人教版高中生物必修2第七章同步教學(xué)課件-7.2現(xiàn)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容 (共47張PPT)

1、第第7 7章章 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論現(xiàn)代生物進(jìn)化理論第第2 2節(jié)節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容“如果在一個(gè)煙霧彌漫的工業(yè)區(qū)灰色翅（基因型為如果在一個(gè)煙霧彌漫的工業(yè)區(qū)灰色翅（基因型為aa）昆蟲的群體中）昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只黑褐色翅（基因型為偶然出現(xiàn)一只黑褐色翅（基因型為Aa）的變異個(gè)體，且黑褐色比灰）的變異個(gè)體，且黑褐色比灰色更適宜環(huán)境生存。那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？色更適宜環(huán)境生存。那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？” 一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體 的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不的表現(xiàn)型

2、是否與環(huán)境適應(yīng)是不 夠的，還必須研究夠的，還必須研究群體群體的基因的基因 組成變化。組成變化。這個(gè)群體就是這個(gè)群體就是種群種群！( (一一) )種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位1.種群的概念種群的概念 生活在生活在一定區(qū)域一定區(qū)域的的同種同種生物的生物的全部全部個(gè)體叫做個(gè)體叫做種群種群. 種群中的個(gè)體并不是種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起機(jī)械地集合在一起, ,而是而是彼此可以交配彼此可以交配, ,并通過繁并通過繁殖將各自的基因傳給后代殖將各自的基因傳給后代. .閱讀閱讀114頁的第三自然段，并回答問題。頁的第三自然段，并回答問題。（1）種群在繁衍過程中，個(gè)體有新老交替，基因卻

3、）種群在繁衍過程中，個(gè)體有新老交替，基因卻代代相傳。這句話表明種群在進(jìn)化過程中處于什么代代相傳。這句話表明種群在進(jìn)化過程中處于什么地位？地位？說明說明在自然界中，種群是生物繁殖、進(jìn)化的在自然界中，種群是生物繁殖、進(jìn)化的基本單位。基本單位。 性狀是由基因控制的，因此研究生物的進(jìn)化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。 2.基因庫的概念基因庫的概念 一個(gè)種群中一個(gè)種群中全部個(gè)體全部個(gè)體所含有的所含有的全部基因全部基因，叫做這個(gè)種群的基因庫叫做這個(gè)種群的基因庫3.基因頻率的概念基因頻率的概念 在一個(gè)種群基因庫中，在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)某個(gè)基

4、因占基因占全部全部等位基因數(shù)的等位基因數(shù)的比率比率，叫做基因頻率，叫做基因頻率4.基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算 某昆蟲種群中，綠色翅的基因?yàn)槟忱ハx種群中，綠色翅的基因?yàn)锳, A, 褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AAAA、AaAa、aaaa的個(gè)體分別占的個(gè)體分別占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因頻率是多少？（自讀的基因頻率是多少？（自讀115115頁）頁）A=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%A+a=1 此種基因的個(gè)數(shù)此種基因的個(gè)數(shù)=純合子個(gè)體數(shù)純合子個(gè)體數(shù) X 2X 2雜合子個(gè)體數(shù)雜合子個(gè)體數(shù)種群中該對(duì)等位基

5、因的總數(shù)種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)=個(gè)體總數(shù)個(gè)體總數(shù) X 2X 2=3. 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變(5)(6)(1)(2)(3)(4)假設(shè)假設(shè)115115頁題目中的種群滿足以下五個(gè)條件：頁題目中的種群滿足以下五個(gè)條件：昆蟲群體數(shù)量足夠大，昆蟲群體數(shù)量足夠大， 沒有遷入與遷出，沒有遷入與遷出，全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，AAAA、AaAa、aaaa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同三種基因型昆蟲的生存能力完全相同 （也就是說自然選擇對(duì)（也就是說自然選擇對(duì)A A、a a控制的翅型性狀沒有作用）控制的翅型性狀沒有作用

