人教版高中生物必修2第七章同步教学课件-7.2现代生物进化理论主要内容 (共47张PPT)

1、第第7 7章章 现代生物进化理论现代生物进化理论第第2 2节节 现代生物进化理论现代生物进化理论的主要内容的主要内容“如果在一个烟雾弥漫的工业区灰色翅（基因型为如果在一个烟雾弥漫的工业区灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体中）昆虫的群体中偶然出现一只黑褐色翅（基因型为偶然出现一只黑褐色翅（基因型为Aa）的变异个体，且黑褐色比灰）的变异个体，且黑褐色比灰色更适宜环境生存。那么，昆虫的翅色将怎样变化？色更适宜环境生存。那么，昆虫的翅色将怎样变化？” 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 研究生物的进化仅仅研究个体研究生物的进化仅仅研究个体 的表现型是否与环境适应是不的表现型

2、是否与环境适应是不 够的，还必须研究够的，还必须研究群体群体的基因的基因 组成变化。组成变化。这个群体就是这个群体就是种群种群！( (一一) )种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位1.种群的概念种群的概念 生活在生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的生物的全部全部个体叫做个体叫做种群种群. 种群中的个体并不是种群中的个体并不是机械地集合在一起机械地集合在一起, ,而是而是彼此可以交配彼此可以交配, ,并通过繁并通过繁殖将各自的基因传给后代殖将各自的基因传给后代. .阅读阅读114页的第三自然段，并回答问题。页的第三自然段，并回答问题。（1）种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却

3、）种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位？地位？说明说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。基本单位。 性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。 2.基因库的概念基因库的概念 一个种群中一个种群中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因，叫做这个种群的基因库叫做这个种群的基因库3.基因频率的概念基因频率的概念 在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个某个基

4、因占基因占全部全部等位基因数的等位基因数的比率比率，叫做基因频率，叫做基因频率4.基因频率的计算基因频率的计算 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, 褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，调查发现，调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因频率是多少？（自读的基因频率是多少？（自读115115页）页）A=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%A+a=1 此种基因的个数此种基因的个数=纯合子个体数纯合子个体数 X 2X 2杂合子个体数杂合子个体数种群中该对等位基

5、因的总数种群中该对等位基因的总数=个体总数个体总数 X 2X 2=3. 用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变(5)(6)(1)(2)(3)(4)假设假设115115页题目中的种群满足以下五个条件：页题目中的种群满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，昆虫群体数量足够大， 没有迁入与迁出，没有迁入与迁出，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，AAAA、AaAa、aaaa三种基因型昆虫的生存能力完全相同三种基因型昆虫的生存能力完全相同 （也就是说自然选择对（也就是说自然选择对A A、a a控制的翅型性状没有作用）控制的翅型性状没有作用

6、）A A和和a a都不产生突变都不产生突变, ,即没有基因突变和染色体变异。即没有基因突变和染色体变异。在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，(1)该该种群种群产生的产生的A 配子和配子和a 配子的比率各是多少配子的比率各是多少? A 60%a 40%卵细胞卵细胞精子精子A 60%a 40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一子一代基代基因型因型频率频率(2)子代基因型的频率各是多少子代基因型的频率各是多少?(3)子代种群的基因频率各是多少子代种群的基因频率各是多少?30%30%30%10%36%48%60%40%16%亲代基因型的频率亲代

7、基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A( )A( )a( )a( )子代基因型的频率子代基因型的频率AA( ) Aa( )aa( )子代种群的基因频率子代种群的基因频率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频率AA30%Aa60%aa10%基因频基因频率率A60%a40%36%48%16%36%16%48%40%36%48%16%(4)在讨论题在讨论题2中的群体中的群体满足五个条件满足五个条件的情况下的情况下,计计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析分析一下各代

8、基因频率与基因型频率相同吗？一下各代基因频率与基因型频率相同吗？ 满足五个假设条件满足五个假设条件的种群是理想的种的种群是理想的种群群, ,在自然条件下在自然条件下, ,这样的种群是不存在的这样的种群是不存在的. .这也从反面说明了在自然界中这也从反面说明了在自然界中, ,种群的基因种群的基因频率频率迟早要迟早要发生变化发生变化, ,也就是说种群的也就是说种群的进化进化是必然的是必然的. .（5 5）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第点假设

