新教材2025版高中生物第6章生物的進(jìn)化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第1課時(shí)種群基因組成的變化學(xué)案新人教版必修2

第1課時(shí)種群基因組成的變更課堂互動(dòng)探究案課程標(biāo)準(zhǔn)1.闡明具有優(yōu)勢性狀的個(gè)體在種群中所占比例將會(huì)增加2．用數(shù)學(xué)方法探討自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生變更素養(yǎng)達(dá)成1.分析、認(rèn)同種群是生物進(jìn)化的基本單位。（生命觀念）2．運(yùn)用歸納與概括、批判性思維闡釋生物進(jìn)化的緣由。（科學(xué)思維）3．運(yùn)用統(tǒng)計(jì)與概率的相關(guān)學(xué)問，說明并預(yù)料某一性狀的分布及變更。（科學(xué)探究）4．引導(dǎo)人們關(guān)注不正確運(yùn)用抗生素帶來的危害，關(guān)注人體健康。（社會(huì)責(zé)任）。設(shè)疑激趣夯基提能·分層突破——互動(dòng)·探究·智涂學(xué)習(xí)主題一種群基因組成的變更活動(dòng)1閱讀教材P110～112內(nèi)容，思索回答下列問題：1．為什么生物進(jìn)化的基本單位是種群而不是個(gè)體？2．突變具有低頻性，能為生物進(jìn)化供應(yīng)原材料嗎？3．突變大多數(shù)對(duì)生物體是不利的，能為進(jìn)化供應(yīng)原材料嗎？4．全部的變異都能導(dǎo)致種群基因頻率的變更嗎？為什么？5．基因突變和基因重組對(duì)種群遺傳組成的影響一樣嗎？試分析緣由?；顒?dòng)2有人認(rèn)為“發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變不能傳遞給后代，因此不能為生物進(jìn)化供應(yīng)原材料”，這種說法正確嗎？分析緣由。活動(dòng)3一個(gè)果蠅種群中，由于環(huán)境的變更，基因型為aa的個(gè)體不能存活，隨機(jī)交配繁殖多代后，a的基因頻率將如何變更？活動(dòng)4染色體變異對(duì)種群基因頻率的變更有影響嗎？遺傳平衡定律（哈代—溫伯格定律）（1）運(yùn)用條件：①種群個(gè)體數(shù)量足夠多；②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生可育后代；③沒有遷入和遷出；④不同表型的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的；⑤不發(fā)生基因突變。（2）實(shí)質(zhì)與性質(zhì)：同時(shí)滿意上述5個(gè)條件的種群，處于遺傳平衡狀態(tài)，其種群基因頻率和基因型頻率將世代保持不變。（3）數(shù)學(xué)表達(dá)式：設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，且p＋q＝1，則AA的基因型頻率＝p2，aa的基因型頻率＝q2，Aa的基因型頻率＝2pq，且p2＋2pq＋q2＝1。1.推斷種群的“三要素”（1）生活在肯定區(qū)域。（2）同種生物。（3）全部個(gè)體的集合。2．影響基因頻率變更的因素（1）基因突變，由于基因突變可以產(chǎn)生新的基因，從而使基因的種類發(fā)生變更，進(jìn)而導(dǎo)致基因頻率的變更。（2）基因重組，通過基因重組可以產(chǎn)生新的基因型，從而出現(xiàn)新的表型，不同表型的個(gè)體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)實(shí)力不同，因此可通過自然選擇導(dǎo)致基因頻率的變更。（3）變異是不定向的，自然選擇是定向的，通過自然選擇，不適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體被淘汰，適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體生存下來并繁殖后代，使某些基因頻率增加，另一些基因頻率削減。（4）遷移：遷移必定導(dǎo)致基因的流淌，若遷入群體較大，且遷入群體與原群體的某些基因的頻率存在較大差異，則對(duì)原群體的基因頻率有較大影響。3．生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)實(shí)例分析：以樺尺蛾的體色進(jìn)化為例。由上圖可以看出，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生變更，即在生物進(jìn)化過程中某基因的頻率假如漸漸增大，說明該基因限制的性狀對(duì)環(huán)境的適應(yīng)實(shí)力較強(qiáng)。4．