2024-2025學(xué)年新教材高中生物第6章生物的進(jìn)化第3節(jié)第4節(jié)第1課時(shí)種群基因組成的變化教案新人教版必修2

PAGE8-第1課時(shí)種群基因組成的變更課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接1．闡明具有優(yōu)勢(shì)性狀的個(gè)體在種群中所占比例將會(huì)增多。2．說明自然選擇促進(jìn)生物更好地適應(yīng)特定的生存環(huán)境。1．生命觀念：初步運(yùn)用進(jìn)化與適應(yīng)觀，闡明可遺傳的變異供應(yīng)了生物進(jìn)化的原材料。2．科學(xué)思維：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)與概率的相關(guān)學(xué)問，說明并預(yù)料種群內(nèi)某一遺傳性狀的分布與變更。3．科學(xué)探究：基于給定的條件探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響。一、種群和種群基因庫1．種群(1)概念：三要素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(生活在肯定區(qū)域,同種生物,全部個(gè)體))(2)特點(diǎn)：種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位。2．基因庫由一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因構(gòu)成。3．基因頻率在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值。二、種群基因頻率的變更1．可遺傳的變異的來源eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(基因重組,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(基因突變,染色體變異))統(tǒng)稱為突變))2．可遺傳的變異是進(jìn)化的原材料(1)可遺傳的變異的形成：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。(2)可遺傳的變異的特點(diǎn)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(隨機(jī)性,不定向性))(3)可遺傳的變異的結(jié)果：只供應(yīng)了生物進(jìn)化的原材料，不能確定生物進(jìn)化的方向。3．可遺傳的變異的利害性：變異的有利和有害是相對(duì)的，是由生存環(huán)境確定的。4．種群基因突變數(shù)＝個(gè)體基因數(shù)×突變率×個(gè)體數(shù)。三、自然選擇對(duì)種群基因頻率變更的影響1．緣由：不斷淘汰發(fā)生不利變異的個(gè)體，選擇保留發(fā)生有利變異的個(gè)體。2．選擇的對(duì)象(1)干脆作用對(duì)象：個(gè)體的表型。(2)實(shí)質(zhì)：確定表型的基因。3．選擇的結(jié)果(1)生物性狀方面：朝著有利變異的方向不斷進(jìn)化。(2)基因方面：種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向變更。4．進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群基因頻率的變更。推斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．一個(gè)池塘中全部的魚是一個(gè)種群。 ()2．生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的變更。 ()3．自然選擇確定了生物變異和進(jìn)化的方向。 ()4．生物進(jìn)化的原材料源于基因突變和基因重組。 ()5．自然選擇過程中，干脆受選擇的是表型。 ()[答案]1．×提示：一個(gè)池塘中的魚包括多個(gè)物種，而種群是同種生物全部個(gè)體的總和。2．√3．×提示：生物變異是不定向的，自然選擇確定了生物進(jìn)化的方向，但不能確定生物變異的方向。4．×提示：基因突變、染色體變異和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料。5．√種群基因組成的變更1．推斷種群的“三要素”(1)生活在肯定區(qū)域；(2)同種生物；(3)全部個(gè)體的集合。2．突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料(1)問題一：突變具有低頻性，還能為生物進(jìn)化供應(yīng)原材料嗎？解讀：雖然突變的頻率很低，但一個(gè)種群往往由很多個(gè)體組成，而每一個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，所以在種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量突變。(2)問題二：突變具有多害少利性，還能為生物進(jìn)化供應(yīng)原材料嗎？