9、吗？特别是如果第点假设（基因基因A和和a都不产生突变都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？的基因突变的哪个特性相违背？与基因突变的普遍性相违背。与基因突变的普遍性相违背。(6)、如果该种群出现新的突变型，也就、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（是产生新的等位基因（A2），种群的基），种群的基因频率会变化吗？基因因频率会变化吗？基因A2的频率可能会的频率可能会怎样变化？怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。发生变化。基因基因A A

10、2 2的频率是增加还是减少，要看这的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。往往取决于生物生存的环境。 用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化 遗传平衡定律遗传平衡定律 遗传平衡定律是由英国数学家哈遗传平衡定律是由英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别于迪和德国医生温伯格分别于19081908年和年和19091909年独立证明的，这一定律又称年独立证明的，这一定律又称哈哈迪迪温伯格定律。温伯格定律。他们指出，一个他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下有性生殖的自然种群中，在符合以下五五个个条件

11、的情况下，条件的情况下，种群的基因频率和种群的基因频率和基因型频率可以世代相传基因型频率可以世代相传不发生变化，不发生变化，保持平衡保持平衡。 五个条件是：五个条件是：1、种群很大、种群很大 2、随机交配、随机交配 3、没有突变和重组、没有突变和重组 4、没有个体迁入迁出、没有个体迁入迁出 5、没有选择、没有选择 若种群中一等位基因为若种群中一等位基因为A A和和a a，设，设A A的基因频的基因频率率=p=p，a a的基因频率的基因频率=q =q ， 因为因为(p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1， 则（则（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+

12、Aa%+aa%=1 =AA%+Aa%+aa%=1 。 AAAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2； aaaa的基因型频率的基因型频率=q=q2 2； AaAa的基因型频率的基因型频率=2pq=2pq。 生物进化的实质是基因频率的改变 表面看，自然选择是对一个个生物个体的表面看，自然选择是对一个个生物个体的选择，实质上是对个体所包含的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择变异进行选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所变异所对应的基因对应的基因的选择，从而改变着群体中的选择，从而改变着群体中不同基因的不同基因的基因频率基因频率。 所以，生

13、所以，生物进化的过物进化的过程的实质是程的实质是种群基因频种群基因频率率发生变化发生变化的过程。的过程。 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( (一一) )种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位1、种群、基因库、基因频率等概念、种群、基因库、基因频率等概念2、用数学方法讨论基因频率的变化、用数学方法讨论基因频率的变化1、什么是突变？、什么是突变？现代遗传学研究表明，可遗传的变现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中色体变异。其中基因突变和染色体基因突变和染色体变异统称为突变。变异统称为突变。( (二

14、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 自然界中生物的自然突变频率很低，而自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？变种群中的基因频率呢？种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。2、种群中每一代都会产生大量的突变、种群中每一代都会产生大量的突变1种群中突变的特点：种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定向突变数很大、随机、不定向2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不

15、定向 例如：果蝇约有例如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变对基因，假定每个基因的突变率都是率都是105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 2 104 105个体个体 108种群种群=2 107结论：突变和基因重组产生进化的原材料结论：突变和基因重组产生进化的原材料此外，突变的有害还是有利此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。例如：于生物的生存环境。例如：3、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

16、化的原材料 基因突变基因突变产生的等位基因，通过有性生殖产生的等位基因，通过有性生殖过程中的过程中的基因重组基因重组而形成多种多样有而形成多种多样有基因基因型型。使种群出现大量可遗传的变异，为生。使种群出现大量可遗传的变异，为生物进化提供了物进化提供了原材料原材料。(三三)自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向（1 1）根据前面所学的知识你能做出假设吗？）根据前面所学的知识你能做出假设吗？探究探究：“自然选择对种群基因频率的影响自然选择对种群基因频率的影响”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

17、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。）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。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%； ss 70%ss 70%，在树，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少得种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，以后的几，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？年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频

18、率是多少呢？第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因频率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低(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？(4)(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？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基因频率

19、基因频率减少减少，S基因频率基因频率增加增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食敌捕食天敌看到的是天敌看到的是桦尺蠖得桦尺蠖得体色（表现型）体色（表现型）而而不是控制体色的不是控制体色的基因基因 因此：因此： 能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配相互交配并且产生并且产生可育可育后代后代的的一群一群生物称为一个物种，简称生物称为一个物种，简称“种种”。1：物种的概念：物种的概念概念概念:指指同一同一物种物种不同不同种群间的个体，种群间的个体，在自然条件下在自然条件下基因不能自由交流基因不能自由交流的现象。的现象。（1）地理隔离：）地理隔离

