高中必修二《一種群基因組成的變化》優(yōu)質課教案教學設計x-高中生物教案

第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第1課時種群基因組成的變化一、種群和種群基因庫1．種群的概念及特點(1)概念：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合。如一片樹林中的全部獼猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一個種群。(2)特點：種群是生物進化的基本單位，種群中的雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群也是生物繁殖的基本單位。2．基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。3．基因頻率(1)概念：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)計算：基因頻率＝eq\f(種群中某基因的總數(shù),該基因及其等位基因的總數(shù))×100%。(3)影響因素：突變、選擇、遷移等。(1)一個種群中某基因占所有基因數(shù)的比值叫作基因頻率()(2)在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提條件下，種群的基因頻率不會發(fā)生變化()(3)若親子代間基因頻率不變，基因型頻率也一定不變()(4)種群是生物進化的基本單位，自然選擇的直接選擇對象是個體的表型()答案(1)×(2)×(3)×(4)√解析(1)基因頻率是指一個種群中某基因占全部等位基因數(shù)的比值。(2)影響基因頻率的因素不只是環(huán)境，還有基因突變、生物的遷移等。(3)如雜合子Aa自交后代，基因頻率不變，而基因型頻率改變。某樺尺蛾種群中，黑色體色的基因為S，淺色體色的基因為s，抽樣調查100個個體，測得基因型為SS、Ss、ss的個體數(shù)分別為10、20、70個。假設該樺尺蛾種群非常大；所有的雌雄個體間都能自由交配并產生后代；沒有遷入和遷出；不同體色的個體生存和繁殖的機會是均等的；基因S和s都不產生突變。根據(jù)孟德爾的分離定律計算并回答問題：1．該種群產生的S配子和s配子的比值各是多少？子一代基因型頻率是多少？提示S配子占20%，s配子占80%。子一代基因型頻率：SS占4%，Ss占32%，ss占64%。2．子一代種群的基因頻率各是多少？提示子一代種群的基因頻率S占20%，s占80%。3．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？請完成下表：親代基因型的比值SS(10%)Ss(20%)ss(70%)配子的比值S(10%)S(10%)s(10%)s(70%)子一代基因型頻率SS(4%)Ss(32%)ss(64%)子一代基因頻率S(20%)s(80%)子二代基因型頻率SS(____)Ss(____)ss(____)子二代基因頻率S(____)s()提示4%32%64%20%80%子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響1．種群基因頻率的變化(1)可遺傳的變異的來源可遺傳的變異來源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(突變\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基因突變,染色體變異)),基因重組))(2)可遺傳變異的形成、特點和作用①形成：a.基因突變產生新的等位基因；b.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。②特點：隨機的、不定向的。③作用：只是提供生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。(3)變異的有利和有害是相對的，是由生存環(huán)境決定的。2．自然選擇對種群基因頻率變化的影響(1)原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產生后代，種群中相應基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應基因的頻率會下降。(2)結果：在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。