種群基因組成的變化與物種的形成課件【 知識(shí)精講+備課精思+拓展提升 】 高一下學(xué)期生物人教版必修2

第六章生物的進(jìn)化

6.3種群基因組成的變化與物種的形成一、種群基因組成的變化問(wèn)題探討甲同學(xué)說(shuō):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(shuō):不對(duì)，人們?cè)陴B(yǎng)雞過(guò)程中，是根據(jù)雞的性狀來(lái)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。討論：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(guò)程是種群基因庫(kù)在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過(guò)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。假定獼猴群體中有一只雄性個(gè)體發(fā)生了變異（超猴），變異使其在生存斗爭(zhēng)中獲得了優(yōu)勢(shì)。問(wèn)題探討討論1.超猴使其所在的群體強(qiáng)大起來(lái)，但他卻沒(méi)有合適伴侶孤獨(dú)一生，其死后獼猴群體又恢復(fù)到原來(lái)的樣子，這能不能說(shuō)獼猴群體進(jìn)化了？2.假如超猴降低一點(diǎn)擇偶標(biāo)準(zhǔn)，與普通雌性交配生小猴子。當(dāng)超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群體中擴(kuò)散開(kāi)來(lái)？※

種群是生物進(jìn)化、繁殖的基本單位※在自然界，沒(méi)有哪個(gè)個(gè)體是長(zhǎng)生不死的，個(gè)體的表型會(huì)隨著個(gè)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(gè)體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。概括※

種群是生物進(jìn)化、繁殖的基本單位※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。重點(diǎn)內(nèi)容什么是種群？1種群基因頻率和基因型頻率的計(jì)算？2種群基因頻率是如何變化的？3種群和種群基因庫(kù)1.種群概念生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體的集合。一片樹(shù)林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英判斷一個(gè)池塘中的全部魚(yú)一片草地上的成年梅花鹿一個(gè)菜市場(chǎng)中的所有鯉魚(yú)深山中的一棵百年大葉榕培養(yǎng)基中的一個(gè)酵母菌菌落一塊草坪上的所有車前草全部一定區(qū)域同種生活在__________________生物_________個(gè)體種群和種群基因庫(kù)2.種群特點(diǎn)①某時(shí)間的特定區(qū)域。②種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代。③一個(gè)種群中應(yīng)包括各年齡階段的個(gè)體?！?/p>

種群是生物進(jìn)化、繁殖的基本單位※

同前一年的蝗蟲(chóng)種群相比，新形成的蝗蟲(chóng)種群在基因組成上會(huì)有什么變化嗎？種群和種群基因庫(kù)07一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫這個(gè)種群的基因庫(kù)。在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某基因占控制此性狀全部等位基因數(shù)的比率叫做基因頻率。在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比率。3.種群基因庫(kù)4.基因頻率5.基因型頻率

某昆蟲(chóng)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(cè)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？已知該種群數(shù)量為100，基因型AA的個(gè)體為30，Aa個(gè)體為60，aa個(gè)體為10，那么控制此性狀的等位基因總數(shù)200個(gè)。A基因數(shù)=2×30﹢60=120個(gè)a基因數(shù)=60﹢2×10=80個(gè)方法一：概念法A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)=60%=40%a%=2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%A基因頻率為:a基因頻率為：（2）根據(jù)基因型頻率計(jì)算基因頻率AA個(gè)體×2+Aa個(gè)體×1AA個(gè)體×2+Aa個(gè)體×2+aa個(gè)體×2A基因頻率=×100％=AA個(gè)體×2AA個(gè)體×2+Aa個(gè)體×2+aa個(gè)體×2Aa個(gè)體×1AA個(gè)體×2+Aa個(gè)體×2+aa個(gè)體×2+=AA基因型頻率+1/2Aa基因型頻率a基因頻率=aa基因型頻率+1/2Aa基因型頻率=純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率基因頻率在種群中，一對(duì)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。練習(xí)1.調(diào)查色盲遺傳時(shí)，將調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在如下表格中類型XBXBXBXbXbXbXBYXbY數(shù)量30200464

請(qǐng)你推算該種群中Xb的基因頻率。XbXB+XbXb=×100％=20+430×2+20×2+46+4×100％=16％1、在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體占18%，基因型Aa的個(gè)體占78%，aa的個(gè)體占4%。基因型A和a的頻率分別是

，

。57％43％2、某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人，那么這個(gè)群體中色盲基因頻率為（）A：6%B、15%C、12%D、5.88%A練習(xí)某一瓢蟲(chóng)種群中有黑色和紅色兩種體色的個(gè)體，這一性狀由一對(duì)等位基因控制，黑色(B)對(duì)紅色(b)為顯性。如果基因型為BB的個(gè)體占18%，基因型為Bb的個(gè)體占78%，基因型為bb的個(gè)體占4%?；駼和b的頻率分別為（）A．18%、82%B．36%、64%

