高中生物第7章现代生物进化理论第2节现代生物进化理论的主要内容第1课时　种群基因频率的改变与生物进化课件新人教版必修2.ppt

第2节现代生物进化理论的主要内容第1课时种群基因频率的改变与生物进化,教师参考,新课导入一:动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现,东岸羚羊的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟然快13米。为何差距如此之大?引出现代生物进化理论的主要内容。新课导入二:回顾刚学过的达尔文自然选择学说的主要内容。提示:过度繁殖、生存斗争、遗传和变异以及适者生存。达尔文是否能从遗传变异的本质上解释生物进化的原因?提示:否。那现代生物进化理论能否做出科学的解释呢?其内容有哪些呢?引出课题。,【学习目标】1.理解并熟记种群、种群基因库、基因频率等概念。2.运用数学方法讨论种群基因频率的变化。3.理解并熟记现代生物进化理论的主要内容。,自主学习,课堂探究,自主学习读教材学基础,一、种群是生物进化的基本单位阅读教材P114P115,完成以下问题。,1.种群,2.基因库与基因频率,(1)基因库,(2)基因频率,思考小麦有抗锈病(R)和不抗锈病(r)之分,在锈病病毒肆虐的季节中,基因频率会发生怎样的变化?提示:具有抗锈病(R)基因的小麦在锈病病毒侵染中能适应环境,比例升高,所以R基因的频率会升高,r基因的频率会降低。,二、突变和基因重组产生进化的原材料阅读教材P116,完成以下问题。1.可遗传的变异的来源,2.可遗传变异是生物进化的原材料(1)基因突变产生新的,等位基因通过有性生殖过程中的,产生新基因型。(2)突变和基因重组是的,的,只是提供了生物进化的原材料,不能决定。,等位基因,基因重组,随机,不定向,生物进化的方向,选择下列关于突变与进化的关系,说法正确的是()A.有利的突变太少,不足以作为生物进化的原始材料B.突变使狼和鹿产生不定向变异,自然选择使它们向奔跑速度快的方向进化C.突变是可遗传变异,都会遗传给下一代D.基因突变、基因重组和染色体变异统称为突变,B,三、自然选择决定生物进化的方向阅读教材P116P118,完成以下问题。1.原因:不断淘汰发生的个体,选择积累发生的个体。2.实质:种群的基因频率发生。3.选择的结果(1)生物性状上:朝着变异的方向不断进化。(2)基因上:种群会发生改变。,不利变异,有利变异,定向改变,有利,基因频率,定向,判断(1)自然选择决定生物变异的方向。()(2)自然选择使种群基因频率定向改变。()(3)进化的实质是种群基因型频率改变。()(4)自然选择直接选择的是表现型。(),探究一,课堂探究解疑难提能力,基因频率和基因型频率的改变,教师参考,问题引领:1.生物进化的实质是什么?如何判断一个种群是否发生了进化?2.怎样计算基因频率和基因型频率?,1.相关概念的比较,2.基因频率、基因型频率的相关计算(1)常染色体遗传方式。设有N个个体的种群,AA、Aa、aa的个体数分别是n1、n2、n3,A、a的基因频率分别用PA、Pa表示,AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示,则:,由以上公式可得出下列结论:在种群中一对等位基因的基因频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。(2)伴X染色体遗传方式。若基因位于X染色体上,Y染色体上没有其等位基因,计算基因频率时,只需考虑X染色体,不考虑Y染色体的数量,若N表示基因型频率,则计算公式如下:,(3)根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率。遗传平衡定律。在一个有性生殖的自然种群中,在符合以下5个条件的情况下,各等位基因的基因频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的,或者说是保持着基因平衡的。这5个条件是:a.种群足够大;b.种群中个体间的交配是随机的;c.没有突变发生;d.没有新基因加入或离开;e.没有自然选择。,基因频率与基因型频率的计算公式。设A频率为p,a频率为q,则p+q=1。,即:AA=p2,Aa=2pq,aa=q2。实例:若已知AA的基因型频率为m,则A的基因频率为。,【典例1】(2017宁夏银川期末)某植物种群中,AA个体占16%,aa个体占36%,该种群随机交配产生的后代中,AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为()A.增大,不变;不变,不变B.不变,增大;增大,不变C.不变,不变;增大,不变D.不变,不变;不变,增大,解析:种群中,A基因频率=16%+1/2(1-16%-36%)=40%,a基因频率为60%。根据遗传平衡定律可知,随机交配后,基因频率不变。16%AA16%AA;48%Aa48%(1/4AA1/2Aa1/4aa),即12%AA24%Aa12%aa;因此自交产生的后代中AA频率=16%+12%=28%,A基因频率=28%+1/224%=40%。