生物现代生物进化理论的主要内容

一、种群基因频率的改变与生物进化探究活动情景：如果在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。讨论题目：1.根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体能永远生存下去吗？2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给后代？

在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的表现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代，因此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够的，还需要研究群体的基因组成变化。

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够的，还必须研究群体的基因组成变化。这个群体就是种群！(一)种群是生物进化的基本单位1.种群

（1）概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.

②

种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代.(一)种群是生物进化的基本单位（2）理解:①同种,全部现在练练吧！种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。宏观方面看，种群是生物繁殖的基本单位；从微观方面看，种群基因频率定向改变使生物朝一定方向进化，即种群是生物进化的基本单位2.说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。下列属于种群的是

（）A.一块水田里的全部水稻、水草B一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜C一块朽木上的全部真菌D.一个池塘中全部鱼下列关于种群的说法不正确的是

（）

种群是生物进化的基本单位种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群D.同一种群的个体可以自由交配BC

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。3.基因库概念：一个种群中全部个体所含有的全部基因基因库可以在代代相传中保持和发展4.基因频率（1）概念：在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率（2）基因频率的计算

某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？（自读115页）A=30×2+60

________________________200=60%200a=10×2+60

________________________=40%A+a=1

A基因的个数种群中该对等位基因(A+a)的总数A基因的个数=AA个体数X2＋Aa个体数(A+a)等位基因的总数=个体总数X2①通过基因型个体数量计算基因频率A基因的基因频率=例1、从某种群抽取100个个体，测知基因型AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个。则A基因的频率为2×30＋60100×2×100%=60%则a基因的频率为2×10＋60100×2×100%=40%5、基因型频率：指在一个进行有性繁殖的群体中，某种特定基因型个体占群体内全部个体的比率。AA基因型频率为30100=0.3Aa基因型频率为=0.6aa基因型频率为6010010100=0.1则A基因频率为0.3+1/2×0.6=0.6a基因频率为0.1+1/2×0.6=0.4②通过基因型频率计算基因频率

A基因频率=AA基因型频率+1/2Aa基因型频率下列关于基因库的叙述正确的是

()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

CAA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%那么A、a的基因频率是多少？

（）

A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%D某种基因的基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率②通过基因型频率计算基因频率A=24%+1/2X72%=60%

据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：

IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%计算IB的基因频率。10%+1/2（10%+20%）

=

25%3.用数学方法讨论基因频率的变化(5)(6)(1)(2)(3)(4)假设115页题目中的种群满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，③没有迁入与迁出，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，④AA、Aa、aa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A、a控制的翅型性状没有作用）⑤A和a都不产生突变,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，(1)该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少?

A60%a40%卵细胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一代基因型频率(2)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?30%30%30%10%36%48%60%40%16%亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的频率AA()Aa()aa()子代种群的基因频率A()a()

亲代子一代

子二代

子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%(4)在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？

用数学方法讨论基因频率的变化——

遗传平衡定律

遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代——温伯格定律，它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。若种群中一等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，因为(p＋q)=A%+a%=1，则（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。

满足五个假设条件的种群是理想的种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的.这也从反面说明了在自然界中,种群的基因频率迟早要发生变化,也就是说种群的进化是必然的.（5）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吗？特别是如果第⑤点假设（⑤基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学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。(6)、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2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，这往往取决于生物生存的环境。总结种群基因频率的改变与生物进化(一)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2、用数学方法讨论基因频率的变化现在练练吧！(二)突变和基因重组产生进化的原材料不可以遗传的变异可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变①普遍性:②随机性:③低频性:④多害少利性：⑤不定向性：A＝a1或A＝a2基因突变的的特点是什么?

思考：生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？

例果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，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？2×104×10－5个体×108种群=2

×107突变和基因重组产生生物进化的原材料突变产生等位基因基因重组多种多样的基因型种群出现大量的可遗传变异形成了进化的原材料↓不定向性，不能决定生物进化的方向(三)自然选择决定生物进化的方向（1）根据前面所学的知识你能做出假设吗？探究活动（四）“探究自然选择对种群基因频率的影响”长满地衣的树干上的桦尺蠖

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探究活动（三）2）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。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，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，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，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？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%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)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s基因频率减少，S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天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因自然选择决定进化方向原因是：

在自然选择作用下，种群基因频率发生定向改变，导致生物朝一定方向不断进化变异（不定向）→自然选择定向有利变异积累不利变异淘汰→基因频率定向改变→生物朝一定方向进化发展2.影响基因频率的因素：突变、基因重组和自然选择3.生物进化的实质就是：1.种群是生物进化的单位，也是生物（）的单位。繁殖生物进化=种群基因频率变化种群基因频率发生变化的过程。小结：小结（自然选择决定生物进化的方向）：

种群中产生的变异是（）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（），从而使种群的基因频率发生（）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（）决定的。不定向积累定向自然选择种群中产生的变异（）自然选择方向()不定向定向二、隔离与物种的形成曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断两个种群是否属于一个物种？（一）有关概念1.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，简称“种”。2.生殖隔离：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因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力马和驴是不是一个物种？3.地理隔离：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基因交流的现象隔离地理隔离生殖隔离4.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叫做隔离。（二）隔离在物种形成中的作用地理隔离突变、基因重组、自然选择生殖隔离新物种1.物种的形成：加拉帕戈斯群岛一的几种地雀南美洲地雀因地理隔离导致生殖隔离比较常见，隔离是物种形成的必要条件新物种形成的标志：生殖隔离东北虎华南虎（二）隔离在物种形成中的作用

