人教版高中生物必修2遗传与进化第6章生物的进化课时学案

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第3节　种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时　种群基因组成的变化

1.基于实例分析,归纳概括种群及种群基因库的概念。
2.基于生物学事实和证据,运用数学方法计算种群的基因频率和基因型频率,建构遗传平衡定律的数学模型。
3.初步运用进化与适应观,阐明可遗传变异提供了生物进化的原材料。
4.基于给定的条件探究自然选择对种群基因频率的影响。

新知探究一　种群和种群基因库

活动1:判断下列是否属于种群。
(1)一座山上的全部蛇　　　　　　。 
(2)一个池塘中的全部鲤鱼　　　　　　。 
(3)一片草地上的全部植物　　　　　　。 
(4)一片草地上的成年梅花鹿　　　　　　　。 
提示:(1)否　(2)是　(3)否　(4)否
问题(1):请归纳种群的概念。
提示:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
活动2:金鱼是人类选育的一类外观特征明显的观赏鱼,从遗传学上看,金鱼都是鲫鱼的变种,不同外观的金鱼可以杂交。如图是表型差异很大的各种金鱼组成的一群金鱼。思考下列问题。

问题(2):这些金鱼的外观不完全相同,它们所含有的基因相同吗?是否属于一个种群?
提示:这些金鱼所含有的基因不完全相同,因此表现出不同的性状。它们是一个种群。
问题(3):这些金鱼种群的全部个体所含有的全部基因叫什么?
提示:我们把一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
问题(4):试分析导致种群基因库改变的因素有哪些。
提示:基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入和迁出等。
活动3:某昆虫种群中,绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a,从该种群中随机抽取100个个体,发现AA、Aa、aa的个体分别有30个、60个、10个。分析并回答下列问题。
问题(5):什么叫基因频率?
提示:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值,叫作基因频率。
问题(6):根据孟德尔的遗传定律,每个个体控制同一性状的基因可看作几个?在这个种群中,这对等位基因的总数是多少?
提示:根据孟德尔的遗传定律,每个个体控制同一性状的基因可看作两个。在这个种群中,这对等位基因的总数=(30+60+10)×2=200(个)。
问题(7):A基因的个数是多少?a基因的个数是多少?
提示:A基因的个数=30×2+60=120(个)。a基因的个数=60+10×2=80(个)。
问题(8):A和a的基因频率分别是多少?
提示:根据基因频率的定义,基因频率=该基因的总数该基因及其等位基因的总数×100%,计算可得:
A基因的频率=120÷200×100%=60%,
a基因的频率=80÷200×100%=40%。
问题(9):若已知种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3,请总结规律计算A的基因频率。
提示:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=P1+1/2P2。
活动4:某工厂有男女职工各200名,对他们进行调查时发现,女性中,色盲基因的携带者为15人,患者为5人,男性患者为11人。(色盲基因用b表示)
问题(10):这个群体中色盲基因的频率为多少?
提示:据题意分析,XBXb有15人,XbXb有5人,XbY有11人,所以,Xb共有36个,女性有2条X染色体,男性只有1条X染色体,所以等位基因总数=200×2+200=600(个),因此,Xb的基因频率是36/600×100%=6%。
问题(11):若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个体数分别为a1、a2、a3、a4、a5,求XB的基因频率。
提示:XB的基因频率=XB的数目(XB+Xb)的总数目×100%=2a1+a2+a42(a1+a2+a3)+a4+a5×100%。

(1)判断种群的“三要素”
①生活在一定区域。
②同种生物。
③全部个体的集合。
(2)种群基因库的范围和对象
①范围:一个种群中全部个体。
②对象:含有的全部基因。
(3)以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例
①A或a的基因频率为
该基因数[A(或a)]该基因及其等位基因总数(A+a)×100%。
②AA或Aa或aa的基因型频率为
该基因型个体数[AA(或Aa、aa)]该种群个体总数×100%。

1.下列关于基因库的相关描述,错误的是(　C　)
A.基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因
B.生物个体总是要死亡的,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D.基因突变可改变基因库的组成
解析:基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因,由于个体之间存在着差异,所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因;基因突变可改变基因库的组成。
2.蜗牛的壳有条纹(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(　D　)
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21% D.70%,42%
解析:亲本中AA占55%,aa占15%,所以Aa占30%,因此在亲本中A的基因频率为(55+30/2)/100×100%=70%,故a的基因频率为100%-70%=30%。则自由交配得到的子代中出现Aa基因型的频率为2×0.7×0.3×100%=42%。
新知探究二　种群基因频率的变化