答案:C,方法透析基因频率与基因型频率的变化分析(1)杂合子连续自交时,尽管基因频率不变,但后代的基因型频率会发生改变,表现为:纯合子所占比例不断增大,杂合子所占比例不断减小。(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生命活力相同时,自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。(3)基因频率相同的两个种群,它们的基因型频率不一定相同;当基因型频率发生改变时,基因频率不一定发生改变。,备选例题,(2017山东枣庄月考)蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是()A.30%,21%B.30%,42%C.70%,21%D.70%,42%,D,解析:根据题干可知,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,因此杂合子的概率是30%,故A的基因频率是55%+1/230%=70%,a的基因频率是30%。自由交配过程中没有发生自然选择,因此种群的基因频率不变,因此A基因的频率仍为70%,Aa的基因型频率是270%30%=42%。,【题组演练】1.(2017山东潍坊月考)某学校男女生比例为11,红绿色盲患者占0.7%(患者中男女=21),红绿色盲基因携带者(表现型正常)占5%,那么该校学生中Xb的频率是()A.3.96%B.3.2%C.2.97%D.0.7%,解析:假定该校学生共3000人,则XbY=14人,XBY=1486人,XbXb=7人,XBXb=150人,XBXB=1343人;Xb的频率=Xb(XB+Xb)100%=(14+72+150)(14+72+150+1486+150+13432)100%=3.96%。,A,2.(2017河北衡水月考)在一个海岛中,一种海龟中有的脚趾是连趾(ww),有的脚趾是分趾(Ww、WW),连趾便于划水,游泳能力强,分趾游泳能力较弱。若开始时,w和W的基因频率各为0.5,当岛上食物不足时,连趾的海龟更容易从海中得到食物。若干万年后,基因频率变化为W为0.2,w为0.8。请回答:(1)该种群中所有海龟所含有的全部基因称为该种群的,基因频率变化后,从理论上计算,分趾海龟中杂合子占整个种群的比例为。,解析:(1)一个种群中所有个体所含的全部基因,称为该种群的基因库;由题意可知,基因频率变化后,连趾的基因频率w是0.8,则海龟种群中连趾的基因型频率ww=0.80.8100%=64%;分趾的海龟中纯合子的基因型频率WW=0.20.2100%=4%,则分趾的海龟中杂合子的基因型频率Ww=1-64%-4%=32%。答案:(1)基因库32%,(2)该种群中海龟有多种多样的类型,其中可遗传的变异主要来源于,但由于变异是不定向的,因此只是产生了进化的原材料,进化的方向是由决定的。(3)海龟是否发生了进化?,理由是。,解析:(2)该种群中海龟有多种多样的类型,其中可遗传的变异主要来源于基因重组,进化的方向是由自然选择决定的。(3)根据题意可知,基因频率发生了改变,而基因频率的改变是生物进化的标志。答案:(2)基因重组自然选择(3)发生了进化种群基因频率发生了变化,探究二,生物进化的实质与方向,【典例2】(2017天津和平区期中)下表所示为某物种迁入新环境后,某对等位基因的基因频率变化情况,由这些数据不能得出的结论是(),A.由于种群基因频率改变,该生物发生了进化B.1970年,该种群中Aa的基因型频率为18%C.a基因控制的性状可能更适应新环境D.基因频率的改变是通过环境对生物个体的选择实现的,解析:表中信息显示,在19001970年间,随着时间的推移,A的基因频率逐渐降低,a的基因频率逐渐升高,即该种群基因频率不断发生着变化,说明该种群发生了进化,a基因决定的性状更能适应新环境;1970年,A的基因频率=0.10,a的基因频率=0.90,若该种群满足:种群非常大,所有雌雄个体之间自由交配,没有迁入和迁出,没有自然选择,没有基因突变;则Aa基因型的频率=20.10.9100%=18%,但图示信息不能得出该种群满足上述5个条件;在特定的环境的选择下,导致种群的基因频率发生定向改变。答案:B,【题组演练】1.下列有关生物多样性和进化的叙述中,错误的是()A.自然选择能定向改变种群的基因频率B.生物进化的实质是种群基因频率改变C.生物进化的基本单位是种群中的个体D.突变和基因重组为生物进化提供原材料,解析:自然选择能定向改变种群的基因频率,决定了生物进化的方向;生物进化的实质是种群基因频率的改变;种群是生物进化的基本单位;生物进化的原材料是突变和基因重组。,C,2.(2017浙江绍兴月考)某自由交配的种群在、时间段都经历多次繁殖过程,定期随机抽取100个个体,测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如图所示。下列相关叙述正确的是()A.在段内A的基因频率是40%B.A基因突变为a基因导致基因型频率在段发生剧变C.Aa个体在、段数量均为40,说明种群没有发生进化D.在、段,AA个体比aa个体的适应能力弱,D,解析:段内AA有40个,aa有20个,Aa有40个,A的基因频率是60%;导致基因型频率在段发生剧变的原因是自然选择对不同表现型的个体的选择作用;生物进化的实质是种群