6.3种群基因组成的变化与物种的形成高一生物高效课件（人教版2019必修2）

第3节种群基因组成的变化与物种形成探究：如果在翅色为绿色的昆虫群体当中，偶然发现了一个褐色翅膀的变异个体，你能预测这种昆虫将发生怎样的变化呢？预测“群体”发展模式：是否是可遗传变异是否是有利变异是否有机会繁殖生物进化的基本单位个体种群表型基因自然选择直接作用的对象能世代延续的能在群体中扩散

可见，研究生物的进化，仅研究个体的表型是不够的，还必须研究___________________；群体基因组成的变化连一连01种群和种群基因库(一)种群和种群基因库生活在一定区域的同种生物全部个体的集合1、种群的概念：（1）一个池塘中的全部鱼（2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一片草地上的成年梅花鹿否是否否2、种群的特点：种群是生物繁殖的基本单位。种群是生物进化的基本单位。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。3.种群变化的根本原因：种群基因库种群基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。A.一个种群的基因库包括这个种群所含的全部基因B.生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D.基因突变可改变基因库的组成练习：下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是（

）C4、基因频率基因频率=某基因的总数全部等位基因的总数X100%A基因频率=AA+aX100%如：a基因频率=aA+aX100%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型频率=该基因型个体数该种群个体总数×100%基因型频率：在一个种群中，某种基因型个体数占该种群个体总数比值。解：因为只有A和a两个基因，所以100个个体共有_____个基因。A基因的数量是:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿a基因的数量是:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿A基因的频率为:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿a基因的频率为:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

2×30+60=120个120÷200=60%2002×10+60=80个80÷200=40%【例1】某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？5、基因频率的计算方法：A+a=

1方法一：概念法【例2】假如一个昆虫种群中有AA占30％，Aa60％，aa占10％。那么A、a的基因频率是多少？A=AA%+1/2Aa%a=aa%+1/2Aa%=30%+30%=60%=10%+30%=40%基因频率=纯合子频率+1/2杂合子频率方法二：通过基因型频率计算【例3】某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的基因频率为多大？基因的总数：XB+Xb=200×2+200×1=600色盲基因的总数：Xb=15×1+5×2+11×1=36色盲基因的基因频率为36÷600=6%。基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY人法三：若某基因只位于X染色体上某基因的数目雌性个体数×2+雄性个体数×100%基因频率=二、用数学方法讨论基因频率的变化

1.假设的昆虫群体满足以下五个条件：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和繁殖的机会是均等的（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。思考·讨论用数学方法讨论基因频率的变化亲代基因型的比值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()子代基因频率A()a()30%30%30%10%40%60%16%48%36%雌配子雄配子A(60%)a(40%)A(60%)a(40%)36%AA24%Aa24%Aa16%aa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%60%60%40%40%36%36%48%48%16%16%种群的基因频率会同子一代一样

【思考+总结】这样的种群：①自由交配时，基因频率

，基因型频率

。②若为自交，基因频率

，基因型频率

。③设A的基因频率为p,a的基因频率为q，自由交配时，子代基因型情况？课下思考？不变不变（4）想一想，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？如果上述5个假设都成立，种群基因频率在世代繁衍过程中______发生变化，称为遗传平衡。不会遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）：可用数学方程式表示：(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1（其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率）p+q永远为1，p2代表AA频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。雌配子雄配子A(p)a(q)A(p)a(q)AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)方法四：利用遗传平衡定律计算由此可见，如果满足上述五个条件（见课本），则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变，这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。1.在某一种群中，经过调查得知，隐性性状（等位基因用A、a表示）约占9％，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别约为（）

、0.82、0.55

、0.42、0.73C方法四：利用遗传平衡定律计算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？不可能都成立。例如：翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。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？基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体有益还是有害。突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。4.一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。假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？320只aa=640/（640+360）=0.64a=所以：0.8A=1-0.8=0.2则:Aa=2pq=2×0.8×0.2=0.32Aa的个体数=0.32×(640只+360只)=320只5.已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000。请问在人群当中，该病致病基因的基因频率以及携带此隐性基因的杂合基因型频率各是多少？1/10099/50006．已知某种群中，AA基因型频率为20%，aa基因型频率为40%，（1）求该种群个体自由交配一代后，基因型AA、Aa、aa的频率，A、a的基

因频率，子二代，子三代呢（2）求该种群个体自交一代后，基因型AA、Aa、aa的频率，A、a的基因频率，子二代，子三代呢？AA=16%Aa=48%aa=36%A=40%a=60%子一代：AA=30%Aa=20%aa=50%A=40%a=60%子二代：AA=35%Aa=10%aa=55%A=40%a=60%子三代：AA=37.5%Aa=5%aa=57.5%A=40%a=60%规律：连续自交，基因型不断变化，基因频率不变规律：连续自由交配，从F1开始基因频率和基因型频率都不变

蝗虫的寿命不足一年，所有的蝗虫会在秋风中死去。

来年春夏之交在草丛之中新的蝗虫种群又会出现。

个体有新老交替，基因却会代代相传。

同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群基因组成上会有什么变化吗？思考：02种群基因频率的变化变异基因突变是自然界中普遍存在的。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。在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？