资料1:假如在100只浅色桦尺蛾(aa)中偶尔出现了1只黑色(Aa)的变异个体。突变前后A和a的基因频率如表所示:
项目
突变前
突变后
A基因频率
0
0.5%
a基因频率
100%
99.5%
问题(1):上述基因频率发生变化,产生的原因是什么?
提示:基因突变产生新的等位基因,可以使种群的基因频率发生变化。
问题(2):要使种群基因频率不发生变化,此种群应具备哪些条件?
提示:要使种群基因频率世代不变,要满足以下条件,①该种群非常大;②所有的雌雄个体都能自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④不同类型的个体生存和繁殖的机会是均等的;⑤基因不发生突变。
问题(3):同时具备以上条件的自然种群存在吗?这说明了什么?
提示:不存在。自然界种群的基因频率一定会发生变化。
资料2:果蝇一组染色体上约有1.3×104个基因,假设每个基因的突变频率都是10-5,一个中等大小的果蝇种群约有108个个体。
问题(4):基因重组在种群繁衍和进化中有什么作用?
提示:产生多种基因型,为自然选择提供大量的原材料。
问题(5):突变具有低频性,能为生物进化提供原材料吗?
提示:突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个体组成,而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变,可以为生物进化提供原材料。

遗传平衡定律
(1)当一个种群满足如下条件:①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④没有自然选择;⑤没有突变,种群基因频率将不发生变化。
(2)种群中基因频率和基因型频率的关系符合如下关系:
当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则p+q=1,而基因型AA的频率为p2,Aa的频率为2pq,aa的频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡,则其基因型频率应符合p2+2pq+q2=1。

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,表现为纯合子所占比例不断增大,杂合子所占比例不断减小。
(2)在无基因突变、无迁入和迁出、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。
(3)基因频率相同的两个种群,它们的基因型频率不一定相同;当基因型频率发生改变时,基因频率不一定发生改变。

3.某生物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,请回答下面的问题。
(1)该种群中a基因的频率为　　　　　,A基因的频率为　　　　　。 
(2)如果该种群满足五个基本条件,即种群非常大、不发生突变、没有自然选择、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为　　　　　;如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率　　　　(填“会”或“不会”)发生改变。 
(3)假定该生物种群是豌豆,则理论上该豌豆种群的子一代中AA、Aa的基因型频率分别为　　　　、　　　　。 
解析:(1)AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,依据“1个等位基因的频率=它的纯合子的频率+1/2杂合子的频率”可知,a基因的频率为30%+1/2×40%=50%,A基因的频率为30%+1/2×40%=50%。
(2)依据题意可知,理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为50%×50%=25%。由于该种群非常大、没有自然选择、不发生突变、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,所以种群的基因频率和基因型频率都不会改变,即如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率不会改变。
(3)豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物。假定该生物种群是豌豆,则理论上该豌豆种群中,AA的个体自交子一代均为AA,Aa的个体自交子一代中AA个体占后代的比值为40%×1/4=10%、Aa的个体占子代的比值为40%×1/2=20%。综上分析,理论上该豌豆种群的子一代中AA、Aa的基因型频率分别为40%、20%。
答案:(1)50%　50%
(2)25%　不会
(3)40%　20%
新知探究三　自然选择对种群基因频率变化的影响

资料:桦尺蛾体色受一对等位基因控制,黑色(S)对浅色(s)为显性。如表是对桦尺蛾的调查数据:
年份
1850年
1902年
1950年
1983年
2005年
基因
型
频率
SS
1%
28%
91.2%
68%
1.4%
Ss
7%
12%
8%
10.6%
10.8%
ss
92%
60%
0.8%
21.4%
87.8%
基因
频率
S





s





问题(1):补充表中各调查年份S、s的基因频率。
提示:
年份
1850年
1902年
1950年
1983年
2005年
基因
频率
S
4.5%
34%
95.2%
73.3%
6.8%
s
95.5%
66%
4.8%
26.7%
93.2%
问题(2):根据表格的数据分析,在1850～1950年间,变黑的环境对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗?变黑的环境对桦尺蛾体色基因频率产生了什么样的影响?
提示:有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。变黑的环境使控制浅色的s基因频率逐渐下降,S基因频率逐渐提高。
问题(3):1950～2005年浅色基因频率增加的原因是什么?
提示:1950年后,由于生态环境的改变,浅色个体与环境色彩相似,在生存和繁殖过程中占优势,s的基因频率提高。
问题(4):自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用?
提示:自然选择使种群基因频率定向改变,自然选择决定了生物进化的方向。

