高中必修二《一种群基因组成的变化》优质课教案教学设计x-高中生物教案

第3节种群基因组成的变化与物种的形成第1课时种群基因组成的变化一、种群和种群基因库1．种群的概念及特点(1)概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。如一片树林中的全部猕猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一个种群。(2)特点：种群是生物进化的基本单位，种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因传给后代。种群也是生物繁殖的基本单位。2．基因库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。3．基因频率(1)概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。(2)计算：基因频率＝eq\f(种群中某基因的总数,该基因及其等位基因的总数)×100%。(3)影响因素：突变、选择、迁移等。(1)一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率()(2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化()(3)若亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变()(4)种群是生物进化的基本单位，自然选择的直接选择对象是个体的表型()答案(1)×(2)×(3)×(4)√解析(1)基因频率是指一个种群中某基因占全部等位基因数的比值。(2)影响基因频率的因素不只是环境，还有基因突变、生物的迁移等。(3)如杂合子Aa自交后代，基因频率不变，而基因型频率改变。某桦尺蛾种群中，黑色体色的基因为S，浅色体色的基因为s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体数分别为10、20、70个。假设该桦尺蛾种群非常大；所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁入和迁出；不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的；基因S和s都不产生突变。根据孟德尔的分离定律计算并回答问题：1．该种群产生的S配子和s配子的比值各是多少？子一代基因型频率是多少？提示S配子占20%，s配子占80%。子一代基因型频率：SS占4%，Ss占32%，ss占64%。2．子一代种群的基因频率各是多少？提示子一代种群的基因频率S占20%，s占80%。3．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？请完成下表：亲代基因型的比值SS(10%)Ss(20%)ss(70%)配子的比值S(10%)S(10%)s(10%)s(70%)子一代基因型频率SS(4%)Ss(32%)ss(64%)子一代基因频率S(20%)s(80%)子二代基因型频率SS(____)Ss(____)ss(____)子二代基因频率S(____)s()提示4%32%64%20%80%子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。二、种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响1．种群基因频率的变化(1)可遗传的变异的来源可遗传的变异来源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(突变\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基因突变,染色体变异)),基因重组))(2)可遗传变异的形成、特点和作用①形成：a.基因突变产生新的等位基因；b.通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型。②特点：随机的、不定向的。③作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。(3)变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。2．自然选择对种群基因频率变化的影响(1)原因：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；相反，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。(2)结果：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。(1)从根本上讲，没有突变，就没有生物的进化()(2)突变具有低频性，不能为生物进化提供原材料()(3)有害突变不能成为生物进化的原材料()(4)所有变异都不能决定生物进化的方向，但都能提供进化的原材料()答案(1)√(2)×(3)×(4)×解析(2)生物进化的基本单位是种群，虽然生物发生突变的频率很低，但种群由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。(3)生物变异是否有利，取决于它们的生存环境。(4)可遗传的变异为生物进化提供原材料，自然选择决定生物进化的方向。上述讨论的桦尺蛾种群，在树干变黑这一环境条件下，种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第2年、第3年，该种群每年的基因频率是多少？根据基因型频率计算每年基因频率，将结果写在下表中。