6.3种群基因组成的变化与物种的形成课件高一下学期生物人教版必修2(3)2

问题探讨（P110)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？

第6章第3节

种群基因组成的变化与物种的形成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生殖细胞成为一个新物种。一、种群基因组成的变化（一）、种群和种群基因库1.种群的概念：P110生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。一片树林中的全部猕猴是一个种群一片草地上的所有蒲公英是一个种群注意：种群中的个体并不是机械地集合在一起。一个种群其实就是一个繁殖单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。课后分层检测案19:P60种群基因组成的变化

〔合格考全员做〕（学业水平一、二）1.下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水草

B.一块棉田里的全部蚜虫

C.一块朽木上的全部真菌D.一个池塘中的全部鱼B一、种群基因组成的变化（一）、种群和种群基因库2.基因库的概念：P111一个种群中全部个体所含有的全部基因。3.基因频率（1）概念：P111在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。基因频率=某种基因的数目控制同种性状的等位基因的总数×100%________________________________注意区分：基因型频率:P111某基因型个体数占群体内全部个体数的比值。基因型频率=该基因型个体数该种群个体总数×100%____________________________例如：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取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。3.基因频率（2）计算例题：P111A基因的数量：2×30+60=120个a基因的数量：2×10+60=80个A基因的频率：120÷200=60%a基因的频率：80÷200=40%（注意：基因位于常染色体上，每1个个体含2个基因）学业水平测试:P104页

模拟测试2.某昆虫种群中随机抽取500只个体，若基因型为AA、Aa、aa的比例分别为40%，50%和10%。则A、a的基因频率分别是（）A.65%、35%B.62%、38%

C.80%、20%D.40%、60%A500只个体,AA、Aa、aa个体分别是200、250和50个，则A基因的数量=2×200+250=650个；a基因的数量=2×50+250=350个。A基因的频率：650÷1000=65%；a基因的频率：350÷1000=35%思考·讨论P111用数学方法讨论基因频率的变化1.假设上述昆虫种群非常大，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配子的比率是多少(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(4)将计算结果填入右表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群基因频率是否不变亲代基因型的比值AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A（）A（）a（）a（）子代基因型频率AA（）Aa（）aa（）子代基因型频率A（）a（）30%36%60%30%30%10%48%16%40%A配子占60%，a配子占40%。AA占36%，Aa占48%，aa占16%。A占60%，a占40%。不变。结论：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，即自然选择对性状没有作用；⑤基因A和a都不产生突变,如果满足以上5个条件，基因频率就可以代代保持稳定不变，这就是哈代---温伯格平衡，也称为遗传平衡定律。思考·讨论P111用数学方法讨论基因频率的变化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？你能举出哪些实例？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？这5个条件不可能同时成立;例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。学业水平测试:P104页

模拟测试1.假设某昆虫种群非常大，对该种群基因频率没有影响的是（）A.自然选择

B.迁入或迁出

C.随机交配D.基因突变C影响种群基因频率变化的因素有：自然选择、迁入和迁出、突变（包括基因突变和染色体变异）、遗传漂变（是小的群体中，由于自然灾害或种群迁移等原因，不同基因型个体生育的子代个体数有所变动而导致基因频率的随机波动）等。总结：种群基因频率和基因型频率的相关计算1.通过基因型频率计算基因频率①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。②一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率。2.用哈代-温伯格平衡（遗传平衡定律）计算基因频率和基因型频率在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对（Aa）时，设A基因的频率=p，a基因的频率=q，则有p+q=1,那么(p+q)2=p2+2pq+q2=1，因此：AA基因型的频率=p2，Aa基因型的频率=2pq，aa基因型的频率=q2。那么，当基因只位于X染色体上时又如何计算呢？课后分层检测案19:P60种群基因组成的变化

〔合格考全员做〕（学业水平一、二）7.调查某校学生中某种性状的各种基因型及比例如表所示，则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是（）A.88%、12%B.76%、24%