(1)生物进化的实质(以桦尺蛾的体色进化为例)

由图可以看出,生物进化的实质是种群基因频率发生改变,即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐增大,说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。
(2)自然选择决定生物进化的方向
①在自然选择的作用下,具有有利变异的个体有更多的机会产生后代,种群中相应基因的频率会逐渐提高。具体过程:
种群中产生变异(不定向)不利变异被淘汰有利变异积累
(定向)基因频率定向改变生物朝一定方向进化。
②自然选择的对象
a.直接对象是生物的表型。
b.间接对象是相关的基因型。
c.根本对象是与表型相对应的基因。
③生物进化的实质:种群基因频率的改变。
④生物进化的方向:变异是不定向的,自然选择是定向的,定向的自然选择决定了生物进化的方向。

4.桦尺蛾的体色受一对等位基因控制,其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组,分别迁移到A、B两个区域,A地是煤炭工业重镇,B地是闭塞的山区,数年后抽样调查,结果如表所示。下列有关说法错误的是(　B　)
区域
SS/%
Ss/%
ss/%
A
80
18
2
B
2
8
90
A.A地种群内S基因的频率为89%,B地种群内S基因的频率为6%
B.A地种群内的大部分s基因突变为S基因,故S基因的频率升高
C.从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
D.从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
解析:由题干中的数据可知,A地种群内S基因的频率=80%+18%÷2=89%,s基因的频率=1-89%=11%,而B地种群内S基因的频率=2%+8%÷2=6%,s基因的频率=1-6%=94%。可见A地种群内控制黑色的S基因的频率较高,而B地种群内控制浅色的s基因的频率较高,这与两个种群的生活环境有关。A地种群生活在污染严重的环境中,而B地种群生活在基本未受污染的环境中,可见生物进化的实质是自然选择使种群的基因频率发生改变。
5.如图表示环境条件发生变化后,某个种群中A和a的基因频率的变化情况。下列说法错误的是(　A　)

A.环境条件发生变化后,生物产生适应性的变异
B.P点时两曲线相交,此时A和a的基因频率均为50%
C.Q点时环境发生了变化,A基因控制的性状更适应环境
D.在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变
解析:变异是生物自发产生的,变异发生后,在自然(环境条件)选择的作用下,适应性的变异被选择保留下来,导致种群的基因频率发生定向改变;P点时两曲线相交,此时A和a的基因频率相等,均为50%;Q点后A的基因频率增大,说明环境发生了变化,A基因控制的性状更适应环境。
新知探究四　探究抗生素对细菌的选择作用

1.实验原理:一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
2.设计思路:分区→接种→加样→培养→观察记录→初筛→重复筛选。
3.实验结果和结论
(1)结果:与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;区域②③④抑菌圈的平均直径逐代减小。
(2)结论:①细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异的结果;②抗生素的选择作用导致耐药菌的比例逐渐升高。
4.实验操作的注意事项
(1)无菌操作:培养皿、涂布器、纸片、镊子必须进行灭菌处理;实验过程中要防止杂菌的污染,如在培养过程中,将培养皿倒置,可防止皿盖上的水珠落入培养基而造成杂菌污染;实验结束后,应将耐药菌、纸片、培养基等进行高温灭菌处理,以防止耐药菌扩散。
(2)涂布菌液时,要尽量使接种的细菌均匀分布,这样可以减小实验误差。
(3)由于突变的低频性,一次筛选不一定能得到耐药菌,故要连续培养。
请思考以下问题。
问题(1):在放有抗生素纸片的区域出现透明圈的原因是什么?
提示:含有抗生素的纸片放在培养基上,抗生素会向四周扩散,浓度越来越小,在细菌的敏感浓度范围内,抗生素会杀死细菌,因此出现了没有细菌生长的抑菌圈。
问题(2):细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗?为什么?
提示:不是。细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变,而基因突变是不定向的。
问题(3):实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等怎样处理?
提示:进行高温灭菌处理。

