6.3 種群基因組成的變化與物種的形成（第1課時）2021-2022學(xué)年高一生物課件（人教版2019必修2）

1、第六章生物的進(jìn)化第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成（第1課時）教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)010203運(yùn)用歸納與概括、批判性思維闡釋生物進(jìn)化的原因。（科學(xué)探究）引導(dǎo)人們關(guān)注不正確使用抗生素帶來的危害，關(guān)注人體健康。（社會責(zé)任）認(rèn)同種群是生物進(jìn)化的基本單位。（生命觀念）情景視頻一：超級細(xì)菌的溯源五情景視頻二：你聽說過遺傳漂變嗎？情景視頻三：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。合作探究一：你同意哪位同學(xué)

2、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和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進(jìn)化單位這一重要觀點(diǎn)。表型aaA_ 一種群合作探究二：自然選擇的直接作用對象是基因型還是表型？生物進(jìn)化的基本單位是個體還是種群？自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的表型。但是，在自然界，沒有哪個個體是長生不死的，個體的表型會隨著個體的死亡而消失，決定表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散。 研究生物的進(jìn)化，僅研究個體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體的集合叫做種群。一片沼澤地中的全部麋鹿一片草地上的所有蒲

3、公英一個朱鹮種群種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位一種群（2）實(shí)例：（1）概念：同一區(qū)域（區(qū)域可大可小，大到地球，小的可以是一個池塘）同一物種的生物全部個體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一種群（3）種群的三個要素一種群合作探究三：種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。 如同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？VSA.定義：一個種群中全部個體所含有的全部基因。B.大?。悍N群中基因總數(shù)越多，基因庫越大，與基因種類無關(guān)。AAAaa

4、aaaaaAaaAaa某昆蟲決定翅色的基因頻率1.種群基因庫二種群的基因庫及基因頻率基因頻率=某基因的總數(shù)該對等位基因的總數(shù) 100%注意：等位基因的位置(1）常染色體或X、Y染色體的同源區(qū)段上(2）X染色體的非同源區(qū)段上基因頻率=某基因的總數(shù)雌性個體數(shù)2 +雄性個體數(shù) 100%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2.基因頻率二種群的基因庫及基因頻率例1：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個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？A基因頻率為:a基因頻率為：= 40%A% =

5、100%2AAAa2(AAAaaa)a% = 60%2aaAa2(AAAaaa)100%方法一：概念法：三種群的基因頻率相關(guān)計(jì)算例2.某工廠有男女職工各200人，對他們進(jìn)行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，女色盲5人，女性攜帶15人。男性色盲11人，求XB,Xb的頻率？(XB=94% , Xb=6%)【解析】由于男性個體中的Y染色體上沒有與色盲有關(guān)的基因，所以應(yīng)該將Y染色體所占的比例去除。Xb= 100% =6%15 + 5*2 +11200*2 + 200方法一：概念法：三種群的基因頻率相關(guān)計(jì)算方法二：通過基因型頻率計(jì)算A基因頻率 = AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率A基因頻率= 30%+1/260% =

6、60%a基因頻率 = 10%+1/260% = 40%AA基因型頻率為: 30%Aa基因型頻率為: 60%aa基因型頻率為: 10%a基因頻率 = aa的基因型頻率+1/2Aa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1一個基因的頻率 = 該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率三種群的基因頻率相關(guān)計(jì)算1.假設(shè)上述昆蟲種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出， 不同翅色的個體生存和繁殖的機(jī)會是均等的，基因A和a都不產(chǎn)突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算。3.用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）

7、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%種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。三種群的基因頻率相關(guān)計(jì)算AA基因型頻率=aa基因型頻率=Aa基因型頻率= 3.遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）若種群中一對等位基因?yàn)锳和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q。(pq)=1，則（p+q)2=p2+2pq+q2=1。三種群的基因頻率

8、相關(guān)計(jì)算p2q22pq 合作探究四：遺傳平衡狀態(tài)需要滿足五大條件，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？ 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化例：對自然界的種群來說，這5個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會就少些。（1）足夠大的種群是不存在。而根據(jù)概率原理，當(dāng)個體數(shù)不是充足大時，實(shí)際得到的數(shù) 值與理論上的數(shù)值就存在誤差，實(shí)際中子代和親代的基因頻率就會有差異。（2）所有雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代也是不現(xiàn)實(shí)的。也就是說不同基因型的卵 細(xì)胞和精子結(jié)合的機(jī)會不會是均等的（3）由于各種原因，種群中有的個體會離開該群體，有的個體會遷入該種群。（4）在自

9、然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對種群發(fā)揮作用。（5）基因突變每時每刻都有可能發(fā)生。雖然基因突變具有低頻性，但考慮種群個體數(shù) 目龐大，因種類多，基因突變的數(shù)量也是很可觀的。四種群基因頻率的變化遺傳平衡群體無法進(jìn)化怎樣進(jìn)化?先打破平衡種群較小不自由交配有突變有選擇有遷入、遷出基因頻率發(fā)生改變四種群基因頻率的變化例：對自然界的種群來說，這5個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會就少些。合作探究五：對自然界的種群來說，不能滿足遺傳平衡狀態(tài)的五個條件種群基因頻率會發(fā)生變化嗎？生物該如何進(jìn)化呢？可遺傳變異提供了生物進(jìn)化的原材料。其來源分為突變和基因重組。1.可遺傳變異：

10、可遺傳變異的來源突變基因重組基因突變?nèi)旧w變異四種群基因頻率的變化合作探究七：生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？合作探究六：基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。 如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？ 2 104 10-5個體 108種群= 2 107由此可見，雖然基因突變頻率很低，但放到種群中每一代都會有可觀的變異量，雖然大多數(shù)都是有害的，但是總會出現(xiàn)一些更適應(yīng)環(huán)境的變異