解讀：生物變異是否有利，取決于它們的生存環(huán)境，微小有利的變異不斷積累也能導(dǎo)致生物進(jìn)化。(3)問題三：突變和基因重組能確定生物進(jìn)化的方向嗎？解讀：突變和基因重組是隨機(jī)的、不定向的，不能確定生物進(jìn)化的方向。3．自然選擇對(duì)種群基因頻率變更影響的原理及實(shí)例分析(1)原理分析：(2)實(shí)例分析(樺尺蛾體色進(jìn)化)：由以上可以看出，生物進(jìn)化實(shí)質(zhì)上是種群基因頻率發(fā)生變更，即在生物進(jìn)化過程中某基因的頻率假如漸漸增大，反映該基因限制的性狀對(duì)環(huán)境的適應(yīng)實(shí)力較強(qiáng)。合作探究：1.全部的變異都能導(dǎo)致種群基因頻率的變更嗎？為什么？提示：不是。只有可遺傳的變異才能影響種群基因的組成，才能變更基因頻率。2．生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是什么？如何推斷一個(gè)種群是否發(fā)生了進(jìn)化？提示：生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的變更。推斷的依據(jù)是種群基因頻率是否發(fā)生變更。1．在一次大風(fēng)暴后，有人搜集了100只受傷的麻雀，并把它們飼養(yǎng)起來，結(jié)果活下來64只。在死去的個(gè)體中，大部分是個(gè)體比較大、變異類型特別的，下列有關(guān)敘述正確的是()A．突變和基因重組確定生物進(jìn)化的方向B．自然選擇會(huì)變更種群的基因頻率C．特別的變異類型都是不利的D．不產(chǎn)生變異的生物才能生存B[突變和基因重組為生物的進(jìn)化供應(yīng)原材料，不確定進(jìn)化的方向，A錯(cuò)誤；自然選擇通過定向變更種群的基因頻率確定生物進(jìn)化的方向，B正確；變異是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的，利與害取決于環(huán)境，C錯(cuò)誤；變異是普遍存在的，產(chǎn)生有利變異的個(gè)體存活下來，產(chǎn)生不利變異的個(gè)體會(huì)在自然選擇中被淘汰，D錯(cuò)誤。]2．(不定項(xiàng))樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因限制，其中黑色(S)對(duì)淺色(s)為顯性。將某樺尺蛾種群分成兩組，分別遷移到A、B兩個(gè)區(qū)域，A地是煤炭工業(yè)重鎮(zhèn)，B地是閉塞的山區(qū)，數(shù)年后抽樣調(diào)查，結(jié)果如表所示。下列有關(guān)說法中不正確的是()區(qū)域SS(%)Ss(%)ss(%)A80182B2890A．A地S基因的頻率為89%，B地S基因的頻率為6%B．A地的大部分s基因突變?yōu)镾基因，故S基因的頻率上升C．從上述材料得知生物進(jìn)化的方向是由自然選擇確定的D．從上述材料得知生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因型頻率的變更BD[由題干中的數(shù)據(jù)可知，A種群內(nèi)S基因的頻率＝(80×2＋18)/(80×2＋18×2＋2×2)×100%＝89%，s基因的頻率＝1－89%＝11%；而B種群內(nèi)S基因的頻率＝(2×2＋8)/(100×2)×100%＝6%，s基因的頻率＝1－6%＝94%?？梢夾種群內(nèi)限制黑色的S基因的頻率較高，而B種群內(nèi)限制淺色的s基因的頻率較高，這些不同與這兩個(gè)種群的生活環(huán)境有關(guān)。A種群生活在污染嚴(yán)峻的環(huán)境中，而B種群生活在基本未受污染的環(huán)境中?？梢娚镞M(jìn)化的實(shí)質(zhì)是自然選擇使生物的基因頻率發(fā)生變更。]變異與選擇之間的關(guān)系(1)變異是不定向的，在自然選擇的作用下，基因頻率發(fā)生定向變更，導(dǎo)致自然選擇是定向的。(2)自然選擇的過程特別緩慢，其結(jié)果符合優(yōu)勝劣汰、適者生存的原則?；蝾l率的相關(guān)計(jì)算1．基因頻率和基因型頻率的計(jì)算以一對(duì)等位基因(A、a)和其組成的基因型(AA、Aa、aa)為例(1)A或a的基因頻率為eq\f(該基因數(shù)[A（或a）],該基因及其等位基因總數(shù)（A＋a）)×100%(2)AA或Aa或aa的基因型頻率為：eq\f(該基因型個(gè)體數(shù)[AA（或Aa、aa）],種群個(gè)體總數(shù))×100%2．常見題型分析(1)題型一已知調(diào)查的各種基因型的個(gè)體數(shù)，計(jì)算基因頻率某基因頻率＝eq\f(該基因總數(shù),該基因及其等位基因總數(shù))×100%A＝eq\f(2AA＋Aa,2（AA＋Aa＋aa）)×100%a＝eq\f(Aa＋2aa,2（AA＋Aa＋aa）)×100%A、a為基因，AA、Aa、aa為三種基因型個(gè)體數(shù)。(2)題型二已知基因型頻率求基因頻率常染色體上一個(gè)等位基因的頻率＝該等位基因純合子的頻率＋1/2×雜合子的頻率A＝AA＋1/2Aa；a＝aa＋1/2Aa。