6.3種群基因組成的變化與物種的形成課件-2高一下學(xué)期生物人教版必修2

第3節(jié)

種群基因組成的變化與物種的形成第6章

生物的進(jìn)化復(fù)習(xí)鞏固

1.自然選擇直接作用的對象是基因型還是表型？

個體表型2.這個頸長的個體會永遠(yuǎn)存活嗎？不會3.個體死亡，表型消失，自然選擇的作用消失了嗎？沒有4.研究生物的進(jìn)化，僅研究個體和表型夠嗎？不夠的，還必須研究群體基因組成的變化→種群是生物進(jìn)化的基本單位第1課時種群基因組成的變化問題探討先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說：當(dāng)然是先有雞蛋了，因?yàn)橹挥猩臣?xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學(xué)說：不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)？你的答案和理由是什么？這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗麄兒鲆暳穗u和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進(jìn)化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點(diǎn)。生物進(jìn)化的過程是種群基因庫在環(huán)境選擇下定向改變的過程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標(biāo)志，并不是在某一時刻突然有一個個體或生殖細(xì)胞成為一個新物種。（1）概念：1.種群一、種群和種群基因庫生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫作種群。判斷下列是否屬于種群：（1）一個池塘中的全部魚（2）一個池塘中的全部鯉魚（3）兩個池塘內(nèi)的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿否是否否否注意：種群中的個體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配實(shí)現(xiàn)基因交流，并通過繁殖將各自的基因遺傳給后代，因此種群也是生物繁殖的基本單位。公式①：基因頻率

=某基因的總數(shù)該對等位基因的總數(shù)×100%（1）常染色體或X、Y染色體的同源區(qū)段上3.基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率公式②：基因頻率

=2.基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。A基因的數(shù)量=________________個a基因的數(shù)量=_________________個A基因的頻率=_________________%a基因的頻率=_________________%例1：基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個，求A和a的基因頻率。2×30+60=1202×10+60=80120÷200=6080÷200=40某昆蟲決定翅色的基因頻率方法一：公式①計(jì)算B基因頻率=BB的基因型頻率+1/2Bb基因型頻率B基因頻率=18%+1/2×78%=57%b基因頻率=4%+1/2×78%=43%b基因頻率=bb的基因型頻率+1/2Bb基因型頻率在種群中，一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。例2：如果基因型為BB的個體占18%，基因型為Bb的個體占78%，基因型為bb的個體占4%?；駼和b的頻率分別為？方法二：公式②計(jì)算（2）X染色體的非同源區(qū)段上公式：基因頻率=某基因的總數(shù)雌性個體數(shù)×2+雄性個體數(shù)×100%例3：在調(diào)查紅綠色盲時，隨機(jī)抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，攜帶者3人，男性患者4人。色盲基因的頻率為多少？Xb=1×2+3+4

100×2+100

×100%=3%4.基因型頻率：在一個種群中，某基因型個體占種群內(nèi)全部個體的比值?；蛐皖l率=某基因型個體總數(shù)種群全部個體數(shù)×100%公式：例4：某昆蟲種群中有AA個體50個，Aa個體30個，aa個體20個，各基因型的頻率？AA基因型頻率=50%，Aa基因型頻率=30%，aa基因型頻率=20%【思考·討論】用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化假設(shè)：①上述昆蟲種群非常大；②所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代；③沒有遷入和遷出；④不同翅色的個體生存和繁殖的機(jī)會是均等的；⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變。某昆蟲決定翅色的基因頻率親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（

）A()a()a()子一代基因型頻率AA（

）Aa()aa()子一代基因頻率A（

）a(

)子二代基因型頻率AA（）Aa()aa()子二代基因頻率A（）a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%【思考·討論】用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化(1)根據(jù)孟德爾分離定律，完成下表。一、種群和種群基因庫（2）思考：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，想一想子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？親代子一代子二代子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%基因型頻率從子一代開始保持不變各代基因頻率均相同遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）①群體數(shù)量足夠大；②所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒有遷入與遷出；④沒有自然選擇；⑤不發(fā)生突變。(3)要使種群的基因頻率不發(fā)生改變，此種群應(yīng)具備哪些條件？理想種群一、種群和種群基因庫A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)AA基因型頻率=p2

