第七章第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容文科詳解

第七章第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容文科詳解演示文稿當前1頁，總共34頁。優(yōu)選第七章第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容文科當前2頁，總共34頁。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(基因型為Aa)的變異個體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么：1、昆蟲的翅色將怎樣變化？2、該綠色個體一定能被選擇下來嗎？為什么？3、如果該綠色個體能很好生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給子代呢？4、如果Aa與其他個體交配生殖，后代還會是綠色的嗎？問題探討：當前3頁，總共34頁。（一）種群是生物進化的基本單位：1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。臥龍自然保護區(qū)獼猴例：判斷下列是否屬于種群（1）一個池塘中的全部鯉魚（2）一個池塘中的全部魚（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的全部蒲公英當前4頁，總共34頁。一個生物“種”或“物種”于種群有何區(qū)別？物種可以是分布在不同的自然界的不同區(qū)域，具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征，能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。當前5頁，總共34頁。2、種群的特點：種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配實行基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？當前6頁，總共34頁。3、基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。4、基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。概念：當前7頁，總共34頁。例:從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)=純合子頻率+1/2雜合子頻率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%當前8頁，總共34頁。自交和自由交配自交是指植物中的自花授粉和雌雄異花的同株授粉，廣義的自交也可指基因型相同的個體相互交配。若只考慮一個種群的一對等位基因B和b，種群中個體的基因型為BB、Bb、bb，則其包含的交配組合為BB×BB、Bb×Bb、bb×bb三類。當前9頁，總共34頁。自交和自由交配自由交配又叫隨機交配，是指在一個有性繁殖的生物種群中，任何一個雌性或雄性個體與任何一個異性個體交配的機會均等。若只考慮一個種群的一對等位基因B和b，種群中個體的基因型為BB、Bb、bb，則其包含的交配組合為BB×BB、Bb×Bb、bb×bb、BB×Bb、Bb×bb、BB×bb。當前10頁，總共34頁。思考與討論：有數(shù)學方法討論基因頻率的變化1、假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用，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，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？當前11頁，總共34頁。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、上述計算結(jié)果是建立在五個假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對自然界的種群來說，這五個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？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，種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？當前12頁，總共34頁。如果用p是A基因的頻率；q是a基因的頻率。則

p2表示AA的基因型的頻率，2pq表示Aa基因型的頻率q2表示aa基因型的頻率?；蛐皖l率之和應(yīng)等于1，即p2+2pq+q2

=1當前13頁，總共34頁。哈迪-溫伯格定律符合的五個條件：1、種群大2、種群中個體間的交配是隨機的3、沒有突變發(fā)生4、沒有新的基因加入(不存在個體遷入和遷出)5、沒有自然選擇各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中將保持不變。當前14頁，總共34頁。

對種群基因頻率的影響在一個足夠大的種群中，如果不存在突變和選擇，自交和自由交配都不會改變種群的基因頻率。

對種群基因型頻率的影響在一個足夠大的種群中，如果不存在突變和選擇，自交能使純合體的頻率逐漸增加，雜合體的頻率逐漸降低，逐漸得到純系，即自交是獲得純系的有效方法。自由交配則不會持續(xù)改變種群的基因型頻率。當前15頁，總共34頁。由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，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。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。但是，在實際中，這樣的平衡是不存在的。這是因為，第一：足夠大的種群是不存在，而根據(jù)概率原理，當個體數(shù)不是充足大時，實際得到的數(shù)值與理論上的數(shù)值就存在誤差，實際中子代和親代的基因頻率就會有差異。第二：種群中充分的隨機交配也是不現(xiàn)實的，也就是說不同基因型的卵細胞和精子結(jié)合的機會不會是均等的。例如，在生殖季節(jié)，為了爭奪異性配偶，雄性海象之間要進行激烈而又殘酷的競爭，爭斗的最后結(jié)果常常是強大的一方占有二三十個雌性海象，由于競爭失敗，有的雄性海象沒有任何的交配機會。假設(shè)其它條件不變，在生殖季節(jié)里，如果競爭力強的雄性海象個體基因型大多數(shù)是AA，而競爭失敗的雄性海象個體的基因型大多數(shù)是aa（可能是由于本身基因型的關(guān)系，而導致性狀上的差異），那么A的基因頻率將越來越大。當前16頁，總共34頁。第三：基因突變每時每刻都有可能發(fā)生。雖然每一個基因突變的頻率很低很低，但一個種群中有很多很多的基因，所以基因的實際突變數(shù)是較大的，而且經(jīng)過代代的遺傳基因突變必然對種群的基因頻率產(chǎn)生影響，使基因的頻率發(fā)生改變。如由a突變成A的數(shù)或a突變成其它復等位基因的數(shù)相對較大，則a的基因頻率將越來越小。第四：由于各種原因，種群中有的個體會離開該群體，相反的可能，有的同種的外來個體會遷入該種群，使種群中各種基因型的比例發(fā)生變化，而導致種群基因頻率的改變。第五：在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對種群發(fā)揮作用。如基因型為aa的個體由于本身基因的原因，在特定的環(huán)境條件下，而導致性狀缺陷，不能適應(yīng)變化了的環(huán)境，在自然選擇中處于不利地位，則a的基因頻率也會越來越小。由于上述五方面的因素，種群基因頻率的改變是客觀的，親代和子代之間基因頻率的差異可能是微妙的，但經(jīng)過代代的遺傳，當這一差異由量變的積累而達到質(zhì)的差異時，該種群就漸變成另外一個不同的種群了。所以從理論上分析，種群基因頻率的改變是不可避免的，生物的進化是必然的。當前17頁，總共34頁。

