2023届高考生物二轮复习精研重难点(四)基因频率在遗传概率计算中的应用学案

精研重难点(四)　基因频率在遗传概率计算中的应用

从“高度”上研究高考

[典例]　(2021·广东高考)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和 1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是(　 )

A．15%、85%  　　B．25%、75%

C．35%、65%  　　D．45%、55%

[解析]　基因频率是指在一个种群的基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。由题意可知，该兔种群由500只纯合白色脂肪兔(FF)和1 500只淡黄色脂肪兔(ff)组成，故F的基因频率＝(500×2)/(2 000×2)＝25%，f的基因频率＝1－25%＝75%。

[答案]　B

从“深度”上提升知能

1．利用遗传平衡定律计算人类遗传病的患病概率的解题模板

2．当基因位于X染色体上时其基因频率和基因型频率相关的规律总结(以色盲为例，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)人群中色盲基因的频率＝男性中色盲基因的频率＝女性中色盲基因的频率(都约为7%)

(3)色盲在男性和女性中发病率的关系

3．自交与自由交配中基因频率的计算

从“宽度”上拓展训练

1．下列关于遗传学的计算，正确的是(　 )

A．某学校(男女各半)中，有红绿色盲患者3.5%(均为男生)，色盲携带者占5%，则该校学生中的色盲基因频率为7%

B．若在某地区色盲遗传调查中Xb的基因频率为8%，理论上在人群中男性患者所占比例为8%

C．若某地区白化病的致病基因频率为a，则该地区正常个体中白化病致病基因携带者所占的比例为2a/(1－a)

D．若某地区抗维生素D佝偻病的致病基因频率为b，则该地区人群中女性个体不患抗维生素D佝偻病所占的比例为(1－b)2/2

解析：选D　假设该学校200人，男生100人，女生100人，有红绿色盲患者3.5%，且均为男生(XbY，有7人)，色盲携带者占5%(XBXb，有10人)，则该校学生中的色盲基因频率为Xb基因的数量/(XB基因的数量＋Xb基因的数量)＝(7＋10)/(200＋100)＝17/300，A错误；若在某地区色盲遗传调查中Xb的基因频率为8%，理论上在人群中男性患者(XbY)所占比例为8%×1/2＝4%，B错误；白化病为常染色体隐性遗传病，假设相关基因用D、d表示，若某地区白化病的致病基因频率为a，患白化病的概率(基因型为dd)为a2，携带者的概率(基因型为Dd)为2×a×(1－a)，显性纯合子(基因型为DD)的概率为(1－a)2，则该地区正常个体(D_)中白化病致病基因携带者(Dd)所占的比例为2×a×(1－a)/[2×a×(1－a)＋(1－a)2]＝2a/(1＋a)，C错误；抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病，假设相关基因用E、e表示，若某地区抗维生素D佝偻病的致病基因频率为b，那么女性产生正常配子的概率为(1－b)，男性产生正常的含X染色体的配子的概率为(1－b)/2，则该地区人群中女性个体不患抗维生素D佝偻病(XeXe)所占的比例为(1－b)2/2，D正确。

2．(2022·吕梁一模)某种家兔的毛色由常染色体上的一对等位基因控制，灰色(R)对黑色(r)为显性，灰色基因所在染色体上存在隐性致死基因d，该基因纯合时致死。若某人工饲养的家兔种群中，灰毛和黑毛的基因频率各占一半，让其随机交配得到子代。下列说法正确的是(　 )

A．F1中黑毛个体所占的比例是1/4

B．F2兔群中Rr∶rr为1∶1

C．随着交配代数的增加，兔群中纯合子的比例逐代降低

D．随着交配代数的增加，兔群中R的基因频率逐代增加

解析：选B　由题意可知，该种群中灰毛和黑毛的基因频率各占一半，且基因型为RR的个体致死，故该种群中的基因型均为Rr，随机交配F1中黑毛个体所占的比例是1/3，A错误；F1中灰毛个体∶黑毛个体＝2∶1，则R基因频率为1/3，r基因频率为2/3，随机交配所得F2中基因型及其比例为1/9RR(致死)、4/9Rr、4/9rr，故F2兔群中Rr∶rr为1∶1，B正确；隐性致死基因d纯合时致死，即RR纯合致死，也就是逐代淘汰显性纯合子，R的基因频率逐代降低，r的基因频率逐代增加，rr的基因型频率逐代增加，C、D错误。

3．(2022·达州二模)现有一个较大的熊猫种群，雌雄数量相等，且雌雄之间可以自由交配，若该种群中B的基因频率为60%，b的基因频率为40%，则下列有关说法正确的是(　 )