突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料（1）突變和基因重組使種群的基因頻率發(fā)生不定向的變更。（2）由于突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的，因此它們只是供應(yīng)了生物進(jìn)化的原材料，不能確定生物進(jìn)化的方向。5．自然選擇確定生物進(jìn)化方向的原理分析1．（合格考）下列有關(guān)種群的敘述中，不正確的是（）A．種群是生物進(jìn)化的基本單位B．種群內(nèi)的雌雄個(gè)體彼此可以交配C．種群是同種個(gè)體的機(jī)械集合D．種群是生物繁殖的基本單位2．（合格考）下列選項(xiàng)中，對(duì)種群的基因頻率沒有影響的是（）A．染色體數(shù)目變更B．環(huán)境變更C．自由交配D．基因突變3．（等級(jí)考）關(guān)于“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論”觀點(diǎn)的闡述，下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的（）A．種群是生物進(jìn)化的基本單位B．基因庫在代代相傳的過程中保持穩(wěn)定不變C．生物進(jìn)化實(shí)質(zhì)上是種群基因頻率發(fā)生變更的過程D．自然選擇確定生物進(jìn)化的方向4．（等級(jí)考，不定項(xiàng)選擇）下圖表示環(huán)境條件發(fā)生變更后某個(gè)種群中A和a的基因頻率的變更狀況，下列說法正確的是（）A．環(huán)境條件發(fā)生變更后，使生物產(chǎn)生適應(yīng)性的變異B．P點(diǎn)時(shí)兩曲線相交，此時(shí)A和a的基因頻率均為50%C．Q點(diǎn)時(shí)表示環(huán)境發(fā)生了變更，A基因限制的性狀更適應(yīng)環(huán)境D．在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向變更學(xué)習(xí)主題二基因頻率與基因型頻率的相關(guān)計(jì)算活動(dòng)1閱讀教材P111其次自然段，分析探究下列問題：依據(jù)下列條件，計(jì)算種群的基因頻率。1．以一對(duì)常染色體上的等位基因A、a為例，若已知種群中基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體數(shù)目分別為a1、a2、a3，如何計(jì)算種群中A的基因頻率？2．若已知AA、Aa和aa的基因型頻率分別為P1、P2、P3，如何計(jì)算A的基因頻率？3．以只位于X染色體上的一對(duì)等位基因XB、Xb為例，若已知基因型為XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的個(gè)體數(shù)分別為a1、a2、a3、a4、a5，試求XB的基因頻率?；顒?dòng)2試分析導(dǎo)致種群基因庫變更的因素。易錯(cuò)警示（1）基因頻率是指一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值。（2）影響基因頻率的因素不只是環(huán)境，還有基因突變、生物的遷移等。（3）基因頻率不變更，基因型頻率不肯定保持不變。如雜合子Aa自交后代，基因頻率不變，而基因型頻率變更。微點(diǎn)撥基因頻率和基因型頻率的變更分析（1）雜合子連續(xù)自交時(shí)，盡管基因頻率不變，但后代的基因型頻率會(huì)發(fā)生變更，表現(xiàn)為純合子所占比例不斷增大，雜合子所占比例不斷減小。（2）在無基因突變、無遷入和遷出、各種基因型的個(gè)體生活力相同時(shí)，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不變。（3）基因頻率相同的兩個(gè)種群，它們的基因型頻率不肯定相同；當(dāng)基因型頻率發(fā)生變更時(shí)，基因頻率不肯定發(fā)生變更。誤區(qū)警示伴X染色體遺傳病中，男性中患者的表型（色盲）概率＝相關(guān)基因型（XbY）的頻率＝相關(guān)基因（b）的頻率。1.基因頻率和基因型頻率比較項(xiàng)目含義變更后與進(jìn)化的關(guān)系基因型頻率該基因型個(gè)體數(shù)種群個(gè)體總數(shù)生物不肯定進(jìn)化基因頻率該基因數(shù)全部等位基因數(shù)導(dǎo)致生物進(jìn)化2.以一對(duì)等位基因（A、a）和其組成的基因型（AA、Aa、aa）為例（1）A或a的基因頻率為：eq\f(該基因數(shù),該基因及其等位基因總數(shù))×100%（2）AA或Aa或aa的基因型頻率為：eq\f(該基因型個(gè)體數(shù),種群個(gè)體總數(shù))×100%題型一已知調(diào)查的各種基因型的個(gè)體數(shù)，計(jì)算基因頻率（N表示個(gè)體數(shù)）某基因頻率＝eq\f(該基因總數(shù),該基因及其等位基因總數(shù))×100%A＝eq\f(2NAA＋NAa,2（NAA＋NAa＋Naa）)×100%a＝eq\f(NAa＋2Naa,2（NAA＋NAa＋Naa）)×100%題型二已知基因型頻率求基因頻率常染色體上一個(gè)等位基因的頻率＝該等位基因純合子的頻率＋1/2×雜合子的頻率A＝AA＋1/2Aa；a＝aa＋1/2Aa。