種群基因組成的變化-高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

種群基因組成的變化年級：高一年級學(xué)科：生物（人教版）

問題探討討論1.新出現(xiàn)的這只綠色椿象命運(yùn)可能會怎樣？2.這只綠色椿象個體的出現(xiàn)算是進(jìn)化嗎？3.綠色性狀怎么才能被保留下來呢？

問題探討自然選擇直接對象：根本對象：個體的性狀（表型）種群的基因總結(jié)

問題探討

研究生物的進(jìn)化，僅僅研究個體和表型是不夠的，還需要從種群的角度研究整個群體基因組成的變化。總結(jié)一

種群和種群基因庫生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體的集合叫做種群。種群判斷下面例子是不是一個種群？1.一個池塘中的全部魚（）2.一個池塘中的全部鯉魚（）3.兩個池塘內(nèi)的全部青蛙（）4.一片草地上的成年梅花鹿（）5.一個菜市場所有的白菜（）××√×種群的三要素：一定區(qū)域同種生物全部個體×它們在自然條件下不能進(jìn)行基因交流。與

相比，有何特點(diǎn)？

種群中的個體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配。種群生物個體種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位。

因此研究生物的進(jìn)化必須研究種群的基因組成和變化。AAAaAAAaAAAaAaaaAaAa性狀是由基因控制的，如何研究種群的基因組成和變化呢？基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因。個體數(shù)目越多，個體間的差異越大，種群的基因庫越大。如何研究種群的基因組成和變化呢？基因庫基因頻率一個種群中全部個體所含有的全部基因。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。=某基因的總數(shù)全部等位基因數(shù)×100%AA3個Aa6個aa1個（1）計算A和a的基因頻率分別是多少？A基因總數(shù)

=2×3+6=12個a基因總數(shù)=2?1+6=8個A基因的頻率1220=×100%=60%a基因的頻率820=×100%=40%

學(xué)習(xí)任務(wù)1=A的總數(shù)（A+a）總數(shù)×100%計算基因頻率（2）請根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，計算空白處的基因頻率。表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細(xì)胞貧血癥相關(guān)數(shù)據(jù)基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A（

）86a（

）14基因型頻率在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值?；蝾l率=

純合子基因型頻率

+1/2雜合子基因型頻率表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細(xì)胞貧血癥相關(guān)數(shù)據(jù)基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A（

）86a（

）14A基因頻率A%=AA%+1/2Aa%=95.7%a基因頻率a%=aa%+1/2Aa%=4.3%表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細(xì)胞貧血癥相關(guān)數(shù)據(jù)基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A（

）86a（

）1495.74.3【資料1】已知上述鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種常染色體隱性遺傳病，其致病基因為a基因。a基因表達(dá)的血紅蛋白異常，紅細(xì)胞通常呈鐮刀型。分析影響種群基因頻率的因素

學(xué)習(xí)任務(wù)2正常紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞討論（1）理論上a基因的頻率在人群中的變化趨勢如何？預(yù)期a基因的頻率會不斷減小。正常紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞【資料2】美國黑人主要是在英國殖民者的販奴運(yùn)動過程中從非洲販賣過來的，這些非洲裔黑人經(jīng)過代代相傳成為現(xiàn)在的美籍非洲裔黑人?；蛐突蚧蚧蛐突蚧蝾l率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A95.786a4.314表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細(xì)胞貧血癥相關(guān)數(shù)據(jù)可以明顯看出：中非黑人

a基因的頻率遠(yuǎn)高于

美籍非洲裔黑人。（2）結(jié)合表1中的數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？討論基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A95.786a4.314可能存在一種機(jī)制，阻止了中非黑人a基因頻率的減??；或a基因?qū)χ蟹呛谌说纳嬗心撤N積極意義。（3）你能否提出假設(shè)，解釋表1中的現(xiàn)象？基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A95.786a4.314討論【資料3】

非洲大陸流行嚴(yán)重致死的惡性瘧疾,美洲大陸惡性瘧疾的危害則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及非洲大陸嚴(yán)重。惡性瘧疾的病原體是一種寄生在紅細(xì)胞中的單細(xì)胞生物——瘧原蟲?！举Y料3—瘧原蟲與紅細(xì)胞】討論（4）結(jié)合上述資料，進(jìn)一步解釋表1中的現(xiàn)象。aa個體

