7.2.1基因频率的改变和生物进化

不是 是 不是 是 不是
注意：种群中的个体不是机械地集合在 一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖 将各自的基因传给后代 自然界的物种实际上是以一个个种群存 在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。 它为研究生物与环境的关系和物种的变化 带来了方便。
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。 基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全 部等位基因数的比率。
AA(30%) Aa(60%) aa(10%) A(30%) A(30%) a(30%) a(10%) AA(36%) Aa(48%) aa(16%) A(60%) a(40%) AA(36%) Aa(48%) aa(16%) A(36%) A(24%) a(24%) a(16%) AA(36%) Aa(48%) aa(16%) A(60%) a(40%) AA(36%) Aa(48%) aa(16%) A(36%) A(24%) a(24%) a(16%) AA(36%) Aa(48%) aa(16%) A(60%) a(40%)
事实上，对自然界的种群来说，哈代－温伯格平 衡是不存在的。
例如，上述昆虫翅色与环境色彩较一致的， 被天敌发现的机会就少些，自然选择是不可 抗拒的，始终发挥作用。
例如，基因突变具有普遍性，因此经过代代遗传基 因突变必然对种群的基因频率产生影响，使基因的 频率发生改变。
白化病发病率为1/10000，那么白化病携带者比率为？
基因频率与基因型频率的关系
处于平衡状态的种群，一对等位基因A和a，A的 基因频率为p，a的基因频率为q，则： AA的基因型频率为p2 Aa的基因型频率为2pq
aa的基因型频率为q2 哈迪-温伯格定律可表示为：
(p+q)2=p2+2pq+q2=1
=PAA+PAa+Paa
在某一种群中，已调查得知，隐性性状者 （等位基因用A、a表示） 占16%，那么该 性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别 A 为（ ） A.0.36、0.48 C.0.16、0.48 B.0.36、0.24 D.0.48、0.36
∵aa=1/10000
∴q2=1/10000
则q=1/100
∵p+q=1
∴p=99/100 则Aa:2pq=2×(1/100)×（99/100）=1.98%
据调查得知，某小学的学生中基因型及比例为 XBXB：XBXb：XbXb：XBY：XbY=44%：5%：1%：43%：7%， 则Xb的基因频率为（ ）
自然选择决定生物进化的方向
原因是： 淘汰不利变异基因、积累有利变异基因 结果是： 种群基因频率定向改变，生物朝着一定 的方向不断进化。
生物进化的本质是基因频率的定向改变
Ⅰ Ⅱ
I-81/100）+（18/100）
=
2
11
∵aa=1/100 ∴a=1/10
A=9/10
所生孩子患病概率为：
（2/11）×（1/4）=1/22
则AA=（9/10）2 =81/100
Aa=2×（1/10）×（9/10）=18/100
达尔文曾经明确指出，可遗传的变异是生物进化的原 材料。没有可遗传变异，生物不可能进化。
简述达尔文的自然选择学说。
过度繁殖 生存斗争
遗传变异
适者生存
如果在灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体 中偶然出现一只绿色翅（基因型为Aa）的 变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。
1、该变异对于昆虫的存活有何 影响？ 2、该绿色个体一定能生存下来 吗？为什么？ 3、如果该绿色个体能很好生活 下来，它体内的A基因怎样才能 传递给子代呢？ 4、如果Aa与其他个体交配生殖， 后代还会是绿色的吗？
D
A. 13.2% B. 5% C. 14% D. 9.3%
我国男性中红绿色盲发病率为7%，那么女性中红绿色盲 的发病率大约是多少？
∵XbY=7% ∴Xb=7% 则q=7% ∴XbXb=q2=0.49%
囊性纤维病是常染色体遗传病，发病率为1/100，下图中 I-1与Ⅰ-2结婚，所生孩子患病的概率为？
由此，我们可以看出研究生物的进化，仅 研究个体的表现型是否与环境相适应是不 够的，还必须研究群体的基因组成的变化。
种群：生活在一定区域的同种生物的全 部个体。
例1
判断下列是否属于种群
A、一片树林中的全部猴子 B、一片草地的所有蒲公英 C、一个池塘中的全部鱼 D、一个池塘中的全部鲤鱼 E、一片草地上的成年梅花鹿
长满地衣的树干上的桦尺蠖
黑褐色树干上的桦尺蠖
S(黑色)基因频率：5%以下
95%以上
现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原 因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于 桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少 10%，黑色 个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基 因型频率与基因频率是多少呢？
新代基因型的频率 配子的比率 子代基因型频率 子代基因频率
AA(30%) A( 30% ) AA( 36% ) A (60% )
Aa(60%) A(30% ) a(30% ) Aa(48% )
aa(10%) a(10% ) AA( 16% ) 40% ) a(
（1）A配子占60%，a配子占40%。 （2）子代基因型频率：AA占36%；Aa占48%；aa占16%。 （3）子代种群的基因频率：A占60%；a占40%。
基因频率=