題型三X染色體上基因的基因頻率的計(jì)算XY型性別確定的生物，基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，計(jì)算時(shí)只計(jì)X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體。ZW型性別確定也是這樣。（N表示個(gè)體數(shù)）。Xb＝eq\f(Xb,XB＋Xb)＝eq\f(2NXbXb＋NXBXb＋NXbY,2NXX＋NXY)不涉及Y染色體，XB＋Xb＝1。題型四利用哈代—溫伯格定律，由基因頻率計(jì)算基因型頻率當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)時(shí)（A、a），設(shè)p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則p＋q＝1，而基因型AA的頻率為p2，Aa的頻率為2pq，aa的頻率為q2。假如一個(gè)種群達(dá)到遺傳平衡，其基因型頻率應(yīng)符合：p2＋2pq＋q2＝1。3．自交、自由交配與基因頻率變更的關(guān)系（1）自交是指基因型相同的個(gè)體交配，雌雄同株植物是指自花傳粉。自交的結(jié)果是雜合基因型頻率降低，純合基因型頻率增加，在無選擇條件下，各基因頻率不變。（2）自由交配是指種群內(nèi)雌雄個(gè)體間相互交配。在無選擇的條件下，基因頻率、基因型頻率均保持不變，相關(guān)計(jì)算可按哈代—溫伯格遺傳平衡定律進(jìn)行。（3）只要種群的基因頻率不變，即使基因型頻率變更，種群也未發(fā)生進(jìn)化。1．（合格考）基因型為BB的個(gè)體占18%、Bb的個(gè)體占78%，則基因B和b的基因頻率分別是（）A．18%82%B．36%64%C.57%43%D．92%8%2．（合格考）果蠅的長翅（V）和殘翅（v）由一對(duì)常染色體上的等位基因限制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個(gè)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(guān)于純合長翅果蠅引入后種群的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.v基因頻率降低了50%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%3．（等級(jí)考）在一個(gè)隨機(jī)交配的中等大小的種群中，經(jīng)調(diào)查發(fā)覺限制某性狀的基因型只有兩種：AA基因型的頻率為20%，Aa基因型的頻率為80%，aa基因型（致死型）的頻率為0。那么隨機(jī)交配繁殖一代后，AA基因型的個(gè)體占（）A.1/5B．1/4C.3/7D．11/214．（等級(jí)考）某植物種群中，AA個(gè)體占16%，aa個(gè)體占36%。該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率的變更依次為（）A.增大，不變；不變，不變B.不變，增大；增大，不變C.不變，不變；增大，不變D.不變，不變；不變，增大強(qiáng)化落實(shí)·學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)——?dú)w納·提升·素養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)主干落實(shí)1.一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫作這個(gè)種群的基因庫。2．種群是生物進(jìn)化的基本單位。3．突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。4．自然選擇確定生物進(jìn)化的方向。5．生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的變更。高效課堂·實(shí)踐運(yùn)用——鞏固·達(dá)標(biāo)·反饋1.有關(guān)基因頻率和生物進(jìn)化的關(guān)系，以下說法正確的是（）A．生物只要發(fā)生進(jìn)化，基因頻率就會(huì)變更B．只有新物種形成時(shí)，才發(fā)生基因頻率的變更C．基因頻率的變更不肯定引起生物的進(jìn)化D．生物在進(jìn)化的過程中不肯定有基因頻率的變更2．假如一個(gè)種群中，限制某一性狀的基因頻率增加，說明（）A．