h現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容

第二節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化教學(xué)目標(biāo)1、解釋種群、種群基因庫、基因頻率等概念。2、理解種群是生物進(jìn)化的基本單位。3、學(xué)會(huì)計(jì)算基因頻率和基因型頻率。4、運(yùn)用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的改變。5、突變和基因重組、自然選擇、在生物進(jìn)化中的作用。探究活動(dòng)（一）情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？討論題目：1.根據(jù)達(dá)爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點(diǎn)該綠色個(gè)體能被選擇下來嗎？2.如果該綠色個(gè)體能很好的生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代？3.如果Aa與其他個(gè)體交配生殖，后代還會(huì)綠色嗎？

在自然界中，沒有哪一個(gè)體是長(zhǎng)生不死的，個(gè)體的基因型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過有性生殖才傳給后代，因此研究生物的進(jìn)化，僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化，這個(gè)群體就是種群。種群是生物進(jìn)化的基本單位探究活動(dòng)（二）1.怎樣的一群個(gè)體可以稱為種群呢？實(shí)際上，在自然界中，物種是以一個(gè)個(gè)種群存在的，種群是物種繁殖、生物進(jìn)化的基本單位。2.一個(gè)生物的“種”或“物種”與種群又有什么區(qū)別呢？生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體叫做種群物種可以分布在不同的自然界的不同區(qū)域，只有在可以發(fā)生隨機(jī)交配、繁衍，使基因能夠世代相傳的一定區(qū)域內(nèi)的同種全部個(gè)體的集合才是一個(gè)種群。1.下列屬于種群的是（）A.一塊水田里的全部水稻、水草B一塊稻田里的全部幼蚜、有翅、無翅的成蚜C一塊朽木上的全部真菌D.一個(gè)池塘中全部魚B3.生物進(jìn)化的基本單位（）A.個(gè)體B.基因C.種群D.群體2.下列關(guān)于種群的說法不正確的是（）A.同一種群的個(gè)體可以自由交配B.種群是生物繁殖的基本單位C.中國(guó)大陸上所有老虎是一個(gè)種群D.種群是生物進(jìn)化的基本單位CC探究活動(dòng)（三）1.什么是基因庫？基因頻率的含義是什么？一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫這個(gè)種群的基因庫。在一個(gè)種群基因庫中，某基因占全部等位基因的比率叫做基因頻率。在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比率?；蛐皖l率：=純合體基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率A%+a%=1AA%+Aa%+aa%=1AA30%Aa60%aa10%基因頻率=某基因總數(shù)該基因等位基因的總數(shù)2.基因頻率的計(jì)算等位基因的頻率之和等于12.從某生物種群中隨機(jī)抽1000個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為BB、Bb、、bb的個(gè)體分別為300個(gè)、600個(gè)和100個(gè)。在這1000個(gè)個(gè)體中：

B基因有

個(gè)，其基因頻率為

；

b基因有

個(gè)，其基因頻率為

。1.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%D120080060％40％3.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體占18%，基因型Aa的個(gè)體占78%，aa的個(gè)體占4%。基因型A和a的頻率分別是

，

。57％43％探究活動(dòng)（四）用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變假設(shè)討論題2中的群體滿足以下五個(gè)條件：①昆蟲群體數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒有遷入與遷出，④AA、Aa、aa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)A、a控制的翅型性狀沒有作用）⑤也沒有基因突變和染色體變異。遺傳平衡狀態(tài)例：在一個(gè)兔種群中，有一半的兔體內(nèi)有白色脂肪，基因型為AA，另一半兔體內(nèi)有黃色脂肪，基因型為aa。這個(gè)種群中的A的基因頻率是

，AA基因型的頻率是

。在有性生殖過程中，在滿足上述五個(gè)條件下，這個(gè)種群產(chǎn)生具有A和a基因的精子比例是0.5：0.5，產(chǎn)生具有A和a基因的的卵細(xì)胞比例也是0.5：0.5。根據(jù)遺傳規(guī)律，產(chǎn)生的子一代具有三種基因型，它們的比例是：

卵細(xì)胞精子0.5A0.5a0.5A0.5a0.25AA0.25Aa0.25Aa0.25aaAA%aa%Aa%=25%=25%=50%A％＝AA％＋1/2Aa％a％＝aa％＋1/2Aa％=25%+1/2Χ50%=50%=25%+1/2Χ50%=50%0.50.5即：

[p（A％）+q（a％）]2

=p2（AA%）

+2pq（Aa%

）+q2

（aa%）

=1遺傳平衡公式：哈迪-溫伯格定律（p+q）2=p2+2pq+q2=1A%a%AA%=p2Aa%=2pqaa%=q2

卵細(xì)胞精子P（A）q(a)P(A)q(a)PP(AA)pq(Aa)qq(aa)pq(Aa)遺傳平衡公式：哈迪-溫伯格定律①昆蟲群體數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒有遷入與遷出，④AA、Aa、aa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)A、a控制的翅型性狀沒有作用）⑤也沒有基因突變和染色體變異。這個(gè)種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。應(yīng)符合下列條件：計(jì)算子一代、子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%48%16%60%40%36%（2）分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？（3）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)條件都能成立嗎？特別是如果第⑤點(diǎn)假設(shè)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？(4)如果產(chǎn)生新的等位基因，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？？基因突變與基因頻率的改變有什么關(guān)系？？等位基因是如何產(chǎn)生的呢?基因突變？自然界中突變的頻率很低，能作為進(jìn)化的原材料嗎？2x10410-5108xx=2x107(個(gè))

