種群基因組成的變化課件 2023-2024學年高一下學期生物人教版(2019)必修2_第1頁
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文檔簡介

第1課時種群基因組成的變化—1—學習目標1.分析、認同種群是生物進化的基本單位。2.理解自然選擇對種群基因頻率的影響,運用歸納

與概括、批判性思維闡釋生物進化的原因。3.引導人們關注不正確使用抗生素帶來的危害,關

注人體健康。第1課時種群基因組成的變化

課前篇自主預習

課堂篇探究學習—2—一、種群和種群基因庫(一)種群的概念及特點1.概念:生活在一定區(qū)域的

生物

的集合叫作種群。2.特點:(1)是生物進化的基本單位。(2)種群是生物繁殖的基本單位。種群中的雌雄個體可以通過繁殖將

傳給后代。(二)基因庫一個種群中

個體所含有的基因,叫作這個種群的基因庫。課前篇自主預習

課堂篇探究學習第1課時種群基因組成的變化—3—(三)基因頻率1.概念:在一個種群基因庫中,某個基因占

的比值,叫作基因頻率。課前篇自主預習第1課時種群基因組成的變化課堂篇探究學習—4—二、種群基因頻率的變化(一)可遺傳的變異的來源究

基因突變大

文可遺傳的變異來源

染色體變異(二)可遺傳變異的形成、特點和作用1.形成:a.

產(chǎn)生新的等位基因;b.通過有性生殖過程中的基因重組,可以形成多種多樣的

02.特點:隨機的、

o3.

用:只

化的

,不能決定生

進化的

0課前篇自主預習

課堂篇探究學習第1課時種群基因組成的變化—5—三

、自然選擇對種群基因頻率變化的影響1.原因:在自然選擇的作用下,具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代,種群中相應基因的頻率會

;相反,具有不利變異的

個體留下后代的機會少,種群中相應基因的頻率會

。2.在自然選擇的作用下,會發(fā)生定向改變,導致生物朝著一定的方向不斷進化。課前篇自主預習第1課時種群基因組成的變化課堂篇探究學習—6—四

、探究抗生素對細菌的選擇作用1.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

。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。2.方法步驟第1步:用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫2條的直線,將培養(yǎng)皿分為4個區(qū)域,分別標

記為①~④。第

2

步:取少量細菌的培養(yǎng)液,用無菌的

(或無菌棉簽)均勻地涂抹在培養(yǎng)基平板上。課前篇自主預習第1課時種群基因組成的變化課堂篇探究學習—7—第6

步:從

的菌落上挑取細菌,接種到

已滅菌的液體培養(yǎng)基中

培養(yǎng),然后重復步驟2~

5。如此重復幾代,記錄

每一代培養(yǎng)物抑菌圈的

直徑。第

3

步:用無菌的鑷子先夾取

1張

的紙片放在①號

區(qū)域的中央,再分別夾取1張放在②~④號區(qū)域的中央,蓋上皿蓋。第

5

步:觀察培養(yǎng)基

上細菌的生長狀況。

紙片附近是否出現(xiàn)了抑菌圈,測量和記錄每個實驗組中,并取平均值。第

4步:將

培養(yǎng)

37

℃的恒溫

箱中培養(yǎng)課前篇自主預習

課堂篇探究學習第1課時種群基因組成的變化—8—【思考討論】實驗結束后,為什么應將耐藥菌、培養(yǎng)基、紙片等進行高溫滅菌處理?提示:防止對環(huán)境造成污染。課前篇自主預習第1課時種群基因組成的變化課堂篇探究學習—9—預習反饋判斷正誤。(1)一個種群中某基因占所有基因數(shù)的比值叫作基因頻率。(

)(2)在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提條件下,種群的基因頻率不會發(fā)生變化。(

)(3)若親子代間基因頻率不變,基因型頻率也一定不變。((4)種群是生物進化的基本單位,自然選擇的直接選擇對象是個體的表型。(

)(5)從根本上講,沒有突變,就沒有生物的進化。(

)(6)突變具有低頻性,不能為生物進化提供原材料。(

)(7)有害突變不能成為生物進化的原材料。(

)(8)所有變異都不能決定生物進化的方向,但都能提供進化的原材料。(課前篇自主預習第1課時種群基因組成的變化課堂篇探究學習—10—基因庫、基因頻率和基因型頻率情境導引分析材料,根據(jù)孟德爾的分離定律,回答下列問題。材料

