種群基因組成的變化與物種的形成第1課時(shí) 高一下學(xué)期生物人教版必修二

第6章生物的進(jìn)化第3節(jié)第1課時(shí)種群基因組成的變化人教版高中生物必修21解釋種群、基因庫(kù)和基因頻率的概念。2闡明生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)(重、難點(diǎn))?！伴L(zhǎng)脖子”的個(gè)體一定將這一性狀傳遞給下一代嗎？復(fù)習(xí)導(dǎo)入><目標(biāo)一種群和種群基因庫(kù)1.1種群的概念及特點(diǎn)定義：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫作種群。特點(diǎn)：種群是繁殖的基本單位，也生物進(jìn)化的基本單位。舉例：一片樹(shù)林中的全部獼猴是一個(gè)種群一片草地上的所有蒲公英是一個(gè)種群1.2基因庫(kù)一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫作這個(gè)種群的基因庫(kù)。定義：一個(gè)種群所有個(gè)體各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫(kù)。它們各自的基因都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大?；蝾l率：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值?；蝾l率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%基因型頻率：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因型的個(gè)體占個(gè)體總數(shù)的比值。1.3基因頻率影響因素：突變、選擇、遷移等。在某昆蟲(chóng)種群中，決定翅色為綠色的基因是A，決定翅色為褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)，求A和a的基因頻率。2002×30+60=1202×10+60=80120÷200=6080÷200=40某昆蟲(chóng)決定翅色的基因頻率1.4基因頻率的一般計(jì)算方法

計(jì)算：就這對(duì)等位基因來(lái)說(shuō)，每個(gè)個(gè)體可以看作含有2個(gè)基因，那么：這100個(gè)個(gè)體共有_____個(gè)基因，其中：A基因的數(shù)量=___________________個(gè)a基因的數(shù)量=____________________個(gè)A基因的頻率=____________________%a基因的頻率=____________________%假設(shè)：①昆蟲(chóng)種群數(shù)量非常大；②所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒(méi)有遷入和遷出；④不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的；⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變。親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（

）A()a()a()子一代基因型頻率AA（

）Aa()aa()子一代基因頻率A（

）a(

)子二代基因型頻率AA（）Aa()aa()子二代基因頻率A（）a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%2.根據(jù)計(jì)算結(jié)果，想一想子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣?；顒?dòng)1用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化種群規(guī)模小基因頻率隨機(jī)變化出現(xiàn)基因交流遷入和遷出基因頻率不定向改變突變和基因重組非自由交配有偏好的基因頻率改變自然選擇基因頻率定向改變1.5導(dǎo)致基因頻率改變的原因最終導(dǎo)致基因頻率改變1.下列屬于種群的是A.一塊水田里的全部青蛙B.一塊棉田里的全部蚜蟲(chóng)C.一塊朽木上的全部真菌D.一個(gè)池塘中的全部魚(yú)√解析一塊水田里的全部青蛙還有蝌蚪才能構(gòu)成一個(gè)種群，A不符合題意；一塊朽木上的全部真菌包括許多菌種，不屬于種群，C不符合題意；一個(gè)池塘中的全部魚(yú)不是一個(gè)物種，不屬于種群，D不符合題意。2.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體占18%，基因型為Aa的個(gè)體占78%，基因型為aa的個(gè)體占4%，基因A和基因a的基因頻率分別是A.18%、82% B.36%、64%C.57%、43% D.92%、8%√解析根據(jù)題干信息分析，已知AA＝18%，Aa＝78%，aa＝4%，因此該種群的基因頻率：A＝18%＋1/2×78%＝57%，a＝4%＋1/2×78%＝43%。><目標(biāo)一種群基因頻率的變化及自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響變異基因突變是自然界中普遍存在的?；蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，這就可以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(duì)生物的進(jìn)化有重要意義嗎？2.1