限制該性狀的基因不能傳遞給子代B．該種群的全部個(gè)體為純合子C．該種群的繁殖速度加快D．該性狀對(duì)環(huán)境條件有較強(qiáng)的適應(yīng)性3．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的變更。可以定向變更種群基因頻率的是（）A．基因突變B．基因重組C．自然選擇D．遷移4．英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾。在自然條件下，樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s限制，黑色（S）對(duì)淺色（s）是顯性。19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾種群中S基因的頻率很低。隨著英國工業(yè)的發(fā)展，樺尺蛾種群中S基因的頻率提高了很多，如下表：基因基因頻率19世紀(jì)中葉以前20世紀(jì)中葉S5%95%s95%5%請(qǐng)依據(jù)上述材料回答：（1）1850年以前，淺色樺尺蛾比例很高，黑色樺尺蛾比例很低，這表明稀有的黑色型是由淺色型通過產(chǎn)生的。（2）從1850年到1898年間，黑色樺尺蛾漸漸取代淺色樺尺蛾，這表明黑色基因（S）和淺色基因（s）的頻率均發(fā)生。（3）被污染的環(huán)境使得淺色樺尺蛾簡單被鳥類捕食而處于選擇劣勢，黑色樺尺蛾由于具有愛護(hù)色而處于選擇優(yōu)勢，這一事實(shí)表明，種群中產(chǎn)生的變異是，經(jīng)過長期的，使種群的發(fā)生定向的變更，導(dǎo)致生物朝著肯定的方向緩慢地進(jìn)化。疑難解答·全程培優(yōu)——釋疑·解惑·教材教材第110頁?【問題探討】探討：開放性試題，合理即可。教材第111頁?【思索·探討】1．（1）A配子占60%，a配子占40%。（2）子代基因型的頻率：AA占36%；Aa占48%；aa占16%。（3）子代種群的基因頻率：A占60%；a占40%。（4）若干代以后種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣。2．對(duì)于自然界的種群來說，這5個(gè)條件不行能同時(shí)都成立。例如，翅色與環(huán)境色調(diào)較一樣的個(gè)體，被天敵發(fā)覺的機(jī)會(huì)就少些。3．突變產(chǎn)生新的基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變更?；駻2的頻率是增加還是削減，要看這一突變對(duì)生物體是有益的還是有害的。教材第112～113頁?【探究·實(shí)踐】1．樹干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的誕生率，這是因?yàn)楹芏鄿\色個(gè)體可能在交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。2．在自然選擇過程中，干脆受選擇的是表型。比如，天敵看到的是樺尺蛾的體色而不是限制體色的基因。教材第114頁?【練習(xí)與應(yīng)用】一、概念檢測1．（1）√（2）×基因頻率的變更受環(huán)境的影響。（3）√2．D種群是指生活在肯定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合。3．C在一對(duì)等位基因中，一個(gè)基因的頻率＝含該基因的純合子的基因型頻率＋雜合子的基因型頻率×（1/2）。故基因B的頻率為18%＋78%×（1/2）＝57%；基因b的頻率為1－57%＝43%。4．C環(huán)境溫度變更，突變體的生存實(shí)力發(fā)生變更，這說明突變的有害或有利取決于生存環(huán)境。二、拓展應(yīng)用1．提示：如選擇育種和雜交育種。2．提示：假如氣候等其他條件也合適，并且這個(gè)種群具有肯定的繁殖實(shí)力，該種群的個(gè)體數(shù)會(huì)快速增加。否則，也可仍舊處于瀕危狀態(tài)甚至絕滅。3．（1）二者存在正相關(guān)的關(guān)系。由表格信息可知，隨著抗生素人均運(yùn)用量的增加，細(xì)菌對(duì)該抗生素的耐藥率漸漸上升。（2）首先細(xì)菌存在著耐藥性變異。有的細(xì)菌耐藥性強(qiáng)，有的細(xì)菌耐藥性弱。運(yùn)用抗生素時(shí)，耐藥性弱的細(xì)菌被殺死，這叫不適者被淘汰；耐藥性強(qiáng)的細(xì)菌活下來，這叫適者生存?；钕聛淼哪退幮詮?qiáng)的細(xì)菌，繁殖的后代有的耐藥性強(qiáng)，有的耐藥性弱，在運(yùn)用抗生素時(shí)，又把耐藥性弱的細(xì)菌殺死，耐藥性強(qiáng)的細(xì)菌活下來。這樣經(jīng)過抗生素的長期選擇，細(xì)菌耐藥性強(qiáng)的個(gè)體所占比例就漸漸上升了。（3）提示：醫(yī)療機(jī)構(gòu)剛好通報(bào)抗菌藥物的耐藥性，可以讓人們剛好更換抗菌藥物，將細(xì)菌耐藥率限制在低水平。