2024届高考 二轮备考 微专题(四)　基因频率的计算及其在遗传概率计算中的应用 学案

微专题(四)基因频率的计算及其在遗传概率计算中的应用真题测评·试能力1．(2023·湖北高考)某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是()A．52% B．27%C．26% D．2%解析：选B该动物种群个体数为100，由题图可知，其中有2个个体的基因型为A3A3,15个个体的基因型为A1A3,35个个体的基因型为A2A3，则A3的基因频率＝(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100%＝27%，B符合题意。2．(2022·海南高考)匍匐鸡是一种矮型鸡，匍匐性状基因(A)对野生性状基因(a)为显性，这对基因位于常染色体上，且A基因纯合时会导致胚胎死亡。某鸡群中野生型个体占20%，匍匐型个体占80%，随机交配得到F1，F1雌、雄个体随机交配得到F2。下列有关叙述正确的是()A．F1中匍匐型个体的比例为12/25B．与F1相比，F2中A基因频率较高C．F2中野生型个体的比例为25/49D．F2中a基因频率为7/9解析：选D依题意，A基因纯合致死，基因型为Aa的个体表现为匍匐性状，基因型为aa的个体表现为野生性状。亲本基因型及比例为aa＝20%，Aa＝80%，则A基因频率＝40%、a基因频率＝60%，随机交配的F1中AA＝16%、Aa＝48%、aa＝36%，其中AA个体死亡，则存活的F1中匍匐型个体(Aa)的比例为4/7，野生型个体(aa)的比例为3/7，A错误；由上述分析可推知，F1中A基因频率＝2/7、a基因频率＝5/7，F1雌、雄个体随机交配得到的F2中，AA＝4/49(死亡)、Aa＝20/49、aa＝25/49，则存活的F2中匍匐型个体(Aa)的比例为4/9，野生型个体(aa)的比例为5/9，可计算F2中A基因频率＝2/9、a基因频率＝7/9，与F1相比，F2中A基因频率较低，B、C错误，D正确。深化学习·提素养1．通过基因型频率计算基因频率(常染色体上的基因频率)基因频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率。例如：A基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率；a基因频率＝aa的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率。2．利用遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率3．X染色体上基因频率和基因型频率的相关计算[以人类红绿色盲(以下简称色盲)为例，相关基因用B、b表示](1)男性中相关基因频率和基因型频率的关系应用：当基因位于X染色体上时，在雄性个体中，某一基因的频率等于该基因型的频率，求出了相关的基因型频率，就等于求出了基因频率。(2)人群中色盲基因频率的关系人群中色盲基因的频率＝男性中色盲基因的频率＝女性中色盲基因的频率(3)色盲在男性和女性中发病率的关系4．自交与自由交配中基因频率的计算自交杂合子自交，基因型频率发生变化，纯合子比例逐渐上升，杂合子比例逐渐下降，但基因频率不变自由交配在无突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群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都保持不变eq\a\vs4\al([例1])(2023·重庆模拟)某昆虫的绿翅(B)对黄翅(b)为显性，若翅色与环境差异大则易被天敌捕食。分别在春季和秋季(该地秋季叶片会由绿变黄)调查某地该昆虫种群绿翅的表型频率，检测并计算b的基因频率。若春季绿翅的表型频率为m1，b的基因频率为n1；秋季绿翅的表型频率为m2，b的基因频率为n2，则下列预测中合理的是()A．B的基因频率(1－n1)<(1－n2)B．春季Bb的基因型频率为2m1＋n1－2C．秋季BB的基因型频率为2－m2－2n2D．