田奇林

基因頻率與基因型頻率是高中生物中兩個易混淆的概念，它們的計算與遺傳定律的運用和生物進化的知識密切相關(guān)，是生物計算題型中的一個難點。本文將基因頻率與基因型頻率計算的題型進行分析和歸納，希望能幫助同學們理解和掌握這部分知識。

一、概念理解與比較

概念 定義 外延

基因頻率 一個種群基因庫中，某種基因占全部等位基因的比例

基因頻率=×100% 基因頻率是群體遺傳組成的基本標志，不同的種群的同一基因往往其基因頻率不同

基因型頻率 指種群內(nèi)具有某一基因型的個體所占的比例

基因型頻率=×100% 基因頻率≠基因型頻率，基因型頻率改變，基因頻率不一定改變

提醒：注意理解定義中的加粗字。

例1：1928年夏天，英國細菌學家弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉菌菌落周圍沒有細菌生長，但遠處的細菌卻正常生長。之后弗萊明通過一系列實驗發(fā)現(xiàn)青霉素，挽救了無數(shù)生命。而今天，青霉素對許多種細菌都不起作用了。相關(guān)敘述正確的是（ ）

A.青霉菌與細菌之間存在互利共生的關(guān)系

B.耐藥性菌群的形成是抗藥性基因頻率上升的結(jié)果

C.細菌耐藥性是長期大量使用青霉素導致基因突變的結(jié)果

D.細菌產(chǎn)生青霉素抗性基因后，該基因就會被保留不再發(fā)生丟失、突變

【解析】青霉菌菌落周圍沒有細菌生長，遠處的細菌能正常生長，說明二者之間為競爭關(guān)系，故選項A錯誤；今天的青霉素對許多細菌不起作用，原因是細菌產(chǎn)生了耐藥性的變異并且得以生存下來，耐藥性基因頻率逐漸升高得到積累，故選項B正確；細菌的耐藥性是細菌本身產(chǎn)生的變異，不是青霉素使用的結(jié)果，青霉素使用的結(jié)果是使得不耐藥性的細菌被淘汰，耐藥性個體得以生存，故選項C錯誤；細菌產(chǎn)生抗藥性基因后，該基因可能會丟失或發(fā)生突變，故選項D錯誤。

【答案】B

【點評】進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。

二、基因頻率和基因型頻率的計算

1.根據(jù)基因型頻率計算基因頻率

方法總結(jié)：若已知AA、Aa、aa的頻率，求A（a）的基因頻率，則A%=AA%+×Aa%；a%=aa%+

Aa%。

例2：某自由交配的種群在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時間段都經(jīng)歷多次繁殖過程。定期隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、aa的個體數(shù)量變化曲線如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是（ ）

A.在Ⅰ段內(nèi)A的基因頻率是40%

B.A基因突變?yōu)閍基因?qū)е禄蛐皖l率在Ⅱ段發(fā)生劇變

C.Aa個體在Ⅰ、Ⅲ段數(shù)量均為40，說明種群沒有發(fā)生進化

D.在Ⅱ、Ⅲ段，AA個體比aa個體的適應(yīng)能力弱

【解析】Ⅰ段內(nèi)AA有40個，aa有20個，Aa有40個，A的基因頻率是60%，故選項A錯誤；引起基因型頻率改變的因素很多，突變、基因重組、自然選擇等都會最終引起基因型頻率改變，故選項B錯誤；Aa的個體在Ⅰ 、Ⅲ 段數(shù)量相等，但是A和a的基因頻率發(fā)生了改變，基因頻率改變說明種群發(fā)生了進化，故選項C錯誤；由圖可知，Ⅱ 、Ⅲ 段內(nèi)AA的個體逐漸減少至穩(wěn)定，aa的個體逐漸增多至穩(wěn)定，說明AA個體比aa個體的適應(yīng)能力弱，故選項D正確。

【答案】D

針對練習：已知人眼的褐色（A）對藍色（a）是顯性，屬常染色體上基因控制的遺傳。在一個30000人的人群中，藍眼的有3600人，褐眼的有26400人，其中顯性純合子有12000人，那么，這一人群中A基因和a基因的基因頻率分別為（ ）

A.64%和36% B.36%和64%

C.50%和50% D.82%和18%

【解析】由題意可知，該人群中，AA=12000人，Aa=14400人，aa=3600人，總?cè)藬?shù)為30000人，因此該人群中A基因的基因頻率A%=AA%+Aa%=64%，a%=aa%+Aa%=36%。

【答案】A

2.運用哈迪-溫伯格平衡定律，由基因頻率計算基因型頻率

定律內(nèi)容：在一個有性生殖的自然種群中，當?shù)任换蛑挥幸粚Γˋa）時，設(shè)p代表A基因的頻率，q代表a基因的頻率，則：（p+q）2=p2+2pq+q2=1。其中p2是AA（純合子）基因型的頻率，2pq是Aa（雜合子）的基因型頻率，q2是aa（純合子）的基因型頻率。

