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22

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先有鸡还是先有蛋？甲同学说：当然是先有鸡了，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，也不能影响后代的性状。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。你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？导一定的道理但都不全面。它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一个生殖细胞成为一个新物种。思＋议1、什么是种群？2、什么是基因库？什么是基因频率？什么是基因型频率？用公式表示基因频率、基因型频率。3、计算基因频率的方法有哪些？4、突变和基因重组对生物进化的作用是什么？5、自然选择对基因频率有什么影响？与生物进化有什么关系？种群和种群基因库生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。1.种群一片草地上的所有蒲公英一片树林中的全部猕猴①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，并通过繁殖将各自的基因传给后代。②种群是物种繁衍、进化的基本单位。特点：展+评种群和种群基因库2.基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因。3.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。4.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。基因频率＝该基因的总数全部等位基因的总数×100%A=AA+a×100%如：基因型频率＝该基因型的个体总数种群全部个体总数×100%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基因频率和基因型频率的常用计算方法P1031、定义法1）若某基因在常染色体上或X、Y染色体同源区段上，则2）若某基因只出现在X染色体上，则基因频率和基因型频率的常用计算方法P104[例1]已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30000人的群体中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人(其中纯合子有12000人)。那么，在这个人群中A、a的基因频率分别是(

) A.64%和36% B.36%和64% C.50%和50% D.82%和18%A[例2]在一次红绿色盲的调查中，其调查男女各200名，调查发现，女性红绿色盲基因的携带者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是(

)% B.6% C.9% %B基因频率和基因型频率的常用计算方法P1042、利用基因型计算法(针对常染色体上或XY染色体同源区段上的基因)1)已知基因型的个体数，则基因频率＝[(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，则基因频率和基因型频率的常用计算方法[例3]某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是(

) A.50%、50% B.50%、62.5%%、50% D.50%、100%B

例：据调查，某小学的学生中，基因型为XBXB的比例为42.5%，XBXb为7%，XbXb的比例为0.5%，XBY为46%，XbY为4%，则在该地区XB和Xb的基因频率分别为(

)A.6%，8% B.8%，92%C.78%，92% D.92%,8%D将基因型频率中的百分号去掉，转化为基因型的个数，然后按照基因型个体数计算基因频率。基因频率和基因型频率的常用计算方法假设种群非常大，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填入下表。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%60%40%36%48%16%p表示A的基因频率，q表示a的基因频率AA%=p2

Aa%=2pqaa%=q2(p+q)2=p2+2pq+q2=1p+q=1基因频率和基因型频率的常用计算方法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%想一想，若干代后，种群的基因频率会同子一代一样吗？36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%由此可见，如果满足上述五个条件，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。若已知某种纯合子的基因型频率，即可直接开平方求出相应基因的频率。基因频率和基因型频率的常用计算方法伴X染色体遗传：设XB的频率为p，Xb的频率为q，在雄性群体中、雌性群体中和整个种群中，XB、Xb的基因频率都是p、q，且p＋q＝1。雄性群体中，XBY的频率＝XB的频率＝p，XbY的频率＝Xb的频率＝q；雌性群体中，XBXB的频率＝p2，XbXb＝q2，XBXb＝2pq。由于雌雄数目相等，整个群体中的某基因型频率是雌(雄)性中该基因型频率的1/2。

若在果蝇种群中，XB的基因频率为80%，Xb的基因频率为20%，雌雄果蝇数相等，理论上XbXb、XbY的基因型频率依次为(

) A.1%，2% B.8%，8% C.2%，10% D.2%，8%C自交与自由交配中基因频率的计算P1101）自交：杂合子自交，基因型频率发生变化，纯合子比例逐渐增大，杂合子比例逐渐下降，但基因频率不变。2）自由交配

在无突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率都保持不变。[例4]一个随机交配的足够大的种群中，某一相对性状(由基因A、a控制)中显性性状的基因型的频率是0.36，则(

) A.该种群繁殖一代后杂合子(Aa)的基因型频率是0.32 B.显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率 C.若该种群基因库中的基因频率发生变化，说明一定发生了基因突变 D.若该种群中A基因的频率为0.4，则表现为A基因所控制的性状的个体在种群中占40%A[例5]已知某种群中，AA基因型频率为25%，aa基因型频率为39%，则该种群的个体自交一代后，基因型AA的频率为(

) A.50% B.34% C.25%

D.61%B[例6]果蝇的体色由常染色体上的一对等位基因控制，基因型BB、Bb为灰身，bb为黑身。若人为地组成一个群体，其中80%为BB个体，20%为bb的个体，群体随机交配，其子代中Bb的比例为(

) A.25% B.32% C.50%

D.64%B自交与自由交配中基因频率的计算种群基因频率的变化

遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这说明在自然界中，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。