(1)從根本上講，沒有突變，就沒有生物的進化()(2)突變具有低頻性，不能為生物進化提供原材料()(3)有害突變不能成為生物進化的原材料()(4)所有變異都不能決定生物進化的方向，但都能提供進化的原材料()答案(1)√(2)×(3)×(4)×解析(2)生物進化的基本單位是種群，雖然生物發(fā)生突變的頻率很低，但種群由許多個體組成，而每一個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產生大量的突變。(3)生物變異是否有利，取決于它們的生存環(huán)境。(4)可遺傳的變異為生物進化提供原材料，自然選擇決定生物進化的方向。上述討論的樺尺蛾種群，在樹干變黑這一環(huán)境條件下，種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%。第2年、第3年，該種群每年的基因頻率是多少？根據(jù)基因型頻率計算每年基因頻率，將結果寫在下表中。計算項目第1年第2年第3年基因型頻率個數(shù)占比存活個數(shù)占比存活個數(shù)占比SS1010%1111.5%1213%Ss2020%2222.9%2426%ss7070%6365.6%5761%基因頻率S20%s80%結論：自然選擇會使種群基因頻率發(fā)生__________改變。提示第2年：23%77%第3年：26%74%定向1．下列屬于種群的是()A．一塊水田里的全部青蛙B．一塊棉田里的全部蚜蟲C．一塊朽木上的全部真菌D．一個池塘中全部魚答案B解析一塊稻田里的全部青蛙還有蝌蚪才能構成一個種群，A錯誤；一塊棉田中的全部棉蚜蟲屬于種群，B正確；一塊朽木上的全部真菌包括許多菌種，則既不屬于種群，也不屬于群落，C錯誤；一個池塘中的全部魚不是一個物種，既不屬于種群，也不屬于群落，D錯誤。2．下列關于基因庫的描述，錯誤的是()A．基因庫是一個種群的全部個體所含的全部基因B．生物個體總是要死亡的，但基因庫卻因種群個體的繁殖而代代相傳C．種群中每個個體都含有種群基因庫中的全部基因D．基因突變可改變基因庫的組成答案C解析基因庫是一個種群中全部個體所含有的全部基因，A正確；種群是生物繁殖的基本單位，所以基因庫不會因個體死亡而消失，應代代相傳，B正確；由于不同個體之間在基因上具有差異，所以每個個體不可能含有種群基因庫中的全部基因，C錯誤；可遺傳的變異均可能改變基因庫的組成，D正確。3．蝸牛的有條紋(A)對無條紋(a)為顯性。在一個地區(qū)的蝸牛種群內，有條紋(AA)個體占55%，無條紋個體占15%，若蝸牛間進行自由交配得到F1，則A基因的頻率和F1中Aa基因型的頻率分別是()A．30%,21% B．30%,42%C．70%,21% D．70%,42%答案D解析親本中AA占55%，aa占15%，所以Aa占30%，因此在親本中A的基因頻率為(55＋30/2)/100×100%＝70%，故a的基因頻率為100%－70%＝30%。則自由交配得到的子代中出現(xiàn)Aa的基因型頻率為2×0.7×0.3×100%＝42%，故選D。4．下列關于生物變異和生物進化的敘述中，正確的是()A．變異都能為生物進化提供原材料B．自然選擇決定了生物進化的方向C．只有基因突變才能導致種群基因頻率發(fā)生改變D．抗生素的使用使病原體產生了適應性的變異答案B解析只有可遺傳的變異才能為生物進化提供原材料，A錯誤；自然選擇的結果是讓適應環(huán)境的變異保留，不適應環(huán)境的變異被淘汰，故自然選擇決定了生物進化的方向，B正確；基因突變、染色體變異、基因重組和自然選擇等都能使種群基因頻率發(fā)生改變，C錯誤；抗生素起選擇作用，而不是使病原體產生適應性的變異，D錯誤。5．腕足類動物海豆芽，從4億年前出現(xiàn)至今面貌基本沒變，也沒有滅絕，對此現(xiàn)象的合理解釋是()A．自然選擇對其不發(fā)生作用B．海豆芽在漫長的年代中基因頻率發(fā)生了較大變化C．海豆芽很少變異，適應性強D．海豆芽的生活環(huán)境基本沒有改變答案D解析自然選擇決定了生物進化的方向，該生物的“面貌基本沒變”，說明其生存環(huán)境基本沒變，基因頻率也基本沒變，所以性狀基本沒變。6．雜交實驗表明，樺尺蛾體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色(s)為顯性。在19世紀中葉以前，樺尺蛾種群中S基因的頻率很低，在5%以下，到了20世紀則上升到95%以上。請根據(jù)以上資料，回答下列問題：(1)在19世紀時，樺尺蛾的棲息地曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了淺色的地衣，在此環(huán)境條件下，種群s基因頻率高的原因是_________________________________________________。(2)隨著英國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)煉銅使地衣不能生存，樹皮暴露，并被煤煙熏成黑褐色，在此環(huán)境條件下，種群S基因頻率升高的原因是______________________________________。