Aa基因型頻率=2pq

aa基因型頻率=q2①基因在常染色體上：(p+q)2=p2+2pq+q2遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）公式：設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p+q=1遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）例題2：某常染色體顯性遺傳病發(fā)病率為19%，妻子患病，丈夫正常，則子女患病概率為？例題1：某地區(qū)每10000人中有一個白化病患者（aa），該地區(qū)A、a的基因頻率是多少？遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）（2）公式：設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p+q=1②基因僅在X染色體上：XA

=p，Xa

=q女性：(

p+q

)2=p2

+

2pq

+

q2

男性：XAY=pXaY=q男性基因型頻率=基因頻率XAXA

=p2XAXa

=2pqXaXa

=q2一、種群和種群基因庫不存在。自然界種群的基因頻率一定發(fā)生改變。無法進(jìn)化先打破平衡種群較小不自由交配有遷入、遷出有自然選擇有基因突變遺傳平衡生物怎么進(jìn)化？基因頻率發(fā)生改變進(jìn)化生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群基因頻率發(fā)生改變(4)同時具備以上條件的種群存在嗎？這說明了什么？達(dá)爾文曾明確指出，可遺傳的變異提供了生物進(jìn)化的原材料?？蛇z傳變異是怎么產(chǎn)生的呢？

基因突變在自然界是普遍存在的?；蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。導(dǎo)致基因頻率變化的原因可能有哪些？二、種群基因頻率的變化變異可遺傳的變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變※可遺傳的變異提供生物進(jìn)化的原材料,其來源分為突變和基因重組。特點(diǎn)：隨機(jī)的、不定向的基因突變：

產(chǎn)生新的等位基因，可直接改變種群基因頻率染色體變異：

改變基因數(shù)目或排列順序，可能直接改變種群基因頻率

基因重組：

產(chǎn)生更多基因型，更多變異類型，不直接改變基因頻率，但可影響基因頻率的變化二、種群基因頻率的變化自然界中生物的自然突變頻率很低，為什么它還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？

種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣每一代就會產(chǎn)生大量的突變【例如】果蠅1組染色體上約有1.3×104個基因，假定每個基因的突變頻率都為10-5，對一個約有108個個體的果蠅種群來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：2×1.3×104×10－5個體（2.6×10-1）×108種群=2.6×107（個）二、種群基因頻率的變化自然界中生物的突變一般對生物體是有害的。為什么它還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？

突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境正常環(huán)境難以生存有害突變刮風(fēng)海島避免吹進(jìn)海里淹死有利突變二、種群基因頻率的變化基因重組基因突變新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的產(chǎn)生有性生殖過程中形成促使種群基因頻率的改變是否也是不定向的？突變（基因突變和染色體變異）和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。小結(jié)：1.某工廠有男女職工各200名，對他們進(jìn)行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者15人，患者5人，男性患者11人，那么這個種群色盲基因的頻率是（）A、6%

B、4.5%

C、13%

D、15%隨堂練習(xí)A2.在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀個體（等位基因A、a表示）占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的頻率分別為（）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36A3.已知一個群體中，血友病的基因頻率和基因型頻率保持不變，且男性群體和女性群體的該致病基因頻率相等。假如男性群體中血友病患者的比例為1%，則該男性群體中血友病致病基因頻率為

