6.3種群基因組成的變化與物種的形成課件高一下學(xué)期生物人教版必修22

第6章生物的進化第3節(jié)

種群基因組成的變化與物種的形成先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說：當(dāng)然是先有雞了，因為只有生殖細(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：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。你同意哪位同學(xué)的觀點？你的答案和理由是什么？導(dǎo)一定的道理但都不全面。它們忽視了雞和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點。生物進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，并不是在某一時刻突然有一個個體或一個生殖細(xì)胞成為一個新物種。思＋議1、什么是種群？2、什么是基因庫？什么是基因頻率？什么是基因型頻率？用公式表示基因頻率、基因型頻率。3、計算基因頻率的方法有哪些？4、突變和基因重組對生物進化的作用是什么？5、自然選擇對基因頻率有什么影響？與生物進化有什么關(guān)系？種群和種群基因庫生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體的集合叫做種群。1.種群一片草地上的所有蒲公英一片樹林中的全部獼猴①種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。②種群是物種繁衍、進化的基本單位。特點：展+評種群和種群基因庫2.基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因。3.基因頻率在基因庫中，某基因占控制此性狀全部等位基因數(shù)的比值。4.基因型頻率在一個種群中，某基因型個體占全部個體的比值?；蝾l率＝該基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù)×100%A=AA+a×100%如：基因型頻率＝該基因型的個體總數(shù)種群全部個體總數(shù)×100%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基因頻率和基因型頻率的常用計算方法P1031、定義法1）若某基因在常染色體上或X、Y染色體同源區(qū)段上，則2）若某基因只出現(xiàn)在X染色體上，則基因頻率和基因型頻率的常用計算方法P104[例1]已知人的褐眼(A)對藍(lán)眼(a)是顯性。在一個有30000人的群體中，藍(lán)眼的有3600人，褐眼的有26400人(其中純合子有12000人)。那么，在這個人群中A、a的基因頻率分別是(

) A.64%和36% B.36%和64% C.50%和50% D.82%和18%A[例2]在一次紅綠色盲的調(diào)查中，其調(diào)查男女各200名，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性紅綠色盲基因的攜帶者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是(

)% B.6% C.9% %B基因頻率和基因型頻率的常用計算方法P1042、利用基因型計算法(針對常染色體上或XY染色體同源區(qū)段上的基因)1)已知基因型的個體數(shù)，則基因頻率＝[(該基因純合子個體數(shù)×2＋雜合子個體數(shù))/(總個體數(shù)×2)]×100%。2)已知基因型頻率，則基因頻率和基因型頻率的常用計算方法[例3]某小麥種群中TT個體占20%，Tt個體占60%，tt個體占20%，由于某種病害導(dǎo)致tt個體全部死亡，則病害發(fā)生前后該種群中T的基因頻率分別是(

) A.50%、50% B.50%、62.5%%、50% D.50%、100%B

例：據(jù)調(diào)查，某小學(xué)的學(xué)生中，基因型為XBXB的比例為42.5%，XBXb為7%，XbXb的比例為0.5%，XBY為46%，XbY為4%，則在該地區(qū)XB和Xb的基因頻率分別為(

)A.6%，8% B.8%，92%C.78%，92% D.92%,8%D將基因型頻率中的百分號去掉，轉(zhuǎn)化為基因型的個數(shù)，然后按照基因型個體數(shù)計算基因頻率?；蝾l率和基因型頻率的常用計算方法假設(shè)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，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)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算填入下表。親代基因型的比值A(chǔ)A（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A(chǔ)（

）A（

）a（

）a（

）子代基因型頻率AA（

）Aa（

）aa（

）子代基因頻率A（

）a（

）30%30%30%10%60%40%36%48%16%p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率AA%=p2

Aa%=2pqaa%=q2(p+q)2=p2+2pq+q2=1p+q=1基因頻率和基因型頻率的常用計算方法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%想一想，若干代后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%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。若已知某種純合子的基因型頻率，即可直接開平方求出相應(yīng)基因的頻率?；蝾l率和基因型頻率的常用計算方法伴X染色體遺傳：設(shè)XB的頻率為p，Xb的頻率為q，在雄性群體中、雌性群體中和整個種群中，XB、Xb的基因頻率都是p、q，且p＋q＝1。雄性群體中，XBY的頻率＝XB的頻率＝p，XbY的頻率＝Xb的頻率＝q；雌性群體中，XBXB的頻率＝p2，XbXb＝q2，XBXb＝2pq。由于雌雄數(shù)目相等，整個群體中的某基因型頻率是雌(雄)性中該基因型頻率的1/2。

