基因頻率與基因型頻率的辨析

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，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現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現青霉素，挽救了無數生命。而今天，青霉素對許多種細菌都不起作用了。相關敘述正確的是（ ）

A.青霉菌與細菌之間存在互利共生的關系

B.耐藥性菌群的形成是抗藥性基因頻率上升的結果

C.細菌耐藥性是長期大量使用青霉素導致基因突變的結果

D.細菌產生青霉素抗性基因后，該基因就會被保留不再發生丟失、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生的變異，不是青霉素使用的結果，青霉素使用的結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；細菌產生抗藥性基因后，該基因可能會丟失或發生突變，故選項D錯誤。

【答案】B

【點評】進化的實質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.根據基因型頻率計算基因頻率

方法總結：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的個體數量變化曲線如圖所示。下列相關敘述正確的是（ ）

A.在Ⅰ段內A的基因頻率是40%

B.A基因突變為a基因導致基因型頻率在Ⅱ段發生劇變

C.Aa個體在Ⅰ、Ⅲ段數量均為40，說明種群沒有發生進化

D.在Ⅱ、Ⅲ段，AA個體比aa個體的適應能力弱

【解析】Ⅰ段內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 段數量相等，但是A和a的基因頻率發生了改變，基因頻率改變說明種群發生了進化，故選項C錯誤；由圖可知，Ⅱ 、Ⅲ 段內AA的個體逐漸減少至穩定，aa的個體逐漸增多至穩定，說明AA個體比aa個體的適應能力弱，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，總人數為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

定律內容：在一個有性生殖的自然種群中，當等位基因只有一對（Aa）時，設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定不變的，或者說是保持著動態平衡的。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；沒有突變的發生；沒有新基因的加入；沒有自然選擇。

例3（2015年安徽卷）：現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。假設該種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代，沒有遷入和遷出，不發生突變和選擇，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的基因型個體出現的頻率為 q2=0.5×0.5=0.25。

【答案】A

3.在伴性遺傳中有關基因頻率的相關計算

（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的數目不變，而該種群的總數增加一倍，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，雌雄果蠅數相等， 因此雌果蠅產生的配子中，XB的基因頻率應為90%，Xb的基因頻率為10%。雄果蠅產生的配子中，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別；（2）關注哈迪–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2016年理綜特刊》。