高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》一 种群基因组成的变化第1课时习题

第3节　种群基因组成的变化与物种的形成

第1课时　种群基因组成的变化

合格考达标练

1.下列有关基因库、基因频率和生物进化的叙述错误的是 (　　)

A.控制果蝇眼色的全部基因构成基因库

B.秦岭地区所有金丝猴的全部基因构成基因库

C.某个种群中某等位基因如A和a的基因频率之和等于1

D.变异为生物进化提供了原材料,不决定生物进化的方向

答案 A

2.下列与种群有关的叙述,不正确的是(　　)

A.一片树林中的全部猕猴是一个种群

B.基因型频率是指在一个种群基因库中,某种基因型的个体在种群中所占的比值

C.一个种群的基因库在代代相传中得以保持和发展

D.种群的基因频率是恒定不变的

答案 D

解析 可遗传的变异、自然选择等可使种群的基因频率发生改变,D项错误。

3.已知一批豌豆种子中AA和Aa个体的数目之比为1∶2,在自然状态下种植,若不同植株结实率相同,每一代都淘汰aa的植株,则F2中AA∶Aa为(　　)

A.3∶2 B.5∶4 C.7∶2 D.19∶8

答案 C

解析 这批豌豆中,AA占1/3,Aa占2/3,其中1/3AA自交后代不发生性状分离,基因型均为AA;2/3Aa自交后代发生性状分离,后代为2/3×(1/4AA、1/2Aa、1/4aa),F1中,AA、Aa、aa的数量之比为(1/3+2/3×1/4)∶(2/3×1/2)∶(2/3×1/4)=3∶2∶1,淘汰aa的植株后,AA占3/5,Aa占2/5,其中3/5AA自交后代不发生性状分离,基因型均为AA;2/5Aa自交后代发生性状分离,后代为2/5×(1/4AA、1/2Aa、1/4aa),F2中,AA、Aa、aa的数量之比为(3/5+2/5×1/4)∶(2/5×1/2)∶(2/5×1/4)=7∶2∶1。

4.调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例如下表。

则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(　　)

A.6%、8% B.92%、8%

C.78%、92% D.8%、92%

答案 B

解析 伴性遗传的基因频率计算,只计数等位基因所存在的染色体,即男性只统计一个基因,女性中统计两个基因,所以该校学生中Xb的基因频率为

×

100%=8%,则XB的基因频率为92%。

5.某种田鼠的毛色褐(S)对灰(s)为显性。一个田鼠种群迁入新环境第1年基因型为SS个体占10%,Ss个体占20%,ss个体占70%。由于该环境条件不利于灰色鼠生存,使得第2年灰色鼠减少了10%。下列叙述错误的是              (　　)

A.若干年后s基因频率降为0

B.S基因频率从20%变为21.5%

C.此过程说明田鼠种群发生进化

D.灰色鼠减少是自然选择的结果

答案 A

解析 该环境条件不利于灰色鼠ss生存,但褐色的个体(Ss)中有s基因,若干年后s基因频率不会降为0,A项错误;SS=10%,Ss=20%,ss=70%,因此S基因频率为10%+1/2×20%=20%,假设种群个体总数为100个,由于该环境条件不利于灰色鼠生存,使得灰色鼠减少了10%,则第2年灰色鼠减少70%×100×10%=7(个),则种群个体总数变为93个,基因型为SS的频率是10/93,基因型为Ss的频率是20/93,基因型为ss的频率是63/93,S基因频率为10/93+1/2×20/93=20/93≈21.5%,B项正确;生物进化的实质在于种群基因频率的改变,s基因频率减小,所以田鼠种群发生了进化,C项正确;灰色鼠减少了10%,是由于环境条件不利于灰色鼠生存,这是自然选择的结果,D项正确。

6.下列符合现代进化理论叙述的是(　　)

①种群是生物进化的基本单位　②可遗传变异为生物进化提供了原材料　③生物进化是以某一具体的生物个体的进化来进行的　④自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向

A.①②④ B.①②③ C.②③④ D.①③④

答案 A

解析 现代进化理论认为种群是生物进化的基本单位,①正确;可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异,可以为生物进化提供原材料,②正确;生物进化的基本单位是种群,而不是个体,③错误;自然选择决定生物进化的方向,生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,④正确。综上所述,正确的是①②④,故选A项。

