高中生物1種群基因頻率的改變與生物進化新人教版必修2

第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容種群基因頻率的改變與生物進化種群是生物進化的基本單位突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料自然選擇決定生物進化的方向種群基因頻率的改變與生物進化（一）種群是生物進化的基本單位１、種群的概念：

種群是生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。種群是生物繁殖的基本單位。個體間彼此交配，通過繁殖將自己的基因傳遞給后代。

生活在這里的每一種動物、植物和微生物都構(gòu)成一個種群。生物個體通過繁殖將自己的基因傳遞給后代。（一）種群是生物進化的基本單位２、一個種群中全部個體所含的全部基因叫做這個種群的基因庫，其中每個個體所含的基因只是基因庫的一部分。

這些金魚各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體間的差異越大，基因庫也就越大。（一）種群是生物進化的基本單位3、在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率叫基因頻率。生物進化其實就是種群基因頻率改變的過程。

人類把鯽魚的后代培育成金魚，實質(zhì)就是通過選擇改變基因頻率。從圖中看，顯然紅色基因的頻率顯著提高了。4、基因頻率的計算方法(1)根據(jù)基因型計算基因頻率基因頻率=該基因的數(shù)量該基因及其等位基因的總數(shù)(2)根據(jù)基因型頻率計算基因頻率基因型頻率=該基因型個體數(shù)該種群個體總數(shù)基因頻率=該基因純合子的基因型頻率+1／2雜合子的基因型頻率×100％

設(shè)某種群中有一對等位基因A和a，假如被調(diào)查的個體有N個，其中AA、Aa、aa的個體數(shù)分別為n1、n2、n3、設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則有：P==+1／2q==+1／22n1+n22Nn1Nn2Nn2+2n32Nn3Nn2NA的頻率+a的頻率=1AA的頻率+Aa的頻率+aa的頻率=1A的頻率=120

____________

200=60%a的頻率=80

___________

200=40%例1：某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A,褐色翅的基因位a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個體分別為30個、60個、10個，那么A、a的基因頻率分別是多少？A基因數(shù)=2×30﹢60=120個a基因數(shù)=60﹢2×10=80個AA+Aa+aa=1A的頻率﹢a的頻率=1

例2：抽樣調(diào)查某地100位女性和100位男性發(fā)現(xiàn)：女性中有5位色盲患者和20位攜帶者，男性中有15位色盲患者，則該地色盲基因的頻率約是多少？5×2+20+15100×2+100×100%=15%思考與討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1、假設(shè)例1的昆蟲⑴種群非常大；⑵所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代；⑶沒有遷入和遷出；⑷自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用；⑸基因A和a都不產(chǎn)生突變。根據(jù)分離定律計算：①該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少？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？④將計算結(jié)果填入親代基因型頻率AA（30％）Aa（60％）aa（10％）配子的比率AAaa子代基因型頻率AAAaaa子代基因頻率Aa30％30％30％10％36％48％16％60％40％上表。想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？2、上述計算結(jié)果是建立在五個假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對自然界的種群來說，這五個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？3、若該種群出現(xiàn)新的突變型（A2a或A2A2），即產(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？遺傳平衡定律如果一個種群符合下列條件：①種群必須是極大的；②種群個體間的交配是隨機的，就是說種群中的每一個個體與種群中其他個體的交配機會是相等的，即自由交配；③沒有突變產(chǎn)生；④種群之間不存在個體的遷移或基因交流；⑤沒有自然選擇。這個種群的基因頻率就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律，即哈代—溫伯格定律。該定律的推導(dǎo)包括三個步驟，其一是從親本到所產(chǎn)生的配子；其二是從配子的結(jié)合到字一代的基因型；其三是從子一代（或合子）的基因型到子代的基因頻率。在一個有性生殖的自然種群中，當(dāng)有兩個等位基因A和a時，設(shè)p代表A的基因頻率，q代表a的基因頻率，則有：p+q=1

（P+q）2=p2+2pq+q2=1其中p2是AA基因型頻率2pq是Aa基因型頻率q2是aa基因型頻率A和a的基因頻率代代保持不變2、在一個足夠大的種群中，A的頻率是0.4，a的頻率是0.6，若各種條件穩(wěn)定不變，則該種群中AA、Aa、aa的基因型頻率各是

。該種群中所有成熟個體自由交配一次，產(chǎn)生的后代個體中A的頻率是

，a的頻率是

。0.16 0.48 0.360.4 0.6基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變可遺傳的變異—生物進化的原材料（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料基因突變產(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。

某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同的體色。

自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？

例如：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實例：在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，無翅或殘翅的昆蟲特別多

突變的有利和有害并不是絕對的，它取決于生物的生存環(huán)境基因突變產(chǎn)生的等位基因，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，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。由于基因突變和重組都是隨機的、不定向的，因此它們只是提供生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向?！疤骄孔匀贿x擇對種群基因頻率的影響”ss長滿地衣的樹干上的樺尺蠖

黑褐色樹干上的樺尺蠖

ss19世紀(jì)20世紀(jì)曼徹斯特有一種樺尺蠖，夜間活動白天棲息在樹干上。樺尺蠖的體色受一對等位基因控制，黑色（S）對淺色（s）是顯性的。19世紀(jì)中葉以前，樺尺蠖幾乎都是淺色型的，該種群中的S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀(jì)中葉，黑色型的樺尺蠖卻成了常見類型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀(jì)樹干上長滿地衣，20世紀(jì)工廠排出的煤煙使地衣不能生存結(jié)果使樹皮裸露并被熏成黑色。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%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低11.5%22.9%65.6%23%77%

創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問題情境（其中數(shù)字是假設(shè)的）：1870年樺尺蠖種群的基因型頻率如下：SS10%，Ss20%，ss70%，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蠖的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%。第2～10年間，該種群每年的基因型頻率是多少？每年的基因頻率是多少？將計算結(jié)果填入表中：1、樹干變黑會影響樺尺蠖種群中