高中生物必修二课件14：7-2-1 种群基因频率的改变与生物进化

种群基因频率改变与生物进化（一）种群基因频率的改变及生物进化种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的一个原材料自然选择决定生物进化的一个方向

进化的实质是种群基因频率的改变（二）隔离和物种的形成（三）共同进化和生物多样性的形成现代生物进化理论的主要内容生物都会死亡，但它们在有生之年会努力地把自己的基因传承下来。仅仅是一个个体可以完成传承吗？可见研究生物的进化仅仅研究个体是不够的，必须以群体为单位进行研究。这个群体就是种群！这个群体需要满足什么条件？1.种群的概念:

生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。一、种群是生物进化的基本单位卧龙自然保护区猕猴1.下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水稻、水草B.一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜C.一块朽木上的全部真菌D.一个池塘中全部鱼B2.下列关于种群的说法不正确的是（）A.种群是生物进化的基本单位B.种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群D.同一种群的个体可以自由交配C种群概念的要点：1、同种生物的全部个体，概念的外延不能扩大，也不能缩小。2、个体之间必须可以相互交配，实现基因的交流和传递。3、一个物种可以形成很多种群。如果这两个鱼塘的鱼都是鲤鱼，它们属于一个种群还是两个种群？属于两个种群。因为它们不能生活在一起，不能够发生基因交流。2、种群的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后代。同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？阅读114页的第三自然段，探究并回答问题。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。这句话是什么意思？(一)种群是生物进化的基本单位性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。阅读114页的第三自然段，探究并回答问题。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。这句话是什么意思？(一)种群是生物进化的基本单位性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。3.基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。4.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率。(一)种群是生物进化的基本单位基因频率＝该基因的总数该等位基因的总数5、基因型频率：在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。

此种基因的个数种群中该对等位基因的总数此种基因的个数=纯合子个体数X2＋杂合子个体数种群中该对等位基因的总数=个体总数X2(1)通过基因型个体数量计算基因频率某种基因的基因频率=基因频率和基因型频率的计算：1、基因在常染色体上基因频率的计算

此种基因的个数种群中该对等位基因的总数此种基因的个数=纯合子个体数X2＋杂合子个体数种群中该对等位基因的总数=个体总数X2(1)通过基因型个体数量计算基因频率某种基因的基因频率=基因频率和基因型频率的计算：1、基因在常染色体上基因频率的计算例:如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基因的基因频率为:a基因的基因频率为：基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%某基因型的个体数个体总数基因型频率=基因频率=

纯合子频率+1/2杂合子频率(2)通过基因型频率计算基因频率某基因型的个体数个体总数基因型频率=基因频率=

纯合子频率+1/2杂合子频率(2)通过基因型频率计算基因频率2.AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%那么A、a的基因频率是多少？（）

A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%通过基因型频率计算基因频率A=24%+1/2X72%=60%DA%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%1．已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有3000人的人群中，蓝眼的人360人，褐眼纯合子的有1200人，其中杂合子有1440人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为（）A.0.64和0.36B.0.36和0.64C.0.50和0.50D.0.82和0.18A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%A2、基因在性染色体上基因频率的计算（1）基因频率=某基因的数目2×女性个体数+男性个体数×100%例1.某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（）。

A.15%B.3.88%C.5.17%D.10.3%C2、基因在性染色体上基因频率的计算（1）基因频率=某基因的数目2×女性个体数+男性个体数×100%例1.某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（）。

A.15%B.3.88%C.5.17%D.10.3%C1.据调查,某小学的学生中,基因型的比例为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%),则在该小学XB和Xb的基因频率分别为()

A．6%、94%B．92%、8%C．78%、22%D．69%、6%B2.在某一地区的遗传学调查中发现,该地区男性色盲占该地区男性总人口的7%,则该地区男性中,XB和Xb的基因频率分别为______和_______,该地区的女性色盲占该地区女性总人口的比例为________。0.49%93%7%男性色盲XbY男性正常XBY女性色盲XbXb