计算项目第1年第2年第3年基因型频率个数占比存活个数占比存活个数占比SS1010%1111.5%1213%Ss2020%2222.9%2426%ss7070%6365.6%5761%基因频率S20%s80%结论：自然选择会使种群基因频率发生__________改变。提示第2年：23%77%第3年：26%74%定向1．下列属于种群的是()A．一块水田里的全部青蛙B．一块棉田里的全部蚜虫C．一块朽木上的全部真菌D．一个池塘中全部鱼答案B解析一块稻田里的全部青蛙还有蝌蚪才能构成一个种群，A错误；一块棉田中的全部棉蚜虫属于种群，B正确；一块朽木上的全部真菌包括许多菌种，则既不属于种群，也不属于群落，C错误；一个池塘中的全部鱼不是一个物种，既不属于种群，也不属于群落，D错误。2．下列关于基因库的描述，错误的是()A．基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因B．生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C．种群中每个个体都含有种群基因库中的全部基因D．基因突变可改变基因库的组成答案C解析基因库是一个种群中全部个体所含有的全部基因，A正确；种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，应代代相传，B正确；由于不同个体之间在基因上具有差异，所以每个个体不可能含有种群基因库中的全部基因，C错误；可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。3．蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是()A．30%,21% B．30%,42%C．70%,21% D．70%,42%答案D解析亲本中AA占55%，aa占15%，所以Aa占30%，因此在亲本中A的基因频率为(55＋30/2)/100×100%＝70%，故a的基因频率为100%－70%＝30%。则自由交配得到的子代中出现Aa的基因型频率为2×0.7×0.3×100%＝42%，故选D。4．下列关于生物变异和生物进化的叙述中，正确的是()A．变异都能为生物进化提供原材料B．自然选择决定了生物进化的方向C．只有基因突变才能导致种群基因频率发生改变D．抗生素的使用使病原体产生了适应性的变异答案B解析只有可遗传的变异才能为生物进化提供原材料，A错误；自然选择的结果是让适应环境的变异保留，不适应环境的变异被淘汰，故自然选择决定了生物进化的方向，B正确；基因突变、染色体变异、基因重组和自然选择等都能使种群基因频率发生改变，C错误；抗生素起选择作用，而不是使病原体产生适应性的变异，D错误。5．腕足类动物海豆芽，从4亿年前出现至今面貌基本没变，也没有灭绝，对此现象的合理解释是()A．自然选择对其不发生作用B．海豆芽在漫长的年代中基因频率发生了较大变化C．海豆芽很少变异，适应性强D．海豆芽的生活环境基本没有改变答案D解析自然选择决定了生物进化的方向，该生物的“面貌基本没变”，说明其生存环境基本没变，基因频率也基本没变，所以性状基本没变。6．杂交实验表明，桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)为显性。在19世纪中叶以前，桦尺蛾种群中S基因的频率很低，在5%以下，到了20世纪则上升到95%以上。请根据以上资料，回答下列问题：(1)在19世纪时，桦尺蛾的栖息地曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣，在此环境条件下，种群s基因频率高的原因是_________________________________________________。(2)随着英国工业的发展，工业炼铜使地衣不能生存，树皮暴露，并被煤烟熏成黑褐色，在此环境条件下，种群S基因频率升高的原因是______________________________________。(3)上述事例说明，种群中产生的变异是________，经过长期的________，其中不利的变异被不断____________，有利的变异则逐渐__________________，从而使种群的______________发生定向改变，导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因此生物进化的方向是由______________决定的。答案(1)浅色型桦尺蛾与环境色彩一致，不易被鸟类所食，后代繁殖个体多，导致s基因频率高(2)黑色型桦尺蛾的黑色成了一种保护色，黑色型个体逐渐增多，导致S基因频率升高(3)不定向的自然选择淘汰积累基因频率自然选择A组基础对点练题组一种群和种群基因库1．(2018·安徽合肥八中期末考试)下列与种群有关的叙述，不正确的是()A．一片树林中的全部猕猴是一个种群B．基因型频率是指在一个种群基因库中，某种基因型的个体在种群中所占的比值C．一个种群的基因库在代代相传中得以保持和发展D．种群的基因频率是恒定不变的答案D解析一片树林中的全部猕猴是一个种群，A正确；种群的基因型频率是指某种基因型的个体在种群中所占的比值，B正确；种群中的个体不是机械地集合在一起，而是通过交配、繁殖将各自的基因传递给后代，因此种群中的个体虽然一代代死亡，但是基因能在代代相传中保留、发展下去，C正确；可遗传的变异、自然选择等可使种群的基因频率发生改变，D错误。个、40个。该种群中A与a的基因频率分别是()A．80%、20% B．45%、55%C．55%、45% D．40%、60%答案C解析由题意知，该种群抽取的200个个体中，AA＝60个，Aa＝100个，aa＝40个，根据基因频率的概念，A＝(60×2＋100)÷(200×2)×100%＝55%，a＝(40×2＋100)÷(200×2)×100%＝45%。3．对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：780名女生中有患者23人，携带者52人；820名男生中有患者65人。