种群基因频率的改变与生物进化课件

1、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化1、种群、种群:指生活在指生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物的全部个体。的全部个体。第第2节节 现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要内容 （1）一个池塘中的全部鲤鱼；）一个池塘中的全部鲤鱼；（2）一个池塘中的全部鱼；）一个池塘中的全部鱼；（3）一片草地上的全部植物；）一片草地上的全部植物；（4）一片草地上的全部蒲公英。）一片草地上的全部蒲公英。 另，种群中的个体不是机械的结合在一起，而是彼另，种群中的个体不是机械的结合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。此可以

2、交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。种群基因频率的改变与生物进化2、基因库：、基因库：3、基因频率、基因频率一个种群的全部个体所含的全部基因一个种群的全部个体所含的全部基因某个基因占全部等位基因数的比例某个基因占全部等位基因数的比例 每一个种群都有它的基因库，种群的个体一代每一个种群都有它的基因库，种群的个体一代一代地死亡，但基因库却在代代相传过程中保一代地死亡，但基因库却在代代相传过程中保持和发展。持和发展。种群基因频率的改变与生物进化例题例题: :从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体个个体, ,测知基因型为测知基因型为AA,Aa,AA,Aa,和和aaaa的个体分别是的个体

3、分别是3030、6060和和1010个个. .那么那么A A和和a a的的基因频率是多少基因频率是多少? ?解解: :A A的基因频率为的基因频率为: :a a的基因频率为：的基因频率为：=纯合子基因型频率纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率杂合子基因型频率=60%=60%=40%=40%PA=2AAAa2(AAAaaa)100%Pa=2aaAa2(AAAaaa)100%即：即：PA=PAA+1/2PAa一对等位基因的频率之和为一对等位基因的频率之和为1基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目全部等位基因的总数全部等位基因的总数100%种群基因频率的改变与生物进化哈迪哈迪-温伯格定律（遗

4、传平衡定律）温伯格定律（遗传平衡定律）1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于出关于基因稳定性基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，自然种群中，在符合以下五个条件的情况下在符合以下五个条件的情况下，各等位基，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。或者说是是稳定不变的。或者说是保持着基因平衡保持着基因平衡的。的。这五个条件是：这五个条件是：1 1、种群很大、种群很大 2 2、个体之间随机交配、个体之间随机交配 3 3

5、、没有突变产生、没有突变产生 4 4、没有个体迁入迁出、没有个体迁入迁出 5 5、没有自然选择、没有自然选择种群基因频率的改变与生物进化基因频率与基因型频率的关系基因频率与基因型频率的关系 处于平衡状态的种群，一对等位基因处于平衡状态的种群，一对等位基因A和和a，A的基因频率为的基因频率为p，a的基因频率为的基因频率为q，则：，则： 哈迪哈迪- -温伯格定律可用数学方程式表示为：温伯格定律可用数学方程式表示为：( (p p+ +q q) )2 2= =p p2 2+2+2pqpq+ +q q2 2=1=1 = = P PAAAA+ +P PAaAa+ +P PaaaaAA的基因型频率为的基因型

6、频率为p2Aa的基因型频率为的基因型频率为2pqaa的基因型频率为的基因型频率为q2种群基因频率的改变与生物进化 例、在某一种群中，已调查得知，隐例、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用性性状者（等位基因用A、a表示）表示） 占占16%，那么该性状的，那么该性状的AA、Aa基因型个体基因型个体出现的频率分别为（出现的频率分别为（ ）A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36A种群基因频率的改变与生物进化(二二)、突变和基因重组产生进化的原材料、突变和基因重组产生进化的原材料可遗传变异可遗传变异为进化提供了原材料为进化提供了原材料基

7、因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变种群基因频率的改变与生物进化实例：实例：在经常在经常刮大风刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫的海岛上，无翅或残翅的昆虫 特别多特别多种群基因频率的改变与生物进化（三）、自然选择决定生物进化的方向（三）、自然选择决定生物进化的方向 从宏观（性状）上来看进化过程：性状与环境色彩相似，从宏观（性状）上来看进化过程：性状与环境色彩相似，较能适应环境而大量生存；性状与环境色彩差异很大，易被捕较能适应环境而大量生存；性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。

8、从微观（基因）来看进化过程为：从微观（基因）来看进化过程为：淘汰不利变异的基因，淘汰不利变异的基因，保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。种群基因频率的改变与生物进化变异是不定向的，自然选择是定向的变异是不定向的，自然选择是定向的.种群基因频率的改变与生物进化生物进化过程的实质生物进化过程的实质:种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率发生变化的过程。 种群中的基因频率是可以改变的，导致基因频种群中的基因频率是可以改变的，导致基因频率改变的因素是：突变、基因重组、自然选择、率改变的因素是：突变、基因重组、自然选择、遗遗传漂变、迁移传漂变、迁移等。等。 种群

