基因频率与基因型频率的辨析

田奇林

基因频率与基因型频率是高中生物中两个易混淆的概念，它们的计算与遗传定律的运用和生物进化的知识密切相关，是生物计算题型中的一个难点。本文将基因频率与基因型频率计算的题型进行分析和归纳，希望能帮助同学们理解和掌握这部分知识。

一、概念理解与比较

概念 定义 外延

基因频率 一个种群基因库中，某种基因占全部等位基因的比例

基因频率=×100% 基因频率是群体遗传组成的基本标志，不同的种群的同一基因往往其基因频率不同

基因型频率 指种群内具有某一基因型的个体所占的比例

基因型频率=×100% 基因频率≠基因型频率，基因型频率改变，基因频率不一定改变

提醒：注意理解定义中的加粗字。

例1：1928年夏天，英国细菌学家弗莱明发现青霉菌菌落周围没有细菌生长，但远处的细菌却正常生长。之后弗莱明通过一系列实验发现青霉素，挽救了无数生命。而今天，青霉素对许多种细菌都不起作用了。相关叙述正确的是（ ）

A.青霉菌与细菌之间存在互利共生的关系

B.耐药性菌群的形成是抗药性基因频率上升的结果

C.细菌耐药性是长期大量使用青霉素导致基因突变的结果

D.细菌产生青霉素抗性基因后，该基因就会被保留不再发生丢失、突变

【解析】青霉菌菌落周围没有细菌生长，远处的细菌能正常生长，说明二者之间为竞争关系，故选项A错误；今天的青霉素对许多细菌不起作用，原因是细菌产生了耐药性的变异并且得以生存下来，耐药性基因频率逐渐升高得到积累，故选项B正确；细菌的耐药性是细菌本身产生的变异，不是青霉素使用的结果，青霉素使用的结果是使得不耐药性的细菌被淘汰，耐药性个体得以生存，故选项C错误；细菌产生抗药性基因后，该基因可能会丢失或发生突变，故选项D错误。

【答案】B

【点评】进化的实质是种群基因频率的改变。

二、基因频率和基因型频率的计算

1.根据基因型频率计算基因频率

方法总结：若已知AA、Aa、aa的频率，求A（a）的基因频率，则A%=AA%+×Aa%；a%=aa%+

Aa%。

例2：某自由交配的种群在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程。定期随机抽取100个个体，测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）

A.在Ⅰ段内A的基因频率是40%

B.A基因突变为a基因导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变

C.Aa个体在Ⅰ、Ⅲ段数量均为40，说明种群没有发生进化

D.在Ⅱ、Ⅲ段，AA个体比aa个体的适应能力弱

【解析】Ⅰ段内AA有40个，aa有20个，Aa有40个，A的基因频率是60%，故选项A错误；引起基因型频率改变的因素很多，突变、基因重组、自然选择等都会最终引起基因型频率改变，故选项B错误；Aa的个体在Ⅰ 、Ⅲ 段数量相等，但是A和a的基因频率发生了改变，基因频率改变说明种群发生了进化，故选项C错误；由图可知，Ⅱ 、Ⅲ 段内AA的个体逐渐减少至稳定，aa的个体逐渐增多至稳定，说明AA个体比aa个体的适应能力弱，故选项D正确。

【答案】D

针对练习：已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性，属常染色体上基因控制的遗传。在一个30000人的人群中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人，其中显性纯合子有12000人，那么，这一人群中A基因和a基因的基因频率分别为（ ）

A.64%和36% B.36%和64%

C.50%和50% D.82%和18%

【解析】由题意可知，该人群中，AA=12000人，Aa=14400人，aa=3600人，总人数为30000人，因此该人群中A基因的基因频率A%=AA%+Aa%=64%，a%=aa%+Aa%=36%。

【答案】A

2.运用哈迪-温伯格平衡定律，由基因频率计算基因型频率

定律内容：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）2=p2+2pq+q2=1。其中p2是AA（纯合子）基因型的频率，2pq是Aa（杂合子）的基因型频率，q2是aa（纯合子）的基因型频率。

适用条件：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着动态平衡的。这五个条件分别是：种群足够大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变的发生；没有新基因的加入；没有自然选择。

例3（2015年安徽卷）：现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%，a基因频率为20%；种群2的A基因频率为60%，a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是（ ）

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

【解析】两个种群的大小相等，所以两个种群的A基因频率和a基因频率可以直接相加，分母扩大一倍，A基因频率=（80%+60%）/2=70%，a基因频率=（20%+40%）/2=30%。根据哈迪–温伯格平衡定律可知，p=70%，q=30%，所以下一代中Aa的基因型频率=2pq=2×70%×30%=42%。

【答案】C

针对练习：某昆虫种群中，基因A决定翅色为绿色，基因a决定翅色为褐色，AA、Aa、aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3。假设该种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不发生突变和选择，则在理论上该种群的子代中aa的基因型频率为（ ）

A.0.25 B.0.3

C.0.4 D.0.5

【解析】题目要求考生掌握两点：一是如何利用基因型频率求出基因频率，二是如何运用哈迪-温伯格平衡定律，由基因频率计算基因型频率。常染色体上的某基因频率=×100%=该基因纯合子的基因型频率+该基因杂合子的基因型频率，计算得A、a的基因频率都为0.5。由题目设定条件可知，种群的基因型频率符合哈迪-温伯格平衡定律，即：p=0.5，q=0.5；所以该种群的子代中aa的基因型个体出现的频率为 q2=0.5×0.5=0.25。

【答案】A

3.在伴性遗传中有关基因频率的相关计算

（1）若某基因在常染色体上，则该基因的基因频率=×100%。

（2）若某基因只出现在X染色体上，则该基因的基因频率=×100%。

例4：果蝇长翅（V）和残翅（v）由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是（ ）

A.v基因频率降低了50%

B.V基因频率增加了50%

C.杂合果蝇比例降低了50%

D.残翅果蝇比例降低了50%

【解析】因该果蝇种群长期保持vv的基因型为4%，由此算出v=0.2，V=0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，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，基因频率v=（800×2+6400）/（40000×

2）=0.1，V=1-0.1=0.9，故A正确，B错误。因Vv、vv的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低50%，C、D正确。

【答案】B

针对练习：若在果蝇种群中，XB的基因频率为90%，Xb的基因频率为10%，雌雄果蝇数相等，理论上XbXb、XbY的基因型比例依次为（ ）

A.1%、2% B.0.5%、5%

C.10%、10% D.5%、 0.5%

【解析】由于在该果蝇种群中，雌雄果蝇数相等， 因此雌果蝇产生的配子中，XB的基因频率应为90%，Xb的基因频率为10%。雄果蝇产生的配子中，有约的含Y染色体的配子，另有约的含X染色体的配子，在含X染色体的雄配子中， XB与Xb的基因频率也分别为90%和10%。它们配子的结合情况可从下表中得出：

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%

可见，理论上XBY基因型比例为45%，XbY的为5%，XB Xb的为9%，XbXb的为0.5%。

【答案】B

【易错提醒】（1）注意不同情景下种群基因频率的计算方法，特别注意常染色体和性染色体之间的细微区别；（2）关注哈迪–温伯格平衡定律的适用条件，以及计算过程中的两次近似处理。

注：上文摘编自《高考冲关2016年理综特刊》。