在某昆蟲種群中,決定翅色為綠色的基因為A,決定翅色為褐色的基因為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

的個體數(shù)量分別為30、60和10,就這對等位基因來說,每個

個體可以看作含有2個基因。假設該昆蟲種群非常大,所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代,沒有遷入和遷出,自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用,基因A和a都不產(chǎn)生突變。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—11—1.該種群產(chǎn)生的A配子和a

配子的比率各是多少?子一代基因型的頻率各是多少?提示:A

配子占60%,a配子占40%。子一代基因型的頻率:占36%,Aa占48%

,aa

占16%。2.子一代種群的基因頻率各是多少?提示:子一代種群的基因頻率:A占60%

,a占40%。探究點一

探究點二

探究點三課前篇自主預習

課堂篇探究學習第1課時種群基因組成的變化—12—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%)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(

)aa(

)子二代基因頻率

)a(

)3.子二代、子三代以及若干代以后,種群的基因頻率會同子一代一樣嗎?請完成下表。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—13—提示:子三代、子四代以及若干代以后,種群的基因頻率與子一代一樣。答案:36%48%

16%60%40%課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—14—4.若上述計算結果是建立在五個假設條件基礎上的。對自然界種群來說,這五個條件都成立嗎?你能舉出哪些實例?提示:對自然界的種群來說,這五個條件不可能同時都成立。例如,昆蟲的翅色與環(huán)境色彩不一致,容易被天敵發(fā)現(xiàn),自然選擇對種群翅色這一性狀有選擇作用。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—15—歸納提升種群中基因頻率的計算規(guī)律1.在種群中一對等位基因的基因頻率之和等于1,基因型頻率之和也等于1。2.基因頻率的計算規(guī)律(以人類為例)(1)若某基因在常染色體上,則課堂篇探究學習(2)若某基因只出現(xiàn)在X染色體上,則探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—16—3.根據(jù)基因型頻率計算基因頻率的方法A的基因頻率=AA的基因型頻率+1/2Aa的基因型頻率,a

的基因頻率=aa

的基因型頻率+1/2Aa的基因型頻率4.根據(jù)遺傳平衡定律計算基因頻率和基因型頻率(1)遺傳平衡定律在一個有性生殖的自然種群中,在符合以下5個條件的情況下,各等位基因的頻率和基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的,或

者說是保持著基因平衡的,又稱為哈迪—溫伯格定律。①種群足夠大;②種群中個體間的交配是隨機的;③沒有突變發(fā)生;④沒有新基因加入;⑤沒有自然選擇。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—17—雄配子雌配子a(q)aaa(2)基因頻率與基因型頻率的特點設A的基因頻率為p,a的基因頻率為q,則p+q=1。即AA的基因型頻率=p2,Aa的基因型頻率=2pq,aa的基因型頻率=q2。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—18—(1)該種群中a基因的頻率為

0(2)如果該種群滿足以下基本條件,即種群

、不發(fā)生

、不發(fā)生

、沒有遷入和遷出,且種群中個體間隨機交配,則理論上該種群的子一代中aa

的基因型頻率為

;

如果該種群的子一代再隨機交配,其后代中aa

的基因型頻率(填“會”或“不會”)發(fā)生改變。(3)假定該動物種群滿足上述基本條件,但不發(fā)生隨機交配,只在相同基因型之間進行交配,則理論上該種群的子一代中AA、Aa

和aa的基因型頻率分別為

;如果子一代

也同樣只發(fā)生相同基因型之間的交配,其后代中AA、Aa

和aa的基因型頻率

(填“會”或“不會”)發(fā)生改變。典例剖析(2019·四川雅安高二期末)某動物種群中AA、Aa

和aa的基因型頻率分別為20%、40%和40%。請回答下列問題。探究點一

探究點二

探究點三課前篇自主預習

課堂篇探究學習第1課時種群基因組成的變化—19—答案:(1)60%(2)足夠大基因突變(或突變)自然選擇36%不

(

3

)