6、）A A和和a a都不產(chǎn)生突變都不產(chǎn)生突變, ,即沒有基因突變和染色體變異。即沒有基因突變和染色體變異。在有性生殖過程中，如果符合以上的理想條件，在有性生殖過程中，如果符合以上的理想條件，(1)該該種群種群產(chǎn)生的產(chǎn)生的A 配子和配子和a 配子的比率各是多少配子的比率各是多少? A 60%a 40%卵細(xì)胞卵細(xì)胞精子精子A 60%a 40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一子一代基代基因型因型頻率頻率(2)子代基因型的頻率各是多少子代基因型的頻率各是多少?(3)子代種群的基因頻率各是多少子代種群的基因頻率各是多少?30%30%30%10%36%48%60%40%16%親代基因型的頻率親代

7、基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A( )A( )a( )a( )子代基因型的頻率子代基因型的頻率AA( ) Aa( )aa( )子代種群的基因頻率子代種群的基因頻率A ( )a( ) 親代親代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因型基因型頻率頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻基因頻率率A60%a40%36%48%16%36%16%48%40%36%48%16%(4)在討論題在討論題2中的群體中的群體滿足五個(gè)條件滿足五個(gè)條件的情況下的情況下,計(jì)計(jì)算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率 ; 分析分析一下各代

8、基因頻率與基因型頻率相同嗎？一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？ 滿足五個(gè)假設(shè)條件滿足五個(gè)假設(shè)條件的種群是理想的種的種群是理想的種群群, ,在自然條件下在自然條件下, ,這樣的種群是不存在的這樣的種群是不存在的. .這也從反面說明了在自然界中這也從反面說明了在自然界中, ,種群的基因種群的基因頻率頻率遲早要遲早要發(fā)生變化發(fā)生變化, ,也就是說種群的也就是說種群的進(jìn)化進(jìn)化是必然的是必然的. .（5 5）上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個(gè)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上）上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個(gè)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計(jì)算的，對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都能成立計(jì)算的，對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都能成立嗎？特別是如果第點(diǎn)假設(shè)

9、嗎？特別是如果第點(diǎn)假設(shè)（基因基因A和和a都不產(chǎn)生突變都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學(xué)成立這與前面我們所學(xué)的基因突變的哪個(gè)特性相違背？的基因突變的哪個(gè)特性相違背？與基因突變的普遍性相違背。與基因突變的普遍性相違背。(6)、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因（是產(chǎn)生新的等位基因（A2），種群的基），種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)的頻率可能會(huì)怎樣變化？怎樣變化？突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化。發(fā)生變化。基因基因A A

10、2 2的頻率是增加還是減少，要看這的頻率是增加還是減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益還是有害的，這一突變對(duì)生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。往往取決于生物生存的環(huán)境。 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化 遺傳平衡定律遺傳平衡定律 遺傳平衡定律是由英國數(shù)學(xué)家哈遺傳平衡定律是由英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別于迪和德國醫(yī)生溫伯格分別于19081908年和年和19091909年獨(dú)立證明的，這一定律又稱年獨(dú)立證明的，這一定律又稱哈哈迪迪溫伯格定律。溫伯格定律。他們指出，一個(gè)他們指出，一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下有性生殖的自然種群中，在符合以下五五個(gè)個(gè)條件

11、的情況下，條件的情況下，種群的基因頻率和種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，不發(fā)生變化，保持平衡保持平衡。 五個(gè)條件是：五個(gè)條件是：1、種群很大、種群很大 2、隨機(jī)交配、隨機(jī)交配 3、沒有突變和重組、沒有突變和重組 4、沒有個(gè)體遷入遷出、沒有個(gè)體遷入遷出 5、沒有選擇、沒有選擇 若種群中一等位基因?yàn)槿舴N群中一等位基因?yàn)锳 A和和a a，設(shè)，設(shè)A A的基因頻的基因頻率率=p=p，a a的基因頻率的基因頻率=q =q ， 因?yàn)橐驗(yàn)?p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1， 則（則（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+

12、Aa%+aa%=1 =AA%+Aa%+aa%=1 。 AAAA的基因型頻率的基因型頻率=p=p2 2； aaaa的基因型頻率的基因型頻率=q=q2 2； AaAa的基因型頻率的基因型頻率=2pq=2pq。 生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變 表面看，自然選擇是對(duì)一個(gè)個(gè)生物個(gè)體的表面看，自然選擇是對(duì)一個(gè)個(gè)生物個(gè)體的選擇，實(shí)質(zhì)上是對(duì)個(gè)體所包含的選擇，實(shí)質(zhì)上是對(duì)個(gè)體所包含的變異進(jìn)行選擇變異進(jìn)行選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實(shí)質(zhì)上是對(duì)從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實(shí)質(zhì)上是對(duì)變異所變異所對(duì)應(yīng)的基因?qū)?yīng)的基因的選擇，從而改變著群體中的選擇，從而改變著群體中不同基因的不同基因的基因頻率基因頻率。 所以，生