6.长期使用抗生素治病,会出现抗药性强的细菌,使抗生素的药效降低。原因是(　C　)
A.长期使用抗生素使细菌不得不适应抗生素
B.抗生素的使用导致细菌发生了基因突变
C.抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择
D.细菌为了适应抗生素而产生了定向变异
解析:长期使用抗生素治病,抗生素对细菌有选择作用,淘汰了没有抗药性和抗药性低的细菌,能生存下来的细菌都具有较强的抗药性,而不是细菌对抗生素产生了适应性;细菌发生基因突变与抗生素的使用无关;抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择,使一些抗药性强的细菌生存下来;生物的变异是不定向的。
7.滥用抗生素往往会导致细菌产生耐药性,下列叙述错误的是(　D　)
A.种群是细菌进化的基本单位
B.细菌的耐药性变异来源于细菌的基因突变
C.抗生素的定向选择使细菌的耐药基因频率增大
D.细菌的定向变异决定细菌的进化方向
解析:种群是生物进化的基本单位;细菌没有染色体,不能进行有性生殖,其耐药性变异来源于细菌的基因突变;抗生素对细菌种群中存在的不定向变异进行了定向的选择,使细菌的耐药基因频率增大;变异是不定向的,自然选择决定生物的进化方向。

[生物科学史情境]
达尔文考察了格克伦岛,这个岛屿上经常刮大风,岛上的少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化。
探究:(1)在这个海岛上昆虫翅型差异的根本来源是什么?
提示:基因突变。
(2)试推测在这个岛屿上,少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化的原因是什么。
提示:岛屿上的昆虫存在翅型上的变异,岛屿上经常刮大风,昆虫翅特别发达的和翅退化的容易生存下来并繁衍后代,在环境的选择下,最终出现少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化的现象。
课堂小结
完善概念图
关键语句

1.种群是生物进化的基本单位。一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
2.在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值为基因频率。
3.突变和基因重组产生进化的原材料。
4.在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,使生物朝着一定的方向不断进化。
5.抗生素的存在可以对细菌中具有耐药变异的个体进行选择。
随堂反馈
1.下列关于种群基因频率的叙述,错误的是(　B　)
A.基因频率是指某个基因在某个种群中占全部等位基因数的比值
B.基因频率越大,突变率越高
C.基因突变和自然选择会造成基因频率的改变
D.不同的自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展
解析:某个基因占某个种群中全部等位基因数的比值为基因频率;基因频率与突变率没有直接关系;由于存在基因突变和自然选择等因素,种群的基因频率总是在不断变化;基因频率的定向改变是由自然选择决定的。
2.某种有翅昆虫有时会出现残翅的突变类型,残翅昆虫在大陆上难以生存,但在常刮大风的海岛上,残翅昆虫在种群中的比例却上升。下列对该现象的有关叙述中,与现代生物进化理论观点不符的是(　A　)
A.昆虫适应海岛环境而产生了残翅变异
B.海岛上残翅昆虫具有更多的生存繁殖机会
C.环境对昆虫的变异进行了定向选择
D.昆虫种群的基因频率发生了定向改变
解析:变异是不定向的,而环境对变异进行定向的选择,使种群的基因频率发生定向的改变。
3.在19世纪中叶以前,英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(s)的,随着工业的发展,工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色,到了20世纪中叶,黑色型(S)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是(　B　)
A.自然选择的方向发生了改变,所以自然选择是不定向的
B.桦尺蛾种群进化过程中最终接受选择的是各种基因型的个体
C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变
D.长时间的环境污染导致s基因突变成S基因的频率增加
解析:自然选择是定向的;自然选择直接作用于表型,最终选择的是各种基因型的个体;Ss个体对应的表型为黑色,适应变化后的环境,通过选择,其基因型频率会发生改变;通过自然选择,S基因频率增加。
4.若某种群中原本只存在基因型为Aa的个体,由于外界因素的改变,该种群被分割成甲、乙两个种群,如图表示分割后的两个种群中A基因的频率变化情况。下列叙述正确的是(　C　)

