種群基因組成的變化高一下學(xué)期生物人教版必修二

第六章生物的進(jìn)化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成當(dāng)然是先有雞蛋了，因?yàn)橹挥猩臣?xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。討論你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)?你的答案和理由是什么?不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。甲同學(xué)乙同學(xué)

這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗鼈兒鲆暳穗u和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進(jìn)化是以種群為單位而不是以個(gè)體為單位這一重要觀點(diǎn)。生物進(jìn)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(biāo)志，并不是在某一時(shí)刻突然有一個(gè)個(gè)體或一個(gè)生殖細(xì)胞成為一個(gè)新物種。思考：在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。這只綠色翅昆蟲如何將自己的體色保留下來？

在自然界中，沒有哪一個(gè)個(gè)體是長生不死的，個(gè)體的表現(xiàn)型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過有性生殖傳給后代。

可見，研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。一、種群和種群基因庫1、種群是生物進(jìn)化的基本單位（1）種群生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體的集合以下屬于種群范疇的是（）A.一座山上所有的馬尾松B.一塊草地上所有的昆蟲C.一個(gè)池塘內(nèi)所有的魚類D.一個(gè)公園內(nèi)所有的樹木A三個(gè)要素：“同地”“同種”“全部”種群在繁衍過程中，個(gè)體有新老交替，基因卻代代相傳同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組

成上有沒有發(fā)生變化呢？（2）種群基因庫一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因基因庫：一個(gè)果蠅種群中所有個(gè)體的所有紅眼基因構(gòu)成基因庫。（

）一個(gè)果蠅種群中所有紅眼個(gè)體的所有基因構(gòu)成基因庫。（

）一個(gè)果蠅種群中所有個(gè)體的所有基因構(gòu)成基因庫。（

）√××判斷正誤：種群中一對等位基因的頻率之和為1(即A+a=1)基因頻率的計(jì)算某昆蟲種群中,綠色翅的基因?yàn)锳,褐色翅的基因?yàn)?，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，AA,Aa,aa的個(gè)體分別占30、60、10，那么A和a的基因頻率各是多少？A基因的頻率為60%，a基因的頻率為40%某基因頻率=

該基因總數(shù)

該基因及其等位基因總數(shù)×100%（1）已知基因型的個(gè)體數(shù)計(jì)算基因頻率①計(jì)算公式：一對等位基因中某基因的頻率=該基因純合子的基因型頻率＋1/2雜合子的基因型頻率AA基因型頻率：Aa基因型頻率：aa基因型頻率：則,A基因頻率：a基因頻率：②舉例：A的基因頻率=AA的基因型頻率＋1/2

Aa的基因型頻率30％＋1/2×60％＝60％10％＋1/2×60％＝40％（2）已知基因型頻率求基因頻率30/100=30%60/100=60%10/100=10%3.用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變假設(shè)昆蟲的群體滿足以下五個(gè)條件：①種群是非常大的；②所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒有遷入與遷出；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)突變。親代基因型頻率AA30%

Aa60%aa10%配子比例AAaa子代基因型頻率AA

Aa

aa子代基因頻率Aa30%30%30%10%36%48%16%

60%40%

A60%A60%a40%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa卵子精子子一代基因型頻率AA36%

Aa48%aa16%配子比例AAaa子二代基因型頻率AA

Aaaa子二代基因頻率Aa36%24%24%16%36%48%16%

60%40%

A60%A60%a40%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa卵子精子設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率將不會(huì)改變

(p+q)2=p2+2pq+q2＝1

遺傳平衡定律（哈代－溫伯格定律）當(dāng)群體滿足以下五個(gè)條件：

①種群非常大；②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒有遷入與遷出；

④自然選擇對性狀沒有作用；

⑤基因不產(chǎn)生突變AA的基因型頻率Aa的基因型頻率aa的基因型頻率親代子一代子二代子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%從子代基因型頻率和基因頻率的計(jì)算結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？基因型頻率從子一代開始保持不變基因頻率各代均相同1.蝸牛的有條紋(A)對無條紋(a)為顯性。在一個(gè)地區(qū)的蝸牛種群內(nèi)，有條紋(AA)個(gè)體占55%，無條紋個(gè)體占15%，在無自然選擇的作用下，若蝸牛間進(jìn)行自由交配得到F1，則A基因的頻率和F1中Aa基因型的頻率分別是(

)A．30%,21% B．30%,42%C．70%,21% D．70%,42%D[鞏固練習(xí)]2．某動(dòng)物種群中AA、Aa和aa的基因型頻率分別為0.3、0.4和0.3，且種群數(shù)量足夠大、不發(fā)生基因突變、自然選擇不起作用、沒有遷入遷出，則下列分析錯(cuò)誤的是(

)A．如果種群中個(gè)體間隨機(jī)交配，該種群的子一代中aa的基因型頻率為0.25B．如果該種群的子一代再隨機(jī)交配，其后代中aa的基因型頻率會(huì)發(fā)生改變C．如果該種群個(gè)體只在相同基因型之間進(jìn)行交配，其子一代中AA的基因型頻率為0.4D．如果子一代也同樣只發(fā)生相同基因型之間的交配，AA的基因型頻率會(huì)發(fā)生改變B在自然界種群中的基因頻率變化是必然的嗎，為什么？不可遺傳的變異、可遺傳的變異。變異的類型有哪些？可遺傳的變異包括：基因突變、染色體變異和基因重組突變思考：基因突變和基因重組對于種群的遺傳組成的改變一樣嗎？為什么？