適用條件：在一個有性生殖的自然種群中，在符合以下五個條件的情況下，各等位基因的基因頻率和基因型頻率在一代代的遺傳中是穩(wěn)定不變的，或者說是保持著動態(tài)平衡的。這五個條件分別是：種群足夠大；種群中個體間的交配是隨機的；沒有突變的發(fā)生；沒有新基因的加入；沒有自然選擇。

例3（2015年安徽卷）：現(xiàn)有兩個非常大的某昆蟲種群，個體間隨機交配，沒有遷入和遷出，無突變，自然選擇對A和a基因控制的性狀沒有作用。種群1的A基因頻率為80%，a基因頻率為20%；種群2的A基因頻率為60%，a基因頻率為40%。假設(shè)這兩個種群大小相等，地理隔離不再存在，兩個種群完全合并為一個可隨機交配的種群，則下一代中Aa的基因型頻率是（ ）

A.75% B.50% C.42% D.21%

【解析】兩個種群的大小相等，所以兩個種群的A基因頻率和a基因頻率可以直接相加，分母擴大一倍，A基因頻率=（80%+60%）/2=70%，a基因頻率=（20%+40%）/2=30%。根據(jù)哈迪–溫伯格平衡定律可知，p=70%，q=30%，所以下一代中Aa的基因型頻率=2pq=2×70%×30%=42%。

【答案】C

針對練習：某昆蟲種群中，基因A決定翅色為綠色，基因a決定翅色為褐色，AA、Aa、aa的基因型頻率分別為0.3、0.4和0.3。假設(shè)該種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，不發(fā)生突變和選擇，則在理論上該種群的子代中aa的基因型頻率為（ ）

A.0.25 B.0.3

C.0.4 D.0.5

【解析】題目要求考生掌握兩點：一是如何利用基因型頻率求出基因頻率，二是如何運用哈迪-溫伯格平衡定律，由基因頻率計算基因型頻率。常染色體上的某基因頻率=×100%=該基因純合子的基因型頻率+該基因雜合子的基因型頻率，計算得A、a的基因頻率都為0.5。由題目設(shè)定條件可知，種群的基因型頻率符合哈迪-溫伯格平衡定律，即：p=0.5，q=0.5；所以該種群的子代中aa的基因型個體出現(xiàn)的頻率為 q2=0.5×0.5=0.25。

【答案】A

3.在伴性遺傳中有關(guān)基因頻率的相關(guān)計算

（1）若某基因在常染色體上，則該基因的基因頻率=×100%。

（2）若某基因只出現(xiàn)在X染色體上，則該基因的基因頻率=×100%。

例4：果蠅長翅（V）和殘翅（v）由一對常染色體上的等位基因控制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個體數(shù)量長期維持在4%，若再向該種群中引入20000只純合長翅果蠅，在不考慮其他因素的前提下，關(guān)于純合長翅果蠅引入后種群的敘述，錯誤的是（ ）

A.v基因頻率降低了50%

B.V基因頻率增加了50%

C.雜合果蠅比例降低了50%

D.殘翅果蠅比例降低了50%

【解析】因該果蠅種群長期保持vv的基因型為4%，由此算出v=0.2，V=0.8，進而計算出引入純種長翅果蠅前，vv有0.04×20000=800，Vv有2×0.2×0.8×20000=6400，VV有0.8×0.8×20000=

12800。引入后，基因頻率v=（800×2+6400）/（40000×

2）=0.1，V=1-0.1=0.9，故A正確，B錯誤。因Vv、vv的數(shù)目不變，而該種群的總數(shù)增加一倍，所以Vv、vv的基因型頻率降低50%，C、D正確。

【答案】B

針對練習：若在果蠅種群中，XB的基因頻率為90%，Xb的基因頻率為10%，雌雄果蠅數(shù)相等，理論上XbXb、XbY的基因型比例依次為（ ）

A.1%、2% B.0.5%、5%

C.10%、10% D.5%、 0.5%

【解析】由于在該果蠅種群中，雌雄果蠅數(shù)相等， 因此雌果蠅產(chǎn)生的配子中，XB的基因頻率應(yīng)為90%，Xb的基因頻率為10%。雄果蠅產(chǎn)生的配子中，有約的含Y染色體的配子，另有約的含X染色體的配子，在含X染色體的雄配子中， XB與Xb的基因頻率也分別為90%和10%。它們配子的結(jié)合情況可從下表中得出：

雄配子

雌配子 Y

（1/2） XB

（1/2）×90% Xb

（1/2）×10%

XB 90% XBY 45% XB XB 40.5% XB Xb 4.5%

Xb 10% XbY 5% XB Xb 4.5% Xb Xb 0.5%

可見，理論上XBY基因型比例為45%，XbY的為5%，XB Xb的為9%，XbXb的為0.5%。

【答案】B

【易錯提醒】（1）注意不同情景下種群基因頻率的計算方法，特別注意常染色體和性染色體之間的細微區(qū)別；（2）關(guān)注哈迪–溫伯格平衡定律的適用條件，以及計算過程中的兩次近似處理。

注：上文摘編自《高考沖關(guān)2016年理綜特刊》。