若在果蠅種群中，XB的基因頻率為80%，Xb的基因頻率為20%，雌雄果蠅數(shù)相等，理論上XbXb、XbY的基因型頻率依次為(

) A.1%，2% B.8%，8% C.2%，10% D.2%，8%C自交與自由交配中基因頻率的計算P1101）自交：雜合子自交，基因型頻率發(fā)生變化，純合子比例逐漸增大，雜合子比例逐漸下降，但基因頻率不變。2）自由交配

在無突變、各種基因型的個體生活力相同時，處于遺傳平衡的種群自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率都保持不變。[例4]一個隨機交配的足夠大的種群中，某一相對性狀(由基因A、a控制)中顯性性狀的基因型的頻率是0.36，則(

) A.該種群繁殖一代后雜合子(Aa)的基因型頻率是0.32 B.顯性基因的基因頻率大于隱性基因的基因頻率 C.若該種群基因庫中的基因頻率發(fā)生變化，說明一定發(fā)生了基因突變 D.若該種群中A基因的頻率為0.4，則表現(xiàn)為A基因所控制的性狀的個體在種群中占40%A[例5]已知某種群中，AA基因型頻率為25%，aa基因型頻率為39%，則該種群的個體自交一代后，基因型AA的頻率為(

) A.50% B.34% C.25%

D.61%B[例6]果蠅的體色由常染色體上的一對等位基因控制，基因型BB、Bb為灰身，bb為黑身。若人為地組成一個群體，其中80%為BB個體，20%為bb的個體，群體隨機交配，其子代中Bb的比例為(

) A.25% B.32% C.50%

D.64%B自交與自由交配中基因頻率的計算種群基因頻率的變化

遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。這說明在自然界中，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。

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，種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？

會發(fā)生變化?；駻2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對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。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。可遺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了生物進化的原材料種群基因頻率的變化

由于種群是由許多個體組成，每個個體的細(xì)胞中都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多數(shù)突變對生物體是有害的，那么，它為何還能夠作為生物進化的原材料呢？如：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）種群基因頻率的變化

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。【例如】有翅的昆蟲中有時會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，這類昆蟲卻因為不能飛行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死。某海島上殘翅和無翅的昆蟲影響種群基因頻率變化的因素：突變和基因重組、自然選擇、遷移自然選擇對種群基因頻率的影響探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（其幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動，白天棲息在樹干上。雜交實驗表明，樺尺蛾的體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色(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的類型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀(jì)時，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了淺色的地衣。后來，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。假設(shè)：自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變自然選擇對種群基因頻率的影響假設(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，使得種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加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？（計算結(jié)果填入下表）探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響第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%升高降低自然選擇對種群基因頻率的影響

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？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。在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？

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化。自然選擇對種群基因頻率的影響種群基因頻率發(fā)生定向改變不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累變異自然選擇生物朝一定方向緩慢進化生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。（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。注意：進化中的定向與不定向①變異是不定向的。②自然選擇是定向的。③種群基因頻率的變化是定向的。④生物進化的方向是定向的。自然選擇對種群基因頻率的影響某植物種群中，AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%，則：（1）植物種群中的A、a基因頻率分別是

、

（2）若該植物自交，后代中AA、aa基因型個體分別占

、

________

這時，A、a的基因頻率分別是

、

。（3）依據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，這種植物在兩年中是否發(fā)生了進化？

。原因是

。（4）生物進化的基本單位是

，生物進化的原材料是由

提供的，生物進化的實質(zhì)是

。55%

45%42.5%

55%

45%沒有基因頻率沒有發(fā)生改變種群突變和基因重組種群基因頻率的改變32.5%

檢思＋議1、探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實驗原理、實驗?zāi)康?、觀測指標(biāo)、實驗結(jié)論？2、什么是物種？3、什么是生殖隔離？什么是地理隔離？4、隔離與物種形成的關(guān)系？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。展+評探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用方法步驟：1.用記號筆將培養(yǎng)皿分區(qū)。2.將細(xì)菌均勻涂布在培養(yǎng)基上。3.將含抗生素的紙片和不含抗生素的紙片置于不同的分區(qū)，蓋上皿蓋。4.培養(yǎng)皿倒置，37℃培養(yǎng)12-16h。5.觀察培養(yǎng)基上細(xì)菌生長情況。6.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)。重復(fù)步驟②~⑤僅憑以上步驟能否判斷抗生素對細(xì)菌有怎樣的選擇作用？是否有抑菌圈？測量、記錄。1.在培養(yǎng)基上是否有細(xì)菌生長？在放有抗生素紙片的區(qū)域呢？結(jié)果和結(jié)論:2.在連續(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(xì)菌產(chǎn)生了什么作用？有在放有抗生素紙片的周圍區(qū)域沒有細(xì)菌生長，形成了抑菌圈