11、，在自然選擇過程中被保留下來并逐代積累。四種群基因頻率的變化合作探究八：突變的多害少利是絕對的嗎？甲種自然選擇甲種自然選擇乙種自然選擇各種類型的變異（原材料）（第一次選擇）（第二次選擇）（第三次選擇）環(huán)境改變長翅殘翅更適應(yīng)風(fēng)小環(huán)境更適應(yīng)大風(fēng)環(huán)境不是絕對的，“利”和“害”都是相對于環(huán)境而言的。四種群基因頻率的變化合作探究九：種群基因頻率的改變是否也是不定向的？ 探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響現(xiàn)象長滿地衣的灰色樹干工業(yè)革命前灰色(ss)樺尺蛾多黑色樺尺蛾淺色樺尺蛾工業(yè)革命后環(huán)境污染的黑色樹干黑色(S_)樺尺蛾多黑色樺尺蛾淺色樺尺蛾 自然選擇對種群基因頻率變化的影響五探究實(shí)踐S頻率低，s頻率高

12、S頻率高，s頻率低自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變樺尺蠖種群中的S基因?yàn)槭裁丛絹碓礁撸刻岢鰡栴}作出假設(shè) 假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的頻率為20%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下，假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加10%。第210年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計(jì)算結(jié)果填入下表）第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.

13、9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低三自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究實(shí)踐創(chuàng)設(shè)情境示例討論1.樹干變黑會影響樺尺蠖種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？討論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？會，因?yàn)闃涓勺兒诤螅瑴\色個體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多個體可能沒有交配、產(chǎn)卵前就被天敵捕食，導(dǎo)致其個體數(shù)減少，影響出生率。表現(xiàn)型，基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄唧稌r，看到的是樺尺蠖的體色而不是控制體色的基因。自然選擇使基因頻率定向改變。結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化的方向探究實(shí)踐問題 自然選擇對種群基因頻率變化的影響五種群基因頻率發(fā)生定向

14、改變不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累變異自然選擇生物朝一定方向緩慢進(jìn)化生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。（不定向）（定向）在自然選擇的作用下，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。 自然選擇對種群基因頻率變化的影響五實(shí)驗(yàn)原理一般情況下，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。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。六探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用六探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用1.用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫線，將培養(yǎng)基分為四個區(qū)，標(biāo)號實(shí)

15、驗(yàn)步驟2.將細(xì)菌涂布在培養(yǎng)基平板上六探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)過程：3.號區(qū)域的中央放置不含抗生素紙片和號區(qū)域的中央分別放置含有抗生素的紙片4.將培養(yǎng)皿倒置于37的恒溫箱中培養(yǎng)1216h實(shí)驗(yàn)步驟六探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)過程：5.觀察并測量抑菌圈直徑,并取平均值6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌培養(yǎng)，并重復(fù)以上步驟實(shí)驗(yàn)步驟六探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用抗生素對細(xì)菌有選擇作用，抗生素對細(xì)菌抑制作用越來越弱。抑菌圈直徑/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66組別實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論：六探究抗生素對細(xì)菌的選擇

16、作用你的數(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。抑菌圈邊緣生長的可能是耐藥菌。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？在本實(shí)驗(yàn)條件下，一般來說是有利的，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。濫用抗生素有什么后果？促進(jìn)耐藥菌的產(chǎn)生。六探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用結(jié)果分析課堂小結(jié)生物進(jìn)化的基本單位生物進(jìn)化的原材料決定生物進(jìn)化的方向生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)種群突變和基因重組自然選擇種群基因頻率的定向改變 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練1一只果蠅的突變體在21的氣溫下，生存能力很差，但是，當(dāng)氣溫上升到25.5時，突變體的生存能力大大提高。這說明（ ）A突變是不定向的B突變是隨機(jī)發(fā)生的

17、C突變的有害或有利取決于環(huán)境條件D環(huán)境條件的變化對突變體都是有害的 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練2.下列關(guān)于種群基因頻率的敘述,錯誤的是()。A.基因頻率是指某個基因在某個種群中出現(xiàn)的比例B.基因頻率越大,突變率越高C.基因突變、基因重組和自然選擇會造成基因頻率的改變D.自然選擇會使原來同一種群的基因頻率向著不同的方向發(fā)展3.已知人眼中的褐色（A）對藍(lán)色(a)是顯性。在一個有30000人的人群中，藍(lán)眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中純合體有12000人。那么，在這個人群中A和a基因頻率分布為（ ）A.0.64和0.36 B.0.36和0.64C.0.50和0.50 D.0.82和0.184.在某一種群中

18、，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用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、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.480.36 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練5種群是物種在自然界的存在形式，也是一個繁殖單位。下列生物群體中屬于種群的是（ ）A一個湖泊中的全部魚B一片森林中的全部蛇C一間屋中的全部蟑螂D臥龍自然保護(hù)區(qū)中的全部大熊貓 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練6某校共有學(xué)生1600人，紅綠色盲遺傳病調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，該群體中色盲基因的頻率是6.8%，780名女生中有患者23人，攜帶者52人，男生中色盲的人數(shù)約為 （ ）A.120人 B.119人 C.64人 D.56人 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練7.下列關(guān)于生物變異和生物進(jìn)化的說法，正確的是()A自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向B突變的可遺傳性阻礙生物進(jìn)化，外來物種入侵能改變生物進(jìn)化的速度和方向C在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的