基因突變：產(chǎn)生新的等位基因，可直接改變種群基因頻率基因重組：產(chǎn)生更多基因型，更多變異類型，不直接改變基因頻率，但可影響基因頻率的變化

討論1：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，那么，它為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢?例如：果蠅1組染色體上約有1.3×104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少呢？2×1.3×104×10－5個(gè)體×108種群=2.6×107討論2：自然界中生物的突變一般對生物體是有害的。為什么它還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？

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)境正常環(huán)境難以生存有害突變刮風(fēng)海島避免吹進(jìn)海里淹死有利突變?nèi)?、種群基因頻率的變化基因突變等位基因基因重組多種基因型染色體變異提供原材料突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的，那么，種群基因頻率的改變是否也是不定向的？生物朝著哪個(gè)方向進(jìn)行進(jìn)化到底是由誰決定的？英國曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾，體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)淺色(s)19世紀(jì)中葉以前20世紀(jì)中葉樺尺蛾種群中s基因的頻率為什么越來越低？自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變。提出問題：作出假設(shè)：s>95%s<5%工業(yè)污染——探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響制定并實(shí)施研究方案1、創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的問題情境2、計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果填入下表中【探究思路】

假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為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純色樺尺蛾的生存，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%。提示：不同年份該種群個(gè)體總數(shù)可能有所變化第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%升高降低討論：1.樹干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎?為什么?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(huì)。樹干變黑導(dǎo)致樺尺蛾種群中淺色個(gè)體生存不利，更容易被天敵發(fā)現(xiàn)，因此淺色個(gè)體將會(huì)持續(xù)減少，從而影響了淺色個(gè)體的交配與繁殖。自然選擇中直接受選擇的是表型，因?yàn)樘鞌晨吹降氖菢宄叨甑捏w色，而不是控制體色的基因。

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?！匀贿x擇決定生物進(jìn)化的方向總結(jié)：探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用1．原理

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。2．目的要求

通過觀察細(xì)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(xì)菌的選擇作用。3．方法步驟

第1步：用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫2條相互垂直的直線，將培養(yǎng)皿分為4個(gè)區(qū)域，分別標(biāo)記為①～④。第2步：取少量細(xì)菌的培養(yǎng)液，用無菌的涂布器(或無菌棉簽)均勻地涂抹在培養(yǎng)基平板上?！?/p>

第3步：用無菌的鑷子先夾取1張不含抗生素的紙片放在①號區(qū)域的中央，再分別夾取1張抗生素的紙片放在②～④號區(qū)域的中央，蓋上皿蓋?！?步：將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12～16h?！?步：觀察培養(yǎng)基上細(xì)菌的生長狀況。紙片附近是否出現(xiàn)了抑菌圈？如果有，測量和記錄每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中抑菌圈的直徑，并取平均值?！?步：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)，然后重復(fù)步驟2～5。如此重復(fù)幾代，記錄每一代培養(yǎng)物抑菌圈的直徑。問題1.為什么要在抑菌圈的邊緣挑取細(xì)菌？問題2.你的數(shù)據(jù)是否支持“耐藥菌是普遍存在的”這一說法？抗生素能夠殺死細(xì)菌,抑菌圈邊緣的抗生素濃度較低,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。抑菌圈邊緣生長的細(xì)菌可能是耐藥菌。問題3.在本實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利的還是有害的？你怎么理解變異是有利的還是有害的？在本實(shí)驗(yàn)條件下，耐藥菌產(chǎn)生的變異一般來說是有利的，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。問題4.濫用抗生素的后果是什么？

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。4．結(jié)果在培養(yǎng)基上有細(xì)菌生長，在放有抗生素紙片的區(qū)域無細(xì)菌生長。連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑會(huì)變小。5．結(jié)論抗生素對細(xì)菌具有定向選擇作用。什么是“超級細(xì)菌”？泛指那些對多種抗生素具有耐藥性的細(xì)菌?；蛲蛔兪钱a(chǎn)生超級細(xì)菌的根本原因。由于大部分抗生素對其不起作用，超級細(xì)菌對人類健康已造成極大的危害?？股貙?xì)菌具有定向選擇作用學(xué)以致用鞏固練習(xí)1．某課外興趣小組的同學(xué)探究阿莫西林對細(xì)菌的選擇作用，首先取少量含細(xì)菌的培養(yǎng)液均勻涂抹在平板上，并將平板均等地分為四個(gè)區(qū)，然后在1號區(qū)放1張不含阿莫西林的圓形紙片，2、3、4號區(qū)放等大的含有阿莫西林的圓形紙片。在37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12～16h(第一代)，觀察并測量抑菌圈的直徑。從抑菌圈邊緣的菌落上挑取菌體，接種到液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后取菌液重復(fù)上述操作，獲得第二代、第三代，并記錄每代抑菌圈的直徑。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．耐藥菌的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果B．每代都需計(jì)算2、3、4區(qū)抑菌圈的平均值C．培養(yǎng)過程中細(xì)菌的耐藥性基因頻率發(fā)