种群基因组成的变化与物种的形成课件【 知识精讲+备课精思+拓展提升 】 高一下学期生物人教版必修2

第六章生物的进化

6.3种群基因组成的变化与物种的形成一、种群基因组成的变化问题探讨甲同学说:当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说:不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。讨论：你同意哪位同学的观点?你的答案和理由是什么?

这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。问题探讨讨论1.超猴使其所在的群体强大起来，但他却没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，这能不能说猕猴群体进化了？2.假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群体中扩散开来？※

种群是生物进化、繁殖的基本单位※在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。

研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。概括※

种群是生物进化、繁殖的基本单位※自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。重点内容什么是种群？1种群基因频率和基因型频率的计算？2种群基因频率是如何变化的？3种群和种群基因库1.种群概念生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。一片树林中的全部猕猴一片草地上的所有蒲公英判断一个池塘中的全部鱼一片草地上的成年梅花鹿一个菜市场中的所有鲤鱼深山中的一棵百年大叶榕培养基中的一个酵母菌菌落一块草坪上的所有车前草全部一定区域同种生活在__________________生物_________个体种群和种群基因库2.种群特点①某时间的特定区域。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。③一个种群中应包括各年龄阶段的个体。※

种群是生物进化、繁殖的基本单位※

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？种群和种群基因库07一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。在一个种群基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基因频率。在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。3.种群基因库4.基因频率5.基因型频率

某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？已知该种群数量为100，基因型AA的个体为30，Aa个体为60，aa个体为10，那么控制此性状的等位基因总数200个。A基因数=2×30﹢60=120个a基因数=60﹢2×10=80个方法一：概念法A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)=60%=40%a%=2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%A基因频率为:a基因频率为：（2）根据基因型频率计算基因频率AA个体×2+Aa个体×1AA个体×2+Aa个体×2+aa个体×2A基因频率=×100％=AA个体×2AA个体×2+Aa个体×2+aa个体×2Aa个体×1AA个体×2+Aa个体×2+aa个体×2+=AA基因型频率+1/2Aa基因型频率a基因频率=aa基因型频率+1/2Aa基因型频率=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率基因频率在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。练习1.调查色盲遗传时，将调查数据统计在如下表格中类型XBXBXBXbXbXbXBYXbY数量30200464

请你推算该种群中Xb的基因频率。XbXB+XbXb=×100％=20+430×2+20×2+46+4×100％=16％1、在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型Aa的个体占78%，aa的个体占4%。基因型A和a的频率分别是

，

。57％43％2、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查发现，女性色盲基因携带者为15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因频率为（）A：6%B、15%C、12%D、5.88%A练习某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（）A．18%、82%B．36%、64%

C．57%、43%D．92%、8%CP114思考·讨论用数学方法讨论基因频率的变化假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。亲代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()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%60%40%36%48%16%60%40%（1）该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？（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？A配子占60%。a配子占40%子代基因型频率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%子代种群的基因型频率：A占60%，a占40%(4)将计算结果填入下表，想一想，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？

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%48%16%60%40%36%48%16%60%40%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。遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）思考·讨论当群体满足以下五个条件：

①种群无限大，昆虫群体数量足够大；②雌雄个体随机交配，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；③无迁移，没有迁入与迁出；④无任何形式的自然选择，不同个体生存和繁殖的机会是均等的；⑤无突变，基因A和a都不产生突变。在上述条件下，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，叫做哈代－温伯格定律（遗传平衡定律）。设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么：

(p+q)2=p2+2pq+q2＝1

A（p）a（q）A（p）AA（p2）Aa(pq)a（q）Aa（pq）aa(q2)AA的基因型频率Aa的基因型频率♂♀遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）思考·讨论aa的基因型频率2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的，对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？思考·讨论

遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化。种群发生进化不同表现型的个体数量发生变化表现型由基因决定的等位基因（A、a）的数量发生变化基因频率发生变化判断种群进化看基因频率是否发生变化理想条件下（基因频率不变），生物是不会发生进化的3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗？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，这取决于生物生存的环境。思考·讨论有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。某海岛上残翅和无翅的昆虫种群基因频率的变化基因突变在自然界是普遍存在的，基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。达尔文指出：可遗传变异提供生物进化的原材料。可遗传变异的来源变异不可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变可遗传的变异种群基因频率的变化思考自然界中，生物自发突变的频率很低，突变能作为进化的原材料吗？因为种群是由许多个体组成的，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。例如，果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说，每一代出现的基因突变数将是：2×1.3×104×10-5×108=2.6×107(个）基因突变新的等位基因种群中出现大量可遗传的变异变异是随机的、不定向的形成了进化的原材料1.突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变；2.突变和基因重组都是随机、不定向的，因此它们只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。基因重组多种多样的基因型染色体变异那么，生物进化的过程中种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？种群基因频率的变化思考·讨论（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响英国曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，它们夜间活动，白天栖息在树干上。研究显示桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，种群中S基因的频率很低，S基因的频率低于5%（估计值）。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见类型，S基因的频率超过95%。19世纪中叶，该地区树干上长满地衣，后来随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣无法生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾提出问题：桦尺蛾种群中S基因的频率为什么越来越高？做出假设：根据所学知识做出假设：_______________________________________________________________讨论探究思路：