(3)上述事例說明，種群中產生的變異是________，經(jīng)過長期的________，其中不利的變異被不斷____________，有利的變異則逐漸__________________，從而使種群的______________發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定方向緩慢地進化。因此生物進化的方向是由______________決定的。答案(1)淺色型樺尺蛾與環(huán)境色彩一致，不易被鳥類所食，后代繁殖個體多，導致s基因頻率高(2)黑色型樺尺蛾的黑色成了一種保護色，黑色型個體逐漸增多，導致S基因頻率升高(3)不定向的自然選擇淘汰積累基因頻率自然選擇A組基礎對點練題組一種群和種群基因庫1．(2018·安徽合肥八中期末考試)下列與種群有關的敘述，不正確的是()A．一片樹林中的全部獼猴是一個種群B．基因型頻率是指在一個種群基因庫中，某種基因型的個體在種群中所占的比值C．一個種群的基因庫在代代相傳中得以保持和發(fā)展D．種群的基因頻率是恒定不變的答案D解析一片樹林中的全部獼猴是一個種群，A正確；種群的基因型頻率是指某種基因型的個體在種群中所占的比值，B正確；種群中的個體不是機械地集合在一起，而是通過交配、繁殖將各自的基因傳遞給后代，因此種群中的個體雖然一代代死亡，但是基因能在代代相傳中保留、發(fā)展下去，C正確；可遺傳的變異、自然選擇等可使種群的基因頻率發(fā)生改變，D錯誤。個、40個。該種群中A與a的基因頻率分別是()A．80%、20% B．45%、55%C．55%、45% D．40%、60%答案C解析由題意知，該種群抽取的200個個體中，AA＝60個，Aa＝100個，aa＝40個，根據(jù)基因頻率的概念，A＝(60×2＋100)÷(200×2)×100%＝55%，a＝(40×2＋100)÷(200×2)×100%＝45%。3．對某校學生進行色盲遺傳病調查研究后發(fā)現(xiàn)：780名女生中有患者23人，攜帶者52人；820名男生中有患者65人。那么該群體中色盲基因的頻率是()A．4.4% B．5.1%C．6.8% D．10.2%答案C解析色盲基因的頻率為eq\f(23×2＋52×1＋65×1,780×2＋820)×100%≈6.8%。4．人工養(yǎng)殖了一群雞，下列措施不會造成該雞群基因庫發(fā)生變化的是()A．淘汰雞群中體質較弱的個體B．從外地引進新的品種加入雞群C．將該雞群置于條件與原來不同的環(huán)境中飼養(yǎng)D．讓該雞群中的雌、雄個體自由交配繁殖后代答案D解析雞群中的雌、雄個體自由交配，根據(jù)遺傳平衡定律，群體內的基因頻率不變，D項錯誤。5．某植物種群中AA、Aa、aa的基因型頻率如圖甲所示，種群中每種基因型的繁殖成功率如圖乙所示。種群隨機交配產生的后代中aa個體百分比、A基因頻率的變化最可能是()A．升高、降低 B．降低、降低C．降低、升高 D．升高、升高答案C解析由題圖可知，基因型為AA的個體繁殖成功率最高，基因型為aa的個體繁殖成功率最低，種群隨機交配產生的后代中AA的基因型頻率升高，aa的基因型頻率降低，因此A的基因頻率升高，a的基因頻率降低。題組二種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響6．若某種群中原本只存在基因型為Aa的個體，由于外界因素的改變，該種群被分割成甲、乙兩個種群，如圖表示分割后的兩個種群中A基因的基因頻率變化情況。下列敘述正確的是()A．T時刻甲、乙種群中雜合子的基因型頻率相同B．T時刻將甲、乙種群混合后，A基因的基因頻率為0.5C．甲、乙種群均未發(fā)生進化D．環(huán)境通過對基因型的選擇影響基因頻率答案A解析雜合子的基因頻率＝2×A基因的頻率×a基因的頻率，所以T時刻甲、乙種群中雜合子的基因型頻率相同，A正確；由于甲、乙兩個種群不一定一樣大，所以不能判斷混合后的種群基因頻率，B錯誤；兩個種群基因頻率均有改變，故均發(fā)生了進化，C錯誤；環(huán)境通過對表型的選擇影響基因頻率，D錯誤。7．(2019·湖南衡陽八中高一期中)下列有關生物進化的敘述，正確的是()A．基因突變、基因重組和染色體變異屬于可遺傳的變異，為生物進化提供了原材料B．在生物的生存斗爭中，失敗的個體會被淘汰，這不利于生物的進化C．自然選擇的方向和環(huán)境發(fā)展的方向之間沒有明確的因果關系D．