2020生物導(dǎo)學(xué)提分教程人教必修二講義第7章第2節(jié)第1課時(shí)種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化

第2節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容第1課時(shí)種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.舉例說明種群、基因庫、基因頻率的概念，學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化。2.結(jié)合教材闡明突變和基因重組是生物進(jìn)化的原材料。3.通過探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響，理解自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。知識(shí)點(diǎn)一種群是生物進(jìn)化的基本單位知識(shí)梳理1.以種群作為生物進(jìn)化單位的理由(1)達(dá)爾文認(rèn)為自然選擇直接作用的是生物個(gè)體，而且是個(gè)體的eq\o(□,\s\up3(01))表現(xiàn)型，而個(gè)體eq\o(□,\s\up3(02))表現(xiàn)型會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失。(2)決定生物性狀的基因可以通過eq\o(□,\s\up3(03))生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散，因此生物進(jìn)化應(yīng)該研究群體的eq\o(□,\s\up3(04))基因組成的變化。2．種群(1)概念：生活在eq\o(□,\s\up3(05))一定區(qū)域的eq\o(□,\s\up3(06))同種生物的eq\o(□,\s\up3(07))全部個(gè)體。(2)特點(diǎn)：種群中的個(gè)體彼此可以eq\o(□,\s\up3(08))交配，并且通過繁殖將各自的eq\o(□,\s\up3(09))基因傳給后代。(3)eq\o(□,\s\up3(10))種群是生物進(jìn)化的基本單位。3．基因庫和基因頻率(1)基因庫：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的eq\o(□,\s\up3(11))全部基因，叫做這個(gè)種群的基因庫。(2)基因頻率①概念：在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占eq\o(□,\s\up3(12))全部等位基因數(shù)的比率。②計(jì)算公式：基因頻率＝eq\f(某種基因數(shù)目,控制同種性狀的等位基因的總數(shù))。1.種群的基因庫是一直不變的嗎？試分析原因。提示：不是?；蛲蛔?、染色體變異、自然選擇、種群個(gè)體的遷入、遷出等都會(huì)使種群的基因庫發(fā)生改變。2．基因庫會(huì)不會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失？試分析原因。提示：不會(huì)。個(gè)體自身所攜帶的基因隨著個(gè)體的死亡而從基因庫中消失，但是個(gè)體會(huì)通過繁殖把自身的基因傳給后代，所以基因庫不會(huì)伴隨著個(gè)體的死亡而消失，而是在代代相傳中得到保持和發(fā)展。典題精析[例1]德國(guó)小蠊(二倍體)是常見的室內(nèi)昆蟲。隨機(jī)取樣的德國(guó)小蠊個(gè)體中，ss個(gè)體數(shù)為6，SS個(gè)體數(shù)為26，Ss個(gè)體數(shù)為18。則s的基因頻率為()A．0.26B．0.3C．0.46D．0.58解題分析隨機(jī)取樣的德國(guó)小蠊個(gè)體中，ss個(gè)體數(shù)為6，SS個(gè)體數(shù)為26，Ss個(gè)體數(shù)為18，則s的基因頻率＝eq\f(6×2＋18,6＋26＋18×2)×100%＝30%。答案B[例2]某植物種群中，AA基因型個(gè)體占30%，aa基因型個(gè)體占20%。若該種群植物自交，后代中AA、aa基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率以及A、a基因頻率分別為()A．55%、45%、45%、55%B．55%、45%、55%、45%C．42.5%、32.5%、45%、55%D．42.5%、32.5%、55%、45%解題分析Aa基因型個(gè)體占：1－30%－20%＝50%，該種群植物自交后，AA占30%＋50%×1/4＝42.5%，aa占20%＋50%×1/4＝32.5%，Aa占1－42.5%－32.5%＝25%，則a的基因頻率為32.5%＋1/2×25%＝45%，A的基因頻率為1－45%＝55%。答案D技法提升常染色體上基因頻率的計(jì)算(1)已知各基因型個(gè)體的數(shù)量，求基因頻率。此類題型可用定義公式計(jì)算，即某基因的頻率＝[(該基因純合子個(gè)體數(shù)×2＋雜合子個(gè)體數(shù))÷(總個(gè)體數(shù)×2)]×100%。