2024年新教材高中生物第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第1课时种群基因组成的变化导学案新人教版必修2

第3节种群基因组成的变更与物种的形成[学习目标]1.举例说明种群、基因库、基因频率的概念，学会用数学方法探讨基因频率的变更。2.结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。3.探究自然选择对种群基因频率的影响。第1课时种群基因组成的变更学问点一种群和种群基因库1．种群是生物进化的基本单位自然选择干脆作用的是生物个体，而且是个体的eq\o(□,\s\up3(01))表型，但个体eq\o(□,\s\up3(02))表型会随着个体的eq\o(□,\s\up3(03))死亡而消逝，确定表型的基因却可以通过eq\o(□,\s\up3(04))生殖而世代持续，并且在群体中扩散，因此生物进化应当探讨群体的eq\o(□,\s\up3(05))基因组成的变更。2．种群和种群基因库(1)种群概念：生活在eq\o(□,\s\up3(06))肯定区域的eq\o(□,\s\up3(07))同种生物的eq\o(□,\s\up3(08))全部个体的集合。(2)种群特点①种群中的个体并不是机械地集合在一起。②一个种群其实就是一个eq\o(□,\s\up3(09))繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的eq\o(□,\s\up3(10))基因遗传给后代。③种群在繁衍过程中，eq\o(□,\s\up3(11))个体有新老交替，eq\o(□,\s\up3(12))基因却代代相传。(3)基因库和基因频率①基因库：一个种群中全部个体所含有的eq\o(□,\s\up3(13))全部基因，叫作这个种群的基因库。②基因频率a．概念：在一个种群基因库中，某个基因占eq\o(□,\s\up3(14))全部等位基因数的比值。b．计算公式：基因频率＝eq\f(某种基因数目,限制同种性状的等位基因的总数)。,eq\a\vs4\al(问题探究)种群的基因库是始终不变的吗？试分析缘由。提示：不是。基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入、迁出等都会使种群的基因库发生变更。[例1]德国小蠊(二倍体)是常见的室内昆虫。随机取样的德国小蠊个体中，ss个体数为6，SS个体数为26，Ss个体数为18。则s的基因频率为()A．0.26 B．0.3C．0.46 D．0.58解题分析s的基因频率＝eq\f(s基因总数,S基因总数＋s基因总数)＝eq\f(6×2＋18,6＋26＋18×2)×100%＝30%。答案B[例2]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基因的频率是()A．30% B．62%C．60% D．70%解题分析依据题意可知，Aa个体占30%，则A的基因频率为55%＋30%×1/2＝70%，a的基因概率为15%＋30%×1/2＝30%，D正确。答案D[例3]在一次红绿色盲的调查中共调查男女各200名，调查发觉，女性红绿色盲基因的携带者15人，女性色盲5人，男性色盲11人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是()A．4.5% B．6%C．9% D．7.8%解题分析XBXb15人，XbXb5人，XbY11人，所以基因b的数目＝15×1＋5×2＋11×1＝36个，因此，红绿色盲基因的频率＝eq\f(36,200×2＋200)×100%＝6%。答案B[例4]在某一遵循遗传平衡定律的人群中，经调查得知，隐性性状者为16%，则该性状不同类型的基因型频率分别是(按AA、Aa、aa依次排列)()A．0.36、0.48、0.16 B．0.48、0.36、0.16C．0.16、0.48、0.36 D．0.16、0.36、0.38解题分析由题干可知，该人群中隐性性状者为16%，即aa＝16%，依据遗传平衡公式a2＝aa基因型频率可得，a的基因频率是eq\r(16)%即40%，A的基因频率是1－40%＝60%，因此该人群中AA的基因型频率＝(A的基因频率)2＝60%×60%＝0.36，Aa的基因型频率＝2×(A的基因频率)×(a的基因频率)＝2×40%×60%＝0.48，A正确。答案A技法提升有关基因频率计算题的解法(1)常染色体上基因频率的计算①已知各基因型及其个体的数量，求基因频率。此类题型可用定义公式计算，即某基因的频率＝[(该基因纯合子个体数×2＋杂合子个体数)÷(总个体数×2)]×100%。②已知基因型频率，求基因频率。此类题型可以将百分号去掉，按定义公式计算或干脆用“某基因的基因频率＝该基因纯合子的百分比＋杂合子百分比的1/2”来代替。如基因A的频率＝AA的频率＋1/2Aa的频率，基因a的频率＝1－基因A的频率。