種群基因組成的變化課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

6.3.1種群基因組成的變化學(xué)習(xí)目標(biāo)1、正確理解種群、基因庫(kù)、基因頻率、隔離、物種等概念并應(yīng)有數(shù)學(xué)方法運(yùn)用數(shù)學(xué)方法計(jì)算種群基因頻率和基因型頻率。2、教學(xué)重點(diǎn)可遺傳的變異和自然選擇在生物進(jìn)化中的作用3、教學(xué)難點(diǎn)自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響問(wèn)題探討先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說(shuō)：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。乙同學(xué)說(shuō)：不對(duì)，人們?cè)陴B(yǎng)雞過(guò)程中，是根據(jù)雞的性狀來(lái)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。你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)？你的答案和理由是什么？

這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗麄兒鲆暳穗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(guò)程是種群基因庫(kù)在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過(guò)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。①概念：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫做種群。（1）種群：一片樹林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英②種群的特點(diǎn)：種群是可進(jìn)行基因交流的群體，是生物繁殖與進(jìn)化的基本單位。（1）一個(gè)池塘中的全部魚（2）一個(gè)池塘中的全部鯉魚（3）兩個(gè)池塘內(nèi)的全部鯉魚（4）一片草地上的成年梅花鹿否是否否一、種群和種群基因庫(kù)（P110~111）一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。

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，叫做基因頻率?；蝾l率

＝該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)×100%基因型頻率

＝特定基因型個(gè)體數(shù)該種群個(gè)體總數(shù)×100%（2）基因庫(kù)：（3）基因頻率：在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因是A，褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。AA基因型頻率=30100=

30%Aa基因型頻率=60100=60%aa基因型頻率=10100=10%基因型頻率的計(jì)算在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因是A，褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。1、100個(gè)體數(shù)的全部等位基因總數(shù)為_______2002、A基因?yàn)開____________個(gè)，a基因?yàn)開__________個(gè)2×30+60=1202×10+60=80A頻率=120200=60%a頻率=80200=40%基因型頻率的計(jì)算快捷計(jì)算：一個(gè)基因的頻率=它的純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率A頻率=AA%+1/2Aa%a頻率=aa%+1/2Aa%3．某一瓢蟲種群中有黑色和紅色兩種體色的個(gè)體，這一性狀由一對(duì)等位基因控制，黑色(B)對(duì)紅色(b)為顯性。如果基因型為BB的個(gè)體占18%，基因型為Bb的個(gè)體占78%，基因型為bb的個(gè)體占4%?；駼和b的頻率分別為（

）A．18%、82%B．36%、64%C．57%、43%D．92%、8%CP114用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1、假設(shè)上述昆蟲種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出，不同體色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的，基因A和a都不產(chǎn)突變，根據(jù)孟德?tīng)柕姆蛛x定律計(jì)算。(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？(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？(4)將計(jì)算結(jié)果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的

基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？30%10%30%30%36%16%48%60%40%60%40%用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化30%10%30%30%36%16%48%60%40%60%40%上述計(jì)算結(jié)果是建立在5個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。5個(gè)條件為：

①昆蟲群體數(shù)量足夠大；

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(méi)有遷入與遷出；

④說(shuō)自然選擇對(duì)體色性狀沒(méi)有作用

⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變。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種群數(shù)量足夠大；

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(méi)有遷入與遷出；

④自然選擇對(duì)體色性狀沒(méi)有作用；

⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變時(shí)，種群的基因頻率將不會(huì)改變。設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則p+q=1，且：aa基因型的頻率AA基因型的頻率Aa基因型的頻率(p+q)2=p2+2pq+q2

2.上述計(jì)算結(jié)果是建立在5個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。5個(gè)條件為：①昆蟲群體數(shù)量足夠大；

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(méi)有遷入與遷出；

④

自然選擇對(duì)性狀沒(méi)有作用

⑤

基因A和a都不產(chǎn)生突變。

對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這5個(gè)條件都成立嗎？第一：足夠大的種群是不存在；第二：種群中雌雄個(gè)體間充分的隨機(jī)交配是不現(xiàn)實(shí)的；第三：基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生；第四：由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)離開該群體，或遷入該種群；第五：在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對(duì)種群發(fā)揮作用。所以從理論上分析，種群基因頻率會(huì)發(fā)生改變，生物的進(jìn)化是必然的。某人群中某常染色體顯性遺傳病的發(fā)病率為19%，一對(duì)夫婦中妻子患病，丈夫正常，他們所生的子女患該病的概率是（

