现代生物计划理论的主要内容

现代生物计划理论的主要内容第一页，共三十二页，编辑于2023年，星期日

如果在褐色翅(基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅(基因型为Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。那么：1、昆虫的翅色将怎样变化？2、该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？3、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给子代呢？4、如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？问题探讨：第二页，共三十二页，编辑于2023年，星期日

出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异的个体的后代不一定能真实遗传。因此，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，还需要研究群体的基因组成的变化，这个群体就是种群。

第三页，共三十二页，编辑于2023年，星期日（一）种群是生物进化的基本单位：1、种群概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。卧龙自然保护区猕猴第四页，共三十二页，编辑于2023年，星期日一个生物“种群”或“物种”于种群有何区别？物种可以是分布在不同的自然界的不同区域，发生随机交配、繁衍，种群是基因能够世代相传的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。第五页，共三十二页，编辑于2023年，星期日2、种群的特点：

种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实行基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后代。第六页，共三十二页，编辑于2023年，星期日例：判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鲤鱼（2）一个池塘中的全部鱼（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的全部蒲公英第七页，共三十二页，编辑于2023年，星期日人们为什么要提出“种群”这个概念呢？

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。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。第八页，共三十二页，编辑于2023年，星期日3、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。4、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。概念：第九页，共三十二页，编辑于2023年，星期日例: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?解:A基因的基因频率为:a基因的基因频率为：基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数=纯合子频率+1/2杂合子频率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%第十页，共三十二页，编辑于2023年，星期日在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。基因型频率：第十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期日基因频率=纯合子频率+1/2杂合子频率即A的频率=AA+1/2Aaa的频率=aa+1/2Aa基因频率之和等于1即A的频率+a的频率=1同样基因型频率之和等于1即AA+Aa+aa=1

第十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期日哈迪-温伯格定律（遗传平衡定律）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变的。或者说是保持着基因平衡的。这五个条件是：1、种群很大

2、个体之间随机交配

3、没有突变产生

4、没有个体迁入迁出

5、没有自然选择第十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期日假设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子一代基因型频率第十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期日(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()第十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期日

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？

第十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期日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。第十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期日基因频率与基因型频率的关系

处于平衡状态的种群，一对等位基因A和a，A的基因频率为p，a的基因频率为q，则：哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2=1=PAA+PAa+PaaAA的基因型频率为p2Aa的基因型频率为2pqaa的基因型频率为q2第十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期日变异的类型有那些？不能遗传的变异可遗传的变异基因突变基因重组染色体变异第十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期日（二）突变和基因重组产生进化的原材料基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。

某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。

第二十页，共三十二页，编辑于2023年，星期日(二)、突变和基因重组产生进化的原材料可遗传变异为进化提供了原材料特点：随机、不定向结果：不能决定生物进化的方向，只是提供进化的原材料。基因突变染色体变异基因重组突变第二十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期日

基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化.什么是突变？

现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。第二十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期日

例如：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

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。第二十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期日

此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。结论：突变和基因重组产生进化的原材料1．种群中突变的特点：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、不定向第二十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期日突变基因重组新的等位基因多种多样的基因型种群中出现大量可遗传的变异变异是不定向的形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向第二十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期日(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:“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第二十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期日探究活动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%升高降低第二十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期日(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。第二十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期日

自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向桦尺蠖深色浅色栖息环境浅色（个体多）（个体少）栖息环境深色s基因频率降低S基因频率升高浅色深色s基因频率又降低S基因频率又升高s基因频率95%S基因频率95%第二十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期日原因是：

淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结论：自然选择决定生物进化的方向结果是：使基因频率定向改变。第三十页，共三十二页，编辑于2023年，星期日影响基因频率的因素：基因突变、基因重组和自然选择生物进化的实质就是：

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：第三十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期日小结（自