创设数字化情境：1870年，桦尺蛾种群基因型频率为SS10%，Ss20%，ss70%。假定树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。

第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？自然选择可以使种群的基因频率定向改变思考·讨论（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响a.创设数字化问题情境。b.计算，将计算结果填入下表：制定并实施研究方案：思考·讨论（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%Ss20%ss70%基因频率S20%s80%11.5%22.9%65.6%23%77%13.1%26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%升高升高升高降低降低分析结果，得出结论：在____________的作用下，种群的基因频率_______________，导致生物____________________________，即_________________________________。自然选择决定生物进化的方向自然选择发生定向改变朝着一定的方向不断进化1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。在自然选择过程中，直接受选择的是表型（体色），而不是基因型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。讨论：思考·讨论（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响S（黑色）基因频率：5%以下95%以上生物进化的实质就是：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因。原因结果使种群基因频率定向改变。【种群基因频率在自然选择作用下的定向改变】思考·讨论（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响总结【自然选择决定生物进化的方向】影响基因频率的因素：突变、基因重组和自然选择。自然选择对种群基因频率变化的影响在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。内容：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。意义：1、变异是

。2、自然选择是

的。3、种群基因频率的变化是

的。4、生物进化是

的。不定向定向定向定向重点（1）概念法控制该性状的等位基因总数基因频率=某基因的总数×100%（2）利用基因型频率计算(基因在常染色体上)基因频率=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率（3）遗传平衡种群(大的自由交配的种群可近似为遗传平衡种群)A基因频率=AA基因型频率a基因频率=aa基因型频率基因频率计算三种方法

一对表型正常的夫妇在进行遗传咨询时，发现丈夫的母亲是白化病患者，若该地区白化病的发病率是16%，那么请估算该对夫妇所生子女患病的概率是多少？1/7练习(1)一个湖泊中的全部鱼是一个种群。 (

)(2)基因库是指生物体内的全部基因,是固定不变的。 (

)(3)种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化。 (

)××√（2）一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库,基因库不是固定不变的。(4)自然选择的直接选择对象是个体的基因型,本质是基因频率的定向改变。(

)(5)只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料。 (

)(6)生物的变异是不定向的,但生物进化的方向是定向的,自然选择决定生物进化的方向。(

)××√（4）自然选择的直接选择对象是个体的表型。（6）突变和基因重组产生生物进化的原材料,突变包括基因突变和染色体变异。

下列关于基因突变和生物进化的叙述,正确的是 (

)A.基因突变都能改变生物的表型,为生物进化提供原材料B.基因突变后种群的基因频率发生改变,会导致生物进化C.只有发生在生殖细胞中的基因突变才能遗传给下一代D.基因突变的方向与环境的诱导及环境的选择作用均有关B[解析]基因突变不一定改变生物的表型,如AA变为Aa,A错误;基因突变会产生新的(等位)基因,故会改变种群的基因频率,导致生物进化,B正确;植物细胞中,发生在体细胞中的基因突变可以通过无性繁殖遗传给下一代,C错误;基因突变具有不定向性,环境因素可进行定向选择,D错误。练习练习[2022·江西宜春期末]下列有关生物变异与进化的叙述,正确的是 (

)A.基因重组只是原有基因的重新组合,所以不能为生物进化提供原材料B.生物进化的根本原因是种群基因型频率发生改变C.某植物经X射线处理后未出现新的性状,说明没有新基因产生D.黄色圆粒豌豆自交过程中,基因突变、基因重组和染色体变异均可能发生D[解析]基因重组属于可遗传的变异,能为生物进化提供原材料,A错误;生物进化的根本原因是种群基因频率发生改变,B错误;某植物经X射线处理后未出现新的性状,可能发生了隐性突变,如AA变为Aa,性状也不改变,C错误;黄色圆粒豌豆自交过程中,由于存在减数分裂的过程,所以基因突变、基因重组和染色体变异均可能发生,D正确。5某岛屿上存在着尺蛾的两个变种,该地区原为森林,后建设为工业区。下表为该地区不同时期两个变种尺蛾的数量比。产生这种变化的原因是 (