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

第3节

种群基因组成的变化与物种形成第6章生物进化必修二新课导入先有鸡还是先有蛋？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。种群基因组成的变化1.自然选择的直接对象是个体的表型2.自然选择的间接对象是与表型相关的基因型3.自然选择的根本对象是与表型相关相对应的基因知识回顾春天的雷鸟冬天的雷鸟可见，研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化种群是生物进化和繁殖的基本单位。生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群注意：1.种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是雌雄个体彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因遗传给后代2.一片森林中所有的猴子不是一个种群种群基因组成的变化种群一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群种群基因组成的变化基因库在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是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，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因，那么，这100个个体共有200个基因一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群种群基因组成的变化基因库在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率基因频率某基因数全部等位基因数种群基因频率发生改变，导致种群发生进化种群基因组成的变化用数学方法讨论基因频率的变化假设以上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机会均等（即自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）。⑤没有基因突变和染色体变异。这就是由英国数学家G.H.哈迪和德国医生W.魏因贝格提出的遗传平衡状态种群基因组成的变化用数学方法讨论基因频率的变化在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：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（

）种群基因组成的变化用数学方法讨论基因频率的变化在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%36%36%36%Aa60%48%48%48%aa10%16%16%16%基因频率A60%60%60%60%a40%40%40%40%结论：遗传平衡状态下，各代基因频率相同，基因型频率从子一代开始保持不变。种群基因组成的变化用数学方法讨论基因频率的变化在遗传平衡状态下（满足上述五个条件）时：若用p代表A基因的基因频率，q代表基因a的频率，则：这个种群的基因频率（包括基因型频率）就可以一代代稳定不变，保持平衡。遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）

基因型频率数学方法推导：种群基因频率的变化要使种群基因频率不发生改变，则需要满足遗传平衡的5个条件，但是这5个条件是理想状态下的，我们前面已经知道，基因突变是普遍存在的，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。达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。可遗传变异突变基因重组基因突变染色体变异注意：1.突变≠基因突变2.染色体片段的缺失、重复和染色体数目变异能造成基因数目的变化，所以能引起种群基因频率的变化3.染色体易位和倒位只改变基因的位置，不改变基因的种类和比例，所以不会引起基因频率改变我们知道，生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？种群基因频率的变化1.种群是由许多个体组成的，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。2.每个基因的突变频率虽然很低，但是在一个中等大小的种群中基因的突变数任然很大。例如，果蝇1组染色体上约1.3×104个基因，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？2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（个）个体基因突变数种群基因突变数计算过程如下：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。突变的有害或有利却决于环境种群基因频率的变化自然选择对种群基因频率变化的影响长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾桦尺蛾是一种夜间活动的蛾子，白天栖息在树干上，它有淡色（隐性）和黑色（显性）两种。淡色的和树干颜色相似，不易被鸟类发现。在未受到工业污染的地区，桦尺蛾是淡色的；工业污染严重的地区，树干变成黑色，此处见到的桦尺蛾多是黑色的。（1）桦尺蛾的体色在遗传学上叫做

.

（2）工业污染之后，桦尺蛾较深的体色对其本身来说是一种保护；在工业污染区深色桦尺蛾所占比例大，这说明生物对环境具有

。

（3）根据达尔文的观点，深色桦尺蛾和浅色桦尺蛾数量变化是

的结果。

（4）如果严格禁止污染，工厂的排烟量大大减少．请你预测桦尺蛾的类型将产生怎样的变化？

。

突变和重组都是随机的、不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？种群基因频率的变化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。变异是不定向的不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化自然选择定向原因：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因。结果：使基因频率定向改变。自然选择对种群基因频率变化的影响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。实验步骤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。探究抗生素对细菌的选择作用①培养皿分区、标号。②涂布平板。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。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②~⑤。实验原理探究抗生素对细菌的选择作用①你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。结果分析②在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？在本实验条件下，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滥用抗生素有什么后果？促进耐药菌的产生。滥用抗生素导致超级细菌出现习题精讲1.下列关于种群和种群基因库的叙述中,错误的是(

)A.种群是生物进化和繁殖的基本单位B.一个池塘中的全部鱼是一个种群C.一个种群中的全部基因构成该种群的基因库D.种群内的个体会死亡,但基因库可在代代相传的过程中得到保持和发展B2.在一个种群中基因型为AA的个体占70%,Aa的个体占20%,aa的个体占10%。A基因和a基因的基因频率分别是(

