高中生物1種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化新人教版必修2

第二節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化種群是生物進(jìn)化的基本單位突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料自然選擇決定生物進(jìn)化的方向種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化（一）種群是生物進(jìn)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(gè)體。種群是生物繁殖的基本單位。個(gè)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(dòng)物、植物和微生物都構(gòu)成一個(gè)種群。生物個(gè)體通過繁殖將自己的基因傳遞給后代。（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位２、一個(gè)種群中全部個(gè)體所含的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)，其中每個(gè)個(gè)體所含的基因只是基因庫(kù)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(kù)。它們各自的基因都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大。（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位3、在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率叫基因頻率。生物進(jìn)化其實(shí)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(shí)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(jì)算方法(1)根據(jù)基因型計(jì)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(jì)算基因頻率基因型頻率=該基因型個(gè)體數(shù)該種群個(gè)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(duì)等位基因A和a，假如被調(diào)查的個(gè)體有N個(gè)，其中AA、Aa、aa的個(gè)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?yàn)锳,褐色翅的基因位a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別為30個(gè)、60個(gè)、10個(gè)，那么A、a的基因頻率分別是多少？A基因數(shù)=2×30﹢60=120個(gè)a基因數(shù)=60﹢2×10=80個(gè)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(gè)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(duì)翅色這一相對(duì)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(jì)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(jì)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(huì)同子一代一樣嗎？2、上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)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(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？遺傳平衡定律如果一個(gè)種群符合下列條件：①種群必須是極大的；②種群個(gè)體間的交配是隨機(jī)的，就是說種群中的每一個(gè)個(gè)體與種群中其他個(gè)體的交配機(jī)會(huì)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(gè)體的遷移或基因交流；⑤沒有自然選擇。這個(gè)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(gè)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(gè)有性生殖的自然種群中，當(dāng)有兩個(gè)等位基因A和a時(shí)，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(gè)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(gè)體自由交配一次，產(chǎn)生的后代個(gè)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(jìn)化的原材料（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)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(duì)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(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×104×10－5個(gè)體×108種群=2×107實(shí)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(duì)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(jī)的、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。“探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響”ss長(zhǎng)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(dòng)白天棲息在樹干上。樺尺蠖的體色受一對(duì)等位基因控制，黑色（S）對(duì)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(zhǎng)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(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是多少？每年的基因頻率是多少？將計(jì)算結(jié)果填入表中：1、樹干變黑會(huì)影響樺尺蠖種群中