【課件】種群基因組成的變化與物種的形成++課件高一下學期生物人教版必修2

種群基因組成的變化與物種的形成AAAAAaAaaaaaaaAAAAAAaa21目錄種群基因組成的變化隔離在物種形成中的作用種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響物種的概念隔離及其在物種形成中的作用aa表現型自然選擇的直接作用對象是基因型還是表現型？A生物進化的基本單位是個體還是種群？種群一.種群和種群基因庫生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫做種群。1.種群：☆種群是可進行基因交流的群體，是生物繁殖與進化的基本單位。一.種群和種群基因庫1.種群：2.基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。注意范圍是種群不是物種?；驇彀朔N群中全部個體的全部基因，無論“優(yōu)劣”。生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫做種群。☆種群是可進行基因交流的群體，是生物繁殖與進化的基本單位。3.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的比值，叫做基因頻率?；蝾l率＝該基因的總數該等位基因的總數×100%AAaaAaAAAAAAAaaaAAaaaaAaAaAaAAAAAAAAAAAA基因型頻率＝特定基因型個體數該種群個體總數×100%例如：在某昆蟲種群中，決定體色為黑色的基因是A，決定體色為褐色的基因是a，從這個種群中隨機抽

取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個，求A和a的基因頻率。

AAaaAaAAAAAAAaaaAAaaaaAaAaAaAAAAAAAAAAAA用數學方法討論基因頻率的變化假設上述昆蟲種群數量非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代，沒有遷入和遷出，不同體色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因A和a都不產突變，根據孟德爾的分離定律計算。(1)該種群產生的A配子和a配子的比值各是多少？(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)將計算結果填入下表，想一想，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？親代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()A()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%10%30%30%36%48%16%60%40%60%40%用數學方法討論基因頻率的變化親代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()A()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%10%30%30%36%48%16%60%40%60%40%上述計算結果是建立在5個假設條件基礎上的。5個條件為：

①昆蟲群體數量足夠大；

②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代；

③沒有遷入與遷出；

④說自然選擇對體色性狀沒有作用

⑤基因A和a都不產生突變。

對自然界的種群來說，這5個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？4.遺傳平衡定律（哈代——溫伯格定律）：

當群體滿足以下五個條件：①種群數量足夠大；②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代；③沒有遷入與遷出；④自然選擇對體色性狀沒有作用；⑤基因A和a都不產生突變時，種群的基因頻率將不會改變。設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則p+q=1，且：aa基因型的頻率AA基因型的頻率Aa基因型的頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2用數學方法討論基因頻率的變化親代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()A()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%10%30%30%36%16%48%60%40%60%40%如果該種群出現新的突變型（基因型為A2a或A2A2),也就是產生新的等位基因A2,種群的基因頻率會發(fā)生變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？蝸牛的有條紋(A)對無條紋(a)為顯性。在一個地區(qū)的蝸牛種群內，有條紋(AA)個體占55％，無條紋個體占15％，若蝸牛間進行自由交配得到Fl，則A基因的頻率和F1中Aa基因型的頻率分別是多少？1.A基因的頻率為70％F1中Aa基因型的頻率42％基因突變產生新的等位基因，可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。某人群中某常染色體顯性遺傳病的發(fā)病率為19%，一對夫婦中妻子患病，丈夫正常，他們所生的子女患該病的概率是（）A.9/19B.10/19C.1/19D.1/22.在對某工廠職工進行遺傳學調查時發(fā)現，在男女各400名職工中，女性色盲基因的攜帶者為30人，患者為10人，男性患者為22人。那么這個群體中色盲基因的頻率為()A.4.5％B.5.9％C.6％D.9％3.BC二.種群基因頻率的變化可遺傳變異提供了生物進化的原材料。其來源分為突變和基因重組。1.可遺傳變異：☆突變包括基因突變和染色體變異?？蛇z傳變異的來源突變基因重組基因突變染色體變異普通個體變異個體進化的原材料某種自然選擇自然選擇之后的個體生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進化的原材料呢？

如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現基因突變數是多少呢？2×104×10-5個體×108種群=2×1072.基因突變的多害少利性：由此可見，雖然基因突變頻率很低，但放到種群中每一代都會有可觀的變異量，雖然大多數都是有害的，但是總會出現一些更適應環(huán)境的變異，在自然選擇過程中被保留下來并逐代積累。甲種自然選擇甲種自然選擇乙種自然選擇長翅殘翅更適應風小環(huán)境更適應大風環(huán)境各種類型的變異（原材料）（第一次選擇）（第二次選擇）（第三次選擇）環(huán)境改變突變的多害少利是絕對的嗎？不是絕對的，“利”和“害”都是相對于環(huán)境而言的。種群基因頻率的改變是否也是不定向的？三.自然選擇對種群基因頻率變化的影響自然選擇對種群基因頻率變化的影響英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動，白天棲息在樹干上。實驗表明，樺尺蛾的體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色(s)是顯性的。在19世紀中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀時，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了淺色的地衣。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結果樹皮裸露并被熏成黑褐色。自然選擇對種群基因頻率變化的影響假設1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的頻率為20%。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蛾的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加10%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計算結果填入下表）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%升高降低自然選擇對種群基因頻率變化的影響

根據上述計算結果，對環(huán)境的選擇作用的大小進行適當調整，比如，把淺色個體每年減少的數量百分比定高些，重新計算種群基因型頻率和基因頻率的變化，與步驟2中所得的數據進行比較。