(2)已知基因型頻率，求基因頻率。此類題型可以將百分號(hào)去掉，按定義公式計(jì)算或直接用“某基因的基因頻率＝該基因純合子的百分比＋雜合子百分比的1/2”[例3]在一次紅綠色盲的調(diào)查中共調(diào)查男女各200名，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性紅綠色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人。那么這個(gè)群體中紅綠色盲基因的頻率是()A．4.5%B．6%C．9%D．7.8%解題分析因?yàn)榕缘男匀旧w組成為XX，男性為XY，紅綠色盲基因(用b表示)及其等位基因只位于X染色體上，所以基因b共有36(即15×1＋5×2＋11×1)個(gè)，因此，紅綠色盲基因的頻率＝eq\f(36,200×2＋200)×100%＝6%。答案B技法提升位于性染色體上基因頻率的計(jì)算p＝eq\f(2NXAXA＋NXAXa＋NXAY,2NXAXA＋NXAXa＋NXaXa＋NXAY＋NXaY)×100%，q＝eq\f(2NXaXa＋NXAXa＋NXaY,2NXaXa＋NXAXa＋NXAXA＋NXaY＋NXAY)×100%。(p為XA頻率，q為Xa頻率，N表示基因型的個(gè)體數(shù))[例4]在某一遵循遺傳平衡定律的人群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者為16%，則該性狀不同類型的基因型頻率分別是(按AA、Aa、aa順序排列)()A．0.36、0.48、0.16B．0.48、0.36、0.16C．0.16、0.48、0.36D．0.16、0.36、0.38解題分析由題干可知，該人群中隱性性狀者為16%，即aa＝16%，根據(jù)遺傳平衡公式可得a的基因頻率是a＝40%，A的基因頻率是A＝1－40%＝60%，因此該人群中AA的基因型頻率是AA＝60%×60%＝0.36，Aa的基因型頻率是Aa＝2×40%×60%＝0.48，因此，該性狀不同類型的基因型頻率是AA為0.36，Aa為0.48，aa為0.16，A正確。答案A技法提升遺傳平衡狀態(tài)下基因頻率的計(jì)算(1)遺傳平衡狀態(tài)的條件①種群是極大的。②種群中個(gè)體間的交配是隨機(jī)的。③沒有突變發(fā)生。④沒有遷入和遷出。⑤沒有自然選擇。(2)基因頻率與基因型頻率的計(jì)算公式設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA的基因型頻率＝p2，Aa的基因型頻率＝2pq，aa的基因型頻率＝q2。(3)實(shí)例：若已知AA的基因型頻率為m，則A的基因頻率為eq\r(m)。知識(shí)點(diǎn)二突變、基因重組和自然選擇與進(jìn)化的關(guān)系知識(shí)梳理1.突變和基因重組(1)可遺傳變異的來源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(突變\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(□,\s\up3(01))基因突變,\o(□,\s\up3(02))染色體變異)),基因重組))(2)可遺傳變異的形成、特點(diǎn)和作用①形成：eq\o(□,\s\up3(03))基因突變產(chǎn)生等位基因，通過有性生殖過程中的eq\o(□,\s\up3(04))基因重組，可以形成多種多樣的eq\o(□,\s\up3(05))基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。②特點(diǎn)：隨機(jī)的、eq\o(□,\s\up3(06))不定向的。③作用：只是提供生物進(jìn)化的eq\o(□,\s\up3(07))原材料，不能決定生物進(jìn)化的eq\o(□,\s\up3(08))方向。(3)變異的有利和有害是相對(duì)的，是由eq\o(□,\s\up3(09))環(huán)境決定的。2．自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(1)原理分析(2)實(shí)例分析(樺尺蠖體色進(jìn)化)(3)生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群的基因頻率發(fā)生eq\o(□,\s\up3(11))改變。(4)生物進(jìn)化的方向：變異是eq\o(□,\s\up3(12))不定向的，自然選擇是eq\o(□,\s\up3(13))定向的，定向的eq\o(□,\s\up3(14))自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向。突變和基因重組能產(chǎn)生進(jìn)化的原材料，據(jù)此分析回答下列問題：1．突變具有低頻性，為什么還能為生物進(jìn)化提供原材料？提示：生物進(jìn)化的單位是種群，雖然突變的頻率很低，但一個(gè)種群往往由許多個(gè)體組成，而每一個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，所以在種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量的突變。