绿翅的表型频率m1<m2[解析]秋季叶片由绿变黄，黄翅的昆虫在春季易被天敌捕食，则n1<n2，故B的基因频率(1－n1)>(1－n2)，A错误；春季b的基因频率为n1，故B的基因频率为1－n1，BB＋Bb的基因型频率为m1，故bb的基因型频率为1－m1，所以1/2×(Bb的基因型频率)＋1－m1＝n1，算出Bb的基因型频率为2m1＋2n1－2，B错误；与B项分析同理可推知，秋季Bb的基因型频率为2m2＋2n2－2，则BB的基因型频率为m2－(2m2＋2n2－2)＝2－m2－2n2，C正确；绿翅的昆虫在秋季更易被捕食，则绿翅表型频率m1＞m2，D错误。[答案]C[例2]人类斑秃属于常染色体显性遗传病，由一对等位基因PB、pb控制。男性带有一个或两个斑秃基因(PB)都会发生斑秃，而女性需要有两个斑秃基因才会显示出该性状。某特定人群中，PB基因的频率为30%。下列叙述正确的是()A．斑秃女性和正常男性婚配，若子代为患者，则患者一定为男性B．女性携带者的卵原细胞在减数分裂Ⅱ时，只有1条染色体含PB基因C．在该特定人群中，男性中斑秃的概率为51%，女性中斑秃的概率为49%D．一对夫妇均为斑秃，生育了一个正常孩子，原因是发生了基因突变[解析]由题意可知，斑秃女性基因型只能为PBPB，正常男性基因型只能是pbpb，二者婚配，子代基因型为PBpb，若子代为患者，则患者一定为男性，A正确；女性携带者的基因型为PBpb，在减数分裂Ⅱ前期和中期可能有1条或0条染色体含PB基因，在后期可能有2条或0条染色体含PB基因，B错误；如果PB基因的频率是30%，则pb基因的频率是70%，预期在该特定人群中，男性中斑秃(PB_)的概率为30%×30%＋2×30%×70%＝51%，女性中斑秃(PBPB)的概率为30%×30%＝9%，C错误；一对斑秃夫妇(PBPB×PBpb)在不发生基因突变的情况下，可生育基因型为PBpb的表型正常的女孩，D错误。[答案]A考法训练·融会通1．北草蜥是肉食性动物，它的祖先却是植食性动物。现有一个野生北草蜥种群处于遗传平衡状态，它的某一性状由一对等位基因A、a来控制，其中A的基因频率为70%。下列说法正确的是()A．北草蜥种群中所有个体含有的A、a基因构成了该种群的基因库B．A基因频率高于a，表明环境直接对A基因进行了选择C．北草蜥食性进化的实质是种群对有利变异的保存D．若A、a位于常染色体上，则显性个体中纯合雄性北草蜥所占比例为7/26解析：选D种群基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因，仅A、a基因不能构成北草蜥种群的基因库，A错误；自然选择直接作用的对象是个体的表型，不是个体的基因或基因型，B错误；北草蜥食性进化的实质是种群基因频率的定向改变，C错误；由于野生北草蜥种群处于遗传平衡状态，A的基因频率为70%＝7/10，a的基因频率＝1－7/10＝3/10，所以显性个体中纯合北草蜥所占比例为(7/10)2÷[1－(3/10)2]＝7/13，而雄性在雌、雄个体中占1/2，所以显性个体中纯合雄性北草蜥所占比例为7/13×1/2＝7/26，D正确。2．假设羊毛的黑色(B)、白色(b)由一对位于常染色体上的等位基因控制，一个随机交配多代的羊群中，B和b的基因频率各占一半，现需对羊群进行人工选择，逐代淘汰白色个体。下列说法正确的是()A．淘汰前，该随机交配多代的羊群中黑色个体数量与白色个体数量相等B．淘汰前，随着交配代数增加，羊群中纯合子的比例减小C．白色羊至少要淘汰2代，才能使b基因频率下降到25%D．随着淘汰代数的增加，羊群中基因型Bb的频率逐渐增加解析：选C由题意可知，淘汰前，B和b基因的频率均为1/2，则在该种群中bb的频率为1/2×1/2＝1/4，BB的频率为1/2×1/2＝1/4，Bb的频率为2×1/2×1/2＝1/2，因此，黑色个体的频率为3/4，白色个体的频率为1/4，即淘汰前，该羊群中黑色个体数量与白色个体数量不相等，A错误；淘汰前，由于种群是随机交配的种群，基因频率不变，不管交配多少代，羊群中纯合子的比例均不变，即1/2，B错误；淘汰前，BB的频率为1/4，Bb的频率为1/2，bb的频率为1/4。淘汰白色个体(bb)后，基因型BB的频率为1/3，Bb的频率为2/3，此时种群中B基因的频率为1/3＋2/3×1/2＝2/3，b基因的频率为1－2/3＝1/3。黑色个体随机交配，下一代中Bb基因型的频率为2×1/3×2/3＝4/9，bb(白色个体)基因型的频率为1/3×1/3＝1/9，BB基因型的频率为2/3×2/3＝4/9。