13、所以，生物進(jìn)化的過物進(jìn)化的過程的實(shí)質(zhì)是程的實(shí)質(zhì)是種群基因頻種群基因頻率率發(fā)生變化發(fā)生變化的過程。的過程。 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化( (一一) )種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位1、種群、基因庫、基因頻率等概念、種群、基因庫、基因頻率等概念2、用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化、用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1、什么是突變？、什么是突變？現(xiàn)代遺傳學(xué)研究表明，可遺傳的變現(xiàn)代遺傳學(xué)研究表明，可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組和染異來源于基因突變、基因重組和染色體變異。其中色體變異。其中基因突變和染色體基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。變異統(tǒng)稱為突變。( (二

14、二) )突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 自然界中生物的自然突變頻率很低，而自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？變種群中的基因頻率呢？種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。2、種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量的突變、種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量的突變1種群中突變的特點(diǎn)：種群中突變的特點(diǎn)： 突變數(shù)很大、隨機(jī)、不定向突變數(shù)很大、隨機(jī)、不定向2種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺傳變異、不定向種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺傳變異、不

15、定向 例如：果蠅約有例如：果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是率都是105，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？ 2 104 105個(gè)體個(gè)體 108種群種群=2 107結(jié)論：突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料結(jié)論：突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料此外，突變的有害還是有利此外，突變的有害還是有利也不是絕對(duì)的，這往往取決也不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。例如：于生物的生存環(huán)境。例如：3、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)

16、化的原材料 基因突變基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的過程中的基因重組基因重組而形成多種多樣有而形成多種多樣有基因基因型型。使種群出現(xiàn)大量可遺傳的變異，為生。使種群出現(xiàn)大量可遺傳的變異，為生物進(jìn)化提供了物進(jìn)化提供了原材料原材料。(三三)自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇決定生物進(jìn)化的方向（1 1）根據(jù)前面所學(xué)的知識(shí)你能做出假設(shè)嗎？）根據(jù)前面所學(xué)的知識(shí)你能做出假設(shè)嗎？探究探究：“自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響”黑褐色樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變(2(2）現(xiàn)

17、在我們用數(shù)學(xué)方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。）現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。18701870年樺尺蠖的基因型頻率為年樺尺蠖的基因型頻率為SS 10% SS 10% ； Ss 20%Ss 20%； ss 70%ss 70%，在樹，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少得種群中淺色個(gè)體每年減少10%10%，黑色個(gè)體每年增加，黑色個(gè)體每年增加10%10%，以后的幾，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻

18、率是多少呢？第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因頻率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低(3)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？(4)(4)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？表現(xiàn)型？變黑的環(huán)境使控制淺色的變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率

19、基因頻率減少減少，S基因頻率基因頻率增加增加許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食敵捕食天敵看到的是天敵看到的是樺尺蠖得樺尺蠖得體色（表現(xiàn)型）體色（表現(xiàn)型）而而不是控制體色的不是控制體色的基因基因 因此：因此： 能夠在自然狀態(tài)下能夠在自然狀態(tài)下相互交配相互交配并且產(chǎn)生并且產(chǎn)生可育可育后代后代的的一群一群生物稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱生物稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱“種種”。1：物種的概念：物種的概念概念概念:指指同一同一物種物種不同不同種群間的個(gè)體，種群間的個(gè)體，在自然條件下在自然條件下基因不能自由交流基因不能自由交流的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。（1）地理隔離：）地理隔離

20、：2、隔離的概念和類型、隔離的概念和類型在自然界，同一種生物由于地理上的障礙在自然界，同一種生物由于地理上的障礙而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象，叫做基因交流的現(xiàn)象，叫做地理隔離。地理隔離。東北虎東北虎華南虎華南虎 分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、河流和沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相河流和沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相遇而不能交配遇而不能交配例：東北虎與華南虎例：東北虎與華南虎（2）生殖隔離 不同物種之間一般是不能相互交配的，不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代

