生物現(xiàn)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容新人教必修湖南師大

生物現(xiàn)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容新人教必修湖南師大第1頁/共26頁問題探討情景：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)。討論：1.根據(jù)達(dá)爾文“適者生存”的觀點(diǎn)，該綠色個(gè)體一定能被選擇下來嗎？為什么？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呢？3.如果Aa變異個(gè)體與其他個(gè)體交配繁殖，后代都會(huì)是綠色的嗎？個(gè)體的有利變異基因只有在群體中，通過有性繁殖才能世代相傳。有利變異個(gè)體（Aa）的有性繁殖的后代，還會(huì)出現(xiàn)aa的個(gè)體。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)境相適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成的變化。第2頁/共26頁一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化自學(xué)思考：1、什么是種群？種群有什么特點(diǎn)？2、什么是種群的基因庫？3、基因頻率的含義是什么？怎樣計(jì)算基因頻率？第3頁/共26頁二、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論

實(shí)例分析： （1）一個(gè)池塘中的全部鯉魚；

（2）一片草地上的全部蒲公英; （3）一片草地上的全部植物；

（4）一個(gè)池塘中的全部魚;1.種群：指生活在一定地域的同種生物的全部個(gè)體的總和。特點(diǎn)：彼此可以交配實(shí)現(xiàn)基因交流。（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位2．基因庫：種群全部個(gè)體所含有的全部基因。第4頁/共26頁3．基因頻率：（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率，叫做基因頻率。在一個(gè)種群中，某種基因型個(gè)體數(shù)占該種群個(gè)體總數(shù)的比率?；蛐皖l率：第5頁/共26頁4.基因頻率的計(jì)算某昆蟲種群中，綠色翅的基因?yàn)锳,褐色翅的基因?yàn)閍，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別占30%、60%、10%、那么A、a的基因頻率各是多少？基因頻率=該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)基因頻率=純合體基因型頻率+雜合子基因型頻率的一半第6頁/共26頁用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化思考與討論這一種群繁殖若干代后，其基因頻率會(huì)不會(huì)發(fā)生變化呢？問題：探討：第7頁/共26頁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%60%40%40%36%48%16%從子代的基因型頻率和基因頻率的計(jì)算結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？親代與子代的基因頻率與基因型頻率第8頁/共26頁(1)理想條件下：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出沒有自然選擇基因都不產(chǎn)生突變種群的基因頻率保持不變第9頁/共26頁(2)自然條件下： 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？ 會(huì)?；駻2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,這往往取決于生物生存的環(huán)境。

在自然界中，由于存在突變、基因重組、自然選擇等因素，種群的基因頻率總是在不斷變化著,生物也就在不斷向前進(jìn)化。第10頁/共26頁 什么叫種群？種群基因頻率在什么條件下不會(huì)改變？溫故知新第11頁/共26頁基因突變的的特點(diǎn)和意義分別是什么?①普遍存在②隨機(jī)發(fā)生、不定向的③頻率很低意義：①是新基因產(chǎn)生的途徑；

②是生物變異根本來源；

③是生物進(jìn)化的原始材料。溫故知新特點(diǎn)：質(zhì)疑基因突變的頻率很低，為什么能夠作為生物進(jìn)化的原材料？第12頁/共26頁 一個(gè)果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，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？

2×104×10－5×108=2×107算一算第13頁/共26頁基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變可遺傳的變異—產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率改變。（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料第14頁/共26頁（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料1、突變指基因突變和染色體變異。2、突變的有害和有利并不是絕對(duì)的,它取決于生物的生存環(huán)境。3、突變和基因重組只產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向。第15頁/共26頁自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響探究19世紀(jì),樺尺蠖種群中黑色基因(S)頻率為5%,淺灰色基因(s)頻率為95%20世紀(jì),樺尺蠖種群中黑色基因(S)頻率為95%,淺灰色基因(s)頻率為5%第16頁/共26頁現(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淺色樺尺蠖的生存，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？探究第17頁/共26頁第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%(1)變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？為什么？(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型?第18頁/共26頁第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%(3)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？第19頁/共26頁 用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析英國工業(yè)區(qū)樺尺蠖體色的進(jìn)化。

(1)在19世紀(jì)中葉以前，淺色的樺尺蠖在長滿地衣的樹干上不易發(fā)現(xiàn)，因此容易生存繁殖，因而種群中S（黑色）基因頻率低。(2)隨著環(huán)境的改變（煤煙污染），淺色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，而黑色個(gè)體則容易生存。這樣，在通過有性生殖產(chǎn)生的后代中，淺色個(gè)體數(shù)逐漸減少，s基因頻率也隨之降低；而黑色個(gè)體數(shù)數(shù)逐漸增加，S基因頻率也隨之增加。經(jīng)過多代以后，黑色個(gè)體就成了常見的類型，S基因頻率也達(dá)到95%以上。表達(dá)第20頁/共26頁

在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變,導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向

種群中產(chǎn)生的變異是不定向的，而選擇是定向的。自然選擇淘汰不利變異基因、積累有利變異基因，使基因頻率定向改變。第21頁/共26頁拓展閱讀除了自然選擇以外，還有一些因素也會(huì)影響基因頻率的變化。例如，在一個(gè)種群中，某種基因的頻率為2％，如果這個(gè)種群有50萬個(gè)個(gè)體，含這種基因的個(gè)體就有1萬個(gè)。如果這個(gè)種群只有50個(gè)個(gè)體，那么就只有1個(gè)個(gè)體具有這種基因。在這種情況下，可能會(huì)由于這個(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)象叫做遺傳漂變。一般種群越小，遺傳漂變?cè)斤@著。第22頁/共26頁拓展閱讀又如，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個(gè)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?？梢姡z傳漂變和遷移也是造成種群基因頻率發(fā)生變化的重要原因。第23頁/共26頁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%D2．已知人眼的褐色(A)對(duì)藍(lán)色(a)是顯性。在一個(gè)有30000人的人群中，藍(lán)眼的人3600人;褐眼的有26400人，其中純合體有12000人。那么，在這一個(gè)人群中A和a的基因頻率分別為()A0.64和0.36B0.36和0.64C0.50