6.3種群基因組成的變化與物種的形成 教案-2020-2021學(xué)年人教版(2019)高一生物必修2

第6章生物的進(jìn)化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成【教學(xué)目標(biāo)】1、理解種群、種群基因庫(kù)、基因頻率等概念的內(nèi)涵，闡明種群是生物繁殖和進(jìn)化的基本單位。2、運(yùn)用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化。3、結(jié)合教材闡明突變和基因重組是生物進(jìn)化的原材料，闡述自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響。4、說(shuō)明隔離在物種形成中的作用?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)(1)種群、物種、基因頻率、隔離等概念。(2)變異、選擇和隔離在生物進(jìn)化中的作用。2、教學(xué)難點(diǎn)(1)自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響。(2)隔離在物種形成中的作用。【教學(xué)過(guò)程】種群基因組成的變化自然選擇直接作用的是生物的個(gè)體，而且是個(gè)體的表性。表型隨個(gè)體死亡而消失，決定表型的基因隨著生殖而世代延續(xù)，所以研究生物的進(jìn)化，必須研究種群的基因組成。一、種群和種群基因庫(kù)1、種群(1)概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體叫做種群

（2）特點(diǎn)：種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位。注意：種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代.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)。3、基因頻率在一個(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，叫作基因頻率。（1）基因頻率和基因型頻率的計(jì)算以一對(duì)等位基因（A、a）和其組成的基因型（AA、Aa、aa）為例①某基因頻率=該基因總數(shù)該基因及其等位基因總數(shù)①某基因頻率=該基因總數(shù)該基因及其等位基因總數(shù)X100%X100%X100%2AA＋AaX100%X100%A=—：——： ：——-2(AA+Aa+aa)Aa＋2aaa=-———―：-2(AA+Aa+aa)A、a為基因，AA、Aa、aa為三種基因型個(gè)體數(shù)。②常染色體上一個(gè)等位基因的頻率=該等位基因純合子的頻率+1/2義雜合子的頻率A=AA+1/2Aa；a=aa+1/2Aa。③X染色體上基因的基因頻率的計(jì)算XY型性別決定的生物，基因在X染色體上，Y染色體上無(wú)等位基因，計(jì)算時(shí)只計(jì)算X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體。ZW型性別決定也是這樣。例如：N表示個(gè)體數(shù)。Xb2NXbXb+NXBXb+NXbYXb -T -TXBTXb 2NXX+NXY 不涉及Y染色體，XB+Xb=1。④利用哈代―溫伯格定律，由基因頻率計(jì)算基因型頻率①成立前提a.昆蟲(chóng)群體數(shù)量足夠大。b.全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代。c.沒(méi)有遷入與遷出，d.AA、Aa、aa三種基因型昆蟲(chóng)的生存能力完全相同（也就是說(shuō)自然選擇對(duì)A、a控制的翅型性狀沒(méi)作用）e.沒(méi)有突變的發(fā)生。②計(jì)算公式當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)時(shí)（A、a），設(shè)P表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則基因型AA的頻率為P2,Aa的頻率為2pq，aa的頻率為q2。如果一個(gè)種群達(dá)到遺傳平衡，其基因型頻率應(yīng)符合：P2+2pq+q2=1。親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)親代產(chǎn)生配子總數(shù)A(60%)a(40%)子一代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子一代基因頻率A(60%)a(40%)子二代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子二代基因頻率A(60%)a(40%)子三代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子三代基因頻率A(60%)a(40%)二、種群基因頻率的變化1870年樺尺蛾的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%,在樹(shù)干變黑這一環(huán)境條件下假如樹(shù)干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，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)，樺尺蛾種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？第1年第2年第3年第4年 基因型頻率SS10%11.5%13.1%14.6%Ss20%22.9%26%29.3%ss70%65.6%60.9%56.1%基因頻率S20%23%26.1%29.3%升高s80%77%73.9%70.7%降低1、可遺傳的變異的來(lái)源：基因突變、基因重組和染色體變異。其中，基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。2、基因突變?cè)谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘模虼嘶蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因,這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。突變產(chǎn)生的變異有利或有害是絕對(duì)，是由生存環(huán)境決定的。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(wàn)個(gè)基因，所以在種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量突變。雖然突變具有多害少利性，但微小有利的變異不斷積累也能導(dǎo)致生物進(jìn)化。3、基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過(guò)有性生殖過(guò)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)多種多樣的可遺傳的變異類型。由于突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的，因此它們只是提供了生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向！三、自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響1、在自然選擇的作用下，選擇具有有利變異的個(gè)體，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷下降。不斷淘汰具有不利變異的個(gè)體，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷下降;不定向

變異通過(guò)生存’斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)不利變異

（基因）有利變異不定向

變異通過(guò)生存’斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)不利變異

（基因）有利變異—被淘洗多次選擇和積（基因）黑通過(guò)遺傳種群的基*因頻率定

向改變生物一定向進(jìn)化2、自然選擇作用于生物的表型，定向的選擇了有利變異，實(shí)質(zhì)是定向的選擇了有利變異的基因。所以進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。（種群是否進(jìn)化的判斷依據(jù)）3、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。4、變異與選擇之間的關(guān)系（1）變異是不定向的，在自然選擇的作用下，基因頻率發(fā)生定向改變，導(dǎo)致自然選擇是定向的。（2）自然選擇的過(guò)程十分緩慢，其結(jié)果符合優(yōu)勝劣汰、適者生存的原則。隔離在物種形成中的作用一、隔離與物種的形成同種生物的不同種群，由于突變和選擇因素的不同，其基因組成可能會(huì)朝著不同的方向改變，導(dǎo)致種群間出現(xiàn)形態(tài)和生理上的差異。1、隔離與物種（1）物種（2）隔離①概念：不同群體間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。②常見(jiàn)類型：生殖隔離和地理隔離地理隔離：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(xiàn)象，叫做地理隔離。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)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫做生殖隔離。2、隔離及其在物種形成中的作用（1）新物種的形成過(guò)程地理隔離（地理障礙導(dǎo)致不同種群間不發(fā)生基因交流）］ 不同種群會(huì)出現(xiàn)不同的突變和基因重組。自然選擇 不同區(qū)域食物和棲息條件不同，自然選擇對(duì)不同種］ 群的基因頻率的改變有所不同。久而久之，不同種群基因庫(kù)就會(huì)形成明顯差異生殖隔離（新物種的形成的標(biāo)志）（2）結(jié)論：隔離是物種形成的必要條件。3、物種形成的兩種方式（1）漸變式：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離達(dá)到生殖隔離，形成新物種。支舁］—自-—史異類贅］——-新牯種］地 （:基因瓶率改變》 生！TI琬 1 室'—變身2—自林選.1變異樊型2——-新物種2（基因頻率應(yīng)支）物種