A.T时刻甲、乙两种群中杂合子的基因型频率不相同
B.T时刻将甲、乙种群混合后,A基因的频率为0.5
C.甲、乙种群均发生了进化
D.环境通过对基因型的选择影响基因频率
解析:杂合子的基因型频率=2×A基因的频率×a基因的频率,所以T时刻甲、乙两种群中杂合子的基因型频率相同;由于甲、乙两个种群不一定一样大,所以不能判断混合后的种群基因频率;两个种群基因频率均有改变,故均发生了进化;环境通过对表型的选择影响基因频率。
5.某植物种群中,AA基因型个体占30%,aa基因型个体占20%,据此回答下列问题。
(1)该植物种群中的A、a基因频率分别是　　　　、　　　　。 
(2)若该种群中植物全部自交,后代中AA、aa基因型个体分别占　　　　、　　　　。此时,A、a的基因频率分别是　　　　、　　　　。 
(3)该植物种群在两年中是否发生了进化?　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)由此可知,生物进化的基本单位是　　　　,进化的原材料是由　　　　　　　　　　提供的,是否发生进化取决于　　　　　　,进化的实质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
解析:(1)由题意可知,Aa基因型个体占50%,则A的基因频率=30%+50%×(1/2)=55%,a的基因频率=1-55%=45%。(2)(3)若该种群中植物自交,自交后代产生的基因型比例为AA=30%+(1/4)×50%=42.5%;aa=20%+(1/4)×50%=32.5%;Aa=(1/2)×50%=25%。A、a的基因频率分别为A=42.5%+25%×(1/2)=55%,a=45%。通过计算可以发现两年中基因频率没有发生改变,说明生物没有发生进化。(4)种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组为自然选择提供了原材料,生物进化的实质是种群基因频率发生变化。
答案:(1)55%　45%　(2)42.5%　32.5%　55%　45%　(3)否　基因频率没有发生改变　(4)种群　突变和基因重组　自然选择　种群基因频率的改变

选题测控导航表
知识点
题号
1.种群和种群基因库
1,5
2.基因频率的计算
4,6,11,12,15
3.突变和基因重组、自然选择引起基因频率变化
3,7,8,13
4.抗生素对细菌的选择作用
2,10
5.综合考查
9,14

