7.2现代生物理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化 （一）种群是生物进化的基本单位
1、种群：是指生活在一定的时间和空间内的同种生物全部个体的总和。是生物繁殖的基本单位；也是生物进化的基本单位。 2、物种与种群的比较
3、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。
4、基因频率：在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。
5、基因型频率：种群中某基因型个体数占该种群个体总数的比例。
6、种群中基因频率的计算类型（常染色体） ①、已知基因型个数，求基因频率
某基因频率＝（纯合子个体数×2 +杂合子个体数）÷（总个体数×2 ）
如：已知人的褐眼 (A）对蓝眼（a）是显性。在一个30000 人的人群中，蓝眼人有3600人；褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人，那么在这一人群中A和a基因频率分别为_64%_和__36%__。
②、已知基因型频率，求基因频率
如：设二倍体生物个体中有两个等位基因A和a，假如种群中已知AA%=30%．Aa%=60%．aa%=10%，那么A基因的频率是 、a基因的频因的频率是 。（60% 40%） ③伴X染色体遗传方式（Y染色体上没有其等位基因）
如：据调查，某小学的小学生中，基因型的比例为XBXB（43.32%）、XBXb（6.36%）、XbXb
1
（0.32%）、XBY（46%）、XbY（4%），则在该地区XB和Xb的基因频率分别是多少？ 7、哈代－温伯格平衡定律
①前提条件：种群大；种群个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。 ②推导过程
a．设一对等位基因为 A 和 a，其频率分别为 p 与 q(p＋q＝1)。b．亲代 AA 和 aa 自然交配后 F1代具有 AA、Aa、aa 三种基因型，其频率如下列公式：
[p(A)＋q(a)]2＝p2(AA)＋2pq(Aa)＋q2(aa)，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。三种基因型的频率也为1.
例1：在一个自由交配的种群中，如果隐性个体全部淘汰且设AA个体占18%。（1）计算该种群中A和a的基因频率。（2）该种群中的子代中ＡＡ和Ａa的基因型频率及其中的基因频率。 18%×2＋82% 析：（１）ＡＡ＝18%，Ａa＝82% Ａ＝ =59% a＝41% 2
（2）子代中：AA＝P2＝59%×59% Aa＝2 pq＝2×59%×41% 59%×59%
∴AA＝ ＝42% Aa＝58% 子代中A＝（42%×2＋58%）/2=71% 59%×59%+2×59%×41% A＝29%
例2：人类的苯丙酮尿症是由隐性基因控制的，如果群体的发病率是1/10000表现正常的个体婚配生出患苯丙酮尿症小孩的几率是多少？
析：q2＝1/10000 即q＝1/100 2pq＝Aa＝2×99%×1% Aa在表现型正常中的频率是 2pq/（p2＋2pq）＝2q/（p＋2q）
∴生出病孩的几率是[2q/（p＋2q）]2×1/4aa＝0.01%
例3：已知某学生种群中有780名女生，其中有色盲23人，携带者52人。820名男生中有65人色盲，求该种群中色盲基因的频率为？
b
析：X＝（23×2＋52＋65）/（780×2＋820）＝6.8%
bb
（1）这里求到的是一个总X频率是指该学生种群中X频率（男女人数不均统计偏差等故混在一起计算的） （2）由于Y没计算
bbbbbb
求出XX时指的是该种群下一代女性中XX所占的频率。且两个X分别是指女性中X的频
b
率（23×2＋52/780×2）0.0628和男性中X的频率（65/820）0.0793 b
XY则是子代男性中的频率，即和性别相关联的要分开计算。
例4：据调查，某地人群基因型为XBXB的比例为42.32%、XBXb为7.36%、XbXb为0.32%、XBY为46%、XbY为4%，求该地区XB和Xb的基因频率。 (1)92%,8% (2)0.3,0.1,0.6
【解析】 (1)B和b这对等位基因只存在于X染色体上。XB、Xb配子比率分别为42.32%＋1/2×46%＋1/2×7.36%＝69%,0.32%＋1/2×4%＋1/2×7.36%＝6%，故XB、Xb基因频率分别为69%/(69%＋6%)×100%＝92%,1－92%＝8%；此外，可取100个个体，先分别求出XB和Xb基因的个数，XB、Xb分别为42.32×2＋7.36＋46＝138,7.36＋0.32×2＋4＝12，再计算百分比。