C.85.2%、14.8%D.12%、88%C基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY比例（%）41201362假设调查的学生人数为100人，则XB基因=〔（41×2+20+36）÷（40+20+1×2+36+2）〕×100%；Xb基因=〔（20+1×2+2）÷（40+20+1×2+36+2）〕×100%，或Xb基因==1-XB基因频率。（1）X染色体基因频率的计算XBXb基因型=XBXb的总数个体总数×100%XB基因=Xb基因=总结：种群基因频率和基因型频率的相关计算（2）X染色体基因型频率的计算(例如：求XBXb基因型频率)3.自交和自由交配与基因频率和基因型频率的关系①自交：纯合子增多，杂合子减少，不改变基因频率②自由交配：在无基因突变等的理想状态下，处于哈代--温伯格平衡（遗传平衡定律）的种群，自由交配不会改变基因频率和基因型频率！如果一个种群没有遗传平衡，自由交配不改变基因频率，但会改变基因型频率。总结：种群基因频率和基因型频率的相关计算

一、种群基因组成的变化

（二）、种群基因频率的变化1.可遗传变异的来源：P112

基因突变、基因重组和染色体变异。

（基因突变+染色体变异=突变）2.可遗传的变异提供了生物进化的原材料：P112（1）基因突变产生新的等位基因，可以使种群基因频率发生变化；（2）基因产生的等位基因，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。

生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？（P112）

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）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。

一、种群基因组成的变化

（三）、自然选择对种群基因基因频率变化的影响探究·实践：P112探究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（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，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。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，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。提出问题：桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？作出假设：——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————。

黑褐色的生存环境不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。探究·实践：P113探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究思路：创设数字化问题情景的方法来探究

创设情境事例（其中数字是假设的）：

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，使得浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。

第一年第二年第三年第四年…….基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%12.9%25.8%61.3%26%74%14.3%29.7%56.0%29%71%探究·实践：P113探究自然选择对种群基因频率变化的影响

讨论

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？

树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，浅色个体容易被天敌发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已经被天敌捕食，导致个体数减少，进而影响出生率。

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，因为天敌在捕食时桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。

一、种群基因组成的变化

（三）、自然选择对种群基因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；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。因此，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。（P114)突变是不定向的，而自然选择是定向的。回顾旧知：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（一）、种群和种群基因库

注意：3个名词概念及基因频率的计算（二）、种群基因频率的变化→生物进化的实质

注意：可遗传变异提供了生物进化的原材料（三）、自然选择对种群基因基因频率变化的影响注意：突变是不定向的，而自然选择是定向的。15班未讲练习与应用:书本P114页

一、1.（1）（）（2）（）（3）（）2.（）3.（）4.（）√D×√CC

一、种群基因组成的变化

（三）、自然选择对种群基因基因频率变化的影响探究·实践：P115探究抗生素对细菌的选择作用实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。方法步骤：1.用记号笔将培养皿分区。2.将大肠杆菌均匀涂布在培养基上。3.将含抗生素的制片和不含抗生素的纸片置于不同的分区，盖上皿盖。4.培养皿倒置，37℃培养12h。观察培养基上大肠杆菌生长情况。

一、种群基因组成的变化

（三）、自然选择对种群基因基因频率变化的影响探究·实践：P115探究抗生素对细菌的选择作用讨论1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？2.你的数据是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？说说你的理由。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌探究·实践：P115探究抗生素对细菌的选择作用讨论3.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？5.滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？请你查阅资料，举出更多滥用抗生素的实例。

在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异对它是有利的。有利于生物在特点环境中生存和繁殖的变异就是有利变异。这些做法都会促进耐药菌的产生。自行查阅资料，了解更多抗生素相关内容。

二、隔离在物种形成中的作用

（一）、物种的概念：P116能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。

注意1：物种与种群的区别①同一物种可以分布在不同区域；种群是同一区域内的同一物种的全部个体；②种群是物种繁殖和进化的基本单位。注意2：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能生育不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。马驴骡子

二、隔离在物种形成中的作用

（二）、隔离及其在物种形成中的作用：P1161.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，也不能生育不能产生可育的后代的现象；2.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。2.隔离：地理隔离和生殖隔离都是指不同群体间的个体，在自然条件下基因不