高中生物必修二課件1：7-2-1種群基因頻率的改變與生物進化【合作探究】

合作探究系列課件第7章現(xiàn)代生物進化理論第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內容（一）種群基因頻率的改變與生物進化探究一、種群是生物進化的基本單位閱讀教材114頁和115頁相關內容，思考下列問題：1.和達爾文的自然選擇學說相比，現(xiàn)代生物進化理論的研究對象為什么由個體上升為群體？2.什么是種群？如何理解“種群”的概念?3.簡述基因庫和基因頻率的概念。4.舉例說明如何計算的基因頻率。5.怎樣用數(shù)學方法來探討種群基因頻率的變化？1.現(xiàn)代生物進化理論研究群體基因組成變化的原因：達爾文的自然選擇學說指出，自然選擇直接作用的是生物個體的表現(xiàn)型，但自然界中生物個體的表現(xiàn)型會隨著個體的死亡而消失，決定個體表現(xiàn)型的基因卻可以隨著生殖而時代延續(xù)，并在群體中擴散?？梢姡芯可锏倪M化，僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。這個群體就是種群！2.①什么是種群？概念：生活在一定區(qū)域的(即同一地點的)同種生物的

全部個體。種群是生物得以繁殖后代的基本單位，也是生物進化的基本單位。a．對于種群的概念，首先要抓住兩個要素，一是“同種”，二是“全部”。如：樹、魚、鳥、蛇等都不是物種名，松樹、竹子等也都不是具體的物種，而各是一類生物。一類生物可有很多種，如松樹有馬尾松、紅松、白皮松等種。金環(huán)蛇、黑眉錦蛇、眼鏡蛇是種，而蛇不是種。b．種群具有時空限制，離開一定的空間和時間，種群是不存在的。如：徐州云龍湖冬季有野鴨種群，不能說什么季節(jié)都有野鴨種群。c．種群不是個體的簡單相加、機械地結合在一起，因為一個種群內的個體相互間不是孤立存在的，而是通過種內關系組成了一個有機的整體。個體之間彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳遞給后代.②如何理解“種群”的概念？3.簡述基因庫、基因頻率和基因型頻率的概念?；驇欤阂粋€種群中全部個體所含有的全部基因?；蝾l率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。基因頻率＝該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)在一個種群中,某基因型個體占全部個體的比率?；蛐皖l率：4.舉例說明如何計算的基因頻率。例:如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，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)=純合子頻率+1/2雜合子頻率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A,褐色翅的基因位a，調查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個體分別占30、60、10,那么（1）A、a的基因頻率是多少？30×2+60

=A=_______________________20060%200a=10×2+60

________________________=40%此種基因的個數(shù)=純合子個體數(shù)×2＋雜合子個體數(shù)。種群中該對等位基因的總數(shù)=個體總數(shù)×2小練習某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A,褐色翅的基因位a，調查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個體分別占30、60、10,那么（1）A、a的基因頻率是多少？30×2+60

=A=_______________________20060%200a=10×2+60

________________________=40%此種基因的個數(shù)=純合子個體數(shù)×2＋雜合子個體數(shù)。種群中該對等位基因的總數(shù)=個體總數(shù)×2小練習5.用數(shù)學方法來探討種群基因頻率的變化(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少?

A60%a40%卵細胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa(2)子代基因型的頻率各是多少?(3)子代種群的基因頻率各是多少?30%30%30%10%36%48%60%40%16%親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的頻率AA()Aa()aa()子代種群的基因頻率A()a()(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少?

A60%a40%卵細胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa(2)子代基因型的頻率各是多少?(3)子代種群的基因頻率各是多少?30%30%30%10%36%48%60%40%16%親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的頻率AA()Aa()aa()子代種群的基因頻率A()a()

AA30%Aa60%aa10%A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%(4)在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率;分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

基因型頻率基因頻率親代子一代

子二代

子三代

由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。它是指在一個極大的隨機交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率

由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。它是指在一個極大的隨機交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率滿足五個假設條件的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化,也就是說種群的進化是必然的。與基因突變的普遍性相違背。探究二、突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料閱讀教材116頁和117頁相關內容，思考下列問題：1.生物的變異有哪些種類？是不是每種變異都能影響種群的基因頻率？2.基因突變有哪些特點？4.自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？5.可遺傳變異能否決定生物進化的方向，為什么？6.【探究】自然選擇對種群基因頻率變化的影響。3.突變和基因重組對種群的基因頻率分別有什么影響？1.生物變異的種類不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因重組染色體變異變異在三種可遺傳的變異來源中，基因突變和染色體變異可以統(tǒng)稱為突變。可遺傳變異可以影響種群的基因頻率，不可遺傳變異不會影響種群的基因頻率。1.生物變異的種類不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因重組染色體變異變異在三種可遺傳的變異來源中，基因突變和染色體變異可以統(tǒng)稱為突變?？蛇z傳變異可以影響種群的基因頻率，不可遺傳變異不會影響種群的基因頻率。2.基因突變的特點普遍性，隨機性，低頻性，多害少利性，不定向性3.突變和基因重組的結果

基因突變能產(chǎn)生新的等位基因，可使種群的基因頻率發(fā)生改變；基因重組不能產(chǎn)生新的基因，可產(chǎn)生新的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異，出現(xiàn)新的性狀組合，但基因重組一般情況下不會影響種群的基因頻率。