A．大熊猫种群中全部B基因和b基因的总和构成大熊猫种群的基因库

B．若该对等位基因只位于X染色体上，则该种群中XbY的基因型频率为40%

C．若该对等位基因位于常染色体上，则种群中杂合雌性熊猫概率为48%

D．若某个体的精原细胞在分裂过程中B基因突变为b基因，b基因不一定遗传给后代

解析：选D　基因库是一个种群中所有个体所含有的全部基因的总和，因此，大熊猫种群中全部B基因和b基因的总和不能构成大熊猫种群的基因库，A错误；若该对等位基因只位于X染色体上，则雄性群体中XbY的基因型频率＝b的基因频率＝40%，该种群(雌雄数量相等)中XbY的基因型频率为40%÷2＝20%，B错误；若该对等位基因位于常染色体上，Bb的基因型频率＝2×60%×40%＝48%，杂合雌性熊猫概率为1/2×48%＝24%，C错误；精原细胞可以进行减数分裂和有丝分裂，若某个体的精原细胞进行有丝分裂，在分裂过程中B基因突变为b基因，b基因不一定遗传给后代，D正确。

[微课微练·一点一评]

一、选择题

1．(2022·铜仁模拟)人类血友病是伴X染色体隐性遗传病。现有一对非血友病的夫妇生育了两个非双胞胎女儿甲和乙。甲与一个非血友病的男子丙结婚，育有一个患血友病的男孩。乙与一个非血友病的男子丁结婚，并已怀孕。以下叙述错误的是(　 )

A．乙生出患血友病男孩的概率为1/8

B．若乙生了一个患血友病的XXY型儿子，可能是丁减数第一次分裂异常所致

C．血友病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率

D．为避免乙生出血友病孩子，建议其应进行产前诊断

解析：选B　假设用H/h表示人类血友病相关基因，甲与非血友病男子丙育有患血友病的男孩，甲的基因型为XHXh，则非血友病夫妇的基因型为XHXh和XHY，乙基因型为1/2XHXH、1/2XHXh，与一个非血友病的男子丁(XHY)结婚，生出患血友病男孩(XhY)的概率为1/2×1/4＝1/8，A正确；若乙生了一个患血友病的XhXhY型儿子，则乙的基因型为XHXh，而丈夫丁(XHY)不含血友病基因，故由于乙在减数第二次分裂后期着丝点分裂后，含h基因的两条X染色体移向细胞同一极，从而产生了XhXh的卵细胞，导致患血友病的XhXhY型儿子的出生，B错误；血友病为伴X染色体隐性遗传病，男性只有一条X染色体，男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率，C正确；据以上分析可知，乙基因型为1/2XHXH、1/2XHXh，与一个非血友病的男子丁结婚，可能会生出患血友病的儿子，建议其应进行产前诊断，D正确。

2．(2022·长沙一模)果蝇的棒眼基因(B)和正常眼基因(b)只位于X染色体上。科学家通过基因工程培育出一特殊棒眼雌性果蝇品系(XBXb)，其中一条X染色体上携带隐性致死基因s，已知当s基因纯合(XsXs、XsY)时能使胚胎致死。让该果蝇品系与正常眼雄性交配，下列说法错误的是(　 )

A．若致死基因s位于XB染色体上，产生的子代群体中B基因频率是1/6

B．若致死基因s位于Xb染色体上，产生的子代群体中B基因频率是2/5

C．若让该果蝇品系与棒眼雄性交配，也可以判断致死基因s位于哪条X染色体上

D．若子代中偶然发现一只成活的XXY正常眼果蝇，可能是父本在减数第一次分裂时同源染色体Xb与Y未分离，进入同一生殖细胞中

解析：选A　若致死基因s位于XB染色体上，该果蝇品系基因型为XBsXb，与正常眼雄果蝇(XbY)交配，杂交后代XBsY胚胎致死，子代果蝇基因型分别为XBsXb、XbXb、XbY，比例为1∶1∶1，因此B基因频率为1/5，A错误。若致死基因s位于Xb染色体上，该果蝇品系基因型为XBXbs，与正常眼雄果蝇(XbY)交配，杂交后代XbsY胚胎致死，子代果蝇基因型分别为XbXbs、XBXb、XBY，比例为1∶1∶1，因此B基因频率为2/5，B正确。让该果蝇品系与棒眼雄性交配，若致死基因s在XB染色体上，杂交后代XBsY致死，子代只有正常眼雄果蝇；若致死基因s在Xb染色体上，杂交后代XbsY致死，子代只有棒眼雄果蝇，因此也可以判断出致死基因s位于哪条X染色体上，C正确。若子代中偶然发现一只成活的性染色体为XXY的正常眼果蝇，基因型为XbXbY，可能是父本减数第一次分裂后期同源染色体未分离，进入同一生殖细胞中，产生基因型为XbY的精子，XbY精子与Xb卵细胞结合形成XbXbY正常眼果蝇；也可能是母本在减数第二次分裂后期着丝点分裂后染色体移向细胞同一极，形成XbXb的卵细胞，再与Y精子结合形成XbXbY正常眼果蝇，D正确。

3．(2022·兰州模拟)某种植物雄株的性染色体为XY，雌株的性染色体为XX，等位基因A和a是伴X染色体遗传的，分别控制阔叶(A)和细叶(a)，且带a基因的花粉有50%败育。用阔叶雄株和杂合阔叶雌株进行杂交得到子一代，再让子一代相互杂交得到子二代。理论上下列说法正确的是(　 )

