知识清单19 现代生物进化理论-2022年高考生物一轮复习必背知识清单

知识清单19  现代生物进化理论 小贴士：虽然现在取消考试大纲和考试说明，但是仍需了解下该内容考纲内容考纲解读1．现代生物进化理论的主要内容，生物进化与生物多样性的形成（Ⅱ）。1．掌握现代生物进化理论的主要内容，理解生物进化的实质以及生物多样性形成的机制。达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的异同点关于生物进化的六个易混点（1）突变≠基因突变。“突变”不是基因突变的简称，而是包括“基因突变”和“染色体变异”。（2）变异先于环境选择。农田喷施农药杀灭害虫，在喷施农药之前，害虫中就存在抗农药的突变个体，喷施农药仅杀灭了不抗药的个体，抗药的个体存活下来。农药不能使害虫产生抗药性变异，只是对抗药性个体进行了选择。（3）形态、结构一致≠同一物种。形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离，两个种群的生物形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。（4）能产生后代≠同一物种。两个个体能够交配产生后代，有可能子代高度不育，如马和驴，虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。（5）物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。（6）生物进化不一定导致物种的形成。①生物进化的实质是种群基因频率的改变，即生物进化不一定导致新物种的形成。②新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。1．已知常染色体上不同基因型的个体数求基因频率和基因型频率 设有N个个体的种群，基因型为AA、Aa、aa的个体数分别是???n1、n2、n3。A、a的基因频率分别是PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA 、PAa、Paa 表示。基因频率和基因型频率的关系如下：结论：种群中同一位点基因型频率的总和等于1，等位基因频率的总和等于1，一个基因的频率等于该基因纯合体的频率加上一半杂合体的频率。只要是种群，这种计算方法是在任何群体（平衡或不平衡）中都是适应的。例1．从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30个、60个和10个。求各基因型频率和各基因频率。解析：①根据定义计算，AA基因型的频率：30÷100=30%     Aa的基因型频率：60÷100=60%     aa的基因型频率：10÷100=10%②求基因频率：因为常染色体上的基因是成对存在的，所以：A基因的频率：(30×2＋60) ÷(100×2)=60%,     a的基因频率：(10×2＋60) ÷(100×2)=40%或 PA＝30%＋1/2×60%=60%   Pa＝10%＋1/2×60%=40%2．已知性染色体上不同基因型个体数求基因频率和基因型频率由于性染色体具有性别差异，在XY型的动物中：雌性（♀）为XX，雄性（♂）为XY；在ZW型的动物中，雌性（♀）为ZW，雄性（♂）为ZZ。可以把雌雄看做两个群体分别计算，也可以看做一个群体计算。2.1研究对象是性染色体同型群体（XX、ZZ）在性染色体同型群体（XX、ZZ）的群体中，基因频率和基因型频率的关系与常染色体上基因频率和基因型频率的关系相同，计算方法同例1。2.2 研究对象是性染色体异型的群体（XY、ZW），基因位于X染色体上且是Y的非同源段由于基因的数量和基因型的数量相等，因此基因频率等于基因型频率。例2．某地区遗传调查发现男性色盲占该地区总人口的 7%。色盲男性患者的基因型为 XbY，其频率是7%，可以看作是 Xb 出现的频率为7%。从理论上推断，女性患者的基因型为XbXb，发病率为7%×7%＝0.49％。2.3 研究对象是同种雌雄整体作为群体，基因位于X染色体上且是Y的非同源段例3. 某工厂有男女职工各200人，进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率为多大？分析：色盲基因是伴X染色体隐性遗传。女性色盲携带者15人，基因型为XBXb，色盲基因Xb个数是15；女性色盲患者基因型为XbXb，基因个数是5×2=10；男性患者基因型为XbY，基因个数为11。群体中该色盲基因总个数为X染色体个数200×2+200=600，所以Xb基因的频率是：PXb = (15+10+11)/600=0.06。3．计算达到遗传平衡群体的基因频率和基因型频率所谓平衡群体是指在世代更替的过程中，遗传组成（基因频率和基因型频率）不变的群体。要达到平衡群体必须具备以下条件：大群体、随机交配、无迁移现象、无突变、无选择。对于这样的群体，英国数学家哈代和德国医生温伯格于1908年发表了有关基因频率和基因型频率的重要规律，称为哈代一温伯格定律（叫基因平衡定律）。当一个群体处于平衡时，基因频率和基因型频率的关系是：（P＋q）2 ＝P2＋2pq＋q2， A基因的频率＝P，a基因的频率＝q，P＋q＝1；AA基因型的频率＝P 2，Aa基因型的频率＝2pq， aa基因型的频率＝q2, P2＋2pq＋q2＝1。    