《種群基因組成的變化與物種的形成第2課時(shí)》

生物學(xué)

必修二

遺傳和進(jìn)化

第6章第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第2課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.舉例說明種群、基因庫、基因頻率、隔離等概念。2.運(yùn)用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化。3.闡明生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。4.舉例說明隔離與物種形成的關(guān)系。1.生命觀念：認(rèn)同種群是生物繁殖和進(jìn)化的基本單位；認(rèn)同生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)；形成進(jìn)化與環(huán)境相適應(yīng)的觀念。2.科學(xué)思維：通過數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化；同各國歸納的思維方法，概括出物種形成的兩種過程的概念模型。3.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)來探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用。4.社會(huì)責(zé)任：建立合理使用抗生素的科學(xué)觀念?？偨Y(jié)：

若種群中個(gè)體間隨機(jī)交配，則后代中的基因頻率和基因型頻率均不變；

若種群中個(gè)體自交，則后代中的基因頻率不變，而基因型頻率發(fā)生改變。思考：種群個(gè)體間隨機(jī)交配（自由交配），后代的基因頻率和基因型頻率都沒有改變。那種群個(gè)體自交，則后代的基因頻率和基因型頻率怎么改變呢？在自然條件下，哈代-溫伯格定律所需的五個(gè)條件是難以全部同時(shí)滿足的，因而種群的基因頻率必定發(fā)生改變。而生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是種群的基因頻率發(fā)生改變，所以進(jìn)化是必然要發(fā)生的。種群基因頻率的變化基因突變產(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)爾文曾指出：可遺傳的變異是生物進(jìn)化的原材料。可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料自然界，生物自發(fā)突變的頻率很低，而且突變大多數(shù)是有害的，為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料的呢？果蠅1組染色體上約有1.3×104，假定每個(gè)基因的突變率是10－5，一個(gè)約有108個(gè)果蠅的種群每一代出現(xiàn)的基因突變率是？2×1.3×104×10－5×108＝2.6×107突變的有害和有利并不是絕對的，它取決于生物的生存環(huán)境。

19世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為5%，淺灰色基因（s）頻率為95%

20世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為95%，淺灰色基因（s）頻率為5%探究自然選擇對種群基因頻率的影響自然選擇對種群基因頻率變化的影響通過自然選擇種群的基因頻率發(fā)生改變：黑色S：5%95%淺色s：95%5%英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特樺尺蠖樺尺蠖？探究：自然選擇對種群基因頻率的影響第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS深1010%1111.5%12.113%13.314.6%Ss深2020%2222.9%24.226%26.629.3%ss淺7070%6365.6%56.761%5156.1%總數(shù)100969390.9基因頻率S20%23%26%29.3%s80%77%74%70.7%假設(shè)因?yàn)榄h(huán)境影響，種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%樺尺蠖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)的頻率會(huì)不斷提高；相反具有不利變異的個(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。

因此，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。1.進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變2.進(jìn)化的方向由自然選擇決定提示：

(1)變異是不定向的，不能決定生物進(jìn)化的方向，只能為生物進(jìn)化提供原材料。自然選擇是定向的，決定著生物進(jìn)化的方向。(2)自然選擇直接作用于生物的表現(xiàn)型而不是基因型，最終使種群的基因頻率發(fā)生定向改變。探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用

實(shí)驗(yàn)原理：

一般情況下，一定濃度的抗生素能殺死細(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(shí)，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)?zāi)康囊螅?/p>

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。

實(shí)驗(yàn)材料用具：

經(jīng)高溫滅菌的牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基及固體培養(yǎng)基平板，細(xì)菌菌株（如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的ye't圓形濾紙片（以下簡稱“抗生素紙片”），不含抗生素的紙片，鑷子，涂布器，無菌棉簽，酒精燈，記號筆，直尺等。實(shí)驗(yàn)步驟步驟1分組、編號、做標(biāo)記用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫兩條相互垂直的直線，將培養(yǎng)皿分為4個(gè)區(qū)域，分別標(biāo)記為①～④步驟2接種取少量細(xì)菌的培養(yǎng)液，用無菌涂布器(或無菌棉簽)均勻地涂抹在培養(yǎng)基平板上步驟3自變量控制用無菌的鑷子先夾取1張不含抗生素的紙片放在①號區(qū)域的中央，再分別夾取1張含抗生素紙片放在②～④號區(qū)域的中央，蓋上皿蓋對照組實(shí)驗(yàn)組步驟4培養(yǎng)將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12～16h步驟5因變量觀測觀察培養(yǎng)基上紙片附近是否出現(xiàn)抑菌圈，并測量、記錄抑菌圈的直徑，并取平均值步驟6重復(fù)實(shí)驗(yàn)從抑菌圈邊緣的菌落上挑出細(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。如此重復(fù)幾代，記錄每一代培養(yǎng)物抑菌圈的直徑實(shí)驗(yàn)結(jié)果

與區(qū)域①相比，區(qū)域②③④紙片周圍會(huì)出現(xiàn)抑菌圈；②③④區(qū)域抑菌圈的平均直徑逐代越來越小。實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ①細(xì)菌耐藥性的出現(xiàn)是發(fā)生了可遺傳的變異；②抗生素的選擇作用導(dǎo)致了耐藥菌比例的逐漸升高。(1)細(xì)菌耐藥性變異的產(chǎn)生與抗生素有關(guān)嗎？為什么？無關(guān)。因?yàn)榭股夭⒎钦T變因子。(2)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性變異的過程是定向的嗎？為什么？不是。因?yàn)榧?xì)菌產(chǎn)生耐藥性變異的過程屬于基因突變，而基因突變具有不定向性。(3)為什么培養(yǎng)基中抗生素濾紙片周圍會(huì)出現(xiàn)抑菌圈？因?yàn)闉V紙片上的抗生素殺死了其周圍的細(xì)菌，使其不能形成菌落而出現(xiàn)抑菌圈。(4)抗生素濾紙片周圍的抑菌圈的直徑為什么會(huì)逐代變小？因?yàn)榻?jīng)過抗生素的持續(xù)多代篩選，細(xì)菌的耐藥性越來越強(qiáng)。1.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)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時(shí)期的兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比。這種變化產(chǎn)生的原因是

()A．灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B．工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾C．自然選擇作用D．人工選擇作用C練習(xí)森林時(shí)期工業(yè)時(shí)期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%2.下列說法正確的是（）A.從根本上講，沒有突變，就沒有生物的進(jìn)化B.突變具有低頻性，不能為生物進(jìn)化提供原材料C.有害突變不能成為生物進(jìn)化的原材料D.所有變異都