6.3種群基因組成的變化與物種的形成課件-高一下學(xué)期生物人教版必修222

生物進化論拉馬克進化論1.當今所有生物都是由更古老的生物進化而來；達爾文自然選擇學(xué)說過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存本質(zhì)？研究水平？現(xiàn)代生物進化理論1.遺傳變異的認識：

性狀水平→基因水平2.適應(yīng)及物種形成等研究：個體水平→種群水平2.適應(yīng)的形成是由于用進廢退和獲得性遺傳。第3節(jié)

種群基因組成的變化

與物種的形成問題探討你同意哪位同學(xué)的觀點？你的答案和理由是什么？這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為它們忽視了雞和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點。先有雞還是先有蛋？生物進化的過程是種群基因庫在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標志，并不是在某一時刻突然有一個個體或一個生殖細胞成為一個新物種。一

種群基因組成的變化

一、種群和種群基因庫(一)種群：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合。

(eg一片樹林中的全部獼猴)一片草地上的所有蒲公英一個非洲象種群（部分個體）注：種群是生物體繁殖、進化的基本單位。一、種群和種群基因庫(二)基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。

(eg一片樹林中的全部獼猴的所有基因)種群基因庫的組成是不斷變化的，主要體現(xiàn)在基因頻率和基因型頻率的改變上。1.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)的比值。2.基因型頻率

在一個種群基因庫中，某種基因型占全部個體的比值。

(一般為2個，egA、a)一、種群和種群基因庫例如：在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因是A，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。(1)100個體數(shù)的全部等位基因總數(shù)為

個200(2)A基因為

個，a基因為

個2×30+60=1202×10+60=80A頻率=120200=60%a頻率=80200=40%AA基因型頻率=30100=30%Aa基因型頻率=60%aa基因型頻率=10%思考·討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化假設(shè)：①昆蟲種群非常大；②所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代；

③沒有遷入和遷出；④不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的；

⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變親代基因型的比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()a()a()F1基因型頻率AA()Aa()aa()F1基因頻率A()a()30%30%30%10%40%60%16%48%36%親代基因頻率想一想，F(xiàn)2、F3以及若干代以后，種群的基因頻率會同F(xiàn)1一樣嗎？自交群的基因頻率會同F(xiàn)1一樣嗎？思考·討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化親代基因型的比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()a()a()F1基因型頻率AA()Aa()aa()F1基因頻率A()a()F2基因型頻率AA()Aa()aa()F2基因頻率A()a()30%30%30%10%40%60%16%48%36%親代基因頻率40%60%16%48%36%若滿足上述五個條件，則子代間的基因型頻率和基因頻率都是穩(wěn)定不變的，即保持遺傳平衡狀態(tài)。這就是哈代-溫伯格定律，也叫遺傳平衡定律。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？思考·討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)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？突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。基因A2的頻率是上升還是下降，要看這一突變對生物體是有利的還是有害的。不能，例如擬態(tài)、保護色或警戒色個體被天敵發(fā)現(xiàn)的機會較小。補充：基因頻率的計算公式A基因頻率

=A基因總數(shù)該種群個體數(shù)×2×100%A基因頻率=AA%+1/2Aa%;a基因頻率=aa%+1/2Aa%1.基因在常染色體上（1）通過基因個數(shù)計算（2）通過基因型頻率計算（3）通過遺傳平衡定律計算(5個條件之一：種群內(nèi)個體自由交配)設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；A(p)a(q)A(p)a(q)AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)♀♂遺傳平衡公式：則AA=p2

Aa=2pq

aa=q2

(p+q)2=p2+2pq+q2＝1

補充：基因頻率的計算公式練一練1.已知人的褐眼(A)對藍眼(a)是顯性。在一個有30000人的群體中，藍眼的有3600人，褐眼的有26400人(其中純合子有12000人)。那么，在這個人群中A、a的基因頻率分別是（

）A.64%和36%

B.36%和64%

C.50%和50%

D.82%和18%2.某小麥種群中TT個體占20%，Tt個體占60%，tt個體占20%，由于某種病害導(dǎo)致tt個體全部死亡，則病害發(fā)生前后該種群中T的基因頻率分別是（

）A.50%、50%

B.50%、62.5%C.62.5%、50%

D.50%、100%√√練一練3.已知白化病的發(fā)病率為1/10000，求白化病致病基因頻率和攜帶者基因型頻率分別為多少？補充：基因頻率的計算公式2.基因在X染色體上某基因頻率

=該基因總數(shù)女性個體數(shù)×2

+男性個體數(shù)×100%練一練4.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有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是（

