种群基因组成的变化与物种的形成高一下学期生物人教版必修2+

种群基因组成的变化及探究抗生素对细菌的选择作用问题探讨先有鸡还是先有蛋？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。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。因为他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选择下定向改变的过程，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生殖细胞成为一个新物种。

一、种群和种群基因库1.种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。一片草地上的所有蒲公英一间屋中的全部蟑螂峨眉山上的全部金丝猴不是一个种群一定区域（区域可大可小，大到地球，小的可以是一个池塘）同种生物全部个体种群的三个要素判断下列是否属于种群：（1）一个池塘中的全部鱼（2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的成年梅花鹿否是否否

一、种群和种群基因库2.种群的特点种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是一个繁殖单位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。

一、种群和种群基因库

一、种群和种群基因库3.种群基因库一个种群中全部个体所含有的基因总和。4.基因频率一个种群基因库中，某基因型个体数占全部个体数的比值。5.基因型频率一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。基因型频率=该基因型的个体种群总数×100%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，测得基因型为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：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=基因频率=该基因的数目该基因的等位基因的总数×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%总结：在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1。×100%=AA＋a×100%=aA＋a

一、种群和种群基因库方法一：概念法AA的基因型频率为:aa的基因型频率为：=10%AA%=×100%AAAA＋Aa＋aaaa%==30%aaAA＋Aa＋aa×100%Aa的基因型频率为：=60%Aa%=AaAA＋Aa＋aa×100%总结：在种群中，一对等位基因的基因型频率之和也等于1。

一、种群和种群基因库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？解:基因型频率=该基因型的个体种群的总数×100%方法二：通过基因型频率计算

一、种群和种群基因库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？解:A基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率A基因频率=30%+1/2×60%=60%a基因频率=10%+1/2×60%=40%a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率方法二：通过基因型频率计算1.假设上述昆虫①种群非常大，②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代

，③没有迁入和迁出，④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，⑤基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。（1）该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？子代基因型的频率各是多少？子代种群的基因频率各是多少？

一、种群和种群基因库【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()亲代产生配子总数A()a()子一代基因型频率AA()Aa()aa()子一代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%60%40%1.假设上述昆虫①种群非常大，②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代

，③没有迁入和迁出，④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，⑤基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。

一、种群和种群基因库【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化（2）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？种群的基因频率会同子一代一样。【总结】：如果一个种群符合下列条件：种群是极大的；种群个体间都能自由交配并产生后代，种群中每个个体与其他个体的交配机会是相等的；种群之间不存在个体的迁入和迁出或基因交流；没有自然选择（不同个体生存和繁殖的机会是均等的）；没有突变发生；那么这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是遗传平衡定律，也称哈代—温伯格平衡。

一、种群和种群基因库【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化在满足上述5个条件的前提下：若种群中一对等位基因分别为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，那么遗传平衡定律可以写成：∵(p＋q)=A%+a%=1∴(p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1遗传平衡所指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。

一、种群和种群基因库【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化AA基因型频率=p2；aa基因型频率=q2；Aa基因型频率=2pq。A（p）a(q)A（

p）AA（p2）Aa(pq)a(q)Aa（pq）aa(q2)雌配子雄配子F1基因型频率

二、种群基因频率的改变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。可遗传的变异变异不可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变（提供生物进化的原材料）1.影响种群基因频率变化的因素①

突变思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料呢？由于种群是由许多个体组成，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。

二、种群基因频率的改变【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，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：2×1.3×104×10－5个体（1.3×10-1）×108种群=2.6×107（个）

二、种群基因频率的改变

②

基因重组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可遗传的变异类型。猫由于基因重组而产生的毛色变异

二、种群基因频率的改变1.影响种群基因频率变化的因素突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。某海岛上残翅和无翅的昆虫③

生物的生存环境

二、种群基因频率的改变1.影响种群基因频率变化的因素【例如】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。突变和重组都是随机的，不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？

二、种群基因频率的改变1.影响种群基因频率变化的因素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

三、自然选择对种群基因频率变化的影响英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，其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，树干上长满了浅色的地衣，桦尺蛾几乎都是浅色的，该种群中S的基因频率很低，在5%以下。20世纪中叶，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。

三、自然选择对种群基因频率变化的影响假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的频率为20%。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%。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？（计算结果填入下表）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%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究•实践

三、自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究•实践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?直接受选择的是表型(体色)，而非基因型。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。会，浅色个体被捕食的概率增加，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。

三、自然选择对种群基因频率变化的影响在特定环境中，种群内可遗传的变异将赋予某些个体生存和繁殖的优势，经过自然选择，具有有利变异的个体更好地适应这种特定的生存环境，有更多机会繁衍后代，相应的基因频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体较难生存下去，留下后代的机会更少，相应的基因频率会不断下降。自然选择的作用可以使种群的基因频率发生定向改变，最终导致生物朝着一定的方向不断进化。

四、探究抗生素对细菌的选择作用1.实验原理2.目的要求一定浓度的抗生素会杀死细菌，变异的细菌可能产生耐药性。向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。3.材料用具培养基、细菌菌株、含抗生素及不含抗生素的纸片等。

四、探究抗生素对细菌的选择作用4.方法步骤（1）分组：将培养基分区、标号。（2）接种：将菌种均匀涂布在培养基上。（3）控制变量：含抗生素VS不含抗生素。（4）培养：培养皿倒置，37℃培养12h。

观察大肠杆菌生长情况。（5）观测：是否出现抑菌圈，测量直径，取平均值。（6）从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤，记录每一代抑菌圈的直径。①②③④

四、探究抗生素对细菌的选择作用在培养基上有细菌生长，在放有抗生素纸片的区域无细菌生长。抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;直径逐代变小，说明抗生素对细菌有选择作用，耐药个体存活率高，不耐药存活率低。5.结果分析

四、探究抗生素对细菌的选择作用6.实验结论（1）细菌耐药性的出现是

导致的。（2）

导致耐药菌比例逐代提高。抗生素的选择作用下，保留耐药性强的个体大肠杆菌存在耐药性不同的变异类型再次实验，菌落中耐药个体占比增加可遗传变异抗生素的选择作用

四、探究抗生素对细菌的选择作用（2）在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说