(3)題型三X染色體上基因的基因頻率的計(jì)算XY型性別確定的生物，基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，計(jì)算時(shí)只計(jì)算X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體。ZW型性別確定也是這樣。例如：N表示個(gè)體數(shù)。Xb＝eq\f(Xb,XB＋Xb)＝eq\f(2NXbXb＋NXBXb＋NXbY,2NXX＋NXY)不涉及Y染色體，XB＋Xb＝1。(4)題型四利用哈代—溫伯格定律，由基因頻率計(jì)算基因型頻率①成立前提a．種群特別大；b.全部雌雄個(gè)體之間自由交配；c.沒有遷入和遷出；d.沒有自然選擇；e.沒有基因突變。②計(jì)算公式當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)時(shí)(A、a)，設(shè)p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則基因型AA的頻率為p2，Aa的頻率為2pq，aa的頻率為q2。假如一個(gè)種群達(dá)到遺傳平衡，其基因型頻率應(yīng)符合：p2＋2pq＋q2＝1。應(yīng)用實(shí)踐：1.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出肯定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型AA的個(gè)體占24%，基因型Aa的個(gè)體占72%，基因型aa的個(gè)體占4%。該種群中基因A和基因a的頻率分別是多少？提示：A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。2．某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)覺，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者為5人，男性患者為11人。那么，這個(gè)群體中色盲基因的頻率為多少？提示：據(jù)題意分析，XBXb有15人，XbXb有5人，XbY有11人，所以，Xb共有36個(gè)，女性有2條X染色體，男性只有1條X染色體，所以等位基因總數(shù)＝200×2＋200＝600。因此，Xb的基因頻率是36/600×100%＝6%。1．(不定項(xiàng))果蠅的長(zhǎng)翅(V)和殘翅(v)由一對(duì)常染色體上的等位基因限制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個(gè)體數(shù)量長(zhǎng)期維持在4%，若再向該種群中引入20000只純合長(zhǎng)翅果蠅，在不考慮其他因素影響的前提下，關(guān)于純合長(zhǎng)翅果蠅引入后種群的敘述，正確的是()A．v基因頻率降低了50%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%ACD[因該果蠅種群vv的基因型頻率為4%，由遺傳平衡定律公式算出v＝0.2，V＝0.8，進(jìn)而計(jì)算出引入純種長(zhǎng)翅果蠅前，基因型為vv的果蠅有0.04×20000＝800(只)，基因型為Vv的果蠅有2×0.2×0.8×20000＝6400(只)，VV有0.8×0.8×20000＝12800(只)。引入20000只純合長(zhǎng)翅果蠅后，基因頻率v＝(800×2＋6400)/(40000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，故A正確、B錯(cuò)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的基因型頻率降低了50%，C、D正確。]2．某植物可自交或自由交配，在不考慮生物變異和致死狀況下，下列哪種狀況可使基因型為Aa的該植物連續(xù)交配3次后所得子三代中Aa所占比例為2/5()A．基因型為Aa的該植物連續(xù)自交3次，且每代子代中不去除aa個(gè)體B．基因型為Aa的該植物連續(xù)自交3次，且每代子代中均去除aa個(gè)體C．基因型為Aa的該植物連續(xù)自由交配3次，且每代子代中不去除aa個(gè)體D．基因型為Aa的該植物連續(xù)自由交配3次，且每代子代中均去除aa個(gè)體D[基因型為Aa的該植物連續(xù)自交3次，且每代子代中不去除aa個(gè)體，則子三代中Aa所占比例為1/23＝1/8，A項(xiàng)不符合題意；基因型為Aa的該植物連續(xù)自交3次，且每代子代中均去除aa個(gè)體，則子三代中Aa所占比例為2/(23＋1)＝2/9，B項(xiàng)不符合題意；基因型為Aa的該植物連續(xù)自由交配3次，且每代子代中不去除aa個(gè)體，符合遺傳平衡定律。A的基因頻率＝a的基因頻率＝1/2，而且每一代的基因型頻率均不變，則子三代中Aa的基因型頻率(所占比例)＝2×1/2×1/2＝1/2，C項(xiàng)不符合題意；基因型為Aa的該植物連續(xù)自由交配3次，且每代子代中均去除aa個(gè)體，由于存在選擇作用，所以每一代的基因頻率均會(huì)發(fā)生變更，須要逐代進(jìn)行計(jì)算?