20、：2、隔离的概念和类型、隔离的概念和类型在自然界，同一种生物由于地理上的障碍在自然界，同一种生物由于地理上的障碍而形成不同的种群，使得种群间不能发生而形成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做基因交流的现象，叫做地理隔离。地理隔离。东北虎东北虎华南虎华南虎 分布在不同自然区域的种群，由于高山、分布在不同自然区域的种群，由于高山、河流和沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相河流和沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相遇而不能交配遇而不能交配例：东北虎与华南虎例：东北虎与华南虎（2）生殖隔离 不同物种之间一般是不能相互交配的，不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代

21、，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫这种现象叫生殖隔离生殖隔离。（原因原因是：动物求是：动物求偶方式不同、繁殖期不同，植物开花季节、偶方式不同、繁殖期不同，植物开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等。）花的形态不同，而造成的不能交配等。）马马驴驴骡骡例：马和驴不是一个物种例：马和驴不是一个物种因马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力因马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力例：虎与狮交配的后代例：虎与狮交配的后代虎狮兽虎狮兽自然自然选择选择1 1例：加拉帕例：加拉帕戈斯群岛上戈斯群岛上几种地雀几种地雀地理地理隔离隔离生殖生殖隔离隔离原原种种变异1变异2变异类型1新种1自然自然选择选择2

22、2变异类型2新种2基因频率的定向改变如麻鸭如麻鸭( (左左) )和孚鸭和孚鸭( (右右) )都是都是大雁的后代，由于长期地理隔离大雁的后代，由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖隔离，现在即使人为形成了生殖隔离，现在即使人为让它们交配，也不能产生可育的让它们交配，也不能产生可育的后代了。也就是说，它们形成两后代了。也就是说，它们形成两个不同的物种了。个不同的物种了。物种的形成物种的形成 长期的地理隔离而达到生殖隔离。长期的地理隔离而达到生殖隔离。 生殖隔离一旦形成生殖隔离一旦形成，原来属于同一，原来属于同一物种的生物就成了物种的生物就成了不同不同

23、的物种。的物种。隔离隔离形成新物种形成新物种的原因：的原因：（1）、不同的的种群出现不同的突变和基因）、不同的的种群出现不同的突变和基因重组，使不同种群基因频率的变化不同。重组，使不同种群基因频率的变化不同。（2）、生存的环境不同，选择的基因不同，）、生存的环境不同，选择的基因不同，使不同种群的基因频率的变化不同。使不同种群的基因频率的变化不同。 因此，因此，隔离是物种形成的必要条件。隔离是物种形成的必要条件。物种形成的意义：（1）、增加了生物的类型。）、增加了生物的类型。（2）、能适应改变的环境。）、能适应改变的环境。注意注意：有时无需地理隔离也能形成：有时无需地理隔离也能形成新物种新物种

24、在自然界里还在自然界里还存在另一种物种形存在另一种物种形成方式，它往往只成方式，它往往只需要几代甚至一代需要几代甚至一代就完成了，而且不就完成了，而且不需经过地理隔离。需经过地理隔离。例如，多倍体植物例如，多倍体植物的形成就是如此。的形成就是如此。自然界里几平将近自然界里几平将近一半的被子植物和一半的被子植物和某些栽培作物就是某些栽培作物就是这样形成的。这样形成的。AABBCC（普通小麦）（普通小麦）DD（黑麦）（黑麦）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（八倍体小黑麦）（可育）秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育1 1、突变和基因重组突变和基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料2 2、自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向( (定向定向) )3 3、隔离隔离导致物种的形成导致物种的形成三三 、 共同进化与生物多样性的形成共同进化与生物多样性的形成1、共同进化、共同进化 含义含义 不同物种间的共同进化不同物种间的共同进化 生物与无机环境之间的相互影响和共同生物与无机环境之间的相互影响和共同 演变演变2、生物多样性的形成、生物多样性的形成 基因多样性基因多样性（1）生物多样性的内容）生物多样性的内容 物种多样性物