1.下列关于种群的叙述中不正确的是(　C　)
A.种群是生物进化的基本单位
B.种群内的个体彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代
C.一个池塘内所有的鱼是一个种群
D.一个树林中的全部马尾松是一个种群
解析:一个池塘内所有的鱼不是一个种群,因为鱼是总称,其中有许多分类。
2.在用杀虫剂防治某种害虫时,敏感型个体容易被杀死,抗药型个体易生存,但在越冬期,容易生存下来的却是敏感型个体。下列分析错误的是(　B　)
A.害虫种群中出现的变异是不定向的,为自然选择提供丰富原材料
B.抗药基因在使用杀虫剂前已经存在,抗药基因的出现,对该害虫来说一定是有利的
C.若停止使用杀虫剂,抗药基因频率会逐年下降,害虫种群在不断
进化
D.该实例说明杀虫剂和严寒通过定向改变种群基因频率决定害虫进化的方向
解析:生物的变异是不定向的,能为自然选择提供原材料;抗药基因在使用杀虫剂前已经存在,在杀虫剂使用之后,抗药基因的出现对该害虫来说是有利的,但在越冬期抗药基因对害虫来说是有害的;杀虫剂对抗药基因起到选择作用,若停止使用杀虫剂,抗药基因频率会逐年下降,种群基因频率的变化标志着生物的进化;杀虫剂使得敏感型个体容易被杀死,抗药型个体易生存,而严寒使敏感型个体生存下来,表明杀虫剂和严寒可通过定向改变种群基因频率决定害虫进化的方向。
3.现代生物进化理论认为,生物进化的实质是种群基因频率的改变。下列可以定向改变种群基因频率的是(　C　)
A.基因突变 B.基因重组
C.自然选择 D.迁移
解析:能定向改变种群基因频率的是自然选择。
4.某学校男女生比例为1∶1,红绿色盲患者占0.7%(患者中男∶女=2∶1),红绿色盲基因携带者(表型正常)占5%,那么该校学生中Xb的基因频率约是(　A　)
A.3.96% B.3.2% C.2.97% D.0.7%
解析:假定该校学生共3 000人,则XbY=14人,XBY=1 486人,XbXb=7人,XBXb=150人,XBXB=1 343人;Xb的基因频率=Xb÷(XB+Xb)×100%=
(14+7×2+150)÷(14+7×2+150+1 486+150+1 343×2)×100%≈3.96%。
5.现有人工养殖的一群鸡,下列措施中不会造成该鸡群基因库发生变化的是(　D　)
A.淘汰鸡群中体质较弱的个体
B.从外地引进新的品种加入鸡群
C.将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养
D.让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代
解析:鸡群中的雌、雄个体自由交配,根据遗传平衡定律,种群内的基因频率不变。
6.如果一个种群中,控制某一性状的基因频率增加,说明(　D　)
A.控制该性状的基因不能传递给子代
B.该种群的全部个体为纯合子
C.该种群的繁殖速度加快
D.该性状对环境条件有较强的适应性
解析:一个种群中,控制某一性状的基因频率增加,说明该基因控制的性状具有较强的适应性,能够传递给子代;控制某一性状的基因频率的增加并不能说明该种群的全部个体都为纯合体;控制某一性状的基因频率的增加对种群的繁殖速度的影响是不清楚的。
7.某植物种群中,AA个体占16%,aa个体占36%。该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为(　C　)
A.增大,不变;不变,不变
B.不变,增大;增大,不变
C.不变,不变;增大,不变
D.不变,不变;不变,增大
解析:随机交配的种群,基因频率和基因型频率稳定不变,保持平衡,符合遗传平衡定律。自交时,基因频率不变,杂合子所占比例会逐代减少,纯合子所占比例逐代增多,所以AA个体百分比会增大。
8.在一个随机交配的中等大小的种群中,经调查发现控制某性状的基因型只有两种:AA基因型的频率为20%,Aa基因型的频率为80%,aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机交配繁殖一代后,AA基因型的个体占(　C　)
A.1/5 B.1/4 C.3/7 D.11/21
解析:根据题干信息,亲代中,A的基因频率为20%+80%×(1/2)=60%,a基因的频率为80%×(1/2)=40%。随机交配得到的子一代的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa=(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)=
36%∶48%∶16%。又因aa基因型为致死型,故随机交配繁殖一代后,AA基因型的个体占36%/(36%+48%)=3/7。
9.回答下列有关生物进化的问题。

(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程示意图,X、Y、Z表示生物进化的基本环节,则X、Y分别是　　　　　　、　　　　　　。
(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成,这些个体的总和称为　 　
　　　　　　,这是生物进化的基本单位。 
(3)小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因,称为蜥蜴的　　　　。
(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因;w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。

①由于蜥蜴过度繁殖,导致　　　　　　加剧。
②小岛上食物短缺,联趾蜥蜴数量比例反而逐渐上升,其原因可能是 　 。
③图2所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是蜥蜴群体内的　　　　　　发生了改变。
解析:(1)分析题图可知,X表示突变和基因重组,Y表示自然选择。(2)小岛上蜥蜴原种的全部个体构成种群,种群是生物进化的基本单位。(3)小岛上生存的蜥蜴个体含有的全部基因称为基因库。(4)蜥蜴过度繁殖导致生存斗争(种内斗争)加剧,使小岛上食物短缺,而联趾蜥蜴能游泳,可以获取更多食物,适应环境,数量比例逐渐增加,这种变化的本质是种群基因频率的变化。
答案:(1)突变和基因重组　自然选择　(2)种群　(3)基因库　(4)①生存斗争(种内斗争)　②联趾个体趾间有蹼,适于游泳,可以从水中获取食物。因此,在岛上食物短缺时,联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可)　③基因频率
10.为研究细菌对各种抗生素的药敏程度,实验方法如图:将含有一定浓度不同抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面,抗生素向周围扩散,如果抑制生长,则在滤纸片周围出现抑菌圈(图中里面的圈),结果如图所示。

(1)衡量本实验结果的指标是　　　　　　　　。
(2)上述图中最有效的是　　　　　培养皿中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理,并测定细菌数量变化,如图所示:

