6.3種群基因組成的變化課時(shí)(1)課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

6.3課時(shí)1種群基因組成的變化1.能夠闡述種群、種群基因庫(kù)、基因頻率等概念，說(shuō)明種群是生物繁殖和進(jìn)化的基本單位。2.能計(jì)算種群的基因頻率和基因型頻率，得出遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型。3.能闡明自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響。先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說(shuō)：當(dāng)然是先有雞蛋了，因?yàn)橹挥猩臣?xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學(xué)說(shuō)：不對(duì)，人們?cè)陴B(yǎng)雞過(guò)程中，是根據(jù)雞的性狀來(lái)選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)？你的答案和理由是什么？

這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗鼈兒鲆暳穗u和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進(jìn)化是以種群為單位而不是以個(gè)體為單位這一重要觀點(diǎn)。生物進(jìn)化的過(guò)程是種群基因庫(kù)在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過(guò)程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標(biāo)志，并不是在某一時(shí)刻突然有一個(gè)個(gè)體或一個(gè)生殖細(xì)胞成為一個(gè)新物種。新課引入

自然選擇直接作用的是生物的個(gè)體，而且是個(gè)體的表型。但是，在自然界，沒(méi)有哪個(gè)個(gè)體是長(zhǎng)生不死的，個(gè)體的表型會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，決定表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散。

研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。

種群在繁衍過(guò)程中，個(gè)體有新老交替，基因卻代代相傳。

種群是生物進(jìn)化的基本單位1.種群定義：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體叫做種群。①一個(gè)池塘中的全部魚②一個(gè)池塘中的全部鯉魚③兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙④一片草地上的全部植物⑤一片草地上的成年梅花鹿×√×××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。種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位。種群在繁衍過(guò)程中，個(gè)體有新老交替，基因卻代代相傳。一、種群和種群基因庫(kù)2.種群基因庫(kù)一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫這個(gè)種群的基因庫(kù)。判斷：1.一只小狗的全部基因是一個(gè)基因庫(kù)()2.種群中每個(gè)個(gè)體含有種群基因庫(kù)的全部基因()××3.基因頻率4.基因型頻率在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比率。在基因庫(kù)中，某基因占控制此性狀全部等位基因數(shù)的比率叫做基因頻率。A+aA×100%A%＝AA+Aa+aaAA×100%AA%＝某昆蟲種群中，綠色翅的基因?yàn)锳,褐色翅的基因?yàn)閍，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別有30、60、10個(gè)，

則AA、Aa、aa的基因型頻率是多少？

那么A、a的基因頻率是多少？方法一：概念法方法二：通過(guò)基因型頻率計(jì)算方法一：概念法A基因頻率為:a基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%A基因的數(shù)量：2×30+60=120個(gè)a基因的數(shù)量：2×10+60=80個(gè)A基因的頻率：120÷200=60%a基因的頻率：80÷200=40%方法二：通過(guò)基因型頻率計(jì)算①在種群中，一對(duì)等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。②一個(gè)基因的頻率=該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率A基因頻率=AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率A基因頻率=30%+1/2×60%=60%a基因頻率=10%+1/2×60%=40%AA基因型頻率為:

30%aa基因型頻率為:

10%a基因頻率=aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率Aa基因型頻率為:60%練一練:調(diào)查色盲遺傳時(shí)，將調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在如下表格中,請(qǐng)你推算該種群中Xb的

基因頻率。類型XBXBXBXbXbXbXBYXbY數(shù)量30200464XbXB+XbXb=×100％=20+430×2+20×2+46+4×100％=16％

假設(shè)上述昆蟲種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出，不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的，基因A和a都不產(chǎn)突變，根據(jù)孟德?tīng)柕姆蛛x定律計(jì)算。(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？(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)果填入下表，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？用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化親代基因型比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()5.遺傳平衡定律（哈代－溫伯格定律）