某基因的数目 该基因的等位基因的总数
× 100%
1．已知调查的各种基因型的个体数计算基因频率 =纯合子频率 +1/2杂合子频率 该基因总数 某基因频率＝ × 100% 。 该基因及其等位基因总数 A 例如： A 的基因频率＝ × 100%。 例如： A＋ a
＝AA的基因型频率+1/2Aa的基因型 频率
（4）想一想，子二代，子三代以及若干代以后，种群的基因频 率会同子一代一样吗？
P
配 子 基 因 型 频 率 基 因 频 率
F1 F2 ♂ A或♀A 60% ♂ A或♀A 60% ♂ a或♀a 40% ♂ a或♀a 40% p(AA)= 36% p(Aa )= 48% p(AA)= 36% p(Aa )= 48%
子二代基因频率
子二代基因型频率
子二代的配子比率
子三代基因型频率
子三代基因频率
AA 基因型 Aa 频率 aa A 基因 频率 a
亲代 30% 60% 10% 60% 40%
子一代 子二代 子三代 36% 36% 36% 48% 48% 48% 16% 16% 16% 60% 40% 60% 40% 60% 40%
不可遗传的变异
变异
可遗传的变异
基因突变 染色体变异 基因重组
突变
例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突 变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108 个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2× 104 × 10－5 × 108 = 2 ×107 个体
种群
种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定向
例2
从种群中随机抽出100个个体，测知基 因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和 10个。那么A和a的基因频率是多少?
从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、 Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基 因频率是多少?
分析过程： 对A、a这对等位基因来说，每个个体可以看做含有2个 基因，那么，这100个个体共有200个基因，由此可知： A基因的数量是： 2×30+60=120个 a基因的数量是： 2×10+60=80个 A基因的频率是： 120 ÷200=60% a基因的频率是： 80÷200=40%
用数学方法讨论基因频率的变化
假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间 都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自 然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因 A和a 都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算： (1)该种群产生的A配子和a配子的比率是多少？ (2)子代基因型的频率各是多少？ (3)子代种群的基因频率各是多少？ (4)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频 率会同子一代一样吗？
哈迪-温伯格定律（遗传平衡定 律）
1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分 别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个 有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的 情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型 频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。或者说 是保持着基因平衡的。 1、种群很大 2、个体之间随机交配 3、没有突变产生 4、没有个体迁入迁出 5、没有自然选择
p(AA)= 30% p(Aa )= 60%
p(aa ) =10% p(A) =60％
p(a) =40％
p(aa ) =16%
p(A) =60％
p(aa ) =16%
p(A) =60％ p(a) =40％
p(a) =40％
亲代基因型的频率 亲代的配子的比率 子一代基因型频率 子一代基因频率 子一代基因型频率 子一代的配子比率 子二代基因型频率
突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于 生存环境。 实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多
突变
新的等位基因
基因重组 多种多样 的基因型
种群中出现大量 可遗传的变异
变异是不定向的
形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向
探究自然选择对种群基因频率的影响
19世纪，曼彻斯特地区的树干上长满地衣，后来随着工业 的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮披露 并熏成黑褐色。19世纪中叶前，几乎所有的桦尺蠖是浅色 型，而20世纪黑色的桦尺蠖却成了常见的类型。
结论：种群的基因频率会同子一代一样。
（5）分析题目，思考上述的计算结果是建立在哪些假 设条件的基础上？ 假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自 由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