淘汰白色个体，Bb基因型的频率为1/2，BB基因型的频率为1/2，种群中B基因的频率为1/2＋1/2×1/2＝3/4，b基因的频率为1－3/4＝1/4＝25%，C正确；由C选项分析可知，Bb的基因型频率的变化为1/2→2/3→1/2，即基因型Bb的频率不是逐渐增加，D错误。3．(2023·南阳三模)在一个够大的、随机交配的种群中，在没有迁移、突变和自然选择作用的条件下，基因频率在世代间不发生变化，这样的种群叫作平衡群体。某种群中一对等位基因A、a在世代间的遗传情况如下图所示，下列叙述错误的是()A．该种群世代相传时不同基因型的雌雄个体间可以随机交配且后代存活率相同B．仅考虑A、a这对等位基因，各世代基因频率不变，该种群属于平衡群体C．图中“？”处代表F2的基因型及比例，推测应为AA∶Aa∶aa＝4∶12∶9D．该种群另一对仅位于X染色体上的基因B、b也遵循上图中的遗传规律解析：选D亲本产生的配子A∶a＝2∶3，F1的基因型及比例为AA∶Aa∶aa＝4∶12∶9，则该种群世代相传时不同基因型的雌雄个体间可以随机交配且后代存活率相同，A正确；仅考虑A、a这对等位基因，A基因频率为0.4，a基因频率为0.6，各世代基因频率不变，该种群属于平衡群体，B正确；F1产生的配子A∶a＝2∶3，且不同基因型的雌雄个体间可以随机交配，计算可得F2的基因型及比例为AA∶Aa∶aa＝4∶12∶9，C正确；仅位于X染色体上的基因B、b与常染色体上基因的遗传规律不同，D错误。4．(2023·广州模拟)家鹅、家鸭是人类驯化较早的鸟类。下图显示了家鸭、家鹅是由绿头鸭、鸿雁、灰雁等物种进化而来。(1)ST、SP、WX、HY、LD5个鹅品种中，与ST亲缘关系最近的是______。(2)由原始物种X进化形成绿头鸭、鸿雁、灰雁的标志是_______________________________________________________________________________________________。(3)若在某地养殖场中，鹅的白羽(W)对灰羽(w)为显性。在一个由600只白羽鹅和400只灰羽鹅组成的种群中，若杂合子占所有个体的40%，那么隐性基因w在该种群内的基因频率为________。A．20%B．40%C．60%D．80%解析：(1)由题图可知，在ST、SP、WX、HY、LD5个鹅品种中，SP与ST在一个分支，它们的亲缘关系最近。(2)新物种形成的标志为生殖隔离，当生物之间出现生殖隔离时，意味着它们已经发生了进化。(3)由题意可知：基因型为ww的鹅有400只，基因型为Ww的鹅有(600＋400)×40%＝400(只)，基因型为WW的鹅有200只，因此w的基因频率＝[(2×400＋400)÷2000]×100%＝60%。答案：(1)SP(2)它们之间出现生殖隔离(3)C[重难强化训练(四)]1．(2023·萍乡高三期末)已知一个群体中，血友病的基因频率和基因型频率保持不变，且男性群体和女性群体的该病致病基因频率相等，假设男性群体中血友病患者比例为3%，则该男性群体中血友病致病基因频率和在女性群体中携带者的比例分别为()A．0.035.82% B．0.065.82%C．0.032.91% D．0.062.91%解析：选A血友病为伴X染色体隐性遗传病，已知男性群体中血友病患者的比例为3%，由于男性只有一条X染色体，所以男性中致病基因的频率也为3%；由于男性群体和女性群体的该病致病基因频率相等，所以女性中致病基因的频率为3%，正常基因的频率为97%，则女性群体中携带者的比例＝2×3%×97%＝5.82%，A正确。2．现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为20%,a基因频率为80%；种群2的A基因频率为60%,a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是()A．48% B．50%C．42% D．21%解析：选A由于两个种群的个体数相同，因此两个种群合成一个种群后，该种群的基因频率是A＝(20%＋60%)÷2＝40%，a＝(80%＋40%)÷2＝60%，由题意知，该种群非常大，个体之间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有影响，因此遵循遗传平衡定律，所以两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是Aa＝2×A%×a%＝2×40%×60%＝48%，A正确。