）A.9/19B.10/19C.1/19D.1/22.B蝸牛的有條紋(A)對(duì)無(wú)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(wú)條紋個(gè)體占15％

，若蝸牛間進(jìn)行自由交配得到Fl，則A基因的頻率和F1中Aa基因型的頻率分別是多少？1.A基因的頻率為70％F1中Aa基因型的頻率42％在對(duì)某工廠職工進(jìn)行遺傳學(xué)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在男女各400名職工中，女性色盲基因的攜帶者為30人，患者為10人，男性患者為22人。那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率為()A.4.5％B.5.9％C.6％D.9％3.解析：紅綠色盲相關(guān)基因總數(shù)=400×2+400=1200(個(gè))Xb=10×2+12×1+18×1+22×1=72（個(gè)）故紅綠色盲的基因頻率（Xb%）=120072

×100%=6%C3.如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？

突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化。

基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。通過(guò)《思考?討論》知道，能使種群基因頻率發(fā)生變化的因素有許多，我們著重學(xué)習(xí)突變和基因重組及自然選擇?；蛲蛔?cè)谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘摹；蛲蛔儺a(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傳的變異變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變（提供生物進(jìn)化的原材料）二、種群基因頻率的變化（P112）思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對(duì)生物體是有害的，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？

如：果蠅約有104對(duì)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)基因突變數(shù)是多少呢？2×104

×10-5個(gè)體×108種群

由此可見(jiàn)，雖然基因突變頻率很低，但放到種群中每一代都會(huì)有可觀的變異量，雖然大多數(shù)都是有害的，但是總會(huì)出現(xiàn)一些更適應(yīng)環(huán)境的變異，在自然選擇過(guò)程中被保留下來(lái)并逐代積累。=2×107三、自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響（P112）自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動(dòng)，白天棲息在樹干上。實(shí)驗(yàn)表明，樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色(S)對(duì)淺色(s)是顯性的。在19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀(jì)中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見(jiàn)的類型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀(jì)時(shí)，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長(zhǎng)滿了淺色的地衣。后來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響

假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的頻率為20%。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%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計(jì)算結(jié)果填入下表）70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低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(guò)程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？會(huì)。因?yàn)闃涓勺兒诤螅瑴\色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配，產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。直接受選擇的是表型（體色），而不是基因型，基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累變異自然選擇生物朝一定方向緩慢進(jìn)化生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。種群基因頻率發(fā)生定向改變（不定向）（定向）在自然選擇的作用下，有利變異的基因頻率不斷增大，有害變異的基因頻率逐漸減小。在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是生物的表現(xiàn)型；

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。影響基因頻率的因素：突變、基因重組和自然選擇探究?實(shí)踐探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)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(lái)。

通過(guò)觀察大腸桿菌在含有卡那霉素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況，探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、分組編號(hào)：用記號(hào)筆在培養(yǎng)皿的底部畫線，將培養(yǎng)基分為四個(gè)區(qū)，標(biāo)號(hào)①到④探究?實(shí)踐探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)步驟：2、接種：將細(xì)菌涂布在培養(yǎng)基平板上實(shí)驗(yàn)過(guò)程：3、控制變量：

①號(hào)區(qū)域的中央放置不含抗生素紙片；②③④號(hào)區(qū)域的中央分別放置含有抗生素的紙片4、培養(yǎng)：將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h探究?實(shí)踐探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)步驟：5、觀察并測(cè)量抑菌圈直徑,并取平均值6、從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌培養(yǎng)，并重復(fù)以上步驟探究?實(shí)踐探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)步驟:探究?實(shí)踐探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論：抗生素對(duì)細(xì)菌有選擇作用，抗生素對(duì)細(xì)菌抑制作用越來(lái)越弱。1、為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？有利的，基因突變具有隨機(jī)性和不定向性，有利或有害取決于所處的環(huán)境條件，在本實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件下，耐藥性細(xì)菌的存活率高，故為有利變異。有利于細(xì)菌的變異對(duì)人類是有害的，面對(duì)不同的主體，應(yīng)辯證地看待變異的有利有害性?？股啬軌驓⑺兰?xì)