)A.70%、30%

B.50%、50%C.90%、10%

D.80%、20%习题精讲D习题精讲3.在19世纪中叶以前,英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(ss)的,随着工业的发展,工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色,到了20世纪中叶,黑色型(S_)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是(

)A.自然选择的方向发生了改变,所以自然选择是不定向的B.桦尺蛾种群进化过程中直接受选择的是个体的表型C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变D.长时间的环境污染导致s基因突变成S基因的频率增加B习题精讲4.美罗培南是治疗细菌重度感染的一类抗生素,如图表示该抗生素在某医院住院患者中的人均使用量,以及从患者体内分离得到的某种细菌对该抗生素的耐药率变化。下列叙述正确的是(

)BA.细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间不存在关联B.美罗培南的选择导致细菌朝着耐药性增强的方向突变C.若细菌种群基因频率不变,则其基因库也不变D.规范使用抗生素和避免长时间使用抗生素可减缓细菌耐药率的升高习题精讲5.在一个较大的果蝇种群中,雌雄果蝇数量相等,且雌雄个体之间可以自由交配。若种群中B的基因频率为80%,b的基因频率为20%,则下列有关叙述错误的是(

)A.若B、b只位于X染色体上,则种群中XbXb、XbY的基因型频率分别为4%、20%B.若B、b的基因频率发生定向改变,则说明该果蝇种群一定发生了进化C.若B、b位于常染色体上,则雄果蝇中出现基因型为bb的概率为4%D.若B、b位于常染色体上,则显性个体中出现杂合雄果蝇的概率约为17%A习题精讲6(多选).在实验室内一个随机交配的某蝴蝶种群,共有蝴蝶10000只,且群体达到了遗传平衡,9%的蝴蝶体色为白色,该性状由常染色体上的隐性基因e决定;91%为花斑色,由基因E决定。向该种群引入10000只白色蝴蝶,下列相关分析正确的是(

)A.引入蝴蝶前杂合花斑蝴蝶有4200只B.引入蝴蝶后e基因的频率升高为50%C.引入蝴蝶后E基因的频率保持不变D.引入蝴蝶会促进该蝴蝶种群发生进化AD习题精讲7.前些年,随着抗生素的人均用量增多,细菌耐药率也逐年提高。耐药性一旦产生,药物的治疗作用就明显下降。为探究抗生素对细菌的选择作用,科研人员做了如下实验:步骤一:取少量金黄色葡萄球菌的培养液,均匀涂在培养基平板上,再放上4片含有青霉素的圆形滤纸,无菌适宜条件培养12~16h,滤纸片周围出现抑菌圈(见下图)。测量并记录抑菌圈的直径并取平均值,记为N1。步骤二:从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,重复上述步骤,培养至第五代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值(N2~N5)。请思考并回答以下问题:(1)细菌的耐药性变异来源于

。细菌耐药率逐年提高是

的结果。

习题精讲7.前些年,随着抗生素的人均用量增多,细菌耐药率也逐年提高。耐药性一旦产生,药物的治疗作用就明显下降。为探究抗生素对细菌的选择作用,科研人员做了如下实验:步骤一:取少量金黄色葡萄球菌的培养液,均匀涂在培养基平板上,再放上4片含有青霉素的圆形滤纸,无菌适宜条件培养12~16h,滤纸片周围出现抑菌圈(见下图)。测量并记录抑菌圈的直径并取平均值,记为N1。步骤二:从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,重复上述步骤,培养至第五代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值(N2~N5)。请思考并回答以下问题:(2)根据抑菌圈大小可判定药物抑菌效果,抑菌圈越小,抑菌作用越

。随着培养代数的增加,抑菌圈直径数据从N1~N5会

。

习题精讲7.前些年,随着抗生素的人均用量增多,细菌耐药率也逐年提高。耐药性一旦产生,药物的治疗作用就明显下降。为探究抗生素对细菌的选择作用,科研人员做了如下实验:步骤一:取少量金黄色葡萄球菌的培养液,均匀涂在培养基平板上,再放上4片含有青霉素的圆形滤纸,无菌适宜条件培养12~16h,滤纸片周围出现抑菌圈(见下图)。测量并记录抑菌圈的直径并取平均值,