3．(2023·重庆模拟)某生物学家用两只黄色亲本小鼠杂交时，总是产下黄色的和灰色的两种幼崽，没有得到3∶1的性状分离数据，子一代实验数据统计如下表。下列相关叙述正确的是()黄色灰色总数黄色比例1063535159866.52%A．小鼠的体色遗传不遵循孟德尔的遗传定律B．黄色是显性性状，控制灰色的基因在纯合时致死C．逐代自由交配后，控制黄色的基因频率逐渐增大D．若将F1小鼠自由交配，F2中灰色小鼠占1/2解析：选D小鼠的体色受一对等位基因控制，遗传时遵循孟循尔的遗传定律，A错误；分析题意可知，两只黄色亲本小鼠杂交时，总是产下黄色的和灰色的两种幼崽，且比例为2∶1，说明灰色是隐性性状，控制黄色的基因在纯合时致死，逐代自由交配后，控制黄色的基因频率逐渐减小，B、C错误；若黄色用A表示，灰色用a表示，则F1的基因型为2/3Aa、1/3aa，自由交配后，F2的基因型是1/2Aa、1/2aa，灰色小鼠占1/2，D正确。4．(2023·重庆统考)某家蚕种群中SS、Ss和ss的基因型频率分别为0.4、0.2和0.4，如果该种群没有发生迁入、迁出、突变，各基因型个体生存能力相同，但只有表型相同的个体之间才能交配(S对s为完全显性)，则下列说法正确的是()A．F1中ss的基因型频率为5/12B．F1中SS的基因型频率为25/36C．F1中Ss的基因型频率为1/12D．F1中S的基因频率为2/3解析：选A某家蚕种群中SS、Ss和ss的基因型频率分别为0.4、0.2和0.4，则在SS、Ss中，S的基因频率为2/3＋1/3×1/2＝5/6，s的基因频率为1/3×1/2＝1/6，在ss中，s的基因频率为1。F1中ss的基因型频率为1×0.4＋1/6×1/6×0.6＝5/12，A正确；SS的基因型频率为5/6×5/6×0.6＝5/12，B错误；F1中Ss的基因型频率为5/6×1/6×2×0.6＝1/6，C错误；F1中S的基因频率为5/12＋1/6×1/2＝1/2，D错误。5．(2023·青岛一模)在某个体数量足够多的种群中，基因型为AA和Aa的个体分别占30%和20%，下列说法正确的是()A．随机交配一代后，种群中Aa个体由20%变为48%，说明种群发生了进化B．让基因型相同的个体交配，后代A基因频率不变C．某AA和Aa分别占20%和40%的小种群迁入后会导致种群中A基因频率增大D．让该种群自由交配，若Aa受精卵有一半致死，则后代没有发生进化解析：选B由亲本的基因型及其比例可知A＝2/5，a＝3/5，则随机交配后代AA＝4/25，Aa＝12/25，aa＝9/25，后代中A＝4/25＋12/25×1/2＝2/5，a＝3/5，基因频率没有发生变化，则种群没有发生进化，A错误；让基因型相同的个体交配，30%AA后代是30%AA,20%Aa后代是20%(1/4AA、1/2Aa、1/4aa)，50%aa后代是50%aa，合并后为35%AA、10%Aa、55%aa，则A的基因频率为2/5，a的基因频率为3/5，基因频率不变，B正确；原种群中A、a的基因频率分别为2/5、3/5，迁入的小种群中AA、Aa、aa分别占20%、40%、40%，小种群中A、a的基因频率同样为2/5、3/5，则小种群迁入后不会导致原种群中A基因频率变化，C错误；让该种群自由交配，若Aa受精卵有一半致死，则后代基因型及比例为4/19AA、6/19Aa、9/19aa，则A的基因频率为7/19，种群的基因频率发生了变化，种群发生了进化，D错误。6．(2023·武汉一模)大熊猫最初是食肉动物，但经过漫长进化过程，现其主要食物是竹子。现有一较大熊猫种群，雌雄数量相当，且雌雄之间可以自由交配，若该种群中A基因频率为70%，a基因频率为30%，则下列有关说法正确的是()A．大熊猫种群中全部A和a基因构成其基因库B．变化的环境使大熊猫控制食性相关的基因发生突变C．若该对等位基因位于常染色体上，则显性个体中出现杂合雌熊猫概率约为23%D．若该对等位基因只位于X染色体上，则大熊猫群体中XaY的基因型频率为30%解析：选C基因库是一个种群中所有个体的全部基因的总和，因此，大熊猫种群中全部A和a基因不能构成大熊猫种群的基因库，A错误；变异具有不定向性，环境的变化只是起到