(2)位于性染色体上基因频率的计算A的基因频率＝eq\f(2NXAXA＋NXAXa＋NXAY,2NXAXA＋NXAXa＋NXaXa＋NXAY＋NXaY)×100%，a的基因频率＝eq\f(2NXaXa＋NXAXa＋NXaY,2NXaXa＋NXAXa＋NXAXA＋NXaY＋NXAY)×100%。(N表示基因型的个体数)(3)遗传平衡状态下基因频率的计算①遗传平衡状态的条件：a．种群特别大。b．种群中全部的雌雄个体间都能自由交配并产生后代。c．没有基因突变的发生。d．没有迁入和迁出。e．没有自然选择(不同个体生存和繁殖的机会是相等的)。②基因频率与基因型频率的计算公式设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。③若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为eq\r(m)。学问点二种群基因频率的变更和自然选择对种群基因频率的影响1．种群基因频率的变更

(2)可遗传变异的形成eq\o(□,\s\up3(03))基因突变产生新的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的eq\o(□,\s\up3(04))基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。(3)变异的有利和有害是相对的，是由eq\o(□,\s\up3(05))环境确定的。2．自然选择对种群基因频率的影响(1)实例分析(桦尺蠖体色进化)(2)原理分析(3)生物进化的实质：在eq\o(□,\s\up3(09))自然选择的作用下，种群的基因频率会发生eq\o(□,\s\up3(10))定向变更，导致生物朝着eq\o(□,\s\up3(11))肯定的方向不断进化。[例1]依据现代生物进化理论，下列说法正确的是()A．突变、重组和自然选择都是定向的B．生物进化的实质是种群基因型频率的变更C．种群内基因频率的变更在世代间具有连续性D．种群内基因频率变更的偶然性随种群数量下降而减小解题分析突变和重组是不定向的，自然选择是定向的，A错误；生物进化的实质是种群基因频率的变更，B错误；种群中基因频率的变更在世代间具有连续性，导致生物不断进化，C正确；种群中基因频率变更的偶然性随种群数量下降而增大，D错误。答案C[例2]下列有关基因频率与生物进化的描述，正确的是()A．生物在进化的过程中不肯定有基因频率的变更B．生物只要发生进化，基因频率就会变更C．变异使基因频率定向变更D．只有基因突变，才导致基因频率发生变更解题分析生物进化的实质是种群基因频率的变更，只要生物进化了，基因频率肯定发生了变更，A错误，B正确；变异是不定向的，自然选择可使基因频率发生定向变更，C错误；基因频率的变更与突变、迁入和迁出、自然选择等多种因素有关，D错误。答案B学问点三探究抗生素对细菌的选择作用1．原理：一般状况下，肯定浓度的抗生素会杀死eq\o(□,\s\up3(01))细菌，但变异的细菌可能产生eq\o(□,\s\up3(02))耐药性。在试验室连续培育细菌时，假如向培育基中添加eq\o(□,\s\up3(03))抗生素，耐药菌有可能存活下来。2．目的要求：通过视察细菌在含有抗生素的培育基上的生长状况，探究抗生素对细菌的eq\o(□,\s\up3(04))选择作用。3．方法步骤(1)用记号笔在培育皿的底部画eq\o(□,\s\up3(05))2条相互垂直的直线，将培育皿分为4个区域，分别标记为①～④。(2)取少量细菌的培育液，用eq\o(□,\s\up3(06))无菌的涂布器(或无菌棉签)匀称地涂抹在培育基平板上。(3)用无菌的镊子先夹取1张eq\o(□,\s\up3(07))不含抗生素的纸片放在①号区域的中心，再分别夹取1张eq\o(□,\s\up3(08))抗生素纸片放在②～④号区域的中心，盖上皿盖。(4)将培育皿倒置于eq\o(□,\s\up3(09))37_℃的恒温箱中培育eq\o(□,\s\up3(10))12～16h。(5)视察培育基上细菌的生长状况。纸片旁边是否出现了抑菌圈？假如有，测量和记录每个试验组中eq\o(□,\s\up3(11))抑菌圈的直径，并取平均值。(6)从eq\o(□,\s\up3(12))抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到eq\o(□,\s\up3(13))已灭菌的液体培育基中培育，然后重复步骤(2)～(5)。如此重复几代，记录每一代培育物抑菌圈的直径。留意：试验结束后，应将耐药菌、培育基、纸片等进行eq\o(□,\s\up3(14))高温灭菌处理。4．结果在培育基上eq\o(□,\s\up3(15))有(填“有”或“无”)细菌生长，在放有抗生素纸片的区域eq\o(□,\s\up3(16))无(填“有”或“无”)细菌生长。连续培育几代后，抑菌圈的直径会eq\o(□,\s\up3(17))变小。