；在女性群體中攜帶者的比例為

。XbY=1%==Xb的基因頻率Xb

XB+Xb

=0.01XB=0.99XBXb=2×0.99×0.01Xb=0.010.011.98%XbY

XBY+XbY

=隨堂練習(xí)三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響英國曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾，體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)淺色(s)19世紀(jì)中葉以前20世紀(jì)中葉樺尺蛾種群中s基因的頻率為什么越來越低？提出問題：s>95%s<5%工業(yè)污染——探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響作出假設(shè)：環(huán)境改變（樹皮變黑）后，淺色個體不易存活，黑色個體有機(jī)會產(chǎn)生更多后代。即自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變。制定并實(shí)施研究方案

假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的頻率為20%。假如樹干變黑使得淺色型個體每年減少10%，黑色個體增加10%。在第2～10年間，該種群的基因型頻率是多少？每年的基因頻率是多少？

提示：不同年份該種群個體總數(shù)可能有所變化。第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS1010%1111.5%Ss2020%2222.9%ss7070%6365.6%基因頻率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【探究·實(shí)踐】探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生定向改變分析結(jié)果，得出結(jié)論：

：黑褐色環(huán)境，不利于淺色樺尺蛾的生存，有利于黑色樺尺蛾的生存，環(huán)境的選擇作用使s基因頻率越來越低，S基因的頻率越來越高。結(jié)果結(jié)論：三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響1.樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率嗎?為什么?會。因?yàn)闃涓勺兒诤?，淺色個體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個體數(shù)減少，影響出生率。2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型?為什么?表現(xiàn)型。天敵在捕食樺尺蛾時，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因自然選擇作用的對象：直接對象：

間接對象：

根本對象：表現(xiàn)型基因型基因三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響3.自然選擇在基因頻率改變的過程中有什么作用？4.樺尺蛾種群發(fā)生進(jìn)化了嗎？判斷的依據(jù)是什么？自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，自然選擇決定了生物的進(jìn)化方向。發(fā)生了進(jìn)化。依據(jù)是樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了改變。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響原種群不定向變異突變,基因重組不同性狀自然選擇直接選擇:個體表型實(shí)質(zhì):決定表型的基因不利變異不斷淘汰有利變異積累加強(qiáng)種群基因頻率定向改變(生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì))生物朝一定方向進(jìn)化有利變異的基因頻率不斷增大，有害變異的基因頻率逐漸減小。在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。定向的生物進(jìn)化的一定的方向是指

。適應(yīng)環(huán)境的方向小結(jié)變異是不定向的自然選擇定向不利變異不斷淘汰有利變異積累加強(qiáng)種群基因頻率定向改變生物進(jìn)化導(dǎo)致實(shí)質(zhì)1.變異是不定向的，自然選擇是定向的3.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變2.自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向4.自然選擇直接選擇的是個體表現(xiàn)型；實(shí)質(zhì)是決定表型的基因三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響——探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。實(shí)驗(yàn)原理目的要求

通過觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用。抑菌圈（直徑越大，抗生素的作用越強(qiáng)）自變量：因變量：有無抗生素細(xì)菌是否被殺死（有無抑菌圈）——探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)步驟1.將培養(yǎng)基分為四個區(qū)，標(biāo)號2.將細(xì)菌涂布在培養(yǎng)基平板上①②③④——探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)步驟3、每個區(qū)域分別放置不含抗生素（①區(qū)域）和含有抗生素的紙片（②③④區(qū)域）4、37℃倒置培養(yǎng)培養(yǎng)12~16h對照組、實(shí)驗(yàn)組分別是？②③④完全一樣的目的是什么？——探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)步驟6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)。重復(fù)步驟2~5。5、觀察有無抑菌圈