9、基因频率的改变与生物进化遗传漂变遗传漂变 在一个种群中，某种基因的频率为在一个种群中，某种基因的频率为1，如果，如果这个种群有这个种群有100万个个体，含这种基因的个体就万个个体，含这种基因的个体就有成千上万个。如果这个种群只有有成千上万个。如果这个种群只有50个个体，个个体，含这种基因的个体就只有含这种基因的个体就只有1个。在这种情况下，个。在这种情况下，可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配，而使可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配，而使这种基因在种群中消失，这种现象叫遗传漂变。这种基因在种群中消失，这种现象叫遗传漂变。一般种群越小，遗传漂变越显著一般种群越小，遗传漂变越显著。种群基因频率的

10、改变与生物进化迁移迁移 在一个种群中，如果含有在一个种群中，如果含有A基因的个体比含基因的个体比含有有a基因的个体更多地迁移到另一地区，那么，基因的个体更多地迁移到另一地区，那么，这个种群中这个种群中A基因和基因和a基因的频率就会发生相应基因的频率就会发生相应的变化。的变化。种群基因频率的改变与生物进化二、隔离与物种的形成二、隔离与物种的形成1、物种：能够在自然状态下相互交配并且产、物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物，称为一个物种。生可育后代的一群生物，称为一个物种。不同物种特点：不同物种特点：一般不能交配，即使交配成功，一般不能交配，即使交配成功，也不能产生可育的后代。

11、（生殖也不能产生可育的后代。（生殖 隔离）隔离）种群基因频率的改变与生物进化马马驴驴骡骡生殖隔离生殖隔离种群基因频率的改变与生物进化地理隔离地理隔离 同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。群，使得种群间不能发生基因交流的现象。种群基因频率的改变与生物进化 世界各世界各地的人虽然地的人虽然各有不同，各有不同，但他们之间但他们之间可以彼此通可以彼此通婚，并且产婚，并且产生可育的后生可育的后代。因此，代。因此，全世界的人全世界的人在生物学上在生物学上属于属于同一个同一个物种物种智智人人。种群基因频率的改变与生物进化2.隔

12、离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。能自由交流的现象。类型类型地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离种群基因频率的改变与生物进化新物种形成新物种形成原来同一物种原来同一物种产生不同的突产生不同的突变和基因重组变和基因重组不同的基因库不同的基因库不同的物种不同的物种 地理隔离地理隔离自然选择自然选择生殖隔离生殖隔离 不同的不同的种群种群不同的种群的不同的种群的基因库出现明基因库出现明显差异显差异种群基因频率的改变与生物进化原始地雀原始地雀分布于不同岛屿上分布于不同岛屿上（地理隔离）（地理隔离）各

13、地雀种群出现不同各地雀种群出现不同突变和基因重组突变和基因重组不同种群间无基因交流不同种群间无基因交流不同种群基因频率发生不同变化不同种群基因频率发生不同变化各岛屿环境不同，自然选择导致不各岛屿环境不同，自然选择导致不同种群的基因频率改变有所差异同种群的基因频率改变有所差异长此以往，不同种群基因长此以往，不同种群基因库形成明显差异库形成明显差异最终产生生殖隔离，物种形成最终产生生殖隔离，物种形成加拉帕戈斯群岛不同种地雀形成图解加拉帕戈斯群岛不同种地雀形成图解 种群基因频率的改变与生物进化物种的形成：物种形成的方式有多种，物种的形成：物种形成的方式有多种，经经过长期过长期地理隔离地理隔离而达到而

14、达到生殖隔离生殖隔离是比较常是比较常见的方式。见的方式。思考：物种的形成都需要先地理隔离吗？思考：物种的形成都需要先地理隔离吗？因此隔离是物种形成的必要条件。因此隔离是物种形成的必要条件。如：二倍体西瓜和四倍体西瓜如：二倍体西瓜和四倍体西瓜骤变式物种形成骤变式物种形成种群基因频率的改变与生物进化物种形成的三个环节：物种形成的三个环节：（1 1）突变和基因重组）突变和基因重组（2 2）自然选择）自然选择（3 3）隔离）隔离:产生生物进化的产生生物进化的原材料原材料：使种群的基因频率：使种群的基因频率定定向改变向改变并决定生物进化的并决定生物进化的方向方向：新物种形成的：新物种形成的必要条件必要条

15、件种群基因频率的改变与生物进化现代生物进化理论的基本观点现代生物进化理论的基本观点1、种群是生物进化的基本单位；、种群是生物进化的基本单位；2、生物进化的实质在于种群基因频率的改变；、生物进化的实质在于种群基因频率的改变；3、突变和基因重组、突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形自然选择及隔离是物种形成的三个基本环节；成的三个基本环节； 通过它们的综合作用，种群产生分化，最终通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。导致新物种的形成。以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点：以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点：种群基因频率的改变与生物进化总结总结种群是生物进

16、化的基本单位种群是生物进化的基本单位突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。方向，隔离是新物种形成的必要条件）。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点：以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点：种群基因频率的改变与生物进化