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，种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？

会发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。种群基因频率的变化

基因突变在自然界是普遍存在的。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。可遗传的变异变异不可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变提供了生物进化的原材料种群基因频率的变化

由于种群是由许多个体组成，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。思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料呢？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，对一个约有108个个体的果蝇种群来说每一代出现的基因突变数是：2×1.3×104×10－5×108=2.6×107（个）种群基因频率的变化

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。【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。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海风吹到海里淹死。某海岛上残翅和无翅的昆虫影响种群基因频率变化的因素：突变和基因重组、自然选择、迁移自然选择对种群基因频率的影响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。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。假设：自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择对种群基因频率的影响假设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%升高降低自然选择对种群基因频率的影响

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？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。在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？

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。自然选择对种群基因频率的影响种群基因频率发生定向改变不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累变异自然选择生物朝一定方向缓慢进化生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（不定向）（定向）在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。注意：进化中的定向与不定向①变异是不定向的。②自然选择是定向的。③种群基因频率的变化是定向的。④生物进化的方向是定向的。自然选择对种群基因频率的影响某植物种群中，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：（1）植物种群中的A、a基因频率分别是

、

（2）若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占

、

________

这时，A、a的基因频率分别是

、

。（3）依据现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化？

。原因是

。（4）生物进化的基本单位是

，生物进化的原材料是由

提供的，生物进化的实质是

。55%

45%42.5%

55%

45%没有基因频率没有发生改变种群突变和基因重组种群基因频率的改变32.5%

检思＋议1、探究抗生素对细菌的选择作用实验原理、实验目的、观测指标、实验结论？2、什么是物种？3、什么是生殖隔离？什么是地理隔离？4、隔离与物种形成的关系？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。目的要求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。展+评探究抗生素对细菌的选择作用方法步骤：1.用记号笔将培养皿分区。2.将细菌均匀涂布在培养基上。3.将含抗生素的纸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12-16h。5.观察培养基上细菌生长情况。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②~⑤仅凭以上步骤能否判断抗生素对细菌有怎样的选择作用？是否有抑菌圈？测量、记录。1.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、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。3、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。

这些做法都会促进耐药菌的产生。在自然选择的作用下，生物朝着一定的方向不断进化。物种的概念物种：指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。物种与种群的区别：

一个物种可以包括生活在不同地理区域的多个种群。只要各个种群相互交配仍能产生可育的后代，则是同一物种。物种的概念（1）全世界的人是一个物种吗？为什么？

都是一个物种，无论白人黑人、黄种人结婚，都能产生可育的后代。（2）马跟驴是一个物种吗？为什么？马（2n=64）驴（2n=62）骡子（2n=63）（3）骡是一个物种吗？为什么？不是。因为它不能繁殖后代。物种的概念（4）两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？

是一个物种，属于两个种群。（5）狮子和老虎是一个物种吗？是两个物种，虎狮兽是不育的，所以虎和狮是两个物种隔离在物种形成中的作用隔离：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。包括生殖隔离和地理隔离。①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。东北虎华南虎由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流形成了两个不同的亚种。隔离在物种形成中的作用②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，也不能产生可育后代的现象。斑马（2n=44）驴（2n=62）斑驴（2n=53）+不可育隔离在物种形成中的作用地理隔离和生殖隔离有什么关系?阅读教材116页的图6-11所对应的资料进行思考发生范围结果生殖隔离不同物种间不能相互交配即使交配成功，也不能产生可育后代地理隔离同种生物间使种群间不能发生基因交流隔离在物种形成中的作用

在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。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。

达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。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。加拉帕戈斯群岛的地雀隔离在物种形成中的作用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变。4．如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？不会。因为个体间有基因的交流。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。这两个初始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的多，基因频率可能不一样。隔离在物种形成中的作用【思考·讨论】隔离在物种形成中的作用地雀祖先突变基因重组突变基因重组种群基因频率定向改变种群基因频率定向改变自然选择岛屿1岛屿2地理隔离地雀1地雀2生殖隔离总结：隔离是物种形成的必要条件。

地理隔离-------物种形成的

阶段，

生殖隔离-------

时期、物种形成的

和

。量变质变关键标志隔离在物种形成中的作用【思考·讨论】隔离在物种形成中的作用地雀祖先岛屿1岛屿2突变基因重组突变基因重组种群基因频率定向改变种群基因频率定向改变地雀1地雀2自然选择物种形成的三个基本环节：①（）提供原材料。②（）使基因频率发生定向改变。③（）是物种形成的必要条件。地理隔离生殖隔离突变和基因重组自然选择

隔离隔离在物种形成中的作用思考：生物的进化一定能形成新物种吗？物种形成生物进化

标志变化后生物与原生物的关系二者联系不一定生殖隔离出现基因频