（答案合理即可。）（4）提示：我們要合理運(yùn)用抗生素，防止濫用抗生素。（答案合理即可。）第1課時(shí)種群基因組成的變更夯基提能·分層突破學(xué)習(xí)主題一【師問導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)11．提示：因?yàn)閭€(gè)體的壽命是有限的，個(gè)體表型會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消逝。確定生物性狀的基因可以通過生殖而世代持續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散，因此生物進(jìn)化應(yīng)當(dāng)探討群體的基因組成的變更。2．提示：突變的頻率雖然很低，但一個(gè)種群往往由很多個(gè)體組成，而且每一個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，所以在種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量的突變，可以為生物進(jìn)化供應(yīng)原材料。3．提示：生物變異是否有利，取決于它們的生存環(huán)境，微小有利的變異不斷積累也能導(dǎo)致生物進(jìn)化。4．提示：不能。只有可遺傳的變異才能影響種群基因庫的組成，才能變更基因頻率。5．提示：二者都能對(duì)種群遺傳組成產(chǎn)生影響，但影響角度不一樣。只有基因突變才能出現(xiàn)新基因，才能豐富基因庫，變更基因頻率，從而影響種群的遺傳組成；而基因重組不能產(chǎn)生新基因，只能增加基因型的種類，以此來影響種群的遺傳組成?；顒?dòng)2提示：不正確。發(fā)生在體細(xì)胞中的突變，可以通過無性繁殖的方法傳遞給后代，如發(fā)生基因突變的花芽或葉芽，通過植物組織培育技術(shù)或者嫁接的方法可以傳遞給下一代，因此能為生物進(jìn)化供應(yīng)原材料?；顒?dòng)3提示：基因型為aa的個(gè)體不斷被淘汰，但a基因隨著雜合子保存下來，所以a基因的基因頻率將越來越小?；顒?dòng)4提示：染色體片段的缺失、重復(fù)和染色體數(shù)目變異能造成基因數(shù)目的變更，所以能引起種群基因頻率的變更；染色體片段的易位和倒位只變更了基因在染色體上的排列依次，不變更基因的種類和比例，所以不會(huì)干脆引起當(dāng)代的基因頻率的變更，但可能會(huì)影響到后代的基因頻率?！具^程評(píng)價(jià)】1．解析：同一種群的不同個(gè)體相互聯(lián)系，并通過交配保持一個(gè)共同的基因庫，因此，種群不是個(gè)體的機(jī)械集合。答案：C2．解析：影響種群的基因頻率的因素有基因突變、基因重組和自然選擇。自由交配的過程中，基因頻率是不發(fā)生變更的。綜上所述，ABD不符合題意，C符合題意。答案：C3．解析：生物進(jìn)化是以種群為基本單位，A正確；基因庫可在代代相傳的過程中保持和發(fā)展，B錯(cuò)誤；進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群的基因頻率的變更，C正確；自然選擇確定生物進(jìn)化的方向，D正確。答案：B4．解析：變異是不定向的，變異發(fā)生后，在自然(環(huán)境條件)選擇下，適應(yīng)性的變異被選擇保留下來，導(dǎo)致種群的基因頻率發(fā)生定向變更，A錯(cuò)誤，D正確。P點(diǎn)時(shí)兩曲線相交，此時(shí)A和a的基因頻率相等，均為50%，B正確。Q點(diǎn)后A的基因頻率增大，表示環(huán)境發(fā)生了變更，A基因限制的性狀更適應(yīng)環(huán)境，C正確。答案：BCD學(xué)習(xí)主題二【師問導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)11．提示：A的基因頻率＝A的數(shù)目（A2．提示：A的基因頻率＝AA的基因型頻率＋1/2Aa的基因型頻率＝P1＋1/2P2。3．提示：XB的基因頻率＝XB的數(shù)目（活動(dòng)2提示：基因突變；染色體變異；自然選擇；種群個(gè)體數(shù)量過少；種群個(gè)體的遷入、遷出?！具^程評(píng)價(jià)】1．解析：B的基因頻率＝18%＋1/2×78%＝57%，b的基因頻率＝1－57%＝43%。答案：C2．解析：因該果蠅種群vv的基因型頻率為4%，由遺傳平衡定律公式算出v＝0.2，V＝0.8，進(jìn)而計(jì)算出引入純種長翅果蠅前，基因型為vv的果蠅有0.04×20000＝800(只)，基因型為Vv的果蠅有2×0.2×0.8×20000＝6400(只)，VV有0.8×0.8×20000＝12800(只)。引入20000只純合長翅果蠅后，基因頻率v＝(800×2＋6400)/(40000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.