那么该群体中色盲基因的频率是()A．4.4% B．5.1%C．6.8% D．10.2%答案C解析色盲基因的频率为eq\f(23×2＋52×1＋65×1,780×2＋820)×100%≈6.8%。4．人工养殖了一群鸡，下列措施不会造成该鸡群基因库发生变化的是()A．淘汰鸡群中体质较弱的个体B．从外地引进新的品种加入鸡群C．将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养D．让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代答案D解析鸡群中的雌、雄个体自由交配，根据遗传平衡定律，群体内的基因频率不变，D项错误。5．某植物种群中AA、Aa、aa的基因型频率如图甲所示，种群中每种基因型的繁殖成功率如图乙所示。种群随机交配产生的后代中aa个体百分比、A基因频率的变化最可能是()A．升高、降低 B．降低、降低C．降低、升高 D．升高、升高答案C解析由题图可知，基因型为AA的个体繁殖成功率最高，基因型为aa的个体繁殖成功率最低，种群随机交配产生的后代中AA的基因型频率升高，aa的基因型频率降低，因此A的基因频率升高，a的基因频率降低。题组二种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响6．若某种群中原本只存在基因型为Aa的个体，由于外界因素的改变，该种群被分割成甲、乙两个种群，如图表示分割后的两个种群中A基因的基因频率变化情况。下列叙述正确的是()A．T时刻甲、乙种群中杂合子的基因型频率相同B．T时刻将甲、乙种群混合后，A基因的基因频率为0.5C．甲、乙种群均未发生进化D．环境通过对基因型的选择影响基因频率答案A解析杂合子的基因频率＝2×A基因的频率×a基因的频率，所以T时刻甲、乙种群中杂合子的基因型频率相同，A正确；由于甲、乙两个种群不一定一样大，所以不能判断混合后的种群基因频率，B错误；两个种群基因频率均有改变，故均发生了进化，C错误；环境通过对表型的选择影响基因频率，D错误。7．(2019·湖南衡阳八中高一期中)下列有关生物进化的叙述，正确的是()A．基因突变、基因重组和染色体变异属于可遗传的变异，为生物进化提供了原材料B．在生物的生存斗争中，失败的个体会被淘汰，这不利于生物的进化C．自然选择的方向和环境发展的方向之间没有明确的因果关系D．在稳定的生态系统中，种群的基因频率不会改变答案A解析突变和基因重组提供了生物进化的原材料，A项正确；在生存斗争中，失败的个体会被淘汰，有利于生物更好地适应环境，有利于生物的进化，B项错误；自然选择决定生物进化的方向，经过自然选择保留下来的个体是适应环境的，C项错误；在稳定的生态系统中，因突变和基因重组等因素的影响，种群的基因频率会发生改变，D项错误。8．(2018·四川成都七中高一下期末)如图所示是施用某种杀虫剂以后，昆虫种群所发生的改变。下列相关叙述错误的是()A．①类个体被淘汰的原因并不是该杀虫剂未能诱发其产生抗性基因B．抗性基因的根本来源是可遗传的变异，②③类个体的抗性基因一定来源于遗传C．若连续使用该杀虫剂，抗该杀虫剂的基因频率会越来越趋近100%D．杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表型答案B解析杀虫剂只起选择作用，①类个体被淘汰的原因是其本身不含抗性基因，A正确；②③类个体的抗性基因可能来源于遗传，也可能来源于自身基因突变，B错误；若连续使用该杀虫剂，不含抗性基因的个体被淘汰，而含抗性基因的个体所占比例越来越高，故抗杀虫剂的基因频率会越来越接近100%，C正确；施用杀虫剂后，具有抗药性的个体生存下来，不具有抗药性的个体被淘汰，故杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表型，D正确。9．(2019·湖南长沙第一中学高一质检)下列因素中对果蝇种群基因频率的变化影响最小的是()A．随机交配 B．自然选择C．基因突变 D．染色体变异答案A解析一个无穷大的果蝇群体在理想情况下进行随机交配，经过多代，果蝇种群的基因频率仍可保持稳定的平衡状态。自然选择、基因突变和染色体变异等都会使果蝇种群的基因频率发生明显改变。10．(2018·江西樟树中学月考)在一个海岛中，一种海龟中有的脚趾是连趾(ww)，有的脚趾是分趾(Ww、WW)。连趾海龟便于划水，游泳能力强，分趾海龟游泳能力较弱。开始时，w和W的基因频率各为0.5，当岛上食物不足时，连趾的海龟更容易从海中得到食物。若干万年后，W的基因频率变为0.2，w的基因频率变为0.8，请回答下列问题：(1)该种群中所有海龟所含有的全部基因称为该种群的________________，基因频率发生变化后，从理论上计算，杂合子占分趾海龟的比例为__________。(2)该种群中海龟多种多样的类型来源于可遗传的变异，但由于变异是__________的，因此只为生物进化提供原材料，而进化的方向则由____________决定。(3)该海龟种群__________(填“是”或“否”)发生了进化，理由是___________________。答案(1)基因库8/9(2)不定向自然选择(3)是种群基因频率已经改变解析(1)一个种群中全部个体所含有的全部基因，称为该种群的基因库；由题意可知，基因频率发生变化后，WW的基因型频率＝0.2×0.2×100%＝4%，ww的基因型频率＝0.8×0.8×100%＝64%，Ww的基因型频率＝1－64%－4%＝32%，因此杂合子占分趾海龟的比例为32%÷(4%＋32%)＝8/9。(2)该种群中海龟有多种多样的类型，其中可遗传的变异来源于突变和基因重组，但由于变异是不定向的，因此只是产生了进化的原材料，进化的方向是由自然选择决定的。(3)生物进化的实质是种群基因频率的改变，该海龟种群中基因频率发生了改变，因此海龟发生了进化。