在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，種群的基因頻率不會改變答案A解析突變和基因重組提供了生物進化的原材料，A項正確；在生存斗爭中，失敗的個體會被淘汰，有利于生物更好地適應環(huán)境，有利于生物的進化，B項錯誤；自然選擇決定生物進化的方向，經(jīng)過自然選擇保留下來的個體是適應環(huán)境的，C項錯誤；在穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，因突變和基因重組等因素的影響，種群的基因頻率會發(fā)生改變，D項錯誤。8．(2018·四川成都七中高一下期末)如圖所示是施用某種殺蟲劑以后，昆蟲種群所發(fā)生的改變。下列相關敘述錯誤的是()A．①類個體被淘汰的原因并不是該殺蟲劑未能誘發(fā)其產生抗性基因B．抗性基因的根本來源是可遺傳的變異，②③類個體的抗性基因一定來源于遺傳C．若連續(xù)使用該殺蟲劑，抗該殺蟲劑的基因頻率會越來越趨近100%D．殺蟲劑直接選擇的對象是昆蟲的抗藥性或不抗藥性的表型答案B解析殺蟲劑只起選擇作用，①類個體被淘汰的原因是其本身不含抗性基因，A正確；②③類個體的抗性基因可能來源于遺傳，也可能來源于自身基因突變，B錯誤；若連續(xù)使用該殺蟲劑，不含抗性基因的個體被淘汰，而含抗性基因的個體所占比例越來越高，故抗殺蟲劑的基因頻率會越來越接近100%，C正確；施用殺蟲劑后，具有抗藥性的個體生存下來，不具有抗藥性的個體被淘汰，故殺蟲劑直接選擇的對象是昆蟲的抗藥性或不抗藥性的表型，D正確。9．(2019·湖南長沙第一中學高一質檢)下列因素中對果蠅種群基因頻率的變化影響最小的是()A．隨機交配 B．自然選擇C．基因突變 D．染色體變異答案A解析一個無窮大的果蠅群體在理想情況下進行隨機交配，經(jīng)過多代，果蠅種群的基因頻率仍可保持穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。自然選擇、基因突變和染色體變異等都會使果蠅種群的基因頻率發(fā)生明顯改變。10．(2018·江西樟樹中學月考)在一個海島中，一種海龜中有的腳趾是連趾(ww)，有的腳趾是分趾(Ww、WW)。連趾海龜便于劃水，游泳能力強，分趾海龜游泳能力較弱。開始時，w和W的基因頻率各為0.5，當島上食物不足時，連趾的海龜更容易從海中得到食物。若干萬年后，W的基因頻率變?yōu)?.2，w的基因頻率變?yōu)?.8，請回答下列問題：(1)該種群中所有海龜所含有的全部基因稱為該種群的________________，基因頻率發(fā)生變化后，從理論上計算，雜合子占分趾海龜?shù)谋壤秊開_________。(2)該種群中海龜多種多樣的類型來源于可遺傳的變異，但由于變異是__________的，因此只為生物進化提供原材料，而進化的方向則由____________決定。(3)該海龜種群__________(填“是”或“否”)發(fā)生了進化，理由是___________________。答案(1)基因庫8/9(2)不定向自然選擇(3)是種群基因頻率已經(jīng)改變解析(1)一個種群中全部個體所含有的全部基因，稱為該種群的基因庫；由題意可知，基因頻率發(fā)生變化后，WW的基因型頻率＝0.2×0.2×100%＝4%，ww的基因型頻率＝0.8×0.8×100%＝64%，Ww的基因型頻率＝1－64%－4%＝32%，因此雜合子占分趾海龜?shù)谋壤秊?2%÷(4%＋32%)＝8/9。(2)該種群中海龜有多種多樣的類型，其中可遺傳的變異來源于突變和基因重組，但由于變異是不定向的，因此只是產生了進化的原材料，進化的方向是由自然選擇決定的。(3)生物進化的實質是種群基因頻率的改變，該海龜種群中基因頻率發(fā)生了改變，因此海龜發(fā)生了進化。B組綜合強化練1～6題為選擇題，1～4題中只有一個選項符合題目要求，5、6題中有一個或多個選項符合題目要求。1．在某人群中對血友病進行調查后發(fā)現(xiàn)，基因型為XHXH的比例為42.32%，XHXh為7.36%，XhXh為0.32%，XHY為46%，XhY為4%。則在該地區(qū)XH和Xh的基因頻率分別為()A．6%、8% B．8%、92%C．78%、92% D．92%、8%答案D解析XH的基因頻率為：eq\f(42.32%×2＋7.36%＋46%,42.32%×2＋7.36%×2＋0.32%×2＋46%＋4%)×100%＝92%，因此Xh的基因頻率為1－92%＝8%，故選D。2．(2018·福建莆田七中高二下期末)下列關于基因頻率、基因型頻率與生物進化的敘述，正確的是()A．一個種群中，控制一對相對性狀的各種基因型頻率的改變說明物種在不斷進化B．色盲患者中男性數(shù)量大于女性，說明男性群體中色盲基因的頻率大于女性群體C．基因型為Aa的個體自交后代所形成的群體中，A基因的頻率大于a基因的頻率D．