會因患鐮刀型細(xì)胞貧血癥死亡；AA個體

會因患惡性瘧疾死亡；Aa個體

鐮刀型細(xì)胞貧血癥癥狀不致死亡，且又可有一定的抗惡性瘧疾的能力，因此可能把a(bǔ)基因傳給后代。討論而非洲黑人在美國的后裔，由于惡性瘧疾不流行，a基因只受鐮刀型細(xì)胞貧血癥一種病的選擇，因此美籍非洲裔黑人a基因的頻率遠(yuǎn)低于中非黑人。（4）結(jié)合上述資料，進(jìn)一步解釋表1中的現(xiàn)象。討論（5）還可以收集哪些方面的證據(jù)，證明上述解釋？還可調(diào)查美國白人中a基因的頻率，如果解釋正確的話，其a基因頻率應(yīng)該比美籍非洲裔黑人要低得多?！举Y料4】調(diào)查結(jié)果為美國白人中a基因的頻率為0.1%。(美籍非洲裔黑人人群a基因頻率為4.3%)①自然選擇：鐮刀型細(xì)胞貧血癥與惡性瘧疾2種選擇壓力②基因突變：a基因的來源(A基因突變而來)③非隨機(jī)婚配：白人與黑人婚配的非隨機(jī)性④遷入、遷出：販奴運(yùn)動⑤種群數(shù)量：販賣進(jìn)入美國的黑奴人數(shù)多少（6）通過上述資料，嘗試總結(jié)：哪些因素影響著等位基因(如a基因)的頻率？討論

學(xué)習(xí)任務(wù)3用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化假設(shè)

存在一個昆蟲種群

滿足以下條件：（1）群體數(shù)量足夠大；（2）全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；（3）沒有遷入和遷出；（4）沒有自然選擇；（5）沒有基因突變和染色體變異請根據(jù)孟德爾的分離定律計算，并完成下表。親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)(30%)A(30%)a(30%)a(10%)親代基因頻率A(60%)a(40%)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()F1基因型頻率AA（

）Aa（

）aa（

）A（86%）a（14%）親代基因的頻率配子法

卵細(xì)胞精子A（86%）a(14%)A(86%)AA（

）Aa（

）a(14%)Aa（

）aa（

）F1配子比率A（

）A（

）a（

）a（

）F1基因頻率A（

）a（

）36%48%16%36%24%24%16%36%24%24%16%60%40%親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)(30%)A(30%)a(30%)a(10%)親代基因頻率A(60%)a(40%)F1基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)F1基因頻率A(60%)a(40%)F2基因型頻率AA()Aa()aa()F2基因頻率A()a()36%48%16%60%40%

在滿足上述5個假設(shè)的條件下，各代基因頻率相同。基因型頻率從F1開始保持不變，種群達(dá)到了遺傳平衡。觀察表格中的F1、F2的基因頻率及基因型頻率，推測若干代后種群的基因頻率及基因型頻率會有什么特點(diǎn)？討論總結(jié)假如我們用p來表示A的基因頻率，q來表示a的基因頻率，則可知p+q=1，那么子代中AA、Aa、aa的基因型頻率如何？（p+q)2=p2+2pq+q2=1AA基因型頻率Aa基因型頻率aa基因型頻率遺傳平衡定律（哈迪-溫伯格定律）

p+q

=1用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化——構(gòu)建數(shù)學(xué)模型Ⅰ.種群數(shù)量足夠大Ⅱ.自由交配Ⅲ.沒有遷入與遷出Ⅳ.沒有自然選擇Ⅴ.沒有發(fā)生突變種群的進(jìn)化是必然的遺傳平衡定律成立條件——理想種群自然條件下基因突變和染色體變異總會發(fā)生種群的基因頻率一定會發(fā)生變化二

種群基因頻率的變化

基因突變產(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傳變異提供進(jìn)化的原材料基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的。它為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？分析可遺傳變異作為生物進(jìn)化原材料的原因

學(xué)習(xí)任務(wù)4討論

果蠅一組染色體上約有1.3×104個基因，假定每個基因的突變頻率都為10-5，對一個中等大小的果蠅種群（約有108個個體）來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)將是：1.3×104×2×10-5×108=2.6×107（個）單個個體整個種群【案例分析】（1）種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。突變?yōu)槭裁茨軌蜃鳛樯镞M(jìn)化的原材料呢？

學(xué)習(xí)任務(wù)4分析可遺傳變異作為生物進(jìn)化原材料的原因（2）突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決于