1.樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？

2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？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%升高降低在自然選擇過程中，直接受選擇的是生物的表現型；在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累變異自然選擇生物朝一定方向緩慢進化生物進化的實質是種群基因頻率的定向改變。三.自然選擇對種群基因頻率變化的影響種群基因頻率發(fā)生定向改變（不定向）（定向）在自然選擇的作用下，有利變異的基因頻率不斷增大，有害變異的基因頻率逐漸減小。21目錄種群基因組成的變化隔離在物種形成中的作用種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響物種的概念隔離及其在物種形成中的作用一、實驗：探究抗生素對細菌的選擇作用1.實驗原理2.目的要求一定濃度的抗生素會殺死細菌，變異的細菌可能產生耐藥性。向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。通過觀察細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。在添加抗生素的環(huán)境下，什么樣的個體被選擇？什么樣的個體被淘汰？3.材料用具培養(yǎng)基、細菌菌株、含抗生素及不含抗生素的紙片等一、實驗：探究抗生素對細菌的選擇作用3.方法步驟（1）分組：將培養(yǎng)基分區(qū)、標號（2）接種：將菌種均勻涂布在培養(yǎng)基上。（3）控制變量：含抗生素VS不含抗生素（4）培養(yǎng)：培養(yǎng)皿倒置，37℃培養(yǎng)12h。

觀察大腸桿菌生長情況。1234含含含不（5）觀測：是否出現抑菌圈，測量直徑。（6）從抑菌圈邊緣挑取菌落，重復實驗。1234含含含不僅憑以上步驟能否判斷抗生素對細菌有選擇作用？一、實驗：探究抗生素對細菌的選擇作用123412341234第一代第三代第二代直徑逐代變小，說明抗生素對細菌有選擇作用，耐藥個體存活率高，不耐藥存活率低。含含含不含含含不含含含不一、實驗：探究抗生素對細菌的選擇作用4.實驗結論（1）細菌耐藥性的出現是

導致的。（2）

導致耐藥菌比例逐代提高?？股氐倪x擇作用下，保留耐藥性強的個體大腸桿菌存在耐藥性不同的變異類型再次實驗，菌落中耐藥個體占比增加可遺傳變異抗生素的選擇作用一、實驗：探究抗生素對細菌的選擇作用討論（P115）（1）為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？（2）在本實驗的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產生的變異是

有利還是有害的？你怎么理解變異是有利還是有害的？因為抑菌圈邊緣生長耐藥菌存在耐藥菌，且比其它區(qū)域耐藥菌的占比高。

有利的；有利或有害取決于所處的環(huán)境條件。1234含含含不一、實驗：探究抗生素對細菌的選擇作用討論（P115）（3）濫用抗生素的現象十分普遍。例如，有人生病時覺

得去醫(yī)院很麻煩，就直接吃抗生素；有的禽畜養(yǎng)殖

者將抗生素添加到動物飼料中。你認為這些做法會

有什么后果？濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，抗藥性不斷增強，導致抗生素藥物失效。利用“抗生素紙片擴散法”觀察某細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，可探究抗生素對細菌的選擇作用。下列錯誤的是（）小試牛刀B.細菌基因突變產生了耐藥個體是定向變異。A.抗生素的使用導致細菌產生了耐藥性。C.從抑菌圈邊緣挑取細菌連續(xù)培養(yǎng)，后代抑菌圈變大。D.本實驗條件下，細菌的耐藥性變異是有利變異。ABC一.物種的概念1.物種：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產生可育后代的一群生物。2.生殖隔離：不能相互交配，即便交配成功也不能產生可育后代的現象。雜交雜交二倍體四倍體三倍體馬（2n=64）驢（2n=62）騾（2n=63）不可育☆是否存在生殖隔離是判斷是否同一物種的方法。二、隔離在物種形成中的作用物種vs種群①同一物種可以分布在不同區(qū)域；

種群是同一區(qū)域內的同一物種的全部個體②種群是物種繁殖和進化的基本單位。物種：自然狀態(tài)下能相互交配并且產生可育后代的一群生物種群：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體的集合。二者區(qū)別：種群1種群2物種二.隔離及其在物種形成中的作用1.隔離：不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現象。隔離分為地理隔離和生殖隔離。隔離生殖隔離地理隔離：同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，

使得種群間不能發(fā)生基因交流的現象。：不能相互交配，即便交配成功也不能產生

可育后代的現象。二、隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個主要島嶼組成，二、隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用群島上有13種地雀（喙差別大，存在生殖隔離），而南美洲沒有。二、隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用群島上有13種地雀（喙差別大，存在生殖隔離），而南美洲沒有。1.設想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個種群的個體數量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。2.不同島嶼上的地雀種群，產生突變的情況一樣嗎？不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。二、隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用3.對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？

這對種群基因頻率的變化會產生什么影響？自然環(huán)境條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝著不同的方向改變。4.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？不會。因為個體間有基因的交流。二、隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用隔離在物種形成中有什么作用？二、隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用地雀祖先突變基因重組突變基因重組種群基因頻率定向改變種群基因頻率定向改變自然選擇島嶼1島嶼2地理隔離地雀1地雀2生殖隔離總結：隔離是物種形成的必要條件。

地理隔離-------物種形成的

階段，

生殖隔離-------

時期、物種形成的

和

。量變質變關鍵標志二、隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用地雀祖先島嶼1島嶼2突變基因重組突變基因重組種群基因頻率定向改變種群基因頻率定向改變地雀1地雀2自然選擇物種形成的三個基本環(huán)節(jié)：①（）提供原材料。②（）使基因頻率發(fā)生改變。③（）是物種形成的必要條件。地理隔離生殖隔離突變和基因重組自然選擇

隔離二、隔離在物種形成中的作用思考：生物的進化一定能形成新物種嗎？物種形成生物進化

標志變化后生物與原生物的關系二者聯系不一定生殖隔離出現基因頻率改變屬于不同物種可能屬于同一物種；也可能屬于不同物種只有不同種群的基因庫產生明顯差