A．子二代中雌株数∶雄株数为3∶4

B．子二代雌株中，阔叶∶细叶为3∶1

C．子二代雌株中，A基因频率∶a基因频率为3∶1

D．子二代雄株中，A基因频率∶a基因频率为1∶3

解析：选A　阔叶雄株(XAY)与杂合阔叶雌株(XAXa)进行杂交得到子一代，子一代中雄株为1/2XAY、1/2XaY，由于带a基因的花粉有50%败育，则可产生配子XA∶Xa∶Y＝(1/2×1/2)∶(1/2×1/2×1/2)∶1/2＝2∶1∶4，子一代中雌株为1/2XAXA、1/2XAXa，可产生3/4XA、1/4Xa两种配子，子一代相互杂交，雌雄配子随机结合，子二代的基因型及比例为XAXA∶XAXa∶XaXa∶XAY∶XaY＝(2/7×3/4)∶(2/7×1/4＋1/7×3/4)∶(1/7×1/4)∶(3/4×4/7)∶

(1/4×4/7)＝6∶5∶1∶12∶4，所以雌株数∶雄株数为(6＋5＋1)∶(12＋4)＝3∶4，雌株中阔叶∶细叶为(6＋5)∶1＝11∶1，A正确，B错误；根据以上所得数据，子二代雌株中，A基因频率为(6/12＋1/2×5/12)＝17/24，a的基因频率为1－17/24＝7/24，所以A基因频率∶a基因频率为17∶7，C错误；根据以上所得数据，子二代雄株中，A基因频率为12÷(12＋4)＝3/4，a的基因频率为1－3/4＝1/4，所以A基因频率∶a基因频率为3∶1，D错误。

4．(2022·南宁一模)在对某植物种群进行调查时，发现基因型为AA和aa的植株所占比例分别为10%和70%，假定各种基因型个体的生存能力相同。第二年对该植物种群进行调查，发现基因型为AA和aa的植株所占比例分别为4%和64%。下列相关叙述不正确的是(　 )

A．第二年该种群中A和a的基因频率分别为20%和80%

B．第二年该种群全部个体所含有的全部基因构成该种群的基因库

C．种群中基因型为Aa的植株由20%变为32%，说明该种群发生了进化

D．现代生物进化理论认为自然选择会导致种群基因频率发生定向改变

解析：选C　第二年基因型为AA和aa的植株所占比例分别为4%和64%，则Aa的植株所占比例为32%，故A的基因频率＝4%＋1/2×32%＝20%，a的基因频率＝1－20%＝80%，A正确；基因库是指一个种群中所有个体所含有的全部基因，B正确；生物进化的实质是种群基因频率的改变，第一年中A的基因频率＝10%＋1/2(1－10%－70%)＝20%，a的基因频率＝1－20%＝80%，第二年与第一年相比，种群基因频率不变，所以种群没有发生进化，C错误；现代生物进化理论认为自然选择会导致种群基因频率发生定向改变，进而导致进化，D正确。

5．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)就会发生斑秃，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第二次分裂时，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：选A　女性需要有两个斑秃基因(PB)才会表现为斑秃。斑秃女性(PBPB)和正常男性(pbpb)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，在减数第二次分裂前期和中期可能有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的表现型正常的女孩，D错误。

二、非选择题

6．(2022·兰州一模)豚鼠的野生型体色有黑色、灰色和白色，其遗传受两对等位基因D、d和R、r控制。当个体同时含有显性基因D和R时，表现为黑色；当个体不含有D基因时，表现为白色；其他类型表现为灰色。现有两个纯合品系的亲本杂交，其结果如下表：

回答下列问题：

(1)上述实验结果表明，两对等位基因间遵循____________定律，等位基因R、r位于______(填“常”或“X”)染色体上，亲本白色雄性豚鼠的基因型为________，F2中r的基因频率为________。

(2)某小组利用上述实验中豚鼠为实验材料，尝试选择不同体色的豚鼠进行杂交，使杂交后代中白色豚鼠只在雄性个体中出现。你认为该小组______(填“能”或“不能”)成功，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)由实验结果可知，两对等位基因遵循自由组合定律，由F1类型及比例可知体色与性别相关并排除伴Y染色体遗传，若D、d在X染色体上，结合题意无法得出F1类型及比例，则R、r在X染色体上，可推知纯合亲本基因型为ddXRY和DDXrXr，则F1雌、雄鼠基因型分别为DdXRXr、DdXrY，F1相互交配，没有选择和基因突变，F2中r的基因频率与F1相同，为2/3。(2)由题意可知，白色豚鼠不含有D基因，D、d位于常染色体上，其遗传与性别无关，因此不能使杂交后代中白色豚鼠只在雄性个体中出现。

答案：(1)自由组合　X　ddXRY　2/3　(2)不能　白色豚鼠的基因型为dd__，D、d位于常染色体上，其遗传与性别无关