7.下列不能体现生物正在进化的是(　　)

A.杂合高茎豌豆通过连续自交导致后代纯合子频率越来越高

B.杂交育种通过不断地自交、筛选和淘汰使得纯合矮秆抗病小麦比例越来越高

C.在黑褐色环境背景下,黑色桦尺蛾被保留,浅色桦尺蛾被淘汰

D.青霉菌通过辐射诱变和选择保留高产量的青霉素菌株

答案 A

解析 杂合高茎豌豆通过连续自交导致后代纯合子频率越来越高,但相关的基因频率没有改变,不能体现生物正在进化,A项符合题意;“杂交育种通过不断地自交、筛选和淘汰使得纯合矮秆抗病小麦比例越来越高”“青霉菌通过辐射诱变和选择保留高产量的青霉素菌株”,都是在人工选择下,导致种群的基因频率发生改变,这能体现生物正在进化,B、D两项不符合题意;在黑褐色环境背景下,黑色桦尺蛾被保留,浅色桦尺蛾被淘汰,这是自然选择导致种群的基因频率发生改变的结果,能体现生物正在进化,C项不符合题意。

8.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基因型频率、A基因频率和自交产生的后代中AA基因型频率、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

答案 C

解析 根据题意分析,已知AA=16%,aa=36%,则Aa=1-16%-36%=48%,A基因频率=16%+1/2×48%=40%,a基因频率=36%+1/2×48%=60%。若随机交配,后代的基因型频率为:AA=40%×40%=16%,aa=60%×60%=36%,Aa=2×40%×60%=48%;若自交,后代的基因型频率为:AA=16%+48%×1/4=28%,aa=36%+48%×1/4=48%,Aa=48%×1/2=24%,自交后代的基因频率是:A=28%+24%×1/2=40%,a=48%+24%×1/2=60%。因此该种群随机交配产生的后代中AA基因型频率、A基因频率和自交产生的后代中AA基因型频率、A基因频率的变化依次为不变、不变、增大、不变。

9.最新《自然》载文:科研人员从一种溶杆菌属的细菌中提取了一种新型抗生素(Lysocin E),它能对抗常见抗生素无法对付的超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。下列相关叙述正确的是(　　)

A.超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗药性变异来源于突变或基因重组

B.按照现代进化理论解释超级细菌形成的实质是,自然选择使耐药性变异菌株定向积累的结果

C.“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成意味着该种群一定发生了进化

D.使用新型抗生素(Lysocin E)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群消亡

答案 C

解析 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌是原核生物,细胞中没有染色体,不进行有性生殖,所以可遗传变异的来源是基因突变,没有基因重组与染色体变异,A项错误;超级细菌形成的实质是,种群基因频率的改变,B项错误;“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成是原有种群的基因频率发生了定向的改变,该种群一定发生了进化,C项正确;使用新型抗生素(Lysocin E)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群的基因频率发生定向改变,并不一定使其消亡,D项错误。

10.回答下列有关生物进化的问题。

图1

(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程,X、Y、Z表示生物进化的基本环节。X、Y分别是　　　　　、　　　　　　　　　。 

(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成,这些个体的总和称为　　　　,这是生物进化的　　　　　　　　。 

(3)小岛上生存的所有蜥蜴个体含有的全部基因,称为蜥蜴的　　　　　　。 

(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因;w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。

图2

①由于蜥蜴过度繁殖,导致　　　　　　　　加剧。 

②小岛上食物短缺,联趾蜥蜴数量比例反而逐渐上升,其原因可能是 

　。 

③图2所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是蜥蜴群体内的　　　　　　　　发生了改变。 

答案 (1)变异　自然选择　(2)种群　基本单位　(3)基因库　(4)①生存斗争　②联趾个体趾间有蹼,适于游泳,可以从水中获取食物。因此,在岛上食物短缺时,联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可)　③基因频率

解析 (1)由图可知,X表示变异,Y表示自然选择。(2)小岛上蜥蜴原种个体总和构成一个种群,种群是生物进化的基本单位。(3)小岛上生存的所有蜥蜴个体含有的全部基因称为小岛上该蜥蜴种群的基因库。(4)蜥蜴的过度繁殖导致生存斗争加剧,使小岛上食物短缺,而联趾蜥蜴能游泳,可以获取更多食物,更好地适应环境,数量比例就会逐渐增加,这种变化的本质是种群基因频率的变化。

