高中生物 種群基因組成的變化與物種的形成（上） 課件

1、第6章 生物的進(jìn)化第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成舉例說明什么是種群，種群基因庫基因頻率。闡明種群是生物繁殖和進(jìn)化的基本單位。用數(shù)學(xué)方法計(jì)算種群的基因頻率和基因型頻率，建構(gòu)遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型。闡述突變和基因重組是生物進(jìn)化的原材料。本節(jié)聚焦種群基因組成的變化甲同學(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)樗鼈兒鲆暳穗u和蛋在

2、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(gè)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)境的選擇作用下定向改變的過程，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(shí)刻突然有一個(gè)個(gè)體或一個(gè)生殖細(xì)胞成為一個(gè)新物種。種群基因組成的變化自然選擇直接作用的是生物的個(gè)體，而且是個(gè)體的表型。但是，在自然界中，沒有哪一個(gè)個(gè)體是長生不死的，個(gè)體的基因型也會隨著個(gè)體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過生殖傳給后代，因此研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化。一、種群和種群基因庫1.種群的含義生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。一

3、片樹林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英一、種群和種群基因庫2.種群的特點(diǎn)種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是一個(gè)繁殖單位彼此可以交配實(shí)行基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。3.基因庫：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。4.基因頻率：在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。一、種群和種群基因庫5.基因型頻率在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因型的個(gè)體占個(gè)體總數(shù)的比值。解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)= 40% =30/100100% +1/260/100100% = 60% =10/100100% +1/260/10010

4、0% = 40%A%=100%2AAAa2(AAAaaa)a%= 60%2aaAa2(AAAaaa)100%一、種群和種群基因庫 某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和a的基因頻率是多少？純合子個(gè)體數(shù)X2+雜合子個(gè)體數(shù)個(gè)體總數(shù)X2解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：A%=30/100100% +1/260/100100% = 60%a%=10/100100% +1/260/100100% = 40%一、種群和種群基因庫 某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅

5、色為褐色的基因?yàn)閍，從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和a的基因頻率是多少？AA基因型頻率=30100100%=30%Aa基因型頻率=60100100%=60%aa基因型頻率=10100100%=10%A的基因頻率=AA的基因型頻率+1/2 Aa的基因型頻率a的基因頻率=aa的基因型頻率+1/2 Aa的基因型頻率用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1.假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算： (1)該種群產(chǎn)生的A配子

6、和a配子的比率是多少？ (2)子代基因型的頻率各是多少？ (3)子代種群的基因頻率各是多少？ (4)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？思考討論一、種群和種群基因庫新代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A( )A( )a( )a( )子代基因型頻率AA( )Aa( )AA( )子代基因頻率A ( )a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%一、種群和種群基因庫 由此可見，如果滿足上述五個(gè)條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代溫伯格平衡，也叫遺傳

7、平衡定律。一、種群和種群基因庫 遺傳平衡定律（哈代溫伯格定律）當(dāng)種群滿足以下五個(gè)條件： 昆蟲群體數(shù)量足夠大；全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代； 沒有遷入與遷出；自然選擇對性狀沒有作用；基因A和a都不產(chǎn)生突變設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率將不會改變 (p+q)2 = p2 + 2pq + q2 1 AA=p2 Aa=2pq aa=q2 2. 上述計(jì)算結(jié)果是建立在5個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。5個(gè)條件為：昆蟲群體數(shù)量足夠大； 全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代； 沒有遷入與遷出； 自然選擇對性狀沒有作用 基因A和a都不產(chǎn)生突變。 對自然界的種群來說，

8、這5個(gè)條件都成立嗎？ 遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。這說明在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說種群的進(jìn)化是必然的。一、種群和種群基因庫3. 如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？ 突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。 基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。一、種群和種群基因庫基因突變在自然界是普遍存在的。基因突變產(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。二、種群基因頻率的變

9、化可遺傳的變異變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變（提供生物進(jìn)化的原材料）思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多數(shù)突變對生物體是有害的，那么，它為何還能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？【例】果蠅1組染色體上約有1.3104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率都為10-5，對一個(gè)約有108個(gè)個(gè)體的果蠅種群來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是： 21.3 104 105個(gè)體（1.310-1）108種群=2 .6107（個(gè)）1.影響種群基因頻率變化的因素 突變 由于種群是由許多個(gè)體組成，每個(gè)個(gè)體的細(xì)胞中都有成千上萬個(gè)基因，這樣,每一代就會產(chǎn)生大量的突變。1.影響種群基因頻率變化的因素 基因突變產(chǎn)生的等位基

10、因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。貓由于基因重組而產(chǎn)生的毛色變異 基因重組1.影響種群基因頻率變化的因素 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?！纠纭坑谐岬睦ハx中有時(shí)會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，這類昆蟲卻因?yàn)椴荒茱w行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死。某海島上殘翅和無翅的昆蟲 生物的生存環(huán)境2.突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。思考:現(xiàn)代遺傳學(xué)是否支持“可遺傳變異為生物進(jìn)化提供原材料”這一觀點(diǎn)呢? 可產(chǎn)生新的基因，新基因可通過有性生殖過程中的 ，形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。 也可改變種群的基因頻率。 可見， 和 ，為生物進(jìn)化提供了原材料，即 為生物進(jìn)化提供了原材料。基因突變基因重組染色體變異突變(基因突變和染色體變異)基因重組可遺傳變異小結(jié)三個(gè)概念生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫作種群。一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部