）A.4.5%

B.6%

C.9%

%√二、種群基因頻率的變化基因突變在自然界是普遍存在的?；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?？蛇z傳的變異變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變二、影響種群基因頻率變化的因素①突變和基因重組生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，但是由于種群是由許多個體組成，每個個體的細胞中都有成千上萬個基因，每一代就會產(chǎn)生大量的突變?！纠纭抗?組染色體上約有1.3×104個基因，假定每個基因的突變頻率都為10-5，對一個約有108個個體的果蠅種群來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（個）6.3種群基因組成的變化與物種的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二課件(共35張PPT)6.3種群基因組成的變化與物種的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二課件(共35張PPT)二、影響種群基因頻率變化的因素②生物的生存環(huán)境突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境?！纠纭坑谐岬睦ハx中有時會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲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，這類昆蟲卻因為不能飛行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死。某海島上殘翅和無翅的昆蟲6.3種群基因組成的變化與物種的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二課件(共35張PPT)6.3種群基因組成的變化與物種的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二課件(共35張PPT)二、影響種群基因頻率變化的因素③有性生殖過程中的基因重組基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。貓由于基因重組而產(chǎn)生的毛色變異6.3種群基因組成的變化與物種的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二課件(共35張PPT)6.3種群基因組成的變化與物種的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二課件(共35張PPT)二、種群基因頻率的變化1.突變產(chǎn)生的

，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化；2.

提供生物進化的原材料；突變(

和

)和

基因重組3.突變的有利和有害

，往往取決于生物的

；4.突變和重組都是

、

。新的等位基因可遺傳變異基因突變?nèi)旧w變異不是絕對的生存環(huán)境隨機的不定向的三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究·實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響提出問題：樺尺蛾種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越低呢？作出假設(shè)：

。探究思路：創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問題情景的方法探究1870年，樺尺蛾種群基因型頻率為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蛾的生存，使得淺色個體每年減少10％，黑色個體每年增加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？自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變假設(shè)該種群共有100個個體，則在第一年中SS：10個Ss：20個ss:70個第二年時，由于淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%SS：10x（1+10%）=11個

Ss：20x（1+10%）=22個

ss:70x（1-10%）=63個SS+Ss+ss=96個SS：11/96=11.5%

Ss：22/96=22.9%

ss:63/96=65.6%探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響第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%S=SS+1/2Sss=ss+1/2Ss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%升高↑13.0%26%61.0%26.0%74.0%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低↓三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究·實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響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？會，淺色個體易被天敵捕食，導(dǎo)致個體數(shù)減少，進而影響出生率。表型，因為天敵在捕食樺尺蛾時，看到的是體色而不是控制體色的基因。探究·實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響3.自然選擇決定生物進化的方向不定向的變異不利變異（基因）有利變異（基因）淘汰種群的基因頻率定向改變生物定向進化多次選擇和積累，通過遺傳自然選擇四、探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響小結(jié)：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(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化決定生物進化的方向生物進化的實質(zhì)：種群基因頻率的定向改變【注意：不是基因型頻率】【注意】曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾，雖然基因頻率發(fā)生了很大變化，但是并沒有形成新的物種?！舅伎肌繛槭裁凑f它們沒有形成新的物種？到底需要進化到什么程度才能形成新的物種呢？怎樣判斷兩個種群是否屬于一個物種呢？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(chǎn)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(chǎn)生可育后代的現(xiàn)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☆是否存在生殖隔離時判斷是否同一物種方法。1.二倍體西瓜和四倍體西瓜是不是一個物種？為什么？不是因為后代三倍體西瓜不可育，存在生殖隔離。2.三倍體西瓜是一個新物種嗎？

不是。因為同一物種的雌雄個體間要能夠相互交配并產(chǎn)生可育后代，而三倍體是不可育的，因此三倍體西瓜不是一個新物種。一物種的概念和生殖隔離3.物種與種群的區(qū)別①同一物種可以分布在不同區(qū)域；種群是同一區(qū)域內(nèi)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。種群1種群2物種一物種的概念和生殖隔離在自然界，是不是同一物種的個體都生活在一起呢？

不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，每一個物種總是被分成一個一個或大或小的群體，這些群體就是不同的種群。例如，兩個池塘里的鯉魚就是兩個種群。二、隔離及其在物種形成中的作用在自然界，是不是同一物種的個體都生活在一起呢？

不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，每一個物種總是被分成一個一個或大或小的群體，這些群體就是不同的種群。例如，兩個池塘里的鯉魚就是兩個種群。二、隔離及其在物種形成中的作用東北虎華南虎由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了生殖隔離.二、隔離及其在物種形成中的作用隔離①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(xiàn)象。②生殖隔離