等级考提升练

11.(多选)家蝇对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性的原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。下表是对某市不同地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。

下列叙述正确的是(　　)

A.上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对缺失的结果

B.甲地区家蝇种群中抗性基因频率为12%

C.比较三地区抗性基因频率可知乙地区抗性基因突变率最高

D.丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果

答案 BD

解析 家蝇神经细胞膜上通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对替换的结果;甲地区家蝇种群中抗性基因的频率为2%+1/2×20%=12%;比较三地区抗性基因频率不能推断出抗性基因突变率的大小关系;自然选择可以使基因频率发生定向改变,因此丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果。

12.(多选)假设羊的毛色遗传由一对基因控制,黑色(B)对白色(b)为显性。一个随机交配多代的羊群中,白毛和黑毛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。下列说法不正确的是(　　)

A.淘汰前,该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增加

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B基因频率和Bb基因型频率均逐渐增加

答案 ABD

解析 据题意可知,B的基因频率=b的基因频率=0.5,由于羊群是随机交配多代,则bb的基因型频率=0.5×0.5=0.25,则B_的基因型频率=1-0.25=0.75,即淘汰前,该羊群中黑色个体数量占75%,白色个体数量占25%,二者数量不相等,A项错误;淘汰前,杂合子(Bb)所占比例=2×0.5×0.5=0.5,纯合子占1-0.5=0.5=50%,淘汰前,不管随机交配多少代,羊群中纯合子的比例始终为50%,B项错误;没有淘汰前,B的基因频率=1/2,b的基因频率=1/2,BB的基因型频率为1/2×1/2=1/4,Bb的基因型频率=2×1/2×1/2=1/2,bb的基因型频率为1/2×1/2=1/4。淘汰白色个体,可知BB的基因型频率=1/3,Bb的基因型频率为2/3,则B的基因频率为2/3,b的基因频率为1/3。黑色个体随机交配,下一代BB的基因型频率为2/3×2/3=4/9,Bb的基因型频率为2×2/3×1/3=4/9,bb的基因型频率=1/3×1/3=1/9,淘汰白色个体可求出Bb的基因型频率为1/2,B的基因频率=3/4,b的基因频率=1/4。黑色个体随机交配可知,下一代BB的基因型频率为3/4×3/4=9/16,Bb的基因型频率为6/16,bb的基因型频率为1/16,淘汰白色个体,可知Bb的基因型频率=2/5,进一步可求出B的基因频率=4/5,由上述分析可知,随着淘汰代数的增加,B基因频率的变化为1/2→2/3→3/4→4/5,即B的基因频率逐渐增加,Bb的基因型频率的变化为1/2→2/3→1/2→2/5,即Bb的基因型频率不是逐代增加的,且白色羊至少要淘汰2代,才能使b基因频率下降到25%,C项正确,D项错误。

13.不同基因型的褐鼠对灭鼠灵药物的抗性及对维生素K的依赖性(即需要从外界环境中获取维生素K才能维持正常的生命活动)的表型如下表。若对环境中维生素K含量不足的褐鼠种群长期连续使用灭鼠灵进行处理,则褐鼠种群中(　　)

A.基因r的频率最终下降至0

B.抗性个体RR∶Rr=1∶1

C.RR个体数量增加,rr个体数量减少

D.绝大多数抗性个体的基因型为Rr

答案 D

解析 根据题意推测,对环境中维生素K含量不足的褐鼠种群长期连续使用灭鼠灵进行处理,会有基因型为Rr的个体活着,所以基因r的频率不可能下降至0,A项错误;RR个体对维生素K依赖性是高度,而rr个体对灭鼠灵敏感,所以RR和rr个体数量都在减少,存活的个体中绝大多数个体的基因型为Rr,B、C两项错误,D项正确。

14.请根据以下不同情况,回答下列有关变异与生物进化的问题。

(1)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以　　　　　　(填“基因”或“染色体”)为单位的变异。染色体变异不同于基因突变之处有①染色体变异涉及的碱基对的数目比基因突变的多,②　  

(从观察或对性状影响的角度考虑)。

(2)某动物种群中,基因型为AA、Aa和aa的个体依次占25%、50%和25%。若该种群中基因型为aa的个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代中AA∶Aa∶aa=　　　　　　。 

