種群基因頻率的變化與生物進(jìn)化 (2)

1、第2節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化問題探討 如果在褐色翅(基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅(基因型為Aa)的變異個(gè)體，且綠色比褐色更不易被捕食。那么：1、該變異對(duì)于昆蟲的生活有什么影響？2、該綠色個(gè)體能一直生存下去嗎？3、該綠色個(gè)體怎樣才能把它體內(nèi)的基因A傳遞下去呢？該變異有利于昆蟲躲避天敵，增加生存并繁殖后代的機(jī)會(huì)。不能，生物個(gè)體總會(huì)因?yàn)楦鞣N原因死亡，如：天敵的捕食、疾病、衰老等。通過生殖，繁殖后代種群是生物進(jìn)化的基本單位1、種群：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體叫做種群。一個(gè)獼猴種群的部分個(gè)體一片草地的所有蒲公英種群特點(diǎn)：年齡組成、性別差異、基

2、因交流（彼此 可交配）判斷以下是否為一個(gè)種群1、一個(gè)池塘中的全部魚2、一個(gè)池塘中的全部鯉魚3、一個(gè)池塘中的全部雄性鯉魚4、相鄰兩個(gè)池塘的全部鯉魚 種群生物繁殖的基本單位生物進(jìn)化的基本單位2、基因庫:一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因3、基因頻率：在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。4、基因型頻率：在一個(gè)種群基因庫中，某種基因型個(gè)體在種群中出現(xiàn)的頻率。5、計(jì)算 基因頻率的計(jì)算往往采用抽樣統(tǒng)計(jì)方法（1）已知調(diào)查的各種基因型個(gè)數(shù)計(jì)算基因頻率從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體,測(cè)知基因型為AA,Aa,和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè).那么A和a的基因頻率是多少?解：A基因的基因頻率為:

3、PA=2AAAa2(AAAaaa)100%a的基因頻率為：Pa=2aaAa2(AAAaaa)100%=60%=40%基因頻率=某基因的數(shù)目全部等位基因的總數(shù)100%（2）已知基因型求基因頻率例：假設(shè)某個(gè)昆蟲種群中有30%的AA、60% 的Aa、10%的aa，計(jì)算基因的頻率。解：基因頻率=該基因純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率 即：PA=PAA+1/2PAaA基因頻率 PA=30+(1/2)60=60a基因頻率 Pa=10+(1/2)60=40種群中一對(duì)等位基因的頻率之和為1.（3）用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率變化1、假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷

4、出，自然選擇對(duì)翅色這一相對(duì)性狀沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算：(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率是多少？(2)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？(4)子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？新代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A( )A( )a( )a( )子代基因型頻率AA( )Aa( )AA( )子代基因頻率A ( )a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%2、上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例

5、？3、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A2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？由此可見，如果滿足上述五個(gè)條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會(huì)改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈迪溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。這五個(gè)條件是：1、種群很大 2、個(gè)體之間隨機(jī)交配 3、沒有突變產(chǎn)生 4、沒有個(gè)體遷入遷出 5、沒有自然選擇基因頻率與基因型頻率的關(guān)系 處于平衡狀態(tài)的種群，一對(duì)等位基因A和a，A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則： 哈迪-溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：(p+q)2=p2+2pq+q2=1 = PAA+PAa+Pa

6、aAA的基因型頻率為p2Aa的基因型頻率為2pqaa的基因型頻率為q2例：一種蛾中控制淺顏色的的等位基因（a）是隱性，控制深顏色的等位基因（A）是顯性。假設(shè)有640只淺色的蛾和360只深色的蛾，群體是哈迪溫伯格平衡，那么雜合子蛾的基因頻率為多少？解：設(shè)顯性基因A的頻率為p,隱性基因a的頻率為q. (p+q)2=p2+2pq+q2=1 aa=q2=640/640+360=0.64 q=0.8 p+q=1所以p=0.2雜合子基因頻率（Aa） 2pq=2*0.8*0.2=0.321.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型AA的個(gè)體占24%，基因型為Aa的個(gè)體占72%，aa的個(gè)體占4%，那么，