21、，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫這種現(xiàn)象叫生殖隔離生殖隔離。（原因原因是：動(dòng)物求是：動(dòng)物求偶方式不同、繁殖期不同，植物開花季節(jié)、偶方式不同、繁殖期不同，植物開花季節(jié)、花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等。）花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等。）馬馬驢驢騾騾例：馬和驢不是一個(gè)物種例：馬和驢不是一個(gè)物種因馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力因馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力例：虎與獅交配的后代例：虎與獅交配的后代虎獅獸虎獅獸自然自然選擇選擇1 1例：加拉帕例：加拉帕戈斯群島上戈斯群島上幾種地雀幾種地雀地理地理隔離隔離生殖生殖隔離隔離原原種種變異1變異2變異類型1新種1自然自然選擇選擇2

22、2變異類型2新種2基因頻率的定向改變?nèi)缏轼喨缏轼? (左左) )和孚鴨和孚鴨( (右右) )都是都是大雁的后代，由于長期地理隔離大雁的后代，由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了生殖隔離，現(xiàn)在即使人為形成了生殖隔離，現(xiàn)在即使人為讓它們交配，也不能產(chǎn)生可育的讓它們交配，也不能產(chǎn)生可育的后代了。也就是說，它們形成兩后代了。也就是說，它們形成兩個(gè)不同的物種了。個(gè)不同的物種了。物種的形成物種的形成 長期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離。長期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離。 生殖隔離一旦形成生殖隔離一旦形成，原來屬于同一，原來屬于同一物種的生物就成了物種的生物就成了不同不同

23、的物種。的物種。隔離隔離形成新物種形成新物種的原因：的原因：（1）、不同的的種群出現(xiàn)不同的突變和基因）、不同的的種群出現(xiàn)不同的突變和基因重組，使不同種群基因頻率的變化不同。重組，使不同種群基因頻率的變化不同。（2）、生存的環(huán)境不同，選擇的基因不同，）、生存的環(huán)境不同，選擇的基因不同，使不同種群的基因頻率的變化不同。使不同種群的基因頻率的變化不同。 因此，因此，隔離是物種形成的必要條件。隔離是物種形成的必要條件。物種形成的意義：（1）、增加了生物的類型。）、增加了生物的類型。（2）、能適應(yīng)改變的環(huán)境。）、能適應(yīng)改變的環(huán)境。注意注意：有時(shí)無需地理隔離也能形成：有時(shí)無需地理隔離也能形成新物種新物種

24、在自然界里還在自然界里還存在另一種物種形存在另一種物種形成方式，它往往只成方式，它往往只需要幾代甚至一代需要幾代甚至一代就完成了，而且不就完成了，而且不需經(jīng)過地理隔離。需經(jīng)過地理隔離。例如，多倍體植物例如，多倍體植物的形成就是如此。的形成就是如此。自然界里幾平將近自然界里幾平將近一半的被子植物和一半的被子植物和某些栽培作物就是某些栽培作物就是這樣形成的。這樣形成的。AABBCC（普通小麥）（普通小麥）DD（黑麥）（黑麥）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍體小黑麥）（八倍體小黑麥）（可育）秋水仙素處理例：八倍體小黑麥的培育1 1、突變和基因重組突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料產(chǎn)生進(jìn)化的原材料2 2、自然選擇自然選擇決定生物進(jìn)化的方向決定生物進(jìn)化的方向( (定向定向) )3 3、隔離隔離導(dǎo)致物種的形成導(dǎo)致物種的形成三三 、 共同進(jìn)化與生物多樣性的形成共同進(jìn)化與生物多樣性的形成1、共同進(jìn)化、共同進(jìn)化 含義含義 不同物種間的共同進(jìn)化不同物種間的共同進(jìn)化 生物與無機(jī)環(huán)境之間的相互影響和共同生物與無機(jī)環(huán)境之間的相互影響和共同 演變演變2、生物多樣性的形成、生物多樣性的形成 基因多樣性基因多樣性（1）生物多樣性的內(nèi)容）生物多樣性的內(nèi)容 物種多樣性物