①向培养基中加抗生素的时刻为　　　点。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是　　　 　,细菌的抗药性产生在环境变化之　　　 　(填“前”“中”或“后”),判断的理由是　　　　　　　　　　　。
③抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”,而是　　　　　　　。
④尽管有抗药性基因存在,但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染,原因在于细菌种群中　 。
解析:(1)本实验中是利用抗生素抑制细菌的生长状况来衡量实验结果的,即通过抑菌圈的大小来确定杀菌能力。(2)由题意可知,抑菌圈越大,杀菌能力越强。(3)①抗生素会使细菌中不具有抗药性的个体大量死亡而数量下降,所以b是使用抗生素的起点。②变异是不定向的,而在自然选择的作用下进化是定向的,细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了,原因是使用该抗生素后,细菌数量并未降到0。③抗生素的作用是选择,而不是诱导。④抗生素仍能治疗由细菌引起的感染,是因为在细菌种群中,含有抗药性基因的个体毕竟只是少数。
答案:(1)抑菌圈的大小
(2)B　(3)①b　②不定向的　前　在使用该抗生素后,细菌并未全部被杀死　③选择　④有抗药性基因的个体占极少数

11.果蝇的长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇,其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%,若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇,在不考虑其他因素影响的前提下,下列关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述,错误的是(　B　)
A.v基因频率降低了50%
B.V基因频率增加了50%
C.杂合果蝇比例降低了50%
D.残翅果蝇比例降低了50%
解析:因该果蝇种群vv的基因型频率为4%,可算出v=0.2,V=0.8,进而计算出引入纯合长翅果蝇前,基因型为vv的果蝇有0.04×20 000=
800(只),基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20 000=6 400(只),VV有0.8×0.8×20 000=12 800(只)。引入20 000只纯合长翅果蝇后,基因频率v=(800×2+6 400)/(40 000×2)=0.1,V=1-0.1=0.9;因Vv、vv的数目不变,而该种群的总数增加一倍,所以Vv、vv的基因型频率降低了50%。
12.用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体,根据各代Aa基因型频率绘制曲线如图。下列分析错误的是(　C　)

A.曲线Ⅱ的F3中Aa基因型频率为0.4
B.曲线Ⅲ的F2中Aa基因型频率为0.4
C.曲线Ⅳ的Fn中纯合子的比例比上一代增加(1/2)n+1
D.曲线Ⅰ和Ⅳ的各子代间A和a的基因频率始终相等
解析:连续自交和随机交配的F1中Aa的基因型频率都是1/2,所以Ⅰ和Ⅳ符合,但是连续自交的结果是纯合子所占的比例越来越大,杂合子所占的比例越来越小,所以Ⅰ是随机交配的结果,Ⅳ是自交的结果。曲线Ⅱ和Ⅲ在F1中杂合子Aa所占的比例相同,这是由于自交和随机交配的结果是一样的,即F1的基因型及其比例为(1/4AA+1/2Aa+1/4aa),
淘汰掉aa,则Aa的比例都是2/3,也就是(1/3AA+2/3Aa),如果自交,则其后代是1/3AA+2/3Aa(1/4AA+1/2Aa+1/4aa),淘汰掉aa以后,得到的后代F2是3/5AA+2/5Aa,Aa所占的比例是0.4。如果随机交配,根据遗传平衡定律(2/3A+1/3a)2,后代是(4/9AA+4/9Aa+1/9aa),淘汰掉aa,则F2是1/2AA+1/2Aa,所以可以看出曲线Ⅱ是随机交配并淘汰aa的曲线,曲线Ⅲ是自交并淘汰aa的曲线。曲线Ⅱ是随机交配并淘汰aa的曲线,F2随机交配以后(3/4A+1/4a)2,F3为9/16AA+6/16Aa+1/16aa,淘汰掉aa以后,得3/5AA+2/5Aa。曲线Ⅳ是自交的结果,在Fn中纯合子的比例是1-(1/2)n,则比上一代Fn-1增加的数值是1-(1/2)n-
[1-(1/2)n-1]=(1/2)n。连续自交和随机交配这两者都不存在选择,所以不会发生进化,A和a的基因频率都不会改变。
13.镰状细胞贫血由基因突变引起,其致病基因为隐性基因(用a表示),只有隐性纯合子才会发病,携带者不发病且对疟疾的抵抗力高于正常人。在某些疟疾流行的地区,携带者比例在20%左右;在无疟疾流行地区黑人中携带者的比例降到了8%。下列叙述错误的是(　A　)
A.疟疾流行地区a基因的频率大约为30%
B.无疟疾流行地区黑人中a基因频率的下降是自然选择的结果
C.镰状细胞贫血患者死亡会导致该种群基因库发生变化
D.在一定外界条件下,有害的突变基因可转变为有利的基因
解析:根据题干信息无法计算出疟疾流行地区a基因的频率;基因频率的改变是自然选择的结果;一个种群中全部个体所含的全部基因,叫这个种群的基因库,人群中镰状细胞贫血患者死亡会导致该种群的基因库发生变化;在一定外界条件下,有害的突变基因可转变为有利的基因。
14.如图所示是施用某种杀虫剂以后,昆虫种群所发生的改变。下列相关叙述不正确的是(　B　)