B组综合强化练1～6题为选择题，1～4题中只有一个选项符合题目要求，5、6题中有一个或多个选项符合题目要求。1．在某人群中对血友病进行调查后发现，基因型为XHXH的比例为42.32%，XHXh为7.36%，XhXh为0.32%，XHY为46%，XhY为4%。则在该地区XH和Xh的基因频率分别为()A．6%、8% B．8%、92%C．78%、92% D．92%、8%答案D解析XH的基因频率为：eq\f(42.32%×2＋7.36%＋46%,42.32%×2＋7.36%×2＋0.32%×2＋46%＋4%)×100%＝92%，因此Xh的基因频率为1－92%＝8%，故选D。2．(2018·福建莆田七中高二下期末)下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是()A．一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变说明物种在不断进化B．色盲患者中男性数量大于女性，说明男性群体中色盲基因的频率大于女性群体C．基因型为Aa的个体自交后代所形成的群体中，A基因的频率大于a基因的频率D．一个种群中，控制相对性状的等位基因的频率之和、基因型频率之和都为1答案D解析生物进化的实质是种群基因频率的改变，而不是基因型频率的改变，A错误；色盲患者中男性数量大于女性，是因为男性X染色体上只要携带色盲基因就会患色盲，并不能说明男性群体中色盲基因的频率大于女性群体，B错误；在不发生突变、自然选择、迁移等情况下，基因型为Aa的个体自交后代所形成的群体中，A基因的频率等于a基因的频率，C错误；一个种群中，控制相对性状的等位基因的频率之和、基因型频率之和都为1，D正确。3．(2019·辽宁抚顺六校联合体高一期中)关于种群基因频率的叙述中，错误的是()A．基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值B．基因频率越大，突变率越高C．基因突变、基因重组和自然选择会造成基因频率的改变D．自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展答案B解析突变率的高低与基因频率无关。4．一种群中某种可遗传的变异性状出现的频率增加，原因可能是()A．该性状对环境有很大的适应性B．该种群的全体成员都是该性状的纯合子C．该变异性状是由环境条件改变引起的D．控制该性状的基因是隐性的答案A5．果蝇长翅(V)和残翅(v)由常染色体上的一对等位基因控制。假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是()A．v基因频率降低了45%B．V基因频率增加了50%C．杂合果蝇比例降低了50%D．残翅果蝇比例降低了50%答案AB解析由题干信息知，该果蝇种群中，vv的基因型频率为4%，可计算出基因频率分别为v＝0.2、V＝0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，vv有0.04×20000＝800(只)，Vv有2×0.2×0.8×20000＝6400(只)，VV有0.8×0.8×20000＝12800(只)。引入后，基因频率v＝eq\f(800×2＋6400,40000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，故A、B错误；因Vv、vv的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率各降低50%，C、D正确。6．(2019·湖北宜昌一中高一月考)镰状细胞贫血由基因突变引起，其致病基因为隐性基因(用a表示)。只有隐性纯合子才会发病，携带者不发病，且对疟疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些疟疾流行的地区，携带者比例在20%左右；现在美洲黑人中携带者的比例已降到了8%。下列叙述正确的是()A．非洲疟疾流行地区a基因的基因频率大约为30%B．美洲黑人中a基因频率的下降是自然选择的结果C．非洲疟疾流行地区，镰状细胞贫血携带者的比例可能会增加D．在一定外界条件下，有害的突变基因可转变为有利的基因答案BCD解析根据题干信息无法计算出非洲疟疾流行地区a基因的基因频率，A错误；基因频率的改变是自然选择的结果，B正确；非洲疟疾流行地区，镰状细胞贫血携带者不发病，且对疟疾的抵抗力更高，更适应环境，所以其所占比例可能会增加，C正确；在一定外界条件下，有害的突变基因可转变为有利的基因，D正确。对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答以下问题：(1)经观察，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原因，是在突变过程中产生的____________，通过有性生殖过程中的________而产生的，使种群中产生了大量可遗传的________，其产生的方向是________，它们都能为生物进化提供____________。(2)假定该种群中每个基因的突变率都是10－5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数约是________个。(3)随机从该种群中抽出100只果蝇，测知基因型为AA(灰身)的个体35只，基因型为Aa(灰身)的个体60只，基因型为aa(黑身)的个体5只，则A基因的基因频率为__________，a基因的基因频率为__________。(4)通过对果蝇及其他生物进行遗传学研究，可得出生物进化的基本单位是______________，生物进化的实质是______________________________。答案(1)等位基因基因重组变异不定向的原材料(2)2×106(3)65%35%(4)种群种群基因频率的改变解析(1)突变和基因重