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（2019）必修2

6.3种群基因组成的变化与物种的形成（1）问题探讨先有鸡还是先有蛋？甲同学说：当然是先有鸡蛋了，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。你同意哪个观点？问题探讨这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它们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。自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型，而个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。所以，还须研究群体基因组成的变化。1.种群和种群基因库⑴种群①概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。判断：❶一个池塘中的全部鱼❷一个池塘中的全部鲤鱼❸两个池塘内的全部青蛙❹一片草地上的成年梅花鹿②特点：❶种群是物种繁殖和进化的基本单位。❷雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。一、种群基因组成的变化（P110）×√××鱼：包含的不止1种青蛙：泛称要包含所有年龄段1.种群和种群基因库⑵基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。ps：范围是种群不是物种；基因库包含了种群中全部个体的全部基因，无论“优劣”。例：下列叙述中，不正确的是（）A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因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.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因D.基因突变可以改变种群基因库的组成一、种群基因组成的变化（P110）C1.种群和种群基因库⑶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、种群基因组成的变化（P110）A%=×100%AA＋a=×100%2×AA＋Aa2（AA＋Aa＋aa）（）=×100%2AA2（AA＋Aa＋aa）Aa2（AA＋Aa＋aa）+某基因频率＝纯合子频率+1/2杂合子频率⑷基因型频率：在一个种群中，某种基因型个体占种群内全部个体的比率。=AA%+1/2Aa%1.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？牛刀小试方法一：概念法=40%A%=×100%2×AA＋Aa2（AA＋Aa＋aa）a%==60%2×aa＋Aa2（AA＋Aa＋aa）×100%A+a=11.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？牛刀小试A基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率=30%+1/2×60%=60%=10%+1/2×60%=40%a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率在种群中，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。方法二：公式法思考·讨论：数学方法讨论基因频率的变化

1.假设上述昆虫种群非常大，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。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%A=60%a=40%A=36%+24%a=16%+24%30%10%60%40%36%48%16%A=60%a=40%若用p表示基因A的频率，q表示基因a的频率：AA%=p2

Aa%=2pqaa%=q2（p+q）2=p2+2pq+q2

=1A（p）a（q）A（p）AA（p2）Aa（pq）a（q）Aa（pq）Aa（q2）A=36%+24%a=16%+24%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%1.种群和种群基因库⑸遗传平衡定律（哈代—温伯格定律）：设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则p+q=1，且一、种群基因组成的变化（P110）（p+q）2=p2+2pq+q2假设的种群需满足以下5个条件：❶种群足够大（无遗传漂变）；❷雌雄个体间都能自由交配并产生后代；❸没有迁入与迁出；❹没有自然选择❺没有突变（基因突变和染色体变异）遗传平衡：种群基因频率和基因型频率不发生变化。遗传平衡群体/种群：满足这5个条件的种群。思考·讨论：数学方法讨论基因频率的变化2.对自然界的种群来说，这5个条件都能成立吗？Ⅰ.种群数量比较小（出现遗传漂变）Ⅱ.不能自由交配Ⅲ.迁入与迁出（出现基因流）Ⅳ.自然选择Ⅴ.发生突变ps：说明自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。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？突变产生新基因会使种群的基因频率发生变化。频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益还是有害。自交VS自由交配与基因频率和基因型频率的关系：交配方式基因频率基因型频率自交自由交配处于遗传平衡不处于遗传平衡纯合子增多杂合子减少不改变改变不改变不改变不改变①自交：指基因型相同的个体交配。eg：Aa与Aa②自由交配：指在一群体中，不同的个体之间都有交配机会且机会均等，强调随机性。eg：Aa与Aa/AA/aa二、种群基因频率的变化（P112）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。生物的变异不可遗传变异可遗传变异基因突变基因重组染色体变异突变进化的原材料二、种群基因频率的变化（P112）Q：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？①突变：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，每一代就会产生大量的突变。eg：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）二、种群基因频率的变化（P112）Q：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？②生物的生存环境：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。超级细菌的产生某海岛上正常翅和残翅昆虫二、种群基因频率的变化（P112）Q：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？

③有性生殖过程中的基因重组：突变产生的等位基因，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，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。猫因基因重组产生毛色变异二、种群基因频率的变化（P112）突变基因重组新的等位基因多种多样的基因型种群中出现大量可遗传的变异形成了进化的原材料（不能决定生物进化的方向）突变和基因重组都是随机的、不定向的种群基因频率的改变是否也是不定向的？三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响：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。19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，种群中S基因的频率低于5%（估计值）。19世纪中，树皮裸露并被熏成黑褐色。20世纪中，黑色型桦尺蛾却成了常见类型，S基因频率超过95%。探究自然选择对种群基因频率变化的影响：①提出问题：桦尺蛾种群中S基因的频率为什么越来越高？②做出假设：根据所学知识做出假设：_____________________________________自然选择可以使种群的基因频率定向改变三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响：③讨论探究思路：创设情境示例：1870年，桦尺蛾种群基因型频率为SS10%，Ss20%，ss70%。假定树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。④制定并实施研究方案：创设数字化的问题情境；计算并填表。三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）第2年（假设种群为100，则SS10，Ss20，ss70）当黑色个体每年增加10%，浅色个体每年减少10%时：基因型为SS（黑色）个体第2年将会增加到11个基因型为Ss（黑色）个体第2年将增加到22个基因型为ss（浅色）个体第2年将减少到63个第2年种群个体总数为96个（11+22+63）：基因型SS的频率是11÷96=11.5%基因型Ss的频率是22÷96=22.9%基因型ss的频率是63÷96=65.6%P（S）=P（SS）+1/2P（Ss）=23%P（s）=1-P（S）=77%三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）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%12.9%14.3%Ss20%22.9%25.8%29.7%ss70%65.6%61.3%56.0%基因频率S20%23%26%29%s80%77%74%71%升高降低三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）探究自然选择对种群基因频率变化的影响：⑤分析结果，得出结论：树干变黑对桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？影响；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，导致个体数减少，影响出生率。表型，天敌看到的是桦尺蛾的体色（表型），自然选择中直接受选择的是表型。三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）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。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☆自然选择决定生物进化的方向。三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）生物进化的实质