17、种群基因频率的改变与生物进化（一）共同进化：（一）共同进化：种群基因频率的改变与生物进化捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？种群基因频率的改变与生物进化捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？ 捕食者所捕食的大多是被捕食者中年捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进促进种群发展种群发展的作用。的作用。“精明的捕食者精明的捕食者”策略策略：捕食者一般不能将所有：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。的猎物吃掉，否则自己也无法生存。“收割理论收割理论”：捕食

18、者往往捕食个体数量多的物：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性腾出空间有利于增加物种的多样性。种群基因频率的改变与生物进化共同进化的含义共同进化的含义1：不同物种间的共同进化：不同物种间的共同进化种群基因频率的改变与生物进化 地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着蓝藻的出现，使得大气中有了氧气。蓝藻的出现，使得大气中有了氧气。 共同进化的含义共同进化的含义2：生物和无机

19、环境间也存在共同进化。生物和无机环境间也存在共同进化。种群基因频率的改变与生物进化不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是中不断进化和发展，这就是共同进化共同进化通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了系统，也就是形成了生物的多样性生物的多样性综上所述：综上所述：种群基因频率的改变与生物进化2、生物多样性的形成、生物多样性的形成（1）生物多样性的内容）生物多样性的内容基因多样性基因多样性物种

20、多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性（2）生物多样性的形成的进化历程）生物多样性的形成的进化历程生物的进化历程可概括为：生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。由水生到陆生，由低等到高等。（3）、生物进化理论在发展）、生物进化理论在发展种群基因频率的改变与生物进化地球形成地球形成原始生命：古细菌（厌氧异养）原始生命：古细菌（厌氧异养）原核生物：蓝藻原核生物：蓝藻 细菌（自养）细菌（自养）真核生物：出现了有性生物真核生物：出现了有性生物植物：植物：厥类植物厥类植

21、物裸子植物裸子植物被子植物被子植物动物：动物：两栖类动物两栖类动物 鸟类鸟类哺乳类动物哺乳类动物古生代（古生代（寒武纪寒武纪）中生代中生代新生代新生代种群基因频率的改变与生物进化3、生物进化理论在发展、生物进化理论在发展中性进化理论：新种交替出现理论：种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化古细菌古细菌种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化寒武纪寒武纪种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改

22、变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化中生代陆地和海洋中的情况中生代陆地和海洋中的情况种群基因频率的改变与生物进化世界上到底是先有鸡还是先有蛋？这世界上到底是先有鸡还是先有蛋？这个问题困扰了人类几千年！个问题困扰了人类几千年！对于这个问题，首先是神学家们作出对于这个问题，首先是神学家们作出了了“解释解释”：先有鸡，因为上帝创造了鸡，：先有鸡，因为上帝创造了鸡，然后让鸡下蛋！然后让鸡下蛋！随着科学的发展人们不相信上帝了！随着科学的发展人们不相信上帝了！没了上帝，上帝创造了鸡的没了上帝，上帝创造了鸡的“解释解释”也就也就没人相信了。没人相信了。种群基因频率的改变与生物进化有利变异逐代积累有利变异

23、逐代积累生物的适应性生物的适应性种群基因频率的改变与生物进化过度繁殖过度繁殖.自然选择学说的主要内容自然选择学说的主要内容适者生存适者生存一、自然选择一、自然选择适者生存、不适者被淘汰适者生存、不适者被淘汰的过程。的过程。生存斗争生存斗争遗传和变异遗传和变异现象现象动力动力内因内因结果结果种群基因频率的改变与生物进化1.下列关于基因库的叙述正确的是下列关于基因库的叙述正确的是 ( )A A一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库B B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这

24、个种群的基因库C C一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡 CD2. AA、Aa、aa的个体分别占的个体分别占24%、72%、4%、那么、那么A、a的基的基因频率是多少？（因频率是多少？（ ） A. 36%和和64% B. 57%和和43% C. 24%和和72% D. 60%和和40%种群基因频率的改变与生物进化3、据调查，某校学生中基因型的比例为、据调查，某校学生中基因型的比例为XB XB（42.32%） XB

25、Xb （7.36%） XbXb （0.32%） XBY （46%） Xb Y（4%），则该地区），则该地区 XB和和 Xb 的基因频率的基因频率分别是（分别是（ ）A.6%、8% B.8%、92% C.78%、92% D.92%、8%D种群基因频率的改变与生物进化据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为：据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为： X XB BX XB B 44% 44% X XB BX Xb b 5% X 5% Xb bX Xb b 1% 1% X XB BY 43% XY 43% Xb bY 7%Y 7%则则X Xb b的基因频率是：的基因频率是：( )( )A A、13.2% B13.2% B、5% C5% C、14% D14% D、9.3%9.3%D种群基因频率的改变与生物进化4、人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，、人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果群体的发病率是由隐性基因控制。如果群体的发病