5．结论抗生素对细菌具有eq\o(□,\s\up3(18))定向选择作用。eq\a\vs4\al(问题探究)为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？提示：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。eq\a\vs4\al(问题探究)在本试验的培育条件下，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？提示：有利的，基因突变具有随机性和不定向性，有利或有害取决于所处的环境条件，在本试验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故为有利变异。有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。eq\a\vs4\al(问题探究)滥用抗生素的现象特别普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就干脆吃抗生素；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？提示：滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增加，导致抗生素药物失效。[例1]2015年4月14日《楚天都市报》报道：湖北爆发致命超级细菌，导致一名3岁男童死亡。超级细菌是指对多数抗生素耐药的细菌，能让抗生素失效造成人体严峻感染。下列关于超级细菌的叙述不符合达尔文进化观点的是()A．超级细菌对多数抗生素具有耐药性，是抗生素不断选择的结果B．细菌中原来就存在对抗生素具有耐药性的个体C．抗生素的选择和细菌的变异都是定向的D．新品种抗生素的运用会影响超级细菌的进化解题分析抗生素的选择是人为条件下的选择，是定向的，但细菌的变异是非定向的，C项符合题意；细菌中原来就有对抗生素具有耐药性的和不具有耐药性的个体，在抗生素的运用过程中，具有耐药性的细菌存活下来，并将这种耐药性遗传给下一代，不具有耐药性的细菌死亡，所以超级细菌对多数抗生素具有耐药性是抗生素不断选择的结果，A项和B项均不符合题意；环境的定向选择作用确定着生物进化的方向，当环境因素发生变更时，会影响生物进化的方向，所以新品种抗生素的运用会影响超级细菌的进化，D项不符合题意。答案C[例2]医学上在治疗由细菌引起的感染性疾病时，通常要进行细菌的耐药性监测，试验方法如下：将含有肯定浓度但抗生素种类不同的滤纸片，放置在已接种被检菌的固体培育基表面，抗生素向四周扩散，假如抑制细菌生长，则在滤纸片四周出现抑菌圈(图中里面的圈)，结果如图所示。(1)图中最有效的是________培育皿中的抗生素，缘由是________________________。(2)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理，并测定细菌数量变更，试验结果如图所示，向培育基中加抗生素的时刻为b点，理由是抗生素使细菌中____________的个体大量死亡而数量下降。尽管有抗药性基因存在，但运用抗生素仍旧能治疗由细菌引起的感染，缘由在于细菌种群中________________________________。(3)假如长期运用同一种抗生素，细菌抗药性会增加的缘由是________________________________________________________。解题分析(1)抗生素抑制细菌生长的作用越强，抑菌圈的直径越大。(2)b点处细菌数量减小，虽然细菌中极少数具有抗药性，但大多数不具有抗药性的细菌能够被杀死。(3)抗生素不断对细菌进行选择，抗药性不断积累。答案(1)BB的抑菌圈最大(2)不具抗药性有抗药性基因的个体占极少数(3)抗生素对细菌的抗药性变异进行了定向选择1．对种群概念的正确叙述是()A．不同空间中同种生物个体的总和B．生活在肯定区域的同种生物的全部个体C．一片水田中的全部鱼的总和D．一个生态环境中有相互关系的动植物的总和答案B2．下列可作为一个基因库的是()A．一条染色体上的全部基因B．一个个体所携带的全部基因C．一个生物具有的全部基因D．一个种群所含的全部基因答案D3．下列哪项不是生物进化的原材料()A．基因突变 B．基因重组C．不遗传的变异 D．染色体变异答案C解析突变和基因重组为生物进化供应了原材料，其中突变又包括基因突变和染色体变异。4．生物的变异可以为进化供应原材料。下列关于变异与进化的叙述，不正确的是()A．自然选择干脆选择的是个体的表型B．种群中限制某一性状的全部等位基因的总和称为基因库C．自然选择导致种群的基因频率发生定向变更D．桦尺蠖种群颜色的变更是一种适应性进化，这种适应性变更是自然选择所造成的答案B解析一个种群中全部个体所含有的全部基因，称为这个种群的基因库，B错误。5