C．57%、43%D．92%、8%CP114思考·討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化假設(shè)上述昆蟲(chóng)種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出，不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的，基因A和a都不產(chǎn)突變，根據(jù)孟德?tīng)柕姆蛛x定律計(jì)算。親代基因型比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()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%60%40%36%48%16%60%40%（1）該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？（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？A配子占60%。a配子占40%子代基因型頻率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%子代種群的基因型頻率：A占60%，a占40%(4)將計(jì)算結(jié)果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)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%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。遺傳平衡定律（哈代－溫伯格定律）思考·討論當(dāng)群體滿足以下五個(gè)條件：

①種群無(wú)限大，昆蟲(chóng)群體數(shù)量足夠大；②雌雄個(gè)體隨機(jī)交配，全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③無(wú)遷移，沒(méi)有遷入與遷出；④無(wú)任何形式的自然選擇，不同個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的；⑤無(wú)突變，基因A和a都不產(chǎn)生突變。在上述條件下，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，叫做哈代－溫伯格定律（遺傳平衡定律）。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：

(p+q)2=p2+2pq+q2＝1

A（p）a（q）A（p）AA（p2）Aa(pq)a（q）Aa（pq）aa(q2)AA的基因型頻率Aa的基因型頻率♂♀遺傳平衡定律（哈代－溫伯格定律）思考·討論aa的基因型頻率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，對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這5個(gè)條件都成立嗎？思考·討論

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(shuō)明在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化。種群發(fā)生進(jìn)化不同表現(xiàn)型的個(gè)體數(shù)量發(fā)生變化表現(xiàn)型由基因決定的等位基因（A、a）的數(shù)量發(fā)生變化基因頻率發(fā)生變化判斷種群進(jìn)化看基因頻率是否發(fā)生變化理想條件下（基因頻率不變），生物是不會(huì)發(fā)生進(jìn)化的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(huì)發(fā)生變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？

突變產(chǎn)生的新基因會(huì)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(duì)生物體是有益還是有害的，這取決于生物生存的環(huán)境。思考·討論有翅的昆蟲(chóng)中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)殘翅和無(wú)翅的突變類型，這類昆蟲(chóng)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(chóng)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(wú)翅的昆蟲(chóng)種群基因頻率的變化基因突變?cè)谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘?，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。達(dá)爾文指出：可遺傳變異提供生物進(jìn)化的原材料?？蛇z傳變異的來(lái)源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種群基因頻率的變化思考自然界中，生物自發(fā)突變的頻率很低，突變能作為進(jìn)化的原材料嗎？因?yàn)榉N群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的細(xì)胞中都有成千上萬(wàn)個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。例如，果蠅1組染色體上約有1.3×104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率都為10-5，對(duì)一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來(lái)說(shuō)，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)將是：2×1.3×104×10-5×108=2.6×107(個(gè)）基因突變新的等位基因種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是隨機(jī)的、不定向的形成了進(jìn)化的原材料1.突變和基因重組使種群的基因頻率發(fā)生不定向的改變；2.突變和基因重組都是隨機(jī)、不定向的，因此它們只是提供生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向?；蛑亟M多種多樣的基因型染色體變異那么，生物進(jìn)化的過(guò)程中種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？種群基因頻率的變化思考·討論（P112）探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響英國(guó)曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾，它們夜間活動(dòng)，白天棲息在樹(shù)干上。研究顯示樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色（S）對(duì)淺色（s）是顯性的。19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，種群中S基因的頻率很低，S基因的頻率低于5%（估計(jì)值）。到了20世紀(jì)中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見(jiàn)類型，S基因的頻率超過(guò)95%。19世紀(jì)中葉，該地區(qū)樹(shù)干上長(zhǎng)滿地衣，后來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙使地衣無(wú)法生存，結(jié)果樹(shù)皮裸露并被熏成黑褐色。長(zhǎng)滿地衣的樹(shù)干上的樺尺蛾黑色樹(shù)干上的樺尺蛾提出問(wèn)題：樺尺蛾種群中S基因的頻率為什么越來(lái)越高？做出假設(shè)：根據(jù)所學(xué)知識(shí)做出假設(shè)：_______________________________________________________________討論探究思路：

創(chuàng)設(shè)數(shù)字化情境：1870年，樺尺蛾種群基因型頻率為SS10%，Ss20%，ss70%。假定樹(shù)干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%。