例5：AAXBXb×aaXbY产生的后代自由交配的后代中双隐性个体占总数的多少？（9/64） 析：AAXBXb×aaXbY产生了
2
1Bb XX433131bb 1Aa XX雌性中XB＝ Xb＝ 自由交配后代♀中XbXb＝×＝
442844331B11XY 雄性中XB＝ Xb＝ ♂中XbY＝×1＝
444221BXY 433aaXbXb＝占雌雄所有个体的
643233339aaXbY＝占雌雄所有个体的 故双隐性占所有个体的几率＝×＝
1664326432
例6：控制一种蛾浅颜色的等位基因是a深颜色的是A是显性，设有664只浅颜色蛾和360只深色蛾，群体达到平衡，那么有多少只蛾是杂合体？
析：aa频率＝640/（640＋360） a＝0.8 A=0.2
因为已达到遗传平衡设杂合体为x AA＝360－x 0.8＝（640×2＋x）/1000×2得320只。
注：如果达到遗传平衡表明任何一代的基因频率是相同的。
例7、在欧洲人群中每2500人有一人患囊性纤维病，常染色体上隐性遗传病，一对健康夫妇有一个患此病的孩子，以后该妇女与一健康男子再婚，问这对夫妇再生一个孩子患病的概率是（1/100）
例8：果蝇的红眼和白眼是性染色体上一对等位基因控制的相对性状，用一对红眼♂果蝇交配，子一代中出现白眼果蝇，让子一代果蝇自由交配，理论上子二代果蝇中红眼与白眼的比例为 （13：3）
1DD 1Dd 1D1XX XXXY XdY
4444111131♀性中XD＝（×2＋）/（×2＋×2）＝XD Xd＝Xd
44444411♂性中XD＝XD Xd＝Xd
223111771F2中♀性红眼：XD×（ XD＋ Xd）＋ Xd× XD＝ 占所有个体的
442228161111 白眼： Xd× Xd＝ 占所有个体的
4281633 ♂性红眼：XDY 占所有个体的
4811白眼： XdY 占所有个体的
48析：XDXd×XDY 得F1：或：
子一代果蝇自由交配有四种可能：
1、XDY（1/2）× XDXD（1/2）→ XDY（1/8）、XDXD（1/8）
3
2、XdY（1/2）× XDXD（1/2）→ XDY（1/8）、XDXd（1/8）
3、XDY（1/2）× XDXd（1/2）→ XDY（1/16）、XdY（1/16）、XDXD（1/16）、XDXd（1/16）
4、XdY（1/2）× XDXd（1/2）→ XDY（1/16）、XdY（1/16）、XDXd（1/16）、XdXd（1/16）
子二代果蝇中白眼（XdY、XdXd）的比例是 3/16 所以，子二代果蝇中红眼与白眼的比例是13：3
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
1．可遗传变异的来源：基因突变、基因重组以及染色体变异。其中染色体变异和基因突变统称为突变。 是生物进化的原材料，但不能决定生物进化的方向。
2．基因突变产生新的基因（不一定是等位基因，原核生物，病毒等没有同源染色体）：这就可能使种群的基因频率发生变化。突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。
3．种群基因突变数的计算：每一代出现的种群突变数＝种群个体数×每个个体基因数×每个基因的突变率。
4．突变是不定向的，基因重组是随机的，所以可遗传的变异只能为进化提供原材料，而不能决定生物进化的方向。生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。 （三）自然选择决定生物进化的方向 1、自然选择对种群基因频率变化的影响
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浅色桦尺蠖的生存，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？
2、基因频率改变的因素
（1）突变（２）基因重组（３）自然选择（４）遗传漂变（５）迁移等
3、选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变。只要是基因频率发生改变了就说明生物进化了但不是基因型的改变。
二、隔离与物种的形成 （一）物种的概念 １、种群和物种的区别
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