第7章_第2节_一、种群基因频率的改变与生物进化1

1、本节聚焦：1、为什么说种群是生物进化的基本单位？2、种群的基因频率为什么会发生变化？3、自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？种群是生物进化的基本种群是生物进化的基本单位单位突变和基因重组产生进突变和基因重组产生进化的原材料化的原材料自然选择决定生物进化自然选择决定生物进化的方向的方向种群基因频率的改变与生物进化2.该种蜗牛的灰色壳这种性状能否一定传递给后代，为什么？该种蜗牛的灰色壳这种性状能否一定传递给后代，为什么？1. 该蜗牛壳的灰色性状是怎么产生的？该蜗牛壳的灰色性状是怎么产生的？情景：如果在蜗牛壳为黄色（基情景：如果在蜗牛壳为黄色（基因型为因型为aa)的群体中偶然出现的群体中偶然出现

2、一只一只灰色蜗牛壳（灰色蜗牛壳（Aa)的变异个体，且的变异个体，且灰色比黄色更不容易被敌害发现。灰色比黄色更不容易被敌害发现。问题（一）问题（一）根据资料请同学们思考下列问题：根据资料请同学们思考下列问题： 有利变异个体内的有利变异个体内的有利基因有利基因只有在群体中，通过只有在群体中，通过有性生殖有性生殖才能世代延续，并且在群体中才能世代延续，并且在群体中扩散扩散。因此，。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式是否与环研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式是否与环境相适应是不够的，还需要研究境相适应是不够的，还需要研究群体群体的的基因基因组成的变组成的变化。化。（1）配子：配子：A a

3、aaa黄色壳黄色壳Aa灰色壳灰色壳F1:（2）aaXAaAaAAAa配子配子: A aA aAaF1 :F2:这个这个群体群体就是就是种群。种群。 aaXP: Aa（一）种群是生物进化的基本单位：（一）种群是生物进化的基本单位：1 1、种群概念：、种群概念：生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物的的全部个体全部个体。卧龙自然保护区 猕猴例：判断下列是否属于种群例：判断下列是否属于种群（1 1）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（2 2）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼（3 3）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物（4 4）一片草地上的全部蒲公英）一片草地上的全部蒲

4、公英2 2、种群的特点：、种群的特点： 种群中的个体并不是机械地集合在一起，种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是而是彼此彼此可以交配实行基因交流可以交配实行基因交流，并，并通过繁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。 同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？虫种群在基因组成上会有什么变化吗？人们为什么要提出人们为什么要提出“种群种群”这个概念呢？这个概念呢？ 自然界的物种实际上是以一个个种群存在自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生

5、物与环境的关系和物种的变化带来了方研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。便。3 3、基因库：、基因库：一个种群一个种群中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。4 4、基因频率：、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。全部等位基因数的比率。概念：概念：例例: :从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型个个体，测知基因型为为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那个。那么么A A和和a a的基因频率是多少的基因频率是多少? ?解解: :A A基因的基因频

6、率为基因的基因频率为: :a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：基因频率基因频率= =某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数= =纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率= 40%= 40% = =（30/100+1/230/100+1/260/10060/100）100% = 60%100% = 60% = =（10/100+1/210/100+1/260/10060/100）100% = 40%100% = 40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%= 100% 100%= 60%= 60%2aaAa2(AAAaaa)10

7、0%100%有数学方法讨论基因频率的变化有数学方法讨论基因频率的变化1 1、假设上述、假设上述昆虫种群非常大昆虫种群非常大，所有的，所有的雌雄个体间都雌雄个体间都能自由交配能自由交配并产生后代，并产生后代，没有迁入和迁出没有迁入和迁出，自然选择自然选择对翅色这一相对性状没有作用对翅色这一相对性状没有作用，基因基因A A和和a a都不产生突都不产生突变变，根据孟德尔的分离定律计算：，根据孟德尔的分离定律计算：(1)(1)该种群产生的该种群产生的A A配子和配子和a a配子的比率是多少？配子的比率是多少？(2)(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)(3)子代种群的基因频率

8、各是多少？子代种群的基因频率各是多少？(4)(4)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？率会同子一代一样吗？新代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A( )A( ) a( )a( )子代基因型频率AA( )Aa( )AA( )子代基因频率A ( )a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%2 2、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例

9、？出哪些实例？3 3、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因位基因A A2 2，种群的基因频率会变化吗？基因，种群的基因频率会变化吗？基因A A2 2的频率的频率可能会怎样变化？可能会怎样变化？ 由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是是哈代温伯格平衡哈代温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。，也叫遗传平衡定律。 但是，在

