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6.3.1 种群基因组成的变化 —— 高一生物学人教版（2019）必修二课前导学案
核心素养
1.生命观念：理解种群基因组成变化与生物进化的内在联系，形成生物进化的观念。
2.科学思维：运用数学方法和逻辑推理，分析种群基因频率和基因型频率的变化，探讨生物进化的机制。
3.科学探究：通过模拟实验等方式，探究影响种群基因频率变化的因素，提升实验设计与数据分析能力。
4.社会责任：关注人类活动对生物种群基因组成的影响，树立保护生物多样性的意识。
教学重难点
教学重点
种群、基因库、基因频率和基因型频率的概念。
基因频率和基因型频率的计算方法。
分析影响种群基因频率变化的因素。
教学难点
理解基因频率和基因型频率的关系及计算。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响。
知识点一：种群和种群基因库
1.种群
概念：生活在一定区域的__________生物的全部个体。例如，一片树林中的全部猕猴是一个种群，一片草地上的所有蒲公英也是一个种群。
特点：种群中的个体并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__________传递给后代。种群是生物__________的基本单位。
2.基因库
概念：一个种群中全部个体所含有的__________基因，叫做这个种群的基因库。
特点：种群基因库在代代相传的过程中保持和发展。例如，在一个果蝇种群中，所有个体含有的全部基因就是该果蝇种群的基因库，而且随着果蝇的繁殖，基因库中的基因会不断传递和变化。
知识点一答案
1.同种；基因；进化
2.全部
知识点二：基因频率和基因型频率
1.基因频率
概念：在一个种群基因库中，某个基因占__________的比率。例如，在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为 A，决定翅色为褐色的基因为 a，从这个种群中随机抽取 100 个个体，测得基因型为 AA、Aa 和 aa 的个体分别是 30、60 和 10 个，则 A 基因的频率为__________，a 基因的频率为__________。
计算方法
定义法：基因频率 = 某基因总数 / 该基因及其等位基因总数 × 100%。
哈迪 - 温伯格定律（遗传平衡定律）：在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对（Aa）时，设 p 代表 A 基因的频率，q 代表 a 基因的频率，则 (p + q) = p + 2pq + q = 1
其中 p 是__________的基因型频率，2pq 是__________的基因型频率，q 是__________的基因型频率。满足以下五个条件：种群__________；种群中个体间的交配是__________的；没有__________发生；没有__________迁入和迁出；没有__________。
2.基因型频率
概念：某种基因型的个体在种群中所占的比率。例如，上述昆虫种群中，AA 的基因型频率为__________，Aa 的基因型频率为__________，aa 的基因型频率为__________。
计算方法：基因型频率 = 某基因型个体数 / 种群个体总数 × 100%。
知识点二答案
1.全部等位基因数；60%；40%
AA；Aa；aa；足够大；随机；基因突变；个体；自然选择
2.30%；60%；10%
知识点三：种群基因频率的变化
1.可遗传变异的来源
可遗传变异的来源包括__________、__________和染色体变异，其中__________和__________统称为突变。
基因突变产生新的__________，这就可能使种群的基因频率发生变化。例如，在一个种群中，原本没有某个基因，由于基因突变产生了该基因，那么该基因的频率就会从 0 开始增加。
可遗传变异是生物进化的原材料，但是可遗传变异是__________的，不能决定生物进化的方向。
2.影响种群基因频率变化的因素
突变和基因重组：突变和基因重组为生物进化提供原材料，但是它们都是随机的、不定向的，因此只提供了生物进化的可能性，不能决定生物进化的方向。例如，基因突变可能产生多种等位基因，基因重组会产生新的基因型组合，但这些变异不一定会在种群中保留并导致种群基因频率的改变。
自然选择：在自然选择的作用下，具有__________的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断__________；具有__________的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会__________。自然选择使种群的基因频率发生__________改变，从而决定生物进化的方向。例如，在一个桦尺蛾种群中，工业污染前，浅色桦尺蛾的体色与环境相适应，其基因频率较高；工业污染后，深色桦尺蛾更易生存，在自然选择下，控制深色的基因频率逐渐升高。
其他因素：除了突变、基因重组和自然选择外，__________、__________等也会影响种群基因频率的变化。例如，在小种群中，由于偶然因素，某些个体可能会丢失或获得某些基因，导致种群基因频率发生改变，这种现象称为遗传漂变。
知识点三答案
1.基因突变；基因重组；基因突变；染色体变异；等位基因；不定向
2.有利变异；提高；不利变异；下降；定向；迁移；遗传漂变
易错提示
提示：1.种群基因库是一个种群中全部个体所含有的全部基因，不是部分个体的基因，也不是某个个体的基因。
2.在计算基因频率时，要注意区分定义法和哈迪 - 温伯格定律的适用条件。哈迪 - 温伯格定律适用于满足特定条件的种群，若不满足这些条件，不能用该定律计算基因频率。