一個種群中，控制相對性狀的等位基因的頻率之和、基因型頻率之和都為1答案D解析生物進化的實質是種群基因頻率的改變，而不是基因型頻率的改變，A錯誤；色盲患者中男性數(shù)量大于女性，是因為男性X染色體上只要攜帶色盲基因就會患色盲，并不能說明男性群體中色盲基因的頻率大于女性群體，B錯誤；在不發(fā)生突變、自然選擇、遷移等情況下，基因型為Aa的個體自交后代所形成的群體中，A基因的頻率等于a基因的頻率，C錯誤；一個種群中，控制相對性狀的等位基因的頻率之和、基因型頻率之和都為1，D正確。3．(2019·遼寧撫順六校聯(lián)合體高一期中)關于種群基因頻率的敘述中，錯誤的是()A．基因頻率是指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)展答案B解析突變率的高低與基因頻率無關。4．一種群中某種可遺傳的變異性狀出現(xiàn)的頻率增加，原因可能是()A．該性狀對環(huán)境有很大的適應性B．該種群的全體成員都是該性狀的純合子C．該變異性狀是由環(huán)境條件改變引起的D．控制該性狀的基因是隱性的答案A5．果蠅長翅(V)和殘翅(v)由常染色體上的一對等位基因控制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個體數(shù)量長期維持在4%，若再向該種群中引入20000只純合長翅果蠅，在不考慮其他因素影響的前提下，關于純合長翅果蠅引入后種群的敘述，錯誤的是()A．v基因頻率降低了45%B．V基因頻率增加了50%C．雜合果蠅比例降低了50%D．殘翅果蠅比例降低了50%答案AB解析由題干信息知，該果蠅種群中，vv的基因型頻率為4%，可計算出基因頻率分別為v＝0.2、V＝0.8，進而計算出引入純種長翅果蠅前，vv有0.04×20000＝800(只)，Vv有2×0.2×0.8×20000＝6400(只)，VV有0.8×0.8×20000＝12800(只)。引入后，基因頻率v＝eq\f(800×2＋6400,40000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，故A、B錯誤；因Vv、vv的數(shù)目不變，而該種群的總數(shù)增加一倍，所以Vv、vv的基因型頻率各降低50%，C、D正確。6．(2019·湖北宜昌一中高一月考)鐮狀細胞貧血由基因突變引起，其致病基因為隱性基因(用a表示)。只有隱性純合子才會發(fā)病，攜帶者不發(fā)病，且對瘧疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些瘧疾流行的地區(qū)，攜帶者比例在20%左右；現(xiàn)在美洲黑人中攜帶者的比例已降到了8%。下列敘述正確的是()A．非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的基因頻率大約為30%B．美洲黑人中a基因頻率的下降是自然選擇的結果C．非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細胞貧血攜帶者的比例可能會增加D．在一定外界條件下，有害的突變基因可轉變?yōu)橛欣幕虼鸢窧CD解析根據(jù)題干信息無法計算出非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的基因頻率，A錯誤；基因頻率的改變是自然選擇的結果，B正確；非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細胞貧血攜帶者不發(fā)病，且對瘧疾的抵抗力更高，更適應環(huán)境，所以其所占比例可能會增加，C正確；在一定外界條件下，有害的突變基因可轉變?yōu)橛欣幕?，D正確。對基因，現(xiàn)有一黑腹果蠅的野生種群，約有107個個體，請分析回答以下問題：(1)經(jīng)觀察，該種群中果蠅有多種多樣的基因型，分析其產生原因，是在突變過程中產生的____________，通過有性生殖過程中的________而產生的，使種群中產生了大量可遺傳的________，其產生的方向是________，它們都能為生物進化提供____________。(2)假定該種群中每個基因的突變率都是10－5，那么在該種群中每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)約是________個。(3)隨機從該種群中抽出100只果蠅，測知基因型為AA(灰身)的個體35只，基因型為Aa(灰身)的個體60只，基因型為aa(黑身)的個體5只，則A基因的基因頻率為__________，a基因的基因頻率為__________。(4)通過對果蠅及其他生物進行遺傳學研究，可得出生物進化的基本單位是______________，生物進化的實質是______________________________。答案(1)等位基因基因重組變異不定向的原材料(2)2×106(3)65%35%(4)種群種群基因頻率的改變解析(1)突變和基因重