10、实际中，这样的平衡是不存在的。但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。 比如：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终比如：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用对种群发挥作用。如基因型为。如基因型为aa的个体由于本身基的个体由于本身基因的原因，在特定的环境条件下，而导致性状缺陷，因的原因，在特定的环境条件下，而导致性状缺陷，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则位，则a的基因频率也会越来越小。的基因频率也会越来越小。 所以，种群基因频率的改变是客观的，亲代和子代所以，种群基因频率的改变是客观的，亲代和子代之间基因频率的差异可能

11、是微妙的，但经过代代的之间基因频率的差异可能是微妙的，但经过代代的遗传，当这一差异由量变的积累而达到质的差异时，遗传，当这一差异由量变的积累而达到质的差异时，该种群就渐变成另外一个不同的种群了。所以该种群就渐变成另外一个不同的种群了。所以从理从理论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然的。物的进化是必然的。影响种群基因频率变化的根本原因是什么？影响种群基因频率变化的根本原因是什么？不能遗传的变异不能遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异 在自然情况下，突变的频率很低，且多数有害，在自然

12、情况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物的进化有重要意义吗？对生物的进化有重要意义吗？如果蝇约有如果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变频率是对基因，假定每个基因的突变频率是105，对于一个中等大小的果蝇种群（约有，对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说个个体）来说 每一代出现的基因突变数是：每一代出现的基因突变数是： 21041051082107（个）（个）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突变突变基因基因 重组重组新的等位基因新的等位基因多种多样多种多样的基因型的基因型种群中出现大量种群中出现大量可遗传的变异可遗传的变异变异是变异是不定向不定向的的

13、形成了形成了进化的原材料进化的原材料,不能决定生物进化的方向不能决定生物进化的方向由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色（黑色的体色（黑色S S、浅色、浅色s s）英英19世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特英英20世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特S(黑色黑色) )基因频率：基因频率：桦桦尺尺蠖蠖桦桦尺尺蠖蠖5%5%以下以下 95%95%以上以上 未形成生殖隔离，还有基因交流未形成生殖隔离，还有基因交流影响基因频率的因素：影响基因频率的因素：基因突变基因突变、基因重组和、基因重组和自然选择自然选择生物进化的实质就是：生物进化的实质就是： 种群是生物进化的单位，也是生物种群是

14、生物进化的单位，也是生物（ ）的单位。）的单位。繁殖繁殖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。小结：小结：小结（小结（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）：种群中产生的变异是（种群中产生的变异是（ ）的，经过长）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（利变异逐渐（ ），从而使种群的基因频），从而使种群的基因频率发生（率发生（ ）改变，导致生物朝向一定）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由方向进化。可见，生物进化的方向是由（ ） 决定的。决定的。不定向不定向积累积累定向定向自然选

15、择自然选择某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200200名，对他们进行调查时名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为发现，女性色盲基因携带者为1515人，女性患者人，女性患者1 1人，男性患者人，男性患者1414人，这个群体中人，这个群体中色盲基因色盲基因的频的频率应为（率应为（ ）。）。 A A、15% B15% B、3.88% C3.88% C、5.17% D5.17% D、10.3%10.3%色盲（色盲（b b）基因频率）基因频率1521420022005.17C C 100% 100%1、已知人眼中的褐色（、已知人眼中的褐色（A）对蓝色）对蓝色(a)是显性。在一个是显性。在一个

16、有有30000人的人群中，蓝眼人有人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有人，褐眼的有26400人，其中纯合体有人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群人。那么，在这个人群中中A和和a基因频率分布为（基因频率分布为（ ）（A A）0.640.64和和0.36 0.36 （B B）0.360.36和和0.640.64 （C C）0.500.50和和0.50 0.50 （D D）0.820.82和和0.180.182 2、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用因用A A、a a表示）表示） 占占16%，那么该性状的，那么该性状的AA、A

17、a基因基因型个体出现的频率分别为（型个体出现的频率分别为（ ）A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.480.36AA哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律： 1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性的见解。他们指出，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，是保持着基因平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。 哈迪哈迪温伯格定律：温伯格定律： 举例来说，一个自然种群的一对等位基因A和a的频率或比例是1/21/2。在满足上述5个条件下，这一种群中带有A和带有a的2种精子的比例是1/21/2，带有A和带有a的2种卵子的比例也是1/2 1