3

0

%

2

0

%

5

0

%

會課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—20—解析:(1)由題意可知,AA

的基因型頻率=20%,Aa

的基因型頻率=40%,aa的基因型頻率=40%,該種群中a

的基因頻率為40%+40%×1/2=60%。(2)如果該種群足夠大、不發(fā)生突變、沒有自然選擇、沒有遷入和遷出,且種群中個體間隨機交配,則該種群的遺傳符合遺傳平衡定律,即理論上該種群的子一代中aa

的基因型

頻率是(60%)2=36%;如果繼續(xù)隨機交配,其后代中aa

的基因型頻率

不會發(fā)生改變。(3)假定該動物種群滿足上述基本條件,但不發(fā)生隨

機交配,只在相同基因型之間進行交配,即交配方式是AA×AA、Aa×Aa

、aa×aa,理論上該種群的子一代中AA

、Aa

、aa

的基因型頻率分別是AA=20%+40%×1/4=30%,Aa=40%×1/2=20%,aa=40%+40%×1/4=50%;

如果子一代也同樣只發(fā)生相同基因型之間的交配,按上述方法進行計算,其后代(子二代)中AA、Aa

和aa的基因型頻率會發(fā)生改變。第1課時種群基因組成的變化課堂篇探究學習探究點一探究點二

探究點三

課前篇自主預習—21—活學活練1.蝸牛的有條紋(A)對無條紋(a)為顯性。在一個地區(qū)的蝸牛種群內(nèi),有條紋(AA)

個體占55%,無條紋個體占15%,若蝸牛間進行自由交配

得到F?,則A

基因的頻率和F?中Aa

基因型的頻率分別是(

)A.30%,21%B.30%,42%C.70%,21%

D.70%,42%答案:D解析:親本中AA占55%,aa

占15%,所以Aa占30%,因此在親本中A的基因頻率為(55+30/2)/100×100%=70%,故a

的基因頻率為100%-

70%=30%。則自由交配得到的子代中出現(xiàn)Aa

的基因型頻率為2×0.7×0.3×100%=42%,故選D項。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—22—2.對某校學生進行色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn):780名女生中有患者23人,攜帶者52人;820名男生中有患者65人。那么該群體中色盲

基因的頻率是(

)A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%答案:C解析:色盲基因的頻率為課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—23—3.(多選)下列關于基因頻率、基因型頻率與生物進化的敘述,正確的是(

)A.一個種群中,控制一對相對性狀的各種基因型頻率的改變,基因頻率不一定改變B.色盲患者中男性數(shù)量大于女性,說明男性群體中色盲基因的頻率大于女性群體C.基因型為Aa的個體自交后代所形成的群體中,A基因的頻率大于a基因的頻率D.一個種群中,控制相對性狀的等位基因的頻率之和、基因型頻率之和都為1探究點一

探究點二

探究點三課前篇自主預習

課堂篇探究學習第1課時種群基因組成的變化—24—答案:AD解析:種群中控制一對相對性狀的各基因型頻率改變,基因頻率不一定改變,A項正確;色盲患者中男性數(shù)量大于女性,是因為男性X染

色體上只要攜帶色盲基因就會患色盲,并不能說明男性群體中色盲

基因的頻率大于女性群體,B項錯誤;在不發(fā)生突變、自然選擇、遷

移等情況下,基因型為Aa的個體自交后代所形成的群體中,A基因的

頻率等于a

基因的頻率,C項錯誤;一個種群中,控制相對性狀的等位

基因的頻率之和、基因型頻率之和都為1,D項正確。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—25—計算項目第

1

年第

2

年第

3

年基因

型頻率SS10%11.5%13%Ss20%22.9%26%SS70%65.6%61%基因頻率S20%S80%某樺尺蛾種群中,黑色體色的基因為S,

淺色體色的基因為s,抽樣調(diào)查測得SS

、Ss

、ss

的基因型頻率為10%、20%、70%。樺尺蛾種群

在樹干變黑這一環(huán)境條件下,種群中淺色個體每年減少10%,黑色個

體每年增加10%。第2年、第3年,該種群每年的基因頻率是多少?根據(jù)基因型頻率計算每年基因頻率,將結果寫在下表中。結論:自然選擇會使種群基因頻率發(fā)生

改變。答案:23%

2

6%

7

7%

7

4%

向自然選擇對種群基因頻率變化的影響情境導引第1課時種群基因組成的變化

課前篇自主預習課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三—26—歸納提升1.自然選擇對種群基因頻率變化的影響(1)自然選擇的具體過程種群中產(chǎn)生變異(不定向)

