6.3種群基因組成的變化與物種的形成課件-高一下學(xué)期生物人教版必修22

6.3種群基因組成的變化與物種的形成

第1課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.舉例說(shuō)明隔離與物種形成的關(guān)系。2.舉例說(shuō)明協(xié)同進(jìn)化和生物多樣性形成的關(guān)系。3.舉例說(shuō)明生物進(jìn)化理論的發(fā)展。4.生命觀念：形成進(jìn)化與環(huán)境相適應(yīng)的觀念。5.科學(xué)思維：分析歸納隔離在物種形成中的作用。曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾，雖然基因頻率發(fā)生了變化，但是并沒(méi)有形成新的物種。為什么說(shuō)它們沒(méi)有形成新的物種？怎樣判斷兩個(gè)種群是否屬于同一個(gè)物種？問(wèn)題探討1．物種的概念

能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱(chēng)為一個(gè)物種。二、隔離在物種形成中的作用例：不同“人種”

世界各地的人雖然各有不同，但他們之間可以彼此通婚，并且產(chǎn)生可育的后代。因此，全世界的人在生物學(xué)上屬于同一個(gè)物種——智人種。1．物種的概念

馬

馬和驢是不是同一個(gè)物種呢？

驢

騾1．物種的概念不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫作生殖隔離。騾是不育的，因此，馬和驢之間存在生殖隔離，它們屬于兩個(gè)物種。1．物種的概念生殖隔離種群間個(gè)體不能自由交配有些能交配，但胚胎期致死能交配并成功繁殖出子代，但其后代無(wú)生育能力1．物種的概念

孔雀和巨嘴鳥(niǎo)是同一個(gè)物種嗎？不是，不能互相交配。1．物種的概念在自然界，是不是同一物種的個(gè)體都生活在一起呢？不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，每一個(gè)物種總是被分成一個(gè)一個(gè)或大或小的群體，這些群體就是不同的種群。例如，兩個(gè)池塘里的鯉魚(yú)。2．隔離及其在物種形成中的作用同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象，叫做地理隔離。東北虎華南虎由于長(zhǎng)期地理隔離而沒(méi)有相互交配，沒(méi)有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個(gè)不同的亞種。2．隔離及其在物種形成中的作用生殖隔離地理隔離隔離：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。隔離的實(shí)質(zhì)：阻止種群間的基因交流2．隔離及其在物種形成中的作用地理隔離和生殖隔離有沒(méi)有什么聯(lián)系呢？對(duì)生物的進(jìn)化有何作用呢？2．隔離及其在物種形成中的作用2．隔離及其在物種形成中的作用

設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來(lái)到加拉帕戈斯群島后，先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群。這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。問(wèn)題12．隔離及其在物種形成中的作用不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？不一樣。因?yàn)橥蛔兪请S機(jī)發(fā)生的。問(wèn)題22．隔離及其在物種形成中的作用對(duì)不同島嶼上的地雀種群來(lái)說(shuō)，環(huán)境的作用有沒(méi)有差別？這對(duì)種群基因頻率的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響？不同島嶼的自然環(huán)境條件不一樣，因此環(huán)境的作用會(huì)有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。問(wèn)題32．隔離及其在物種形成中的作用如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這么多種地雀嗎？不會(huì)。因?yàn)閭€(gè)體間有基因的交流。問(wèn)題42．隔離及其在物種形成中的作用

隔離阻斷突變、基因重組和

向不同方向發(fā)生改變種群出現(xiàn)差異差異進(jìn)一步加大隔離新種形成地理自然選擇基因頻率基因庫(kù)生殖基因交流加拉帕戈斯群島的地雀的形成方式自然選擇2自然選擇1地理隔離原種變異1變異2基因頻率的定向改變變異類(lèi)型1變異類(lèi)型2新物種1新物種2生殖隔離物種形成的比較常見(jiàn)的方式：隔離是物種形成的必要條件。2．隔離及其在物種形成中的作用通過(guò)長(zhǎng)期地理隔離而實(shí)現(xiàn)生殖隔離，是否是新物種形成的唯一方式呢？不是。多倍體的形成不需經(jīng)地理隔離。物種A物種B雜交雜種植物染色體加倍異源多倍體2．隔離及其在物種形成中的作用理解鞏固1．19世紀(jì)70年代，10對(duì)原產(chǎn)于美國(guó)的灰松鼠被引入英國(guó)，結(jié)果在英國(guó)大量繁殖、泛濫成災(zāi)。對(duì)生活在兩國(guó)的灰松鼠種群，可以作出的判斷是（）A．兩者尚未形成兩個(gè)物種B．兩者的外部形態(tài)有明顯差別C．兩者之間已經(jīng)出現(xiàn)生殖隔離D．兩者的基因庫(kù)向不同方向改變D理解鞏固2．下列說(shuō)法正確的是（）A.一片森林中的全部蛇是一個(gè)種群B.在自然條件下，種群的基因頻率可以保持永久穩(wěn)定C.當(dāng)生物體的體細(xì)胞出現(xiàn)基因突變時(shí)，這個(gè)生物體就成為了新物種的個(gè)體了D.生殖隔離一旦形成，新的物種也就產(chǎn)生了D理解鞏固3．下列關(guān)于種群與物種的敘述，正確的是（）①隔離是物種形成的必要條件②物種是生活在一定自然區(qū)域內(nèi)的同種生物個(gè)體的總和③一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因構(gòu)成一個(gè)基因庫(kù)④物種是進(jìn)化的基本單位A.①③B.②④C.②③D.①④A小結(jié)6.3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)1.解釋種群、基因庫(kù)和基因頻率的概念。2.闡明生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。3.生命觀念：利用遺傳知識(shí)，認(rèn)同生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。4.科學(xué)思維：運(yùn)用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化。

