè)體自交，后代的基因型及比例是AA∶Aa∶aa=1∶2∶1，因此自交后代AA的基因型頻率是AA=36%+48%×=48%，aa的基因型頻率是aa=16%+48%×=28%，Aa的基因型頻率是Aa=48%×=24%，自交后代基因頻率：A=48%+24%×=60%，a=28%+24%×=40%。可見，該種群自交后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率的變化依次為增大、不變。故選：C。
6．B 【解析】分析題圖可知，②中是AA基因型頻率與Aa相等，與2pq＞p2矛盾，A、D錯(cuò)誤；③→④→①過程中AA、Aa基因型頻率逐漸降低，aa的基因型頻率逐漸升高，B正確；分析題圖可知，①起點(diǎn)Aa＜aa，與2pq＞p2＞q2矛盾，且aa基因型頻率沒有逐漸升高，C錯(cuò)誤；故選：B。
7．D 【解析】?jī)蓚€(gè)巖區(qū)深色基因頻率不同，不能說明兩巖區(qū)巖鼠存在不能交配、或者即使能交配也不能產(chǎn)生后代，或不能產(chǎn)生可育性后代的現(xiàn)象，也就是不能說明存在著生殖隔離，A錯(cuò)誤；在自然選擇中，環(huán)境直接選擇的是生物個(gè)體的表型，天敵不會(huì)直接作用于基因型，B錯(cuò)誤；深色巖區(qū)的巖鼠的淺色基因頻率為1－0.7=03，淺色巖區(qū)的巖鼠的淺色基因頻率為1－ 0.3=07，故兩個(gè)巖區(qū)巖鼠的淺色基因頻率相比較，淺色巖區(qū)的更高，C錯(cuò)誤；淺色巖區(qū)的巖鼠中，深色基因（A）頻率為0.3，則淺色基因（a）頻率為1－ 0.3=0.7，可計(jì)算出AA的基因型頻率為0.3×0.3=0.09，aa的其因型頻率為0.7×0.7=0.49，Aa的基因型頻率為2×0.3×0.7=0.42，純合子其因型頻率為0.58，雜合子基因型頻率為0.42，所以淺色巖區(qū)的巖鼠中，純合子基因型頻率比雜合子基因型頻率高，D正確。故選：D。
8．C 【解析】第二年基因型為AA和aa的植株所占比例分別為4%和64%，則Aa的比例為32%，故A的基因頻率=AA%+Aa%=4%+×32%=20%，a的基因頻率=1－20%=80%，A正確；種群基因庫(kù)是指一個(gè)種群中所有個(gè)體的全部基因，B正確；生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，種群中基因型為Aa的植株由20%變?yōu)?2%，結(jié)合A可知，第二年種群A的基因頻率為20%，第一年中A的基因頻率=10%+（1－10%－70%）=20%，種群基因頻率不變，所以種群沒有發(fā)生進(jìn)化，C錯(cuò)誤；現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為自然選擇會(huì)導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生定向改變，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)化，D正確。 故選：C。
9．D 【解析】在三個(gè)時(shí)間段中基因頻率發(fā)生了改變，所以該種群產(chǎn)生了進(jìn)化，A正確；若該等位基因位于常染色體時(shí)，在Ⅰ和Ⅲ的兩個(gè)時(shí)間階段中，雌雄雜合子的基因型頻率都是2×80%×20%=32%，B正確；由于在第Ⅰ和第Ⅲ時(shí)間段中，A和a的基因頻率都不變，該個(gè)體是自由交配的個(gè)體，所以后代的基因型頻率也不變，C正確；若該對(duì)等位基因只位于X染色體上，則雌果蠅中XaXa的基因型率為64%，雄果蠅中XaY的基因型頻率為80%，雌雄果蠅數(shù)量相等，因此XaXa、XaY的基因型頻率分別為32%、40%，D錯(cuò)誤。故選：D。
10．（1）定向改變種群的基因頻率 生物個(gè)體的表型
（2）Q到R 不一定
（3）55.1%
【解析】分析題圖：圖1所示為某地區(qū)中某種老鼠原種群被一條河分割成甲、乙兩個(gè)種群后的進(jìn)化過程圖，分析可知①～⑥表示生物變異，a表示地理隔離，b表示基因頻率變化的不斷積累，c表示生殖隔離；圖2所示為在某段時(shí)間內(nèi)，種群甲中的A基因頻率的變化情況，分析可知A的基因頻率在Q到R之間不斷增加，R之后A的基因頻率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
（1）根據(jù)以上分析，圖1中的b表示基因頻率變化的不斷積累，實(shí)質(zhì)是定向改變種群的基因頻率，其直接作用的對(duì)象是生物個(gè)體的表型。
（2）生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變，圖2中Q到R時(shí)間段內(nèi)種群基因頻率改變，說明該時(shí)間段內(nèi)甲種群生物發(fā)生了進(jìn)化；新物種形成的標(biāo)志是生殖隔離，從圖中無法判斷出是否形成生殖隔離，因此在T點(diǎn)時(shí)不一定形成新物種。
（3）在某年時(shí)，甲種群中AA、Aa和aa的基因型頻率分別為10%、30%和60%，現(xiàn)假設(shè)甲種群中共有100個(gè)個(gè)體，則AA、Aa和aa的個(gè)體數(shù)依次是10、30、60個(gè)，若aa個(gè)體每年減少10%，而AA和Aa個(gè)體每年均增加10%，則下一年時(shí)種群中AA、Aa和aa的個(gè)體數(shù)依次是11、33、54個(gè)，因此aa的基因型頻率=54÷（54+11+33）×100%=55.1%。
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