7、基因A和a的頻率分別是多少？2.某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)：女性色盲基因的攜帶者有15人，患者5人，男性患者11人，那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率為多少?3.在歐洲有一種罕見的遺傳病，在人群中的發(fā)病率約為25萬分之一，患者無生育能力，現(xiàn)有一對(duì)表現(xiàn)型正常的夫婦，生了一個(gè)患病的女兒和正常的兒子。后因丈夫車禍死亡，該婦女又與一個(gè)沒有任何血緣關(guān)系的男子婚配，則這位婦女再婚后再生一個(gè)患病孩子的概率是多少？4.某常染色體隱形遺傳病在人群中的發(fā)病率為1%，現(xiàn)有一對(duì)表現(xiàn)正常的夫婦，妻子為該常染色體遺傳病治病基因攜帶者。那么他們所生的小孩患病的概率是多少？突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化原材料不能遺傳

8、的變異可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變變異1.基因突變的特點(diǎn)： 普遍存在 ，隨機(jī)發(fā)生，突變頻率很低，多數(shù)對(duì)生物體是有害的，不定向的2種群基因重組的結(jié)果： 產(chǎn)生更多變異(基因型)、不定向基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。在自然情況下，突變的頻率是很低的，且多數(shù)是有害的，對(duì)生物的進(jìn)化有重要意義嗎？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。如果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率是105，對(duì)于一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來說 每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是： 21

9、041051082107（個(gè)）某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型 突變的有利和有害并不是絕對(duì)的，它取決于生物的生存環(huán)境小結(jié)：基因突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向樺尺蠖樺尺蠖S(黑色)基因頻率：5%以下 95%以上英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 從宏觀（性狀）上來看進(jìn)化過程：性狀與環(huán)境色彩相似，較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。 從微觀（基因）來看進(jìn)化過程為：淘汰不利變異的基因，保留了有利變異基因，通過遺傳

10、逐漸積累。種群中產(chǎn)生的變異是（ ）的，經(jīng)過長期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有利變異逐漸（ ），從而使種群的基因頻率發(fā)生（ ）改變，導(dǎo)致生物朝向一定方向進(jìn)化?？梢?，生物進(jìn)化的方向是由（ ） 決定的。.小結(jié)不定向積累定向自然選擇變異是不定向的，自然選擇是定向的生物進(jìn)化過程的實(shí)質(zhì): 種群基因頻率發(fā)生變化的過程種群中的基因頻率是可以改變的，導(dǎo)致基因頻率改變的因素是：突變、基因重組、自然選擇、遺傳漂變、遷移等。遺傳漂變 在一個(gè)種群中，某種基因的頻率為1，如果這個(gè)種群有100萬個(gè)個(gè)體，含這種基因的個(gè)體就有成千上萬個(gè)。如果這個(gè)種群只有100個(gè)個(gè)體，含這種基因的個(gè)體就只有1個(gè)。在這種情況下，可能會(huì)由于

11、這個(gè)個(gè)體偶然死亡或沒有交配，而使這種基因在種群中消失，這種現(xiàn)象叫遺傳漂變。一般種群越小，遺傳漂變?cè)斤@著。遷移 在一個(gè)種群中，如果含有A基因的個(gè)體比含有a基因的個(gè)體更多地遷移到另一地區(qū)，那么，這個(gè)種群中A基因和a基因的頻率就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。課堂練習(xí)1.下列關(guān)于基因庫的敘述正確的是 ( )A一個(gè)種群中一個(gè)個(gè)體所含有的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫B一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的顯性基因叫做這個(gè)種群的基因庫C一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫D一個(gè)種群的基因庫會(huì)隨著種群中一代一代的死亡而消減和滅亡 C2. AA、Aa、aa的個(gè)體分別占24%、72%、4%、那么A、a的基因頻率是多少？（ ） A. 36%和64% B. 57%和43% C. 24%和72% D. 60%和40%D3、在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率分別為（ ） A. 0.36、0.48 B. 0.36、0.24 C. 0.16、0.48 D. 0.48、0.36A4、據(jù)調(diào)查得知，某小學(xué)的學(xué)生中基因型的比率為：