種群基因頻率的變化原因不可遺傳的變異可遺傳的變異突變基因突變?nèi)旧w變異基因重組2.1

種群基因頻率的變化舉例：果蠅1組染色體上約有1.3×104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率都為10-5，對(duì)一個(gè)中等大小的種群（約有108個(gè)個(gè)體）來(lái)說(shuō)，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)將是：2×1.3×104×10－5×108＝2.6×107（個(gè)）突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型突變（基因突變和染色體變異）和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料2.2可遺傳變異的形成、特點(diǎn)和作用形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向作用種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異形成變異是隨機(jī)的、不定向的特點(diǎn)突變的有利和有害也不是絕對(duì)的，往往取決于生物的生存環(huán)境。某海島上殘翅和無(wú)翅的昆蟲(chóng)2.2可遺傳變異的形成、特點(diǎn)和作用例如，有翅的昆蟲(chóng)，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)殘翅和無(wú)翅的突變類型，這類昆蟲(chóng)在正常情況下很難生存下去。但是在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，這里昆蟲(chóng)卻因?yàn)椴荒茱w行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死

19世紀(jì)時(shí)，曼徹斯特地區(qū)的樹(shù)干上長(zhǎng)滿了淺色的地衣。后來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹(shù)皮裸露并被熏成黑褐色。長(zhǎng)滿地衣的樹(shù)干上的樺尺蠖黑色樹(shù)干上的樺尺蠖基因類型黑色（S）淺色（s）

工業(yè)革命前（19世紀(jì)中葉）5%95%

工業(yè)革命后（20世紀(jì)中葉）95%5%每一代都會(huì)產(chǎn)生大量的突變個(gè)體，且大多數(shù)突變對(duì)生物體是有害的。突變的有利與有害是相對(duì)的而不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。2.3自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響2.4探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響樺尺蛾種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來(lái)越低呢?提出問(wèn)題作出假設(shè)討論探究思路黑褐色的生活環(huán)境，不利于淺色樺尺蛾的生存，對(duì)黑色樺尺蛾生存有利，這種環(huán)境的選擇作用使該種群的s基因的頻率越來(lái)越低，即自然選擇可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變。假設(shè)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%。假如樹(shù)干變黑使得淺色型個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體增加10%。在第2～10年間，該種群的基因型頻率是多少？每年的基因頻率是多少？1.創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的問(wèn)題情境。2.計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果填入表中。