例4. 一个果蝇的种群中，基因型为AA的个体占1/3，基因型为Aa的个体占2/3，在没有人为干扰的情况下，果蝇随机交配，问子代中各种基因型个体所占的比例是多少？子代的基因频率是多少？分析: 由题意可知，种群随机交配，我们视这个种群达到遗传平衡状态，先求基因频率，再根据哈代一温伯格定律中基因频率和基因型频率之间的关系推出基因型频率。计算方法如下：该种群的基因频率：PA＝1/3+2/3×1/2＝2/3， P a＝2/3×1/2＝1/3子代的基因型频率：PAA＝(2/3)2＝4/9，PAa＝2×2/3×1/3＝4/9,  Paa＝(1/3)2＝ 1/9子代的基因频率：PA＝4/9＋4/9×1/2＝2/3， P a＝1/9＋4/9×1/2＝1/3结论：在任何一个大的群体内，不论(起初)基因型频率如何，是否处于平衡状态，只要经过一代随机交配，一对常染色体上的基因频率和基因型频率就可达到平衡，群体就达到遗传平衡状态。即在这个遗传平衡群体中从一代到另一代，没有基因(型)频率的变化。若没有其它因素的影响（基因突变、遗传漂移、迁移），一直进行随机交配，这种平衡状态始终不变。例5．已知玉米的高茎和矮茎是一对相对性状，将纯种的高茎玉米和矮茎玉米杂交，F1全为高茎。让F1个体相互授粉产生F2，再让F2中的高茎玉米相互授粉，则后代中高茎玉米和矮茎玉米的比例为（ ）A．8:1        B．9:1        C．6:1        D．3:1分析：根据题意可以推出高茎和矮茎分别由显性基因（A）和隐性基因（a）控制。F1的基因型全为Aa，A的频率为1/2，a的频率也是1/2，相互授粉后视为达到遗传平衡，F2中A A的频率是(1/2) 2＝1/4；Aa的频率是2×1/2×1/2=1/2；aa的频率为(1/2) 2= 1/4。再让F2中的高茎玉米相互授粉，不再考虑aa，在所有Aa、A A个体中，Aa占2/3，A A占1/3，这时A的频率为1/3＋2/3×1/2＝2/3，a的频率是2/3×1/2＝1/3，又因相互授粉，视为达到遗传平衡，F3中A A的频率是(2/3) 2＝4/9；Aa的频率是2×1/3×2/3=4/9； aa的频率为(1/3) 2= 1/9。因此高茎玉米和矮茎玉米的比例为（4/9＋4/9）: 1/9＝8:1，答案选A。例6．已知某种常染色体上隐性基因控制的遗传病在自然人群中发病率为1/81，现有一对表现型正常的夫妇，它们生育的子女中患该种遗传病的可能性是（ ）A．64/6561      B．1/100       C．1/81        D．2/81分析：由于隐性基因控制遗传病的发病率为1/81，可知自然人群中隐性基因的频率为1/9，显性基因的频率为8/9；自然人群中显性纯合体为（8/9）2＝64/81，杂合体为16/81，隐性纯合体为1/81，正常人群中杂合体的比例为：16/81÷（64/81＋16/81）=1/5。表现型正常的人的基因组成有显性纯合体和杂合体，只有当双亲均为杂合体时，子女中才有1/4患病的可能，所以表现型正常的夫妇婚配，生出该种遗传病的可能性是1/4×1/5×1/5=1/100，答案选B。结论：综合例4、例5和例6，当题目中明确指出生物是随机交配、植物相互授粉、某自然群体中隐性患者的频率时，可以理解为生物群体达到遗传平衡，可以根据哈代——温伯格定律中基因频率和基因型频率的关系计算。                        4．计算植物自交后的基因频率和基因型频率例7．一个种群中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占4%，自交一代之后，种群中基因型为AA和基因型为aa的个体分别占( )A．60%﹑40%     B．36%﹑42%     C．42%﹑22%    D．24%﹑22%  分析：由题意可知，三种基因型分别自交。AA自交后代100%为AA，aa自交后代100%为aa，而Aa自交后会发生性状分离。子代中基因型AA占42%（24%＋72%×1/4）；Aa占72%×1/2＝36%；aa占22%（4%＋72%×1/4），答案是C。对此题进一步观察思考，会发现自交前后基因型频率在变，不变的是基因频率。结论：自交过程中，可以根据基因型频率求基因频率，但不可以根据基因频率求基因型频率。自交前后基因型频率在变，基因频率不变。5．计算有性状淘汰时的基因频率和基因型频率例8．某种群中aa为致死基因型，如果调查的第一代中AA和Aa各占50%，并且此种生物为一年生植物（自花授粉），则该种群的自交第三代中A基因的频率为(  ) A．12/13     B．11/14     C．5/8     D．1/2分析：Aa自交后第二代中AA占1/4×50%，Aa占1/2×50%，其中占1/2×50%的Aa自交到第三代中，AA占1/2×50%×1/4，Aa占1/2×50%×1/2。第一代中的AA连续自交到第三代不发生性状分离，占有的比例不变。到第三代时，AA占50%＋1/4×50%＋1/2×50%×1/4＝11/16，Aa占1/2×50%×1/2＝1/8，由于某种群中aa为致死基因型，因此AA、Aa基因型的群体中，AA的个体占（11/16）÷（11/16＋1/8）＝11/13，Aa的个体占（1/8）÷（11/16＋1/8）＝2/13，A基因频率为11/13＋2/13×1/2＝12/13，答案是A。