两个不同虎亚种

（马和驴杂交产骡）生殖隔离注：不同种群之间一旦产生生殖隔离，就不会有基因交流了。地理隔离2.地理隔离与生殖隔离的关系

（2）只有地理隔离而不形成生殖隔离，能产生亚种，绝不可能形成新物种，只有产生生殖隔离才能产生新物种

（1）地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段（三）物种形成与生物进化的关系标志生殖隔离的出现基因频率的改变联系①生物进化不一定导致新物种形成②新物种一旦形成，生物肯定进化了总结：以（）为核心的现代生物进化理论，其基本观点是（）是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群（）的改变。（）（）及（）是物种形成过程的三个基本环节，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。在这个过中，（）产生生物进化的原材料，（）使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，（）是新物种形成的必要条件。自然选择学说种群基因频率突变和基因重组自然选择隔离突变和基因重组自然选择隔离现代进化论解释物种形成的基本环节1、突变和基因重组产生进化的原材料2、自然选择决定生物进化的方向(定向)3、隔离导致物种的形成1、马（2N＝64）和驴（2N＝62）杂交能产生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为（）

A、杂交育种

B、人工诱变

C、基因重组

D、生殖隔离2、产生上述情况的原因主要是（）

A、染色体结构发生了变化

B、马和驴的遗传物质有本质区别

C、发生突变

D、减数分裂过程中联会紊乱DD练习3、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率是多少？4、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？6%320练习三共同进化与生物多样性的形成1、共同进化含义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演变2、生物多样性的形成

基因多样性（1）生物多样性的内容物种多样性生态系统多样性（2）生物多样性形成的进化历程：从原核生物→真核生物，无性生殖→有性生殖，简单→复杂，水生→陆生，低等→高等。（3）生物多样性形成原因：是长期自然选择的结果3.现代生物进化理论在发展中性学说间断平衡说1、共同进化指的是：在

之间、

与

之间在相互影响中不断进化和发展。2、生物多样性主要包括

、

和

三个层次的内容。3、下列能提高生物多样性的是（）A、把生物进行分类B、来自共同祖先的的遗传C、用进废退D、不同环境的自然选择4、地球上最早的陆生生物类型主要是（）A、蕨类植物B、动物C、裸子植物D、动物和植物DA不同物种生物无机环境基因多样性物种多样性生态系统多样性5、生命诞生的场所是（）A、陆地B、海洋C、空中D、ABC都是6、地球上最早出现的生物代谢类型是（）A、自养型，需氧型B、自养型，厌氧型C、异养型，需氧型D、异养型，厌氧型7、三极生态系统的形成在（）A、中生代B、新生代C、寒武纪D、前寒武纪8、捕食者在生物进化中的作用是（）A、促进种群的发展B、有利于增加物种多样性C、减少种群数量D、减少物种的多样性BＤＣＡＢ在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：

36%24%16%AAAaAa24%aaA60%a40%卵子A60%a40%精子遗传平衡定律其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。则p+q=1，(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1并得出p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。2、假设一对等位基因Aa的频率为A=0.9,a=0.1,那么AA,Aa,aa三种基因的频率分别为______,_______,______.若环境的选择作用使A的频率由0.9降为0.7,选择后第二代基因型为AA,Aa,aa的频率分别为______,_______,______;若选取择作用保持不变,后代基因型频率的变化规律是____________________________.0.810.180.010.490.420.09AA型逐渐减少,aa型逐渐增加题解:选择前各基因频率为AA=0.9×0.9=0.81Aa=2×0.9×0.1=0.18aa=0.1×0.1=0.01选择后第二代各基因型频率为AA=0.7×0.7=0.49Aa=2×0.7×(1－0.7)=0.42aa=(1－0.7)×(1－0.7)=0.093、某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：（1）该植物的A、a基因型频率分别是_______、_______；（2）若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占_______、_______。这时A、a的基因频率分别是______、_______。（3）依现代生物进化理论，这种生物在两年中是否发生进化_____？原因__________________________________。55%45%42.5%32.5%55%45%没有该生物种群中A、a基因频率没有改变×题解：30%AA→30%AA×20%aa→20%aa×50%Aa→12.5%AA25%Aa12.5%aaAA=42.5%Aa=25%aa=32.5%A=55%a=45%4、某人群中每10000人中有一白化病患者（aa），问该人群带有a基因的杂合体概率是_______。0.0198

已知基因型aa的频率为1/10000，即q2=1/10000，则基因a的频率q=0.01，基因A的频率P=1-0.01=0.99

则该人群中带有a基因的杂合体Aa=2Pq=2×0.99×0.01=0.0198

方法二、题解“方法一、

先计算出基因型AA的频率P2=0.992=0.9801

再根据群体中三种基因型(AA、Aa、aa）频率之和为1计算出基因型Aa的频率为1-0.9801-0.0001=0.0198求位于性染色体上的基因频率例5、某校的一个生物兴趣小组在研究性学习活动中，开展了色盲普查活动，他们先从全校的1800名学生中随机抽取了180名学生（男女学生各半）做为首批调查对象，结果发现有女性色盲3人，男性色盲8人，女性携带