種群基因組成的變化 【知識精講精研】 高一生物探究與任務(wù)教學(xué) 課件（人教版2019必修2）

第3節(jié)

種群基因組成的變化與物種的形成第6章

生物的進(jìn)化復(fù)習(xí)回顧達(dá)爾文自然選擇學(xué)說對長頸鹿形成的解釋：

1.自然選擇直接作用的對象是什么？

直接作用對象：個體表型2.這個頸長的個體會永遠(yuǎn)存活嗎？不會3.個體死亡，表型消失，自然選擇的作用消失了嗎？為什么？沒有4.研究生物的進(jìn)化，僅研究個體和表型夠嗎？不夠的，還必須研究群體基因組成的變化→種群是生物進(jìn)化的基本單位一、種群和種群基因庫1.種群:生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫作種群。一片樹林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英一個培養(yǎng)皿中大腸桿菌判斷下列情況是否屬于種群：一個池塘中的全部魚（）一個池塘中的全部鯉魚（）兩個池塘內(nèi)的全部草魚（）一片草地上的成年梅花鹿（）一個學(xué)校的所有人（）一個菜市場中的全部鯉魚()×√××××一、種群和種群基因庫2.種群基因庫基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因基因頻率：在基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值基因頻率＝該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)×100%(A%)

(A的個數(shù))(A和a總個數(shù))基因型頻率：在基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值基因型頻率＝特定基因型個體數(shù)該種群個體總數(shù)×100%(AA%)

(AA的個數(shù))(AA、Aa和aa總個數(shù))一、種群和種群基因庫這100個個體共有_____個基因，其中：A基因的數(shù)量=___________________個a基因的數(shù)量=____________________個A基因的頻率=____________________%a基因的頻率=____________________%例1：在某昆蟲種群中，決定體色為黑色的基因是A，決定體色為褐色的基因是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的個體分別是30、60和10個。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。②一個基因的頻率=該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率。AA基因型頻率為：Aa基因型頻率為：aa基因型頻率為：A基因的頻率=____________________a基因的頻率=____________________30/100=30%60/100=60%10/100=10%2002×30+60=1202×10+60=80120÷200=6080÷200=40

30%+30%=

60%

10%+30%=

40%一、種群和種群基因庫例2：某學(xué)校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，那么XB、Xb的基因頻率是多少？XB的基因頻率為:XB%=Xb的基因頻率為:Xb%=×100%2×XBXB＋XBXb＋XBY2×女?dāng)?shù)＋1×男數(shù)=70%×100%2×XbXb＋XBXb＋XbY2×女?dāng)?shù)＋1×男數(shù)=30%注意伴性遺傳中，男性中基因不是成對存在的，每個個體含有一個該基因一、種群和種群基因庫——用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變1.假設(shè)上述昆蟲種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因A和a都不產(chǎn)突變。

親代基因型比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()a()a()子一代基因型頻率AA()Aa()aa()子一代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%(1)根據(jù)孟德爾分離定律，完成下表。一、種群和種群基因庫(2)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？子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。(3)要使種群的基因頻率不發(fā)生改變，此種群應(yīng)具備哪些條件？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%48%16%60%40%36%48%16%60%40%一、種群和種群基因庫遺傳平衡定律（哈代—溫伯格定律）：例1：設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則p+q=1

AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)當(dāng)群體滿足以下五個條件：

①種群非常大；②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒有遷入與遷出；④自然選擇對性狀沒有作用；⑤基因不產(chǎn)生突變種群的基因頻率將不會改變(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA基因型的頻率Aa基因型的頻率

aa基因型的頻率一、種群和種群基因庫(4)同時具備以上條件的種群存在嗎？這說明了什么？不存在。自然界種群的基因頻率一定發(fā)生改變。無法進(jìn)化先打破平衡種群較小不自由交配有遷入、遷出有自然選擇有基因突變遺傳平衡生物怎么進(jìn)化？基因頻率發(fā)生改變進(jìn)化生物進(jìn)化的實質(zhì)：種群基因頻率發(fā)生改變二、種群基因頻率的變化

基因突變在自然界是普遍存在的?；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。導(dǎo)致基因頻率變化的原因可能有哪些？基因突變?nèi)旧w變異基因重組變異可遺傳變異不可遺傳變異突變生物進(jìn)化的原材料可遺傳變異提供了生物進(jìn)化的原材料。其來源分為突變和基因重組。二、種群基因頻率的變化生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？

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。例：果蠅1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，對一個約有108個個體的果蠅種群來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：2×1.3×104×10－5×108=2.6×107（個）突變的多害少利是絕對的嗎？“利”和“害”都是相對于環(huán)境而言的。二、種群基因頻率的變化突變（基因突變和染色體變異）和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料?；蛲蛔兓蛑亟M新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向突變和重組都是隨機的，不定向的，那么，種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？小結(jié)：三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響——探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響英國曼徹斯特地區(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s>95%s<5%工業(yè)污染樺尺蛾種群中s基因的頻率為什么越來越低？提出問題：三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響樺尺蛾種群中s基因的頻率為什么越來越低？提出問題：自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變。作出假設(shè)：制定并實施研究方案:(1)請分析S、s基因產(chǎn)生的原因，并分析可遺傳變異在生物進(jìn)化中的意義。(2)樹干變黑的環(huán)境對樺尺蛾淺色個體的出生率有影響嗎？樹干變黑的環(huán)境對樺尺蛾體色基因頻率產(chǎn)生了什么影響？基因突變；可遺傳變異產(chǎn)生了大量的不定向的變異，為生物的進(jìn)化提供了原材料。有影響。許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。樹干變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率逐漸下降，S基因頻率逐漸提高。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響(3)自然選擇在基因頻率改變的過程中有什么作用？(4)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？(5)樺尺蛾種群發(fā)生進(jìn)化了嗎？判斷的依據(jù)是什么？自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，自然選擇決定了生物的進(jìn)化方向。自然選擇作用的對象：直接對象：

間接對象：

根本對象：表型基因型基因發(fā)生了進(jìn)化。依據(jù)是樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了改變。表型。因為天敵看到的是樺尺蛾的體色(表型)而不是控制體色的基因。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響原種群不定向變異突變,基因重組不同性狀自然選擇直接選擇:個體的表型根本選擇:決定表型的基因不利變異不斷淘汰有利變異積累加強種群基因頻率定向改變(生物進(jìn)化的實質(zhì))生物定向進(jìn)化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的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。定向的小結(jié)：——自然選擇決定生物進(jìn)化的方向三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響——探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)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。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。材料用具經(jīng)高溫滅菌的牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基及固體培養(yǎng)基平板，細(xì)菌菌株（如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圓形濾紙片（以下簡稱“抗生素紙片”），不含抗生素的紙片，鑷子，涂布器，無菌棉簽，酒精燈，記號筆，直尺等。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響方法步驟123456分區(qū)接種設(shè)置變量培養(yǎng)觀察重復(fù)實驗三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響結(jié)果和結(jié)論實驗結(jié)果：抗生素紙片周圍出現(xiàn)抑菌圈，在連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑____________。越來越小實驗結(jié)論：這說明抗生素對細(xì)菌產(chǎn)生了選擇作用。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響討論與交流1.為什么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。2.你的數(shù)據(jù)結(jié)果是否支持