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

种群基因组成的变化与物种的形成

自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，个体都会死亡，个体的表型会随着个体的死亡而消失，而决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。因此研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还须研究群体中基因组成的变化。为什么说种群才是生物进化的基本单位呢？种群和种群基因库Populationandpopulationgenepool1、概念：一、种群2、特点：②雌雄个体可以通过繁殖将各自的

遗传给后代。①一个种群其实就是一个

的单位；生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。繁殖基因3、举例：一片树林中的全部猕猴；一片草地上的所有蒲公英二、种群基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。三、基因频率在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比值叫做基因频率。基因频率=某基因总数全部等位基因的总数X100%四、基因型频率在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比值。基因型频率=某基因型个体数种群个体总数X100%A=AA+aX100%AA=AAAA+Aa+aaX100%某昆虫种群中，绿色翅的基因为A，褐色翅的基因位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。AA、Aa和aa的基因型频率分别是多少？A、a的基因频率又各是多少？注：就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因，这100个个体共有200个基因。A基因的频率为：（2×30+60）÷200=60%AA的基因型频率为：30÷100=30%Aa的基因型频率为：60÷100=60%aa的基因型频率为：10÷100=10%a基因的频率为：（2×10+60）÷200=40%

假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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？(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)将计算结果填入下表，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？用数学方法讨论基因频率的改变亲代基因型比值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()子代基因型的频率：AA为36%，Aa为48%，aa为16%。A配子：30%+1/2×60%=60%，a配子：10%+1/2×60%=40%亲代基因型比值：AA：30%、Aa：60%、aa：10%(1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？(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？子代种群的基因频率：A为60%，a为40%。(4)将计算结果填入下表，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？亲代基因型的比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()子一代基因型频率AA()Aa()aa()子一代基因频率A()a()子二代基因型频率AA()

Aa()

aa()

子二代基因频率A()

a()

30%30%30%10%36%16%48%60%40%36%16%48%60%40%设一对等位基因为A和a，其基因频率分别为p与q（p+q=1）亲代Aa和Aa自然交配后，F1具有AA、Aa、aa3种基因型；其基因频率如下列公式：[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；产生A配子的频率为A=p2+1/2×2pq=p2+pq=p(p+q)=p；产生a配子的频率为a=q2+1/2×2pq=q2+pq=q(p+q)=q。基因频率和基因型频率的关系转换通过上述计算可知，F1的基因频率没有发生改变。2、上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。5个条件为：①昆虫种群非常大；②所有雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；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。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？第一：足够大的种群往往是不存在；第二：种群中充分的随机交配也是不现实的（有偏好的交流）；或交配后不能产生后代等。第三：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，也有的同种的外来个体会迁入该种群；第四：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥定向选择作用。第五：基因突变每时每刻都有可能发生；所以从理论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然的。（2）可遗传变异作用：（1）可遗传变异来源基因突变染色体变异基因重组突变五、种群基因频率的变化①可遗传变异的形成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，可以形成多种基因型②可遗传变异的特点：随机性、不定向性提供了生物进化的原材料③可遗传变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

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。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。【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？探究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）探究自然选择对种群基因频率变化的影响第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？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？【讨论】：

会影响。树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。

直接选择的是表型（体色），而不是基因型。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。【分析结果，得出结论】：在自然环境的选择作用下，该种群控制浅色的s基因频率逐年下降，这说明自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。五、种群基因频率的变化(3)自然选择对种群基因频率变化的影响。更多提高定向改变不断进化生物进化的实质：种群基因频率的定向改变。自然选择决定生物进化的方向。√×√DCC在男女学生比例均等的某校学生中，有红绿色盲患者占4.5％，且全为男性，红绿色盲基因携带者占7％，在该校学生中的色盲基因频率是A11.5％

B、7.7％

C、8％

D、4.54％B解析：假设男女各有100人，则各个基因型人数为：XaY有9人，XAY有91人，XAXa有14人，XAXA有86人。则：a=9+149+91+86x2+14x2X100%=7.7％

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挑取细菌？是抗生素引起了耐药菌的产生吗？2、本实验培养条件下，耐药菌产生的变异是有利还是有害？怎么理解有利还是有害？3、滥用抗生素会带来什么后果？4、随着培养代数增加，抑菌圈直径将如何变化？1、抑菌圈边缘的菌落接触抗生素，经过抗生素选择后可能有的细菌具有耐药性。2、有利，取决于环境。3、导致细菌中具有耐药性的个体越来越多。4、抑菌圈直径会随培养代数的增加而减少。以上三种动物是否属于同一个物种？物种：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。马牛驴不是。

马和牛、驴和牛之间不能交配产生子代；马和驴虽能交配，但产生的后代——骡是不育的，因此三者属于不同的物种。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。

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，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。河流出现老鼠分隔两地河流干涸老鼠再次相遇结论①：隔离是物种形成的必要条件。结论②：生殖隔离是新物种形成的标志。加拉帕戈斯群岛是太平洋中靠近南美洲的一群火山岛，达尔文在环球考察时曾从这里发现，在13个岛屿上生活着13种地雀，它们喙的差别很大，不同种之间存在生殖隔离，达尔文推测这些地雀最初来自南美大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。加拉帕戈斯群岛地雀喙的演变隔离在物种形成中的作用分析讨论

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？2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？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？4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？

（1）由于这两个种群的个体数量都不多。

它们的基因频率可能是不一样的。（2）不一样，因为突变具有不定向性。（3）有差别，导致种群基因频率朝不同

的方向改变。（4）不会，因为只有一个小岛，个体之

间不存在隔离，都会有基因交流。加拉帕戈斯群岛地雀喙的演变物种形成的三个环节①突变和基因重组②自然选择③隔离随堂练习In-classpractice一、概念检测1.（1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（

）（2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（

）2、19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（

）A、两者尚未形成两个物种B、两者的外部形态有明显差异C、两者之间已经出现生殖隔离D、两者的基因库向不同方向改变√√D随堂练习In-classpractice二、拓展应用1、斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的吗？你能从染色体组的角度作出解释吗？

不可育，因为斑驴的染色体数为53条，在减数分裂时同源染色体联会紊乱，无法产生正常配子。2、新物种形成不一定要经过地理隔离