女性正常XBXBXBXb不能把Y计算进去教材P115：思考与讨论假设某种群满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代③没有迁入与迁出④AA、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控制的翅型性状没有作用）⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的频率AA()Aa()aa()子代种群的基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%60%40%16%

A60%a40%卵细胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一代基因型频率

亲代子一代

子二代

子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%题中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率

;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？

基因频率和基因型频率的关系转换设一对等位基因为A和a，其频率分别为p与q（p+q=1）。种群中亲代（AA和aa）个体的交配是随机的，而且又没有自然选择，每个个体都为下代提供了同样数目的配子，所以两性个体之间的随机交配可以归结为两性配子的随机结合，而且各种配子的频率就是基因频率。雄性个体产生的配子A频率为p、a配子频率为q，雌性个体产生的配子频率A频率为p、a配子频率为q。根据基因的随机结合，用下列式子可求出子代的基因型频率：♂(pA+qa)×♀(pA+qa)=(p(A)+q(a))2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)即AA的基因型频率为：p2，

Aa的基因型频率为：2pq，

aa的基因型频率为：q2，（3）遗传平衡公式：哈迪-温伯格定律但要符合那5个条件一对等位基因的频率之和等于1即AA%+Aa%+aa%=1即A%+a%=1各基因型频率之和等于1：p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的频率，q表示基因a的频率一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体是哈迪-温伯格平衡，那么杂合子蛾的频率为多少？0.32设显性基因频率为P,隐性基因频率为q。根据哈迪-温伯格定律（p+q)2=P2+2pq+q2=1

因为

q2=640/(640+369)=0.64所以

q=0.8又因为P+q=1所以

p=1—q=1—0.8=0.2根据定律，杂合子在群体的频率应为2pq=2*0.8*0.2=0.32某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体AA百分比、A基因频率的变化依次为A．不变，不变；增大，不变B．增大，不变；不变，不变C．不变，增大；增大，不变D．不变，不变；不变，增大A1.在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（

）

A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36A2.在一个种群中，基因型AA、Aa、aa的个体分别占25%、50%、25%。若基因型aa的个体失去繁殖能力，则随机交配一代后，子代中基因型为aa的个体所占的比例为

A.1/6

B.1/9

C.1/8

D.1/3B

哈迪-温伯格定律是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第⑤点假设（⑤基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立，这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？与基因突变的普遍性相违背。满足五个假设条件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.这也从反面说明了在自然界中,种群的基因频率迟早要发生变化,也就是说种群的进化是必然的.影响种群基因频率变化的原因有哪些？突变、自然选择、迁入和迁出、遗传漂变等不能遗传的变异可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变二、突变和基因重组产生生物进化的原材料变异1.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。

例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？2×104×10－5个体×108种群=2×1072.个体的突变率很低，但种群的突变率高3.突变有害有利取决于生存的环境条件4.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基因型，从而使种群出现大量可遗传变异。结论：突变和基因重组产生进化的原材料变异是不定向的突变和基因重组产生进化的原材料,不能决定生物进化的方向（1）根据前面所学的你能做出假设吗？“探究自然选择对种群基因频率的影响”长满地衣的树干上的桦尺蠖

黑褐色树干上的桦尺蠖

自然选择可以使种群的基因频率定向改变（2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，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，桦尺蠖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%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%升高降低自然选择使种群的基因频率定向改变即自然选择决定生物进化的方向(3)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因。（三）自然选择决定生物进化的方向变异是不定向的自然选择不利变异不断淘汰有利变异积累加强基因频率定向改变生物定向进化导致1.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些突变产生的原因是()A．灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入B．工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C．自然选择作用D．人工选择的作用森林时期工业时期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%C2.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有______的特性，而这种特性是生物进化的

。(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了______作用，而这种作用是______的，它决定着生物进化的______。变异原材料选择方向定向（三）自然选择决定生物进化的方向变异是不定向的自然选择不利变异不断淘汰有利变异积累加强基因频率定向改变生物定向进化导致（2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，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，桦尺蠖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%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%升高降低自然选择使种群的基因频率定向改变即自然选择决定生物进化的方向2、种群的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后代