在一個種群中，基因型為AA的個體占50%，基因型為Aa的個體占20%，基因型為aa的個體占30%，假設(shè)各種基因型的個體存活率和繁殖率都相同，請計算下列問題：

1．該種群中，A和a的頻率分別為

。

2．若該種群自交一代后，A和a的頻率分別為

，自交兩代后，A和a的頻率分別為

；若該種群自由交配一代后，A和a的頻率分別為

，自由交配兩代后，A和a的頻率分別為

。

3．若該種群連續(xù)自交后，F(xiàn)1中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。F2中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。

4．若該種群自由交配，F(xiàn)1中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。F2中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。當前18頁，總共34頁。參考答案1、60%和40%2、60%和40%

60%和40%

60%和40%

60%和40%3、55%、10%、35%

57.5%、5%、37.5%

4、36%、48%、16%

36%、48%、16%當前19頁，總共34頁。5、基因頻率變化和進化的關(guān)系生物進化的實質(zhì)：基因頻率發(fā)生定向的改變因此，可認為生物基因頻率發(fā)生了改變就意味著生物發(fā)生了進化；反之，生物進化了，基因頻率也一定改變了。當前20頁，總共34頁。2．種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多變異(基因型)、不定向（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料1.基因突變的特點：普遍存在，隨機發(fā)生，突變頻率很低，多數(shù)對生物體是有害的，不定向的基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？3.基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。當前21頁，總共34頁。

基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？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，對生物的進化有重要意義嗎？種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣每一代就會產(chǎn)生大量的突變。

如果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變頻率是10－5，對于一個中等大小的果蠅種群（約有108個個體）來說每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：

2×104×10－5×108＝2×107（個）當前22頁，總共34頁。（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料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化的原材料,不能決定生物進化的方向當前23頁，總共34頁。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。（三）自然選擇決定生物進化的方向當前24頁，總共34頁。影響基因頻率的因素：突變和自然選擇生物進化的實質(zhì)就是：種群是生物進化的單位，也是生物（）的單位。繁殖生物進化=種群基因頻率變化種群基因頻率發(fā)生變化的過程。小結(jié)：當前25頁，總共34頁。小結(jié)（自然選擇決定生物進化的方向）：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，導致生物朝向一定方向進化?？梢?，生物進化的方向是由（）決定的。不定向積累定向自然選擇種群中產(chǎn)生的變異（）自然選擇方向()不定向定向當前26頁，總共34頁。（一）種群是生物進化的基本單位：第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容一、種群基因頻率的改變與生物進化1、種群概念：2、種群的特點：3、基因庫：4、基因頻率：（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料（三）自然選擇決定生物進化的方向5、生物進化=種群基因頻率變化當前27頁，總共34頁?；A(chǔ)題1.C。2.C。3.C。4.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料。如果沒有突變，就不可能產(chǎn)生新的等位基因，基因重組也就沒有意義，生物就不可能產(chǎn)生可遺傳的變異，也就不可能進化。拓展題1.提示：如選擇育種和雜交育種。2.提示：如果氣候等其他條件也合適，并且這個種群具有一定的繁殖能力，該種群的個體數(shù)會迅速增加。否則，也可能仍然處于瀕危狀態(tài)甚至絕滅。當前28頁，總共34頁。某工廠有男女職工各200名，對他們進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個群體中色盲基因的頻率應(yīng)為（）。

A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲（b）基因頻率＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C課堂練習：