第2~10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？自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變思考·討論（P112）探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響a.創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問(wèn)題情境。b.計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果填入下表：制定并實(shí)施研究方案：思考·討論（P112）探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%Ss20%ss70%基因頻率S20%s80%11.5%22.9%65.6%23%77%13.1%26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%升高升高升高降低降低分析結(jié)果，得出結(jié)論：在____________的作用下，種群的基因頻率_______________，導(dǎo)致生物____________________________，即_________________________________。自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇發(fā)生定向改變朝著一定的方向不斷進(jìn)化1.樹(shù)干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？2.在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？會(huì)。因?yàn)闃?shù)干變黑后，淺色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配，產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是表型（體色），而不是基因型，基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。討論：思考·討論（P112）探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響S（黑色）基因頻率：5%以下95%以上生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是：淘汰不利變異基因、積累有利變異基因。原因結(jié)果使種群基因頻率定向改變?！痉N群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變】思考·討論（P112）探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響總結(jié)【自然選擇決定生物進(jìn)化的方向】影響基因頻率的因素：突變、基因重組和自然選擇。自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響在自然選擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高；具有不利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。內(nèi)容：在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。意義：1、變異是

。2、自然選擇是

的。3、種群基因頻率的變化是

的。4、生物進(jìn)化是

的。不定向定向定向定向重點(diǎn)（1）概念法控制該性狀的等位基因總數(shù)基因頻率=某基因的總數(shù)×100%（2）利用基因型頻率計(jì)算(基因在常染色體上)基因頻率=純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率（3）遺傳平衡種群(大的自由交配的種群可近似為遺傳平衡種群)A基因頻率=AA基因型頻率a基因頻率=aa基因型頻率基因頻率計(jì)算三種方法

一對(duì)表型正常的夫婦在進(jìn)行遺傳咨詢時(shí)，發(fā)現(xiàn)丈夫的母親是白化病患者，若該地區(qū)白化病的發(fā)病率是16%，那么請(qǐng)估算該對(duì)夫婦所生子女患病的概率是多少？1/7練習(xí)(1)一個(gè)湖泊中的全部魚(yú)是一個(gè)種群。 (

)(2)基因庫(kù)是指生物體內(nèi)的全部基因,是固定不變的。 (

)(3)種群基因頻率發(fā)生改變一定會(huì)引起生物的進(jìn)化。 (

)××√（2）一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因,叫作這個(gè)種群的基因庫(kù),基因庫(kù)不是固定不變的。(4)自然選擇的直接選擇對(duì)象是個(gè)體的基因型,本質(zhì)是基因頻率的定向改變。(

)(5)只有基因突變和基因重組才能產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料。 (

)(6)生物的變異是不定向的,但生物進(jìn)化的方向是定向的,自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。(

)××√（4）自然選擇的直接選擇對(duì)象是個(gè)體的表型。（6）突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料,突變包括基因突變和染色體變異。

下列關(guān)于基因突變和生物進(jìn)化的敘述,正確的是 (

)A.基因突變都能改變生物的表型,為生物進(jìn)化提供原材料B.基因突變后種群的基因頻率發(fā)生改變,會(huì)導(dǎo)致生物進(jìn)化C.只有發(fā)生在生殖細(xì)胞中的基因突變才能遺傳給下一代D.基因突變的方向與環(huán)境的誘導(dǎo)及環(huán)境的選擇作用均有關(guān)B[解析]基因突變不一定改變生物的表型,如AA變?yōu)锳a,A錯(cuò)誤;基因突變會(huì)產(chǎn)生新的(等位)基因,故會(huì)改變種群的基因頻率,導(dǎo)致生物進(jìn)化,B正確;植物細(xì)胞中,發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變可以通過(guò)無(wú)性繁殖遺傳給下一代,C錯(cuò)誤;基因突變具有不定向性,環(huán)境因素可進(jìn)行定向選擇,D錯(cuò)誤。練習(xí)練習(xí)[2022·江西宜春期末]下列有關(guān)生物變異與進(jìn)化的敘述,正確的是 (

)A.基因重組只是原有基因的重新組合,所以不能為生物進(jìn)化提供原材料B.生物進(jìn)化的根本原因是種群基因型頻率發(fā)生改變C.某植物經(jīng)X射線處理后未出現(xiàn)新的性狀,說(shuō)明沒(méi)有新基因產(chǎn)生D.黃色圓粒豌豆自交過(guò)程中,基因突變、基因重組和染色體變異均可能發(fā)生D[解析]基因重組屬于可遺傳的變異,能為生物進(jìn)化提供原材料,A錯(cuò)誤;生物進(jìn)化的根本原因是種群基因頻率發(fā)生改變,B錯(cuò)誤;某植物經(jīng)X射線處理后未出現(xiàn)新的性狀,可能發(fā)生了隱性突變,如AA變?yōu)锳a,性狀也不改變,C錯(cuò)誤;黃色圓粒豌豆自交過(guò)程中,由于存在減數(shù)分裂的過(guò)程,所以基因突變、基因重組和染色體變異均可能發(fā)生,D正確。5某島嶼上存在著尺蛾的兩個(gè)變種,該地區(qū)原為森林,后建設(shè)為工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時(shí)期兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比。產(chǎn)生這種變化的原因是 (