自然選擇

不利變異被淘汰有利變異積累(定向)→基因頻率定向改變→生物朝一定方向進化。(2)自然選擇的對象①直接對象是生物的表型。②間接對象是相關的基因型。③根本對象是與表型相對應的基因。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—27—(3)生物進化的實質(zhì):種群基因頻率的改變。(4)生物進化的方向:變異是不定向的,自然選擇是定向的,定向的自然選擇決定了生物進化的方向。2.生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—28—典例剖析(多選)樺尺蛾的體色受一對等位基因控制,其中黑色(S)對淺色(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,結果如表所示。下列有關說法不正確的是(

)A.A

地S基因的頻率為89%,B地S基因的頻率為6%B.A地的大部分s基因突變?yōu)镾基因,故S基因的頻率升高C.

從上述材料得知生物進化的方向是由自然選擇決定的D.從上述材料得知生物進化的實質(zhì)就是種群基因型頻率的變化區(qū)域SS(%)Ss(%)ss(%)A80182B2890課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—29—答案:B解析:由題干中的數(shù)據(jù)可知,A

地種群內(nèi)S基因的頻率=[(80×2+18)/(80×2+18×2+2×2)]×100%=89%,s基因的頻率=1-89%=11%;而B地種群內(nèi)S

基因的頻率=[(2×2+8)/(100×2)]×100%=6%,s

基因的頻率=1-6%=94%??梢夾地種群內(nèi)控制黑色的S

基因的頻率較高,而B地種群內(nèi)控制淺色的s

基因的頻率較高,這

些不同與這兩地種群的生活環(huán)境有關。A

地種群生活在污染嚴重

的環(huán)境中,而B地種群生活在基本未受污染的環(huán)境中。可見生物進

化的實質(zhì)是自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生改變。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—30—活學活練1.現(xiàn)有兩個非常大的某昆蟲種群,個體間隨機交配,沒有遷入和遷出,無突變,自然選擇對A

和a基因控制的性狀沒有作用。種群1的A

基因頻率為80%,a基因頻率為20%;種群2的A

基因頻率為60%,a基因頻率為40%。假設這兩個種群大小相等,兩個種群完全合并為一個可

隨機交配的種群,則下一代中Aa

的基因型頻率是()A.75%

B.50%C.42%D.21%課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—31—答案:C解析:種群1中,AA的基因型頻率為80%×80%=64%,Aa

的基因型頻

率為2×80%×20%=32%,aa

的基因型頻率為20%×20%=4%;種群2中,AA的基因型頻率為60%×60%=36%,Aa

的基因型頻率為2×60%×40%=48%,aa

的基因型頻率為40%×40%=16%。兩個非常大的種群合并后,AA的基因型頻率為Aa的基因型頻率為

的基因型頻率為

,合并后的種群中,A基因的頻率為

基因的頻率為30%。種群中的個體隨機交配,下一代中Aa

的基因型頻率為2×70%×30%=42%。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—32—2.(多選)果蠅長翅(V)和殘翅(v)由常染色體上的一對等位基因控制。假定某果蠅種群有20000只果蠅,其中殘翅果蠅個體數(shù)量長期維持

在4%,若再向該種群中引入20000只純合長翅果蠅,在不考慮其他因素影響的前提下,關于純合長翅果蠅引入后種群的敘述,錯誤的是(

)A.v基因頻率降低了45%B.V

基因頻率增加了50%C.雜合果蠅比例降低了50%D.殘翅果蠅比例降低了50%課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—33—答案:AB解析:由題干信息知,該果蠅種群中,vv

的基因型頻率為4%,可計算出基因頻率分別為v=0.2

、V=0.8,進而計算出引入純種長翅果蠅前,不同基因型個體數(shù):vv有0.04×20000=800(只),Vv

有2×0.2×0.8×20000=6400(只),VV

有0.8×0.8×20000=12800(只)。引入后,基因頻率v=800×206400=0.1,V=1-0.1=0.9,

故A、B兩項錯誤;因Vv、vv的數(shù)目不變,而該種群的總數(shù)增加一倍,所以Vv、Vv

的基因型頻率各降低50%,C

、D兩項正確。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—34—3.鐮狀細胞貧血由基因突變引起,其致病基因為隱性基因(用a表示)。只有隱性純合子才會發(fā)病,攜帶者不發(fā)病且對瘧疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些瘧疾流行的地區(qū),攜帶者比例在20%左右;現(xiàn)在美

洲黑人中攜帶者的比例已降到了8%。下列敘述錯誤的是()A.非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的基因頻率大約為30%B.