不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象。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(xiàn)象。不同物種的生物存在生殖隔離。理解：①不能相互交配

②不能產(chǎn)生后代

③后代不可育eg開花時間不同eg受精卵不發(fā)育eg后代不能產(chǎn)生正常的配子達爾文在環(huán)球考察中觀察到一個奇怪的現(xiàn)象。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，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160~950km。三、隔離在物種形成中的作用隔離在物種形成中的作用在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀。這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影(當時推測這些地雀的共同祖先來自南美洲大陸)。

不同島嶼的環(huán)境有較大差別，比如島的低洼地帶，布滿棘刺狀的灌叢；而在只有大島上才有的高地，則生長著茂密的森林。加拉帕戈斯群島的地雀隔離在物種形成中的作用1.設(shè)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(shù)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(shù)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(chǎn)生突變的情況一樣嗎？不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。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(chǎn)生什么影響？

不同島嶼的自然環(huán)境條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導(dǎo)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。隔離在物種形成中的作用

是物種形成的標志。地理隔離阻斷基因交流

基因頻率向不同方向發(fā)生改變種群的

出現(xiàn)差異差異進一步加大生殖隔離新物種形成標

志總結(jié)：加拉帕戈斯群島的地雀的形成方式物種形成的三個基本環(huán)節(jié):（1）

提供原材料（2）

使基因頻率定向改變（3）

是物種形成的必要條件突變和基因重組自然選擇隔離生殖隔離在突變、基因重組和自然選擇下基因庫物種形成的三個環(huán)節(jié)：（1）突變和基因重組（2）自然選擇（3）隔離:產(chǎn)生生物進化的原材料：使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向：新物種形成的必要條件三者的關(guān)系2.物種形成的途徑：自然選擇2自然選擇1地理隔離原種變異1變異2變異類型1變異類型2新物種新物種生殖隔離物種形成的三個環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇、隔離。漸變式：基因頻率的定向改變基因庫差異導(dǎo)致驟變式/爆發(fā)式：新物種的形成是否必須經(jīng)過地理隔離？二倍體四倍體不需要地理隔離就在很短的時間內(nèi)出現(xiàn)生殖隔離，從而形成新的物種。主要是通過異源多倍體的染色體變異等方式形成新物種，一出現(xiàn)可以很快形成生殖隔離。物種A雜種植物異源多倍體雜交染色體加倍物種B短時間內(nèi)即可形成，如自然界中多倍體的形成。二、隔離及其在物種形成中的作用eg八倍體小黑麥（無需地理隔離）AABBDD（普通小麥）RR（黑麥）×ABD配子R配子ABDR（不育）AABBDDRR（八倍體小黑麥）（可育）秋水仙素處理注：A、B、D、R各代表一個染色體組“爆發(fā)式”①一個物種的形成必須要經(jīng)過生殖隔離，但不一定經(jīng)過地理隔離，如多倍體的產(chǎn)生。

②生殖隔離是物種形成的關(guān)鍵，是物種形成的最后階段，是物種間的真正界限。③地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質(zhì)變時期。

地理隔離VS生殖隔離三、生物進化與物種形成的比較生物進化物種形成標志變化后生物與原生物的關(guān)系二者聯(lián)系生殖隔離的出現(xiàn)基因頻率改變與原物種屬于不同物種①只有不同種群的基因庫產(chǎn)生了明顯差異，出現(xiàn)生殖隔離才能形成新物種；②進化是量變，進化不一定產(chǎn)生新物種；物種形成是質(zhì)變，新物種的產(chǎn)生一定存在進化?？赡軐儆谕晃锓N，也可能屬于不同物種課堂練習(xí)1．判斷下列與隔離有關(guān)的表述是否正確。（1）在曼徹斯特的樺尺蛾種群中，黑色個體與淺色個體之間未出現(xiàn)生殖隔離。（）（2）加拉帕戈斯群島不同島嶼上的地雀種群之間猶豫地理隔離而逐漸形成了生殖隔離。（）√√課堂練習(xí)2．19世紀70年代，10對原產(chǎn)于美國的灰松鼠被引入英國，結(jié)果在英國大量繁殖、泛濫成災(zāi)。對生活在兩國的灰松鼠種群，可以作出的判斷是（）A．兩者尚未形成兩個物種B．兩者的外部形態(tài)有明顯差別C．兩者之間已經(jīng)出現(xiàn)生殖隔離D．兩者的基因庫向不同方向改變D實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。目的要求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。