高中生物同步课件：第7章-第2节--第1课时--种群基因频率的改变与生物进化人教版必修2

1、第第2 2节节 现代生物进化理论的主现代生物进化理论的主要内容要内容第第1 1课时课时 种群基因频率的改变与生种群基因频率的改变与生物进化物进化 达尔文对生物进化的解释局限在个体水平 研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化，这个群体就是种群的基因组成变化，这个群体就是种群1. 1. 怎样的一群个体可以称为种群呢？怎样的一群个体可以称为种群呢？一、种群是生物进化的单位一、种群是生物进化的单位 种群是生活在一定区域的种群是生活在一定区域的同种生物同种生物的全部的全部个体。

2、个体。种群是生物繁殖的基本单位种群是生物繁殖的基本单位。个体间彼。个体间彼此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代。此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代。小试牛刀：下列属于种群的是（小试牛刀：下列属于种群的是（ ）A.A.一块水田里的全部水稻一块水田里的全部水稻 、水草、水草 B.B.一块稻田里的全部幼蚜，有翅、无翅的成蚜一块稻田里的全部幼蚜，有翅、无翅的成蚜 C.C.一块朽木上的全部真菌一块朽木上的全部真菌 D.D.一个池塘中的全部鱼一个池塘中的全部鱼B B2.2.什么是基因库？基因频率的含义是什么？什么是基因库？基因频率的含义是什么？ 一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个一个种群中全部

3、个体所含有的全部基因叫这个种群的种群的基因库基因库。 在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率叫做的比率叫做基因频率基因频率。 基因型频率：基因型频率：在一个种群中在一个种群中, ,某基因型个体占某基因型个体占全部个体的比率。全部个体的比率。例：基因频率的计算例：基因频率的计算 某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, A, 褐色翅的基因为褐色翅的基因为a a，在这个种群中随机抽取在这个种群中随机抽取100100个个体，调查发现个个体，调查发现AAAA、AaAa、aaaa的的个体分别占个体分别占3030、6060、1010个，那

4、么个，那么AAAA、AaAa、aaaa的基因型频率是的基因型频率是多少？多少？A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？A%=A%=a%=a%=10102+60 2+60 20020040%40% = =10%10%+60%/2 +60%/2 30302+60 2+60 200200100% 100% = =60%60%30%30%+60%/2 +60%/2 = =100% 100% = =（2）已知基因型频率计算基因频率 A%=AA%+1/2Aa% A%=AA%+1/2Aa%4、在一种群繁殖若干代以后，其基因、在一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会一直保持不变呢？频率会不会一直保持

5、不变呢？假如：假如：1 1、种群很大、种群很大 2 2、随机交配、随机交配3 3、没有突变和重组、没有突变和重组 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、没有自然选择亲代基因型频率亲代基因型频率AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)配子的比率配子的比率A( )A( )A( )A( )a( )a( )a( )a( )子代子代基因型频率基因型频率AA( )AA( )AaAa( )( )aa(aa( ) )子代基因频率子代基因频率A ( )A ( )a( )a( ) 亲代亲代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因型基因型频率

6、频率AA30%Aa60%aa10%基因频基因频率率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%60%40% 如果该种群中出现新的突变型，比如如果该种群中出现新的突变型，比如A基基因发生基因突变产生新的等位基因，种群的因发生基因突变产生新的等位基因，种群的基因频率会发生改变吗？基因频率会发生改变吗？哈代-温伯格定律英国数学家哈代和德国医生温伯格在英国数学家哈代和德国医生温伯格在1908年、年、1909年分别独立提出关于基因稳定性的见解。他年分别独立提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符

7、合以在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和等位下五个条件的情况下，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是稳定不基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的变的。或者说是保持着基因平衡的。或者说是保持着基因平衡的。这就是遗传这就是遗传平衡定律，又叫做哈代平衡定律，又叫做哈代温伯格定律。温伯格定律。这五个条件是：这五个条件是：1 1、种群很大、种群很大 2 2、随机交配、随机交配 3 3、没有突变和重组、没有突变和重组 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、没有自然选择哈代-温伯格定律 在满足上述五个条件的理想状态下，假设一个自然种群中的一

