6.3种群基因组成的变化与物种的形成 教案-2020-2021学年人教版(2019)高一生物必修2

第6章生物的进化第3节种群基因组成的变化与物种的形成【教学目标】1、理解种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵，阐明种群是生物繁殖和进化的基本单位。2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化。3、结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料，阐述自然选择对种群基因频率变化的影响。4、说明隔离在物种形成中的作用。【教学重难点】1、教学重点(1)种群、物种、基因频率、隔离等概念。(2)变异、选择和隔离在生物进化中的作用。2、教学难点(1)自然选择对种群基因频率变化的影响。(2)隔离在物种形成中的作用。【教学过程】种群基因组成的变化自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表性。表型随个体死亡而消失，决定表型的基因随着生殖而世代延续，所以研究生物的进化，必须研究种群的基因组成。一、种群和种群基因库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）特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。注意：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.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、基因频率在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。（1）基因频率和基因型频率的计算以一对等位基因（A、a）和其组成的基因型（AA、Aa、aa）为例①某基因频率=该基因总数该基因及其等位基因总数①某基因频率=该基因总数该基因及其等位基因总数X100%X100%X100%2AA＋AaX100%X100%A=—：——： ：——-2(AA+Aa+aa)Aa＋2aaa=-———―：-2(AA+Aa+aa)A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数。②常染色体上一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2义杂合子的频率A=AA+1/2Aa；a=aa+1/2Aa。③X染色体上基因的基因频率的计算XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计算X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如：N表示个体数。Xb2NXbXb+NXBXb+NXbYXb -T -TXBTXb 2NXX+NXY 不涉及Y染色体，XB+Xb=1。④利用哈代―温伯格定律，由基因频率计算基因型频率①成立前提a.昆虫群体数量足够大。b.全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代。c.没有迁入与迁出，d.AA、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控制的翅型性状没作用）e.没有突变的发生。②计算公式当等位基因只有两个时（A、a），设P表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型AA的频率为P2,Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡，其基因型频率应符合：P2+2pq+q2=1。亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)亲代产生配子总数A(60%)a(40%)子一代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子一代基因频率A(60%)a(40%)子二代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子二代基因频率A(60%)a(40%)子三代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子三代基因频率A(60%)a(40%)二、种群基因频率的变化1870年桦尺蛾的基因型频率为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蛾的生存，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，桦尺蛾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%13.1%14.6%Ss20%22.9%26%29.3%ss70%65.6%60.9%56.1%基因频率S20%23%26.1%29.3%升高s80%77%73.9%70.7%降低1、可遗传的变异的来源：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。2、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。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。突变产生的变异有利或有害是绝对，是由生存环境决定的。虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，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突变。虽然突变具有多害少利性，但微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。3、基因突变产生的等位基因，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，从而使种群中出现多种多样的可遗传的变异类型。由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向！三、自然选择对种群基因频率变化的影响1、在自然选择的作用下，选择具有有利变异的个体，种群中相应基因的频率会不断下降。不断淘汰具有不利变异的个体，种群中相应基因的频率会不断下降;不定向

变异通过生存’斗争实现不利变异

（基因）有利变异不定向

变异通过生存’斗争实现不利变异

（基因）有利变异—被淘洗多次选择和积（基因）黑通过遗传种群的基*因频率定

向改变生物一定向进化2、自然选择作用于生物的表型，定向的选择了有利变异，实质是定向的选择了有利变异的基因。所以进化的实质是种群基因频率的改变。（种群是否进化的判断依据）3、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。4、变异与选择之间的关系（1）变异是不定向的，在自然选择的作用下，基因频率发生定向改变，导致自然选择是定向的。（2）自然选择的过程十分缓慢，其结果符合优胜劣汰、适者生存的原则。隔离在物种形成中的作用一、隔离与物种的形成同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，其基因组成可能会朝着不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。1、隔离与物种（1）物种（2）隔离①概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。②常见类型：生殖隔离和地理隔离地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。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，这种现象叫做生殖隔离。2、隔离及其在物种形成中的作用（1）新物种的形成过程地理隔离（地理障碍导致不同种群间不发生基因交流）］ 不同种群会出现不同的突变和基因重组。自然选择 不同区域食物和栖息条件不同，自然选择对不同种］ 群的基因频率的改变有所不同。久而久之，不同种群基因库就会形成明显差异生殖隔离（新物种的形成的标志）（2）结论：隔离是物种形成的必要条件。3、物种形成的两种方式（1）渐变式：经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。支舁］—自-—史异类赘］——-新牯种］地 （:基因瓶率改变》 生！TI琬 1 室'—变身2—自林选.1变异樊型2——-新物种2（基因频率应支）物种