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。需要滿足上述5個(gè)前提條件。5.遺傳平衡定律（哈代－溫伯格定律）當(dāng)群體滿足以下五個(gè)條件：①昆蟲群體數(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；④自然選擇對(duì)性狀沒(méi)有作用；⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變?cè)O(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率將不會(huì)改變(p+q)2=p2+2pq+q2＝1

AA=p2

Aa=2pq

aa=q2

二、種群基因頻率的變化2.上述計(jì)算結(jié)果是建立在5個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。5個(gè)條件為：①昆蟲群體數(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；④

自然選擇對(duì)性狀沒(méi)有作用；⑤

基因A和a都不產(chǎn)生突變。

對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這5個(gè)條件都成立嗎？用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變

遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。這說(shuō)明在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說(shuō)種群的進(jìn)化是必然的。3.如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(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？

突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化。

基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。

基因突變?cè)谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘?。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?？蛇z傳的變異變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變

由于種群是由許多個(gè)體組成，每個(gè)個(gè)體的細(xì)胞中都有成千上萬(wàn)個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多數(shù)突變對(duì)生物體是有害的，那么，它為何還能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？【例如】果蠅1組染色體上約有1.3×104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率都為10-5，對(duì)一個(gè)約有108個(gè)個(gè)體的果蠅種群來(lái)說(shuō)，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（個(gè)）種群中出現(xiàn)大量的可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組提供進(jìn)化的原材料變異能不能決定生物進(jìn)化的方向？為什么？英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（其幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動(dòng)，白天棲息在樹干上。雜交實(shí)驗(yàn)表明，樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色(S)對(duì)淺色(s)是顯性的。探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響三、自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為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蛾的生存，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各是多少？每年的基因頻率是多少？（計(jì)算結(jié)果填入下表）探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低討論1.樹干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？

會(huì)。因?yàn)闃涓勺兒诤?，淺色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配，產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。討論2.在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？

在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是生物的表現(xiàn)型；

基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。變異是不定向的自然選擇是定向的不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向的改變生物朝著一定方向緩慢進(jìn)化生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。種群基因頻率的改變，標(biāo)志著生物的進(jìn)化。四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)原理一般情況下，一定濃度的抗生素會(huì)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(lái)。目的要求通過(guò)觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況，探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。實(shí)驗(yàn)步驟①培養(yǎng)皿分區(qū)、標(biāo)號(hào)。③將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放在平板的不同位置。②涂布平板。①②③④④將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h。⑥從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(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。⑤觀察細(xì)菌的生長(zhǎng)狀況。是否有抑菌圈？測(cè)量、記錄。結(jié)果分析①你的數(shù)據(jù)結(jié)果是否支持“耐藥菌是普遍存在的”這一說(shuō)法？支持。抑菌圈邊緣生長(zhǎng)的可能是耐藥菌。②在本實(shí)驗(yàn)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利的還是有害的？

在本實(shí)驗(yàn)條件下，一般來(lái)說(shuō)是有利的，有利于生物在特定環(huán)境中生存和繁殖的變異在此環(huán)境中就是有利變異。③濫用抗生素有什么后果？使耐藥菌大量積累。

人們根據(jù)自己的需要，把某些比較合乎要求的變異個(gè)體挑選出來(lái)，讓它們保留后代，把其他變異個(gè)體淘汰，不讓它們傳流后代。經(jīng)過(guò)連續(xù)數(shù)代的選擇，人類所需要的變異被保留下來(lái)，而且得以積累，微小變異成為顯著變異，從而培育出新品種。五、人工選擇人工培育的各種類型的雞紅似火、白如雪、藍(lán)若繁星、橙似黃花1.種群是物種在自然界的存在形式，也是一個(gè)繁殖單位。下列生物群體中屬于種群的是（）A．一個(gè)湖泊中的全部魚B．一片森林中的全部蛇C．一間屋中的全部蟑螂D．臥龍自然保護(hù)區(qū)中的全部大熊貓D2．某一瓢蟲種群中有黑色和紅色兩種體色的個(gè)體，這一性狀由一對(duì)等位基因控制，黑色(B)對(duì)紅色(b)為顯性