8、对等位基因A、a频率为p、q,则p+q = 1； 这个种群中AA、Aa、aa基因型频率为 p2、2pq、q2，p2+2pq+q2= 11、一种蛾中控制浅色体色的基因为a，控制深色体色的基因是A，假设一个种群中有64只浅色的蛾，36只深色的蛾，群体符合哈代温伯格定律，则该群体中AA,Aa,基因型个体出现的频率是（ ）A 0.32 0.48 B 0.04 0.32C 0.16 0.48 D 0.48 0.36B1、抽样调查某地、抽样调查某地100位女性和位女性和100位男性发现：女性位男性发现：女性中有中有1位色盲患者和位色盲患者和15位携带者，男性中有位携带者，男性中有14位色盲位色盲患者，则该

9、群体中色盲基因的频率约是多少？患者，则该群体中色盲基因的频率约是多少？12 + 15 + 141002 + 100 100% = 5.17%Xb =A 15% B 3.88% C 5.17% D 10.3%二、突变和基因重组产生进化的原材料二、突变和基因重组产生进化的原材料 基因突变产生新的基因突变产生新的等位基因等位基因，这就可能，这就可能使种群的基因频率发生变化。使种群的基因频率发生变化。 某海岛上的昆某海岛上的昆虫出现残翅和无翅虫出现残翅和无翅类型类型由于突变和基因重组，由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。桦尺蠖形成了不同的体色。 1、在一种种群繁殖若干代以后，其基、在一种种群繁

10、殖若干代以后，其基因频率会不会一直保持不变呢？因频率会不会一直保持不变呢？ 2、 自然界中生物自发突变频率很低，而且大多数对自然界中生物自发突变频率很低，而且大多数对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？ 例如：一个果蝇约有例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因对基因，假定每个基因的突变率都是的突变率都是105，若有一个中等数量的果蝇种，若有一个中等数量的果蝇种群（约有群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？数是多少呢？ 2 104 105个体个体 108种群种群=2 10

11、7 实例：在经常刮大风刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多 突变的有利和有害并不是绝对并不是绝对的，它取决于生物的生存环境基因突变产生的等位基因等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组基因重组，可以形成多种多样的基因型基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异可遗传变异。由于基因突变和重组都是随机的、不定向随机的、不定向的，因此它们只是提供生物进化的原材料，不提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向能决定生物进化的方向。 在自然选择的作用下，种群的基基因频率因频率会发生定向改变定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。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（1 1）根据前

12、面所学的你能做出假设吗？）根据前面所学的你能做出假设吗？二、二、“探究自然选择对种群基因频率的影响探究自然选择对种群基因频率的影响”ss s长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择可以使种群的基因频率定向改变（2 2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。的原因。18701870年桦尺蠖的基因型频率为年桦尺蠖的基因型频率为SS 10%SS 10%；Ss 20%Ss 20%；ssss 70% 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于

13、，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个，黑色个体每年增加体每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？频率与基因频率是多少呢？第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%70.7%70.7%26%26%29.2%29.2%14.7%14.7%56.1%56.1%60.9%60.9%26.1%26.1%73.9%73.9%29.3%

14、29.3%13.1%13.1%升高升高降低降低(3)(3)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？出生率有影响吗？(4)(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？变黑的环境使控制浅色的变黑的环境使控制浅色的s s基因频率减小，基因频率减小，S S基因频率增加；基因频率增加；许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因（基因型）基因（基因型）2.2.下列关于种群的说法不正确的是（下列关于种群的说法不正确的是（ ） A.A.同一种群的个体可以自由交配同一种群的个体可以自由交配 B.B.种群是生物繁殖的基本单位种群是生物繁殖的基