2．突變大多數(shù)對(duì)生物體是不利的，為什么還能為進(jìn)化提供原材料？提示：生物變異是否有利，取決于它們的生存環(huán)境，微小有利的變異不斷積累也能導(dǎo)致生物進(jìn)化。3．舉例說明哪些因素可導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變？提示：突變、自然選擇、遷入和遷出等。典題精析[例1]根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，下列說法正確的是()A．自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向B．生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因型頻率的改變C．種群內(nèi)基因頻率的改變?cè)谑来g具有連續(xù)性D．種群內(nèi)基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而減小解題分析自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，從而使生物定向進(jìn)化，所以自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向，而生物的變異是不定向的，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，A、B錯(cuò)誤；種群中基因頻率的改變?cè)谑来g具有連續(xù)性，導(dǎo)致生物不斷進(jìn)化，C正確；種群中基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而增大，D錯(cuò)誤。答案C[例2]下列有關(guān)基因頻率與生物進(jìn)化的描述，正確的是()A．生物在進(jìn)化的過程中不一定有基因頻率的改變B．生物只要發(fā)生進(jìn)化，基因頻率就會(huì)改變C．變異使基因頻率定向改變D．只有基因突變，才導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變解題分析生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，只要生物進(jìn)化了，基因頻率一定發(fā)生了改變，A錯(cuò)誤，B正確；變異是不定向的，自然選擇可使基因頻率發(fā)生定向改變，C錯(cuò)誤；基因頻率的改變與突變、遷入和遷出、自然選擇等多種因素有關(guān)，D錯(cuò)誤。答案B當(dāng)堂檢測(cè)——查漏補(bǔ)缺鞏固提升1．對(duì)種群概念的正確敘述是()A．不同空間中同種生物個(gè)體的總和B．生活在一定區(qū)域的同種生物的一群個(gè)體C．一片水田中的所有魚的總和D．一個(gè)生態(tài)環(huán)境中有相互關(guān)系的動(dòng)植物的總和答案B解析種群是指生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。例如：一個(gè)池塘中全部的鯉魚是一個(gè)種群，包括所有的大鯉魚、小鯉魚和鯉魚苗。這里必須具體到“鯉魚”，而不能是“魚”，因?yàn)楹笳哌€包括其他種類的魚。2．下列可作為一個(gè)基因庫的是()A．一條染色體上的全部基因B．一個(gè)個(gè)體所攜帶的全部基因C．一個(gè)生物具有的全部基因D．一個(gè)種群所含的全部基因答案D解析種群基因庫的概念：指一個(gè)種群的所有個(gè)體的全部基因，由基因庫的概念可知，基因庫是指一個(gè)種群所含的全部基因，D正確，A、B、C錯(cuò)誤。3．下列哪項(xiàng)不是生物進(jìn)化的原材料()A．基因突變 B．基因重組C．不遺傳的變異 D．染色體變異答案C解析突變和基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料，其中突變又包括基因突變和染色體變異。4．生物的變異可以為進(jìn)化提供原材料。下列關(guān)于變異與進(jìn)化的敘述，正確的是()A．自然選擇直接選擇的是個(gè)體的基因型B．種群中控制某一性狀的全部等位基因的總和稱為基因庫C．可遺傳的變異是自然選擇和生物進(jìn)化的前提D．自然選擇決定生物變異和進(jìn)化的方向答案C解析自然選擇直接選擇的是個(gè)體的表現(xiàn)型，A錯(cuò)誤；一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，稱為這個(gè)種群的基因庫，B錯(cuò)誤；可遺傳的變異為生物進(jìn)化提供原材料，所以可遺傳的變異是自然選擇和生物進(jìn)化的前提，C正確；變異是不定向的，自然選擇決定生物進(jìn)化的方向，D錯(cuò)誤。5．蝸牛的有條紋(A)對(duì)無條紋(a)為顯性。在一個(gè)地區(qū)的蝸牛種群內(nèi)，有條紋(AA)個(gè)體占5