每一代就會(huì)有大量的變異取決于生物的生存環(huán)境某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料基因重組、基因突變及染色體變異基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。突變和基因重組可形成可遺傳的差異。？可遺傳的變異的來源有？？影響基因頻率的因素：突變、基因重組、自然選擇基因頻率的改變生物的進(jìn)化生物進(jìn)化過程實(shí)質(zhì)：種群基因頻率發(fā)生變化的過程突變?cè)S多等位基因基因重組許多基因型大量可遺傳的變異No!變異是不定向的那,誰決定的呢?形成了進(jìn)化的原材料

由于突變和基因重組，樺尺蠖出現(xiàn)不同的體色。(黑)S基因頻率從5%→95%95%5%（1）根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變探究活動(dòng)（五）2）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。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，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？第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%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)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少，S基因頻率增加許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食天敵看到的是樺尺蠖得體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因原因是：淘汰不利變異基因、積累有利變異基因結(jié)果是：使基因頻率定向改變。結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化的方向變異是不定向的自然選擇不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進(jìn)化自然選擇決定生物進(jìn)化的方向2．下面關(guān)于現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的敘述,正確的是A.種群是生物進(jìn)化的基本單位B.自然選擇學(xué)說是現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的核心C.生物進(jìn)化過程的實(shí)質(zhì)在于種群基因頻率的改變D.生物進(jìn)化過程的實(shí)質(zhì)在于有利變異的保存1．下列生物屬于種群的是：

A．一塊水田里的全部水稻、水草、魚、蝦及其他生物

B．一塊朽木上的全部真菌

C．一塊棉田中的全部幼蚜、有翅和無翅的成蚜

D．一個(gè)池塘中的全部魚課堂練習(xí)3.下列關(guān)于物種的敘述哪一項(xiàng)是不正確的（）

A．同一物種內(nèi)的生物個(gè)體可以自由交配和繁殖

B．物種具有遺傳穩(wěn)定性

C．不同物種的個(gè)體之間交配一定不能成功

D．同一物種內(nèi)的個(gè)體具有一定的形態(tài)特征和生理功能C4．在我國(guó)云南澄江發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物化石群約處于5.3億年前的寒武紀(jì)早期。該化石群有l(wèi)00多種60多個(gè)類群,大多已滅絕。其動(dòng)物結(jié)構(gòu)與現(xiàn)存動(dòng)物結(jié)構(gòu)差異根大,在此前的地層中卻找不到其祖先。如此多的動(dòng)物種類在寒武紀(jì)早期“突然”出現(xiàn)的事實(shí)與達(dá)爾文進(jìn)化學(xué)說觀點(diǎn)相矛盾的是（）

A．生物是由其祖先經(jīng)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代逐漸進(jìn)化而來

B．現(xiàn)代生物之間有或近或遠(yuǎn)的親緣關(guān)系

C．生物的變異是不定向的

D．生物是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從低等到高等進(jìn)化的A5.下列關(guān)于生物進(jìn)化的方向性問題的敘述，哪一項(xiàng)是不正確的（）

A．種群中生物個(gè)體的變異是定向的

B．種群的基因頻率的改變是定向的

C．自然選擇是定向的

D．生物的進(jìn)化是定向的6.下列哪一項(xiàng)不是自然選擇對(duì)生物進(jìn)化的作用A．自然選擇作用于生物的變異，使有利的變異得到保存，不利的變異被淘汰

B．自然選擇使生物種群的基因頻率發(fā)生定向性改變

C．自然選擇可誘導(dǎo)生物的變異發(fā)生定向性改變

D．自然選擇是物種形成的基本環(huán)節(jié)之一AC（多選）20世紀(jì)初，美國(guó)從印度引種大陸棉，由于檢疫的問題，使印度棉紅鈴蟲流入美國(guó)，下列關(guān)于這一問題的預(yù)測(cè)，正確的是（）A．短時(shí)期內(nèi)，印度紅鈴蟲和美國(guó)紅鈴蟲是兩個(gè)種群B．長(zhǎng)時(shí)期后，美國(guó)紅鈴蟲可形成一個(gè)新的物種C．現(xiàn)在的美國(guó)紅鈴蟲和印度紅鈴蟲可自由交配和繁殖D．現(xiàn)在的美國(guó)紅鈴蟲和印度紅鈴蟲可能交配成功，但不一定能繁殖ABD6.某島嶼上存在著尺蛾的兩個(gè)變種，該地區(qū)原為森林，后建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時(shí)期的兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比。這些變產(chǎn)生的原因是

()A．灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B．工業(yè)煤煙使灰