(3)果蝇的隐性突变基因a纯合时雌蝇不育(无生殖能力),但雄蝇无影响。一对基因型为Aa的果蝇交配产生子一代,子一代随机交配产生子二代。子二代与子一代相比,A的基因频率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(4)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且种群中只有Aa一种基因型。若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,则对该结果最合理的解释是　　　　　　　　　　　　　。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中所有个体的基因型及比例应为　　　　　　　　　　。 

答案 (1)染色体　染色体变异可以通过显微镜观察到,基因突变则不能(或染色体变异对性状的影响通常大于基因突变)　(2)4∶4∶1　(3)增大　(4)A基因纯合致死　Aa∶aa=1∶1

解析 (1)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以个别染色体为单位的变异,基因突变是基因中个别碱基对的变化,不会引起基因数目和排列顺序的变化,染色体变异涉及的碱基对数目变化多,会引起基因数目和排列顺序的变化,对性状的影响较大,染色体变异在显微镜下可以观察到,而基因突变不能。(2)AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力,则具有繁殖能力的个体中,AA占1/3,Aa占2/3;因此A的基因频率为1/3+2/3×1/2=2/3,a的基因频率为1/3,后代中AA的基因型频率为2/3×2/3=4/9,Aa为2×1/3×2/3=4/9,aa为1/3×1/3=1/9,下一代中AA∶Aa∶aa=4∶4∶1。(3)按照分离定律,一对基因型为Aa的果蝇交配产生的后代的基因型及比例是AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,子一代雄性个体都是可育的,产生的雄配子的类型及比例是A∶a=1∶1,雌性个体aa不育,因此产生的卵细胞的基因型及比例是A∶a=2∶1,子一代自由交配得到的子二代的基因型是AA∶Aa∶aa=2∶3∶1,子二代A的基因频率是2/6+1/2×3/6=7/12,子二代与子一代相比,A的基因频率增大。(4)如果只有一种基因型Aa的果蝇种群随机交配的实验结果是子一代中只有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,说明存在显性纯合致死效应(或A基因纯合致死或AA致死或A显性基因纯合致死);根据这一解释,第一代中产生的配子的基因型及比例关系是A∶a=1∶2,第一代再随机交配,第二代中Aa=2×1/3×2/3=4/9,aa=2/3×2/3=4/9,所以第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为1∶1。

15.某中学生物学研究小组为探究人工选择对种群基因频率的影响,选用纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验。已知果蝇的长翅(B)对残翅(b)为显性,且控制翅形的基因位于常染色体上。他们的实验过程如下:

a.选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行杂交,获得子一代雌雄果蝇;

b.让子一代果蝇连续自由交配五代,同时在每一代中要除去残翅果蝇;

c.当子六代所有长翅果蝇自由交配后,统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比;

d.根据子七代长翅果蝇和残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的频率,得出结论。

据此回答下列问题。

(1)如果按照上述步骤进行,在子三代中,长翅果蝇中纯合子占　　　。 

(2)如果在每代中不除去残翅果蝇,在子三代中,长翅果蝇中纯合子占　　　。 

(3)请判断该实验过程的设计是否科学?　。 

你的理由是　。 

(4)请预测这种人工选择对种群基因频率的影响: 　　　　。 

答案 (1)1/2　(2)1/3　(3)不科学　没有设置对照(没有对照实验)　(4)这种人工选择将导致B基因的基因频率增大,b基因的基因频率减小

解析 (1)纯种长翅雄果蝇与残翅雌果蝇杂交,得子一代,子一代自由交配得子二代,子二代去除残翅果蝇后的基因型及比例为BB∶Bb=1∶2,产生的配子的种类及比例为B∶b=2∶1,故自由交配后子三代中基因型为BB的个体占2/3×2/3=4/9,Bb的个体占2×2/3×1/3=4/9,即子三代长翅果蝇中纯合子占1/2。(2)若每代中不除去残翅果蝇,则子二代中BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,子二代产生的配子B∶b=1∶1,子三代中BB∶Bb∶bb=1/4∶1/2∶1/4=1∶2∶1,故子三代长翅果蝇中纯合子占1/3。(3)要研究人工选择作用是否对种群基因频率产生影响,需要将人工选择作用作为单一的变量,通过将有人工选择作用的种群和自然繁殖的种群繁殖若干代后进行对照得出实验结论。