美洲黑人中a基因頻率的下降是自然選擇的結果C.非洲瘧疾流行地區(qū),鐮狀細胞貧血致病基因攜帶者的比例可能會增加D.在一定外界條件下,突變基因的有害性與有利性是可以轉化的課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—35—答案:A解析:根據(jù)題干信息無法計算出非洲瘧疾流行地區(qū)a

基因的基因頻率,A項錯誤;基因頻率的改變是自然選擇的結果,B項正確;非洲瘧疾流行地區(qū),鐮狀細胞貧血致病基因攜帶者不發(fā)病,且對瘧疾的抵抗力更高,更適應環(huán)境,所以其所占比例可能會增加,C項正確;在一定外界條件下,突變基因的有害性與有利性是可以轉化的,D

項正確。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—36—探究抗生素對細菌的選擇作用情境導引結合教材P115“探究抗生素對細菌的選擇作用”,討論解決下列問題。1.在培養(yǎng)基上是否有細菌生長?在放有抗生素紙片的區(qū)域呢?提示:在培養(yǎng)基上有細菌生長繁殖。在放有抗生素紙片的區(qū)域可能有細菌生長繁殖,也可能沒有細菌生長繁殖。2.連續(xù)培養(yǎng)幾代后,抑菌圈的直徑發(fā)生了什么變化?這說明抗生素對細菌產(chǎn)生了什么作用?提示:連續(xù)培養(yǎng)幾代后,抑菌圈的直徑會變小,說明通過抗生素的選擇作用,細菌中的耐藥性個體越來越多。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—37—3.在本實驗的培養(yǎng)條件下,耐藥菌所產(chǎn)生的變異有利還是有害的?你怎么理解變異是有利還是有害的?提示:細菌產(chǎn)生的耐藥性變異有利于細菌的生存,屬于有利變異。變異的有利與有害是根據(jù)環(huán)境而定的,例如細菌的耐熱性變異。在較高溫度環(huán)境下,耐熱性變異有利于細菌生存,屬于有利變異;但在

較低溫度環(huán)境下,耐熱性變異不利于細菌生存,屬于不利變異。在生物進化中,生物產(chǎn)生的有利變異是指有利于生物生存,適應環(huán)境的變異,而不是對人類有利的變異。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—38—4.濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍,請舉例說明濫用抗生素的危害。提示:①增強細菌抗藥性:抗生素的濫用及不合理使用在一定程度上減弱抗生素的藥效,甚至完全不起作用。②不良反應繁多:濫用

抗生素導致大量不良反應產(chǎn)生。如抗生素中應用氯霉素時可引發(fā)

再生障礙性貧血發(fā)生。③菌群失調(diào):抗生素的長期大量濫用,使未

被抑制的細菌類型繁殖迅速,造成菌群失調(diào)的情況,導致患者免疫

力下降,病情加重或產(chǎn)生新的病變。課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—39—2.抑菌圈直徑與抗藥性的關系抑菌圈的直徑大小表明該種抗生素的殺菌能力,直徑越大,殺菌能力越強。自變量有無抗生素因變量抗生素的抑菌能力(抑菌圈直徑大小)無關變量溫度、培養(yǎng)時間等歸納提升1.實驗變量分析課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—40—典例剖析檢測細菌對各種抗生素的藥敏程度實驗方法如下。在固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)著狀態(tài)相同的某種細菌,將含有一定濃度的不同抗生素的濾

紙片(大小相同)放置在不同固體培養(yǎng)基的表面,抗生素會向周圍擴

散,如果抑制該細菌生長,則在濾紙片周圍出現(xiàn)抑菌圈(圖1中里面的課堂篇探究學習探究點一

探究點二

探究點三圈),結果如下圖所示。A

B

C

D第1課時種群基因組成的變化課前篇自主預習—41—圖

2圖

1第1課時種群基因組成的變化

課前篇自主預習

課堂篇探究學習

探究點一

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