3.可遗传变异为生物进化提供原材料，但变异是不定向的，自然选择才决定生物进化的方向。
4.种群基因频率改变不一定会导致新物种形成，只有当种群基因频率的改变导致生殖隔离出现时，才会形成新物种。
习题巩固
1.下列属于种群的是（ ）
A. 一个池塘中的所有鱼
B. 一片森林中的全部树木
C. 一块农田中的所有杂草
D. 一个湖泊中的全部鲫鱼
2.某昆虫种群中，决定绿色翅的基因为 A，决定褐色翅的基因为 a，从这个种群中随机抽取 100 个个体，测得基因型为 AA、Aa 和 aa 的个体分别是 30、60 和 10 个。则 A 和 a 的基因频率分别是（ ）
A. 30%、70% B. 60%、40%
C. 40%、60% D. 70%、30%
3.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（ ）
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
4.下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是（ ）
A. 一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变说明物种在不断进化
B. 在一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为 1
C. 基因型为 Aa 的个体自交后代所形成的种群中，A 基因的频率大于 a 基因的频率
D. 因色盲患者中男性数量多于女性，所以男性群体中色盲基因的频率大于女性群体
5.现代生物进化理论认为，突变和基因重组产生生物进化的原材料。下列哪种现象不属于此类变异的范畴（ ）
A. 无子西瓜
B. （豌豆）高茎（自交）→高茎∶矮茎 = 3∶1
C. 猫叫综合征
D. 红眼果蝇种群中偶尔出现了一只白眼果蝇
6.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为 AA 的个体占 18%，基因型为 Aa 的个体占 78%，基因型为 aa 的个体占 4%。则基因 A 和 a 的频率分别是（ ）
A. 18%、82% B. 36%、64%
C. 57%、43% D. 92%、8%
7.某小麦种群中，T（抗锈病）对 t（易感染）为显性，在自然情况下该小麦种群可以自由交配，据统计 TT 为 20%，Tt 为 60%，tt 为 20%，该小麦种群突然大面积感染锈病，致使易感染小麦在开花之前全部死亡。则该小麦在感染锈病之前与感染锈病且开花之后基因 T 的频率分别是（ ）
A. 50%、50% B. 50%、62.5%
C. 62.5%、50% D. 50%、100%
8.下列有关种群基因频率变化的叙述，正确的是（ ）
A. 自然选择直接作用于个体的基因型，导致种群基因频率改变
B. 基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向
C. 基因重组不能产生新基因，但能改变种群的基因频率
D. 种群基因频率的改变导致新物种的形成
参考答案及解析
1.答案：D
解析：种群是生活在一定区域的同种生物的全部个体。一个池塘中的所有鱼、一片森林中的全部树木、一块农田中的所有杂草都包含多种生物，不属于种群，A、B、C 错误；一个湖泊中的全部鲫鱼属于种群，D 正确。
2.答案：B
解析：A 基因频率 =（30×2 + 60）÷（100×2）×100% = 60%，a 基因频率 = 1 - 60% = 40%，B 正确。
3.答案：C
解析：该种群中 A 基因频率 = 16% + （1 - 16% - 36%）÷2 = 40%，a 基因频率 = 1 - 40% = 60%。随机交配时，基因频率不变，基因型频率也不变；自交时，AA 个体自交后代仍为 AA，Aa 个体自交后代会出现 AA，所以自交后 AA 个体百分比增大，但基因频率不变，C 正确。
4.答案：B
解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，不是基因型频率的改变，A 错误；在一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为 1，B 正确；基因型为 Aa 的个体自交后代所形成的种群中，A 基因频率和 a 基因频率相等，C 错误；男性群体和女性群体中色盲基因频率相等，只是男性只有一条 X 染色体，只要携带色盲基因就表现为色盲，所以色盲患者中男性数量多于女性，D 错误。
5.答案：B
解析：无子西瓜是染色体变异，猫叫综合征是染色体结构变异，红眼果蝇种群中偶尔出现白眼果蝇是基因突变，都属于突变和基因重组范畴，A、C、D 错误；（豌豆）高茎（自交）→高茎∶矮茎 = 3∶1，是基因分离定律的体现，不属于突变和基因重组，B 正确。
6.答案：C
解析：A 基因频率 = 18% + 78%÷2 = 57%，a 基因频率 = 1 - 57% = 43%，C 正确。
7.答案：B
解析：感染锈病之前，T 基因频率 = 20% + 60%÷2 = 50%；感染锈病且开花之后，tt 个体死亡，此时 TT 占 20%÷（20% + 60%） = 25%，Tt 占 75%，T 基因频率 = 25% + 75%÷2 = 62.5%，B 正确。
8.答案：C
解析：自然选择直接作用于个体的表现型，导致种群基因频率改变，A 错误；自然选择决定生物进化的方向，B 错误；基因重组不能产生新基因，但会产生新的基因型，从而改变种群的基因频率，C 正确；种群基因频率的改变导致生物进化，生殖隔离的出现才导致新物种的形成，D 错误。

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