抑菌圈的直徑隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加而逐漸縮小;說明在抗生素對細(xì)菌的選擇作用下，細(xì)菌的抗藥性逐漸增強。第1代第2代第3代探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用1、為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？

因為抑菌圈邊緣生長的細(xì)菌可能是耐藥菌?？股啬軌驓⑺兰?xì)菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細(xì)菌。2、在本實驗的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？你怎么理解變異是有利還是有害的？

在本實驗條件下，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。3、濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。例如，有人生病時覺得去醫(yī)院很麻煩，就直接吃抗生素；有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認(rèn)為這些做法會有什么后果？請你查閱資料，舉出更多濫用抗生素的實例。

這些做法都會促進耐藥菌的產(chǎn)生。在自然選擇的作用下，生物朝著一定的方向不斷進化。物種的概念物種：指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。物種與種群的區(qū)別：

一個物種可以包括生活在不同地理區(qū)域的多個種群。只要各個種群相互交配仍能產(chǎn)生可育的后代，則是同一物種。物種的概念（1）全世界的人是一個物種嗎？為什么？

都是一個物種，無論白人黑人、黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生可育的后代。（2）馬跟驢是一個物種嗎？為什么？馬（2n=64）驢（2n=62）騾子（2n=63）（3）騾是一個物種嗎？為什么？不是。因為它不能繁殖后代。物種的概念（4）兩個池塘的鯉魚是一個物種嗎？它們是屬于一個種群還是兩個種群？

是一個物種，屬于兩個種群。（5）獅子和老虎是一個物種嗎？是兩個物種，虎獅獸是不育的，所以虎和獅是兩個物種隔離在物種形成中的作用隔離：不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。包括生殖隔離和地理隔離。①地理隔離

同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。東北虎華南虎由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流形成了兩個不同的亞種。隔離在物種形成中的作用②生殖隔離

不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象。斑馬（2n=44）驢（2n=62）斑驢（2n=53）+不可育隔離在物種形成中的作用地理隔離和生殖隔離有什么關(guān)系?閱讀教材116頁的圖6-11所對應(yīng)的資料進行思考發(fā)生范圍結(jié)果生殖隔離不同物種間不能相互交配即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代地理隔離同種生物間使種群間不能發(fā)生基因交流隔離在物種形成中的作用

在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀。這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。不同島嶼的環(huán)境有較大差別，比如島的低洼地帶，布滿棘刺狀的灌叢；而在只有大島上才有的高地，則生長著茂密的森林。

達(dá)爾文在環(huán)球考察中觀察到一個奇怪的現(xiàn)象。加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個主要島嶼組成，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160~950km。加拉帕戈斯群島的地雀隔離在物種形成中的作用2．不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。3．對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響？

不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。4．如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？不會。因為個體間有基因的交流。1．設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個初始種群的個體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠的多，基因頻率可能不一樣。隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用地雀祖先突變基因重組突變基因重組種群基因頻率定向改變種群基因頻率定向改變自然選擇島嶼1島嶼2地理隔離地雀1地雀2生殖隔離總結(jié)：隔離是物種形成的必要條件。

地理隔離-------物種形成的

階段，

生殖隔離-------

時期、物種形成的

和

。量變質(zhì)變關(guān)鍵標(biāo)志隔離在物種形成中的作用【思考·討論】隔離在物種形成中的作用地雀祖先島嶼1島嶼2突變基因重組突變基因重組種群基因頻率定向改變種群基因頻率定向改變地雀1地雀2自然選擇物種形成的三個基本環(huán)節(jié)：①（）提供原材料。②（）使基因頻率發(fā)生定向改變。③（）是物種形成的必要條件。地理隔離生殖隔離突變和基因重組自然選擇

隔離隔離在物種形成中的作用思考：生物的進化一定能形成新物種嗎？物種形成生物進化

標(biāo)志變化后生物與原生物的關(guān)系二者聯(lián)系不一定生殖隔離出現(xiàn)基因頻