种群基因频率的变化原因不可遗传的变异可遗传的变异突变基因突变染色体变异基因重组例如：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，那么每一代出现的基因突变数是多少呢？2×1.3×104×10－5×108=2.6×107个体突变数种群突变数(1)基因突变率很低，还能为生物进化提供原材料吗？

对每个基因来说突变率很低，但由于种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。(2)基因突变大都是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料？

突变的有害还是有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境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风吹到海里淹死。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。不同翅型的昆虫(3)为什么突变和重组只是提供生物进化原材料？由于突变和基因重组都是

的、

的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定种群基因频率的变化

。随机不定向方向

那么种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？突变基因重组新的等位基因多种多样的基因型突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向作用种群中出现大量可遗传的变异形成变异是随机的、不定向的特点

那么种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？探究自然选择对种群基因频率变化的影响英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S),浅色（s)。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。英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S),浅色（s)。19世纪中叶以前20世纪中叶桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低？自然选择可以使种群的基因频率定向改变。提出问题：作出假设：s>95%s<5%探究自然选择对种群基因频率变化的影响1111+22+63=11.5%【探究思路】1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为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%。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11.5%22.9%65.6%23%77%结论：环境的选择作用使s基因频率越来越低。即自然选择使种群基因频率发生定向改变。根据教材P112～113“探究·实践”提供的资料，回答下列问题：(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？会影响。因为树干变黑后，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。(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。因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因。(3)根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。(4)根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？自然选择。因为在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多机会产生后代，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保留下来的机会少，相应基因的频率会下降。(三)自然选择对种群基因频率变化的影响

在自然选择的作用下，种群的基因频率会_____________，导致生物_______________________。发生定向改变朝着一定的方向不断进化1、自然选择改变种群基因频率的过程：

在自然选择的作用下，具有________的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因的频率会不断_____；相反，具有________的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会____；

有利变异提高不利变异下降2、生物进化的实质：种群基因频率在自然选择作用下的定向改变（P114）4、生物进化的方向是指

。适应环境的方向3、“自然选择”中的自然是指

____

。环境03探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用一般情况下，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。①培养皿分区、标号。

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。目的

要求：方法步骤：①②③④②涂布平板。探究•实践③将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置：①号不含抗生素，②-④号含抗生素④将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。⑤观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。⑥从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养。重复步骤②~⑤1.在培养基上是否有细菌生长？在放有抗生素纸片的区域呢？结果和

结论:2.在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？

有在放有抗生素纸片的周围区域没有细菌生长，形成了抑菌圈

抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;说明在抗生素对细菌的选择作用下，细菌的抗药性逐渐增强。第1代第2代第3代讨论:1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？

因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。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。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。支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。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？你怎么理解变异是有利还是有害的？在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。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。下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”的探究实践的说法，错误的是A.放置不含抗生素的纸片起对照作用B.耐药菌发生了基因突变，不利于其生存C.重复几代，抑菌圈的直径会逐渐减小D.本实验说明抗生素对细菌有选择作用C滥用抗生素会使人体内细菌产生耐药性，如果被细菌感染，则往往由于体内细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法正确的是A.抗生素的滥用导致细菌向“耐药性”细菌方向变异B.细菌中本来就存在耐药性个体，长期使用抗生素导致“耐药性”基因频率下降C.耐药性强的细菌可能发生了基因突变或染色体变异D.种群基因频率的变化趋势在一定程度上反映了生物进化的方向D再次看一下桦尺蛾的变化1、桦尺蛾进化了吗？为什么？2、20世纪的曼彻斯特桦尺蛾有没有形成新物种呢？19世纪中叶以前的桦尺蛾20世纪中叶的桦尺蛾s>95%s<5%怎样判断两个种群是不是属于同一物种？或者说进化到什么程度，就可以形成新的物种？04隔离在物种形成中的作用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称为一个物种。1．物种的概念1.物种及隔离的相关概念1.地理隔离不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。2.隔离概念及类型概念：类型：由于地理阻隔而不能发生基因交流的现象。2.隔离概念及类型2.生殖隔离无法交配或交配后不能产生可育后代的现象。类型：种群物种概念生活地域相互关系同一区域同一区域或不同区域一个物种可以包括多个种群，种群是物种繁殖、生物进化的基本单位。生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。是生物繁殖的基本单位。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。种群与物种的区别

它们之间还能自由交配并产生可育的后代吗？地理隔离生殖隔离长期物种形成的常见的方式：

加拉帕戈斯群岛加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160-950km。英国博物学家达尔文在乘坐“小猎犬”号的环球航行中,于1835年中途停靠在加拉帕戈斯群岛.他被400余种群岛所特有的奇特生物吸引,在这里进行了一个多月的考察研究.通过对比该群岛物种与南美大陆物种的相似与差异性,最终得出了举世闻名的“进化论”,打破了欧洲教廷延续了数千年的“上帝造人”说.但他也因此受到了教廷的长期迫害.进化的启蒙地

加拉帕戈斯群岛不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。这些岛屿是500万年前由海底的火山喷发后形成的，比南美大陆的形成晚的多。加拉帕戈斯群岛上的地雀加拉帕戈斯群岛生活着13种地雀，这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在着生殖隔离，推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，13种地雀是由同一种地雀的13个种群进化而来的这些地雀的祖先都来自南美大陆的同一种地雀，什么原因导致每个岛上的地雀种类不同呢？1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？不一样。因为突变是随机发生的。3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改