4.自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？

種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。

此外，突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。5.可遺傳變異能否決定生物進化的方向，為什么？可遺傳變異不能決定進化的方向①突變和基因重組使種群的基因頻率發(fā)生不定向的改變。由于基因突變是不定向的，突變的結果可產(chǎn)生相應的等位基因。如前所述，假如人的23對同源染色體上都有一對等位基因，通過減數(shù)分裂和受精作用，在后代中則可產(chǎn)生6×107個以上基因重組類型，使種群中出現(xiàn)大量的可遺傳變異，從而使突變基因頻率擴增。由于這些變異的產(chǎn)生是不定向的，故無法定向改變基因頻率。②由于突變和基因重組都是隨機的、不定向的，因此它們只是提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。6.【探究】自然選擇對種群基因頻率變化的影響。長滿地衣的樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖英19世紀曼徹斯特英20世紀曼徹斯特自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變問題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來越低？假設：根據(jù)前面所學的你能做出假設嗎？

現(xiàn)在我們用數(shù)學方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為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淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，以后的幾年內，樺尺蠖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%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%13.1%升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低(1)在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？

變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少,S基因頻率增加

許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食

天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因結論：自然選擇決定生物進化的方向自然選擇使基因頻率定向改變。探究三、自然選擇決定生物進化的方向

由于突變和基因重組，樺尺蠖出現(xiàn)不同的體色。(黑)S基因頻率從5%→95%95%5%討論：請從宏觀（性狀）和微觀（基因）兩方面分析華尺蠖進化的原因。A．宏觀（性狀）B．微觀（基因）適者生存，不適者被淘汰淘汰了不利變異的基因，保留了有利變異的基因，通過遺傳逐代積累。變異是不定向的自然選擇不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進化自然選擇決定生物進化的方向隨堂訓練1．下列關于基因頻率、基因型頻率與生物進化的敘述正確(

)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說明物種在不斷進化B．一個種群中，控制一對相對性狀的基因頻率之和為1C．基因型為Aa的個體自交后代所形成的種群中，A基因的頻率大于a基因的頻率D．因色盲患者中男性數(shù)量多于女性，所以男性群體中色盲的基因頻率大于女性群體B隨堂訓練2．在一個種群中隨機抽取一定數(shù)量的個體，其中基因型為AA的個體占26%，基因型為Aa的個體占68%，aa的個體占6%，基因A和a的頻率分別是(

)

A.

26%,74%

B．52%,48%

C．60%,40%

D．88%,12%C3.在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型AA的個體占24%，基因型Aa的個體占72%，基因型aa的個體占4%，那么基因A和a的頻率分別為()A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%40%D隨堂訓練3．果蠅有104對基因，每個基因的突變率是10-5，對于一個等數(shù)量的種群（108）來說，出現(xiàn)的突變數(shù)是2×104×105×108=2×107個。這一數(shù)據(jù)說明了()

A．突變都是有害的B．突變?yōu)樯镞M化提供了原材料C．每個基因的突變頻率很高 D．突變的有害有利不是絕對的B4.下列關于基因庫的敘述正確的是()A.一個種群中一個個體所含有的全部基因叫這個種群的基因庫B.一個種群中全部個體所含有的顯性基因叫這個種群的基因庫C.一個種群中全部個體所含有的全部基因叫這個種群的基因庫D.一個種群的基因庫會隨著種群中一代代的死亡而消減和滅亡C5.果蠅是常用的遺傳學研究的實驗材料，據(jù)資料顯示，果蠅約有104對基因，現(xiàn)有一黑腹果蠅的野生種群，約有107個個體，請分析回答以下問題：(1)該種群的全部個體所含有的全部基因統(tǒng)稱為種群的_____，經(jīng)分析，該種群中果蠅有多種多樣的基因型，分析其產(chǎn)生原因，是在突變過程中產(chǎn)生的______，通過有性生殖過程中的______而產(chǎn)生的，這使種群中產(chǎn)生了大量的可遺傳的變異，其產(chǎn)生的方向是______，它們都能為生物進化提供______。(2)假定該種群中每個基因的突變率都是10-5，那么在該種群中每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)約是______。(3)通過對果蠅及其他生物的群體遺傳學的研究，可得出生物進化的基本單位是______；生物進化的實質是______。答案：(1)基因庫等位基因基因重組不定向的原材料(2)2×106個(3)種群種群基因頻率的改變隨堂訓練2．在一個種群中隨機抽取一定數(shù)量的個體，其中基因型為AA的個體占26%，基因型為Aa的個體占68%，aa的個體占6%，基因A和a的頻率分別是(

)

A.

26%,74%

B．52%,48%

C．60%,40%

D．88%,12%C3.在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型AA的個體占24%，基因型Aa的個體占72%，基因型aa的個體占4%，那么基因A和a的頻率分別為()A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%40%D變異是不定向的自然選擇不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進化自然選擇決定生物進化的方向4.舉例說明如何計算的基因頻率。例:如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，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)=純合子頻率+1/2雜合子頻率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%a．對于種群的概念，首先要抓住兩個要素，一是“同種”，二是“全部”。如：樹、魚、鳥、蛇等都不是物種名，松樹、竹子等也都不是具體的物種，而各是一類生物。一類生物可有很多種，如松樹有馬尾松、紅松、白皮松等種。金環(huán)蛇、黑眉錦蛇、眼鏡蛇是種，而蛇不是種。b．種群具有時空限制，離開一定的空間和時間，種群是不存在的。如：徐州云龍湖冬季有野鴨種群，不能說什么季節(jié)都有野鴨種群。c．種群不是個體的簡單相加、機械地結合在一起，因為一個種群內的個體相互間不是孤立存在的，而是通過種內關系組成了一個有機的整體。個體之間彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳遞給后代.②如何理解“種群”的概念？第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內容（一）種群基因頻率的改變與生物進化2.①什么是種群？概念：生活在一定區(qū)域的(即同一地點的)同種生物的

全部個體。種群是生物得以繁殖后代的基本單位，也是生物進化的基本單位。4.舉例說明如何計算的基因頻率。例:如某昆蟲種群中決定翅