A.①类个体被淘汰的原因并不是该杀虫剂未能诱发其产生抗性基因
B.抗性基因的根本来源是可遗传的变异,②③类个体的抗性基因一定来源于遗传
C.若连续施用该杀虫剂,抗该杀虫剂的基因频率会越来越趋近100%
D.杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表型
解析:杀虫剂只起选择作用,①类个体被淘汰的原因是其本身不含抗性基因;②③类个体的抗性基因可能来源于遗传,也可能来源于自身基因突变;若连续施用该杀虫剂,不含抗性基因的个体被淘汰,而含抗性基因的个体所占比例越来越高,故抗杀虫剂的基因频率会越来越趋近100%;施用杀虫剂后,具有抗药性的个体生存下来,不具有抗药性的个体被淘汰,故杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表型。
15.回答下列有关变异与生物进化的问题。
(1)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以　　　　　　为单位的变异。染色体变异不同于基因突变之处有①染色体变异涉及的碱基对的数目比基因突变的多,②　　　 　。
(2)在某动物种群中,基因型为AA、Aa和aa的个体依次占25%、50%和25%。若该种群中基因型为aa的个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代中AA∶Aa∶aa=　　　　　　　　。
(3)果蝇的隐性突变基因a纯合时雌蝇不育(无生殖能力),但对雄蝇无影响。一对基因型为Aa的果蝇交配产生子一代,子一代随机交配产生子二代。子二代与子一代相比,A的基因频率　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
(4)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且种群中只有Aa一种基因型。若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,则对该结果最合理的解释是　　　　　　　　。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中所有个体的基因型及比例应为　　　　　　　　。
解析:(1)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位进行成倍地增加或减少的变异,也可发生以染色体为单位的个别染色体的增加或减少的变异;染色体变异不同于基因突变,染色体变异涉及的碱基对的数目比基因突变的多,染色体变异可以通过显微镜观察到,基因突变通常不能,染色体变异对性状的影响通常大于基因突变。
(2)由题意可知,若该种群中基因型为aa的个体没有繁殖能力,则具有繁殖能力的个体中AA占1/3,Aa占2/3,它们产生的配子中A占2/3,a占1/3,个体间随机交配,理论上下一代中,AA=4/9,Aa=4/9,
aa=1/9,AA∶Aa∶aa=4∶4∶1。
(3)一对基因型为Aa的果蝇交配产生子一代,子一代的基因型及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,其中A的基因频率为1/2。由于果蝇的隐性突变基因a纯合时雌蝇不育,但对雄蝇无影响,因此子一代产生的雄配子为A=1/2、a=1/2,雌配子为A=2/3、a=1/3,随机交配产生子二代,子二代中AA=1/3,Aa=1/2,aa=1/6,其中A的基因频率为7/12,比子一代增大。
(4)由题意可知,某果蝇种群中只有Aa一种基因型,该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,可确定是A基因纯合致死所致;第一代再随机交配,第二代中AA=
1/9(致死)、Aa=4/9、aa=4/9,所有个体的基因型及比例应为Aa∶aa=
1∶1。
答案:(1)染色体　染色体变异可以通过显微镜观察到,基因突变通常则不能(或染色体变异对性状的影响通常大于基因突变)
(2)4∶4∶1
(3)增大
(4)A基因纯合致死　Aa∶aa=1∶1