如果在褐色翅(基因型為aa)昆蟲(chóng)的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅(基因型為Aa)的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么：1、昆蟲(chóng)的翅色將怎樣變化？2、該綠色個(gè)體一定能被選擇下來(lái)嗎？為什么？3、如果該綠色個(gè)體能很好生活下來(lái)，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給子代呢？4、如果Aa與其他個(gè)體交配生殖，后代還會(huì)是綠色的嗎？問(wèn)題探討

某個(gè)體的有利變異的基因只有在群體中，通過(guò)有性生殖才能時(shí)代延續(xù)。有利變異綠色個(gè)體（Aa）的有性生殖的后代，還會(huì)有灰色（aa）個(gè)體出現(xiàn)。因此，研究生物的進(jìn)化，僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化。這個(gè)群體就是種群。1．種群生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫作種群。一片樹(shù)林中的全部

獼猴是一個(gè)種群一片草地上的所有蒲公英也是一個(gè)種群一、種群基因組成的變化√√√√√判斷下列是否屬于種群：√1．種群種群的特點(diǎn)

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。思考：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？一、種群基因組成的變化1．種群一個(gè)生物“種”或“物種”與種群有何區(qū)別？物種可以分布在自然界的不同區(qū)域。只有在可以發(fā)生隨機(jī)交配、繁殖，使基因能夠世代傳遞的一定區(qū)域內(nèi)的同種全部個(gè)體的集合才是一個(gè)種群。自然界的物種實(shí)際上是以一個(gè)個(gè)種群存在的，種群是生物繁殖、進(jìn)化的基本單位。一、種群基因組成的變化2．基因庫(kù)和基因頻率一個(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)。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)的比值，叫作基因頻率。基因頻率＝該基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù)×100%2．基因庫(kù)和基因頻率例：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？A基因的基因頻率為：A%=×100%2×AA＋Aa2（AA＋Aa＋aa）=60%a基因的基因頻率為：=40%

a%=2×aa＋Aa2（AA＋Aa＋aa）×100%3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化假設(shè)以上昆蟲(chóng)群體滿(mǎn)足以下五個(gè)條件：①昆蟲(chóng)群體數(shù)量足夠大。②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代。③沒(méi)有遷入與遷出。④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲(chóng)的生存能力完全相同（也就是說(shuō)自然選擇對(duì)A、a控制的翅型性狀沒(méi)有作用）。⑤沒(méi)有基因突變和染色體變異。遺傳平衡狀態(tài)3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化在有性生殖過(guò)程中，如果符合遺傳平衡，產(chǎn)生的雌雄配子：

A60%A60%a40%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa♀♂3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化

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%16%48%60%60%40%40%36%48%16%各代基因頻率相同嗎？基因型頻率相同嗎？這有什么前提條件嗎？各代基因頻率相同?；蛐皖l率從子一代開(kāi)始保持不變。需要滿(mǎn)足上述5個(gè)前提條件。3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化在遺傳平衡狀態(tài)下（滿(mǎn)足上述五個(gè)條件）時(shí)：p+q=1（p+q）2=p2+2pq+q2=1AA=p2

Aa=2pq

aa=q2

若用p代表A基因的基因頻率，q代表基因a的頻率，則：這個(gè)種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？變異變異的類(lèi)型有那些？不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因重組染色體變異4．種群基因頻率的變化思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對(duì)生物體是有害的，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？4．種群基因頻率的變化例如，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？2×1.3×104×10－5個(gè)體×108種群=2.6×107（個(gè)）4．種群基因頻率的變化基因突變一定是有利或有害的嗎？取決于生物的生存環(huán)境。某海島上殘翅和無(wú)翅的昆蟲(chóng)4．種群基因頻率的變化基因重組突變新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的4．種群基因頻率的變化突變和重組都是隨機(jī)的、不定向的，那么，種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？5．自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變。問(wèn)題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來(lái)越低？假設(shè)：根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)的你能做出假設(shè)嗎？長(zhǎng)滿(mǎn)地衣的樹(shù)干上的樺尺蛾黑色樹(shù)干上的樺尺蛾由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同的體色（黑色S、淺色s）英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特S(黑色)基因頻率：樺尺蠖樺尺蠖5%以下95%以上

未形成生殖隔離，還有基因交流原因是：淘汰不利變異基因、積累有利變異基因。結(jié)果是：使基因頻率定向改變。自然選擇決定生物進(jìn)化的方向影響基因頻率的因素：基因突變、基因重組和自然選擇生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是：

種群是生物進(jìn)化