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%26.0%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低2.4探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響假如樹(shù)干變黑使得淺色型個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%。制定并實(shí)施研究方案根據(jù)教材P112～113“探究·實(shí)踐”提供的資料，回答下列問(wèn)題：(1)樹(shù)干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？會(huì)影響。因?yàn)闃?shù)干變黑后，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。(2)在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？直接受選擇的是表型。因?yàn)樘鞌晨吹降氖菢宄叨甑捏w色(表型)而不是控制體色的基因。活動(dòng)2探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響(3)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，樺尺蛾種群發(fā)生進(jìn)化了嗎？判斷的依據(jù)是什么？發(fā)生了進(jìn)化。依據(jù)是樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了改變。(4)根據(jù)資料分析，決定樺尺蛾進(jìn)化方向的是什么？為什么？自然選擇。因?yàn)樵谧匀贿x擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體保留下來(lái)的機(jī)會(huì)少，相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。活動(dòng)2探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響S（深色）基因的頻率逐漸上升，s（淺色）基因的頻率逐漸下降；在黑色背景下，淺色樺尺蛾被天敵發(fā)現(xiàn)和捕食的幾率大于黑色的樺尺蛾，但不影響樺尺蛾的生存和繁殖，直接受選擇的是表型。2.4探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響分析結(jié)果得出結(jié)論在自然選擇的作用下，可以使基因頻率發(fā)生定向改變，決定生物進(jìn)化的方向。有關(guān)基因頻率與進(jìn)化的分析和總結(jié)(1)影響種群基因頻率變化的因素①外因：自然選擇。②內(nèi)因：基因突變和部分染色體變異如缺失和重復(fù)等能直接引起基因頻率的變化；基因重組只改變了基因型頻率，在自然選擇的作用下淘汰部分個(gè)體后可引起基因頻率的變化。(2)自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(3)進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。(4)進(jìn)化中的定向與不定向①變異是不定向的。②自然選擇是定向的。③種群基因頻率的變化是定向的。④生物進(jìn)化的方向是定向的。3.下列關(guān)于生物變異和生物進(jìn)化的敘述，正確的是A.變異都能為生物進(jìn)化提供原材料B.自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向C.只有基因突變才能導(dǎo)致種群基因頻率改變D.抗生素的使用使病原體產(chǎn)生了適應(yīng)性的變異√解析只有可遺傳的變異才能為生物進(jìn)化提供原材料，A錯(cuò)誤；自然選擇的結(jié)果是讓適應(yīng)環(huán)境的變異保留下來(lái)，不適應(yīng)環(huán)境的變異被淘汰，使種群基因頻率發(fā)生定向改變，故自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向，B正確；基因突變、染色體變異、基因重組和自然選擇等都能使種群基因頻率發(fā)生改變，C錯(cuò)誤；抗生素只是起選擇作用，而不是使病原體產(chǎn)生適應(yīng)性的變異，D錯(cuò)誤。4.樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因控制，其中黑色(S)對(duì)淺色(s)為顯性。將某樺尺蛾種群分成兩組，分別遷移到A、B兩個(gè)區(qū)域，A地是煤炭工業(yè)重鎮(zhèn)，B地是閉塞的山區(qū)，數(shù)年后抽樣調(diào)查，結(jié)果如表所示。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是區(qū)域SS(%)Ss(%)ss(%)A80182B2890A.A地S的基因頻率為89%，B地S的基因頻率為6%B.A地的大部分s基因突變?yōu)镾基因，故S的基因頻率升高C.從上述材料得知生物進(jìn)化的方向是由自然選擇決定的D.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率的變化√解析A地種群內(nèi)控制黑色(S)的基因頻率較高，而B(niǎo)地種群內(nèi)控制淺色(s)的基因頻率較高，這與A、B兩地種群的生活環(huán)境對(duì)樺尺蛾的選擇有關(guān)，B錯(cuò)誤；A地種群生活在污染嚴(yán)重的環(huán)境中，而B(niǎo)地種群生活在基本未受污染的環(huán)境中，可見(jiàn)生物進(jìn)化的方向是由自然選擇決定的，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群的基因頻率發(fā)生改變，C、D正確。><目標(biāo)一探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用一般情況下，一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來(lái)。通過(guò)觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況，探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。探究?實(shí)踐3.1探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)原理目的要求實(shí)驗(yàn)步驟①培養(yǎng)皿分區(qū)、標(biāo)號(hào)。③將不含抗生素的紙片和含抗生素紙片分別放在平板的不同位置。②涂布平板。④將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h。⑤觀察細(xì)菌的生長(zhǎng)狀況，是否有抑菌圈？測(cè)量并記錄。⑥從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)。重復(fù)步驟②~⑤。3.1探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用在培養(yǎng)基上有細(xì)菌生長(zhǎng)，在放有抗生素紙片的區(qū)域無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng)。連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑會(huì)變小。3.1探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用結(jié)果分析根據(jù)教材P115“探究·實(shí)踐”，回答下列問(wèn)題：(1)為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？(2)在本實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)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？抗生素能夠殺死細(xì)菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細(xì)菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌。在本實(shí)驗(yàn)條件下，耐藥菌產(chǎn)生的變異一般來(lái)說(shuō)是有利的。有利于生物在特定環(huán)境中生存和繁殖的變異，在此環(huán)境中就是有利變異?；顒?dòng)3探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用(3)濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。例如，有人生病時(shí)覺(jué)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(dòng)物飼料中。你認(rèn)為這些做法會(huì)有什么后果？濫用抗生素會(huì)使病菌的抗藥基因不斷積累，抗藥性不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致抗生素藥物失效?；顒?dòng)3探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用什么是“超級(jí)細(xì)菌”？泛指那些對(duì)多種抗生素具有耐藥性的細(xì)菌?；蛲蛔兪钱a(chǎn)生超級(jí)細(xì)菌的根本原因。由于大部分抗生素對(duì)其不起作用，超級(jí)細(xì)菌對(duì)人類健康已造成極大的危害?？股貙?duì)細(xì)菌具有定向選擇作用。學(xué)以致用“探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)分析(1)抗生素不是誘變因子，因此細(xì)菌耐藥性變異的產(chǎn)生與抗生素?zé)o關(guān)。(2)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性變異的過(guò)程屬于基因突變，而基因突變具有不定向性。(3)濾紙片上的抗生素殺死了其周?chē)募?xì)菌，使其不能形成菌落而出現(xiàn)抑菌圈。5.(2022·江蘇蘇州高一期末)一般情況下，一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。下列關(guān)于“探究抗生素對(duì)