；蛐蜑锳a的該植物自由交配一次，子一代中AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，去除aa個(gè)體，則子一代中有1/3AA和2/3Aa。子一代中A的基因頻率＝1/3＋1/2×2/3＝2/3，a的基因頻率＝1/3，子一代再自由交配，子二代中AA的基因型頻率＝(2/3)2＝4/9、Aa的基因頻率＝2×2/3×1/3＝4/9，去除aa個(gè)體，子二代中有1/2AA和1/2Aa。子二代中A的基因頻率＝1/2＋1/2×1/2＝3/4，a的基因頻率＝1/4，子二代再自由交配，在子三代中AA的基因型頻率＝(3/4)2＝9/16、Aa的基因型頻率＝2×3/4×1/4＝6/16，去除aa個(gè)體，則子三代中Aa所占比例為6/16÷(9/16＋6/16)＝2/5，故D項(xiàng)符合題意。]自交、自由交配與基因頻率變更的關(guān)系(1)自交是指基因型相同的個(gè)體交配，雌雄同株植物是指自花傳粉。結(jié)果是雜合基因型頻率降低，純合基因型頻率增加，在無選擇條件下，各基因頻率不變。(2)自由交配是指種群內(nèi)不同基因型的個(gè)體間相互交配。在無選擇的條件下，基因頻率、基因型頻率均保持不變，相關(guān)計(jì)算可按哈代—溫伯格定律進(jìn)行。(3)只要種群的基因頻率不變，即使基因型頻率變更，種群也未發(fā)生進(jìn)化。[課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.一個(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。2.種群是生物繁殖的基本單位。3.突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料，突變和基因重組是隨機(jī)的，不定向的。4.在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向變更，導(dǎo)致生物朝著肯定的方向不斷進(jìn)化。5.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的變更。1．(不定項(xiàng))下列關(guān)于種群的敘述中，正確的是()A．種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位B．一個(gè)池塘中的全部魚是一個(gè)種群C．一個(gè)種群中的全部基因構(gòu)成該種群的基因庫D．種群內(nèi)的個(gè)體會(huì)死亡，但基因庫卻可在代代相傳的過程中得到保持和發(fā)展ACD[一個(gè)池塘中的全部魚一般都由多種不同的魚組成，屬于不同的物種，不能構(gòu)成一個(gè)種群。]2．下列有關(guān)變異和進(jìn)化的說法中，正確的是()A．自然選擇確定了基因突變的方向B．若沒有外界因素的影響，基因就不會(huì)發(fā)生突變C．自然界中即使沒有突變發(fā)生，生物也會(huì)進(jìn)化D．在生物進(jìn)化過程中，顯性基因頻率比隱性基因頻率增加得快C[基因突變是不定向的，自然選擇確定生物進(jìn)化的方向，但不能確定基因突變的方向，A錯(cuò)誤；若沒有外界因素的影響，在生物體內(nèi)部因素的作用下，基因也會(huì)發(fā)生突變，B錯(cuò)誤；突變和基因重組、自然選擇等都會(huì)導(dǎo)致種群的基因頻率發(fā)生變更，因此自然界中即使沒有突變發(fā)生，生物也會(huì)進(jìn)化，C正確；在生物進(jìn)化過程中，種群基因頻率總是變更的，而基因頻率的變更方向確定于自然選擇，顯性基因頻率與隱性基因頻率增加的快慢取決于哪種性狀表現(xiàn)更能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境，D錯(cuò)誤。]3．某植物種群中，r基因純合的個(gè)體不能存活。已知該種群的基因型分別為YYRR、YyRR、yyRR、YYRr、YyRr、yyRr，它們的基因型頻率依次為30%、20%、20%、10%、10%、10%。則Y和y的基因頻率依次為()A．55%和45% B．45%和55%C．27.5%和22.5% D．22.5%和27.5%A[基因頻率是該基因占全部等位基因數(shù)的比率，而與非等位基因無關(guān)，由題中數(shù)據(jù)可知，YY占40%，Yy占30%，yy占30%，所以Y的基因頻率為40%＋30%×(1/2)＝55%，y的基因頻率為45%。]4．在一個(gè)隨機(jī)交配的中等大小的種群中，經(jīng)調(diào)查發(fā)覺限制某性狀的基因型只有兩種：AA基因型的頻率為20%，Aa基因型的頻率為80%，aa基因型(致死型)的頻率為0。那么隨機(jī)交配繁殖一代后，AA基因型的個(gè)體占()A．1/5B．1/4C．3/7D．11/21C[依據(jù)題干信息，親代中，A的基因頻率為20%＋80%×(1/2)＝60%，a基因的頻率為80%×(1/2)＝40%。隨機(jī)交配得到的子一代的基因型及其比例為AA∶Aa∶aa＝(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)＝36%∶48%∶16%。又因aa基因型為致死型，故隨機(jī)交配繁殖一代后，AA基因型的個(gè)體占36%/(36%＋48%)＝3/7。]5．在一個(gè)海