測量抑菌圈直徑→判斷是否抑菌→判斷抑菌強(qiáng)弱有無抑菌圈和抑菌圈直徑分別可反映什么？——探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論1．在培養(yǎng)基上是否有細(xì)菌生長?在放有抗生素紙片的區(qū)域呢?有無2．在連續(xù)培養(yǎng)幾代后：（1）抑菌圈的直徑發(fā)生了什么變化？（2）這說明抗生素對細(xì)菌產(chǎn)生了什么作用？越來越小抗生素對細(xì)菌抑制作用越來越弱，抗生素對細(xì)菌有選擇作用——探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用討論1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？抑菌圈邊緣生長的細(xì)菌可能是耐藥菌。2.你的數(shù)據(jù)結(jié)果是否支持“耐藥菌是普遍存在的”這一說法？支持?？股刂挥泻Y選的作用，不會影響變異的發(fā)生。抑菌圈邊緣生長的可能是耐藥菌3.在本實(shí)驗(yàn)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利的還是有害的？有利，有利于生物在特定環(huán)境中生存和繁殖的變異，在此環(huán)境中就是有利變異。4.濫用抗生素有什么后果？促進(jìn)耐藥菌的產(chǎn)生。生物進(jìn)化的基本單位生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)生物進(jìn)化的原材料決定生物進(jìn)化的方向種群基因頻率的改變突變和基因重組自然選擇課堂小結(jié)第2課時

隔離在物種形成中的作用溫故知新2.影響基因頻率的因素：突變（基因突變、染色體變異）和基因重組、自然選擇等3.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是：1.種群是生物

的單位。種群基因頻率定向改變種群分離由于突變和選擇因素不同，其基因組成可能會朝不同的方向改變，導(dǎo)致種群間出現(xiàn)形態(tài)和生理上的差異。同種祖先種群B種群A種群A?種群B?種群A和種群B此時還算同一個物種嗎？如何判斷兩個種群是不是同一個物種呢？進(jìn)化、繁殖一、物種的概念1.概念：能夠在

下互相交配，并且產(chǎn)生

的一群生物稱為一個物種，簡稱“種”。自然狀態(tài)可育后代2.思考：(1)馬跟驢是一個物種嗎？為什么？馬（2n=64）驢（2n=62）騾（2n=63）不可育+一、物種的概念2.思考：(2)辨析下列是否屬于物種？二倍體西瓜和四倍體西瓜是同一物種嗎？三倍體西瓜是一個新物種嗎？不屬于。自然狀態(tài)下不能相互交配新物種判斷關(guān)鍵：看某種生物是否具有可育性，是否能通過有性生殖產(chǎn)生后代。若能，則屬于新物種；若不能，則不屬于新物種。二、隔離及其在物種形成中的作用馬驢騾子(不可育)×

不同物種之間一般是不能交配的，即使交配成功也不能產(chǎn)生可育后代，這種現(xiàn)象叫做生殖隔離。自然狀態(tài)下不能相互交配二、隔離及其在物種形成中的作用世界上不同膚色的人是一個物種嗎？為什么？是，可以產(chǎn)生可育后代

同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。地理隔離二、隔離及其在物種形成中的作用不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。地理隔離生殖隔離隔離馬驢騾子(不可育)×東北虎華南虎二、隔離及其在物種形成中的作用

在一個山谷中，生活著一個鼠種群。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。后來一條大河出現(xiàn)。鼠種群的個體一半在河這邊，一半在河那邊。就這樣過了幾千年。地理隔離和生殖隔離的聯(lián)系后來，大河干涸了，兩個鼠種群又相遇了，它們發(fā)現(xiàn)彼此大不相同。它們之間還能繁殖后代嗎？可能會，形成兩個亞種可能不會，長時間地理隔離造成生殖隔離，產(chǎn)生了新物種二、隔離及其在物種形成中的作用——隔離及其在物種形成中的作用這是達(dá)爾文在環(huán)球考察中觀察到的現(xiàn)象。在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀。這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。任務(wù)：1.閱讀P117“思考.討論”，回答討論題的1-4題；2.閱讀P118第一段，圈出13種地雀形成的過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并能脫稿口述二、隔離及其在物種形成中的作用1.設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎?由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。2.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎?不一樣，因?yàn)榛蛲蛔兪请S機(jī)的。3.對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別?這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響?不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。4.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎?不會，因?yàn)閭€體間有基因的交流。二、隔離及其