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（2019）必修2

6.3種群基因組成的變化與物種的形成（1）問題探討先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說：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：不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪個(gè)觀點(diǎn)？問題探討這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗鼈儌兒鲆暳穗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)。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，而個(gè)體的表型會隨著個(gè)體的死亡而消失，決定表型的基因可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散。所以，還須研究群體基因組成的變化。1.種群和種群基因庫⑴種群①概念：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合。判斷：?一個(gè)池塘中的全部魚?一個(gè)池塘中的全部鯉魚?兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙?一片草地上的成年梅花鹿②特點(diǎn)：?種群是物種繁殖和進(jìn)化的基本單位。?雌雄個(gè)體可以通過繁殖將各自的基因遺傳給后代。一、種群基因組成的變化（P110）×√××魚：包含的不止1種青蛙：泛稱要包含所有年齡段1.種群和種群基因庫⑵基因庫：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。ps：范圍是種群不是物種；基因庫包含了種群中全部個(gè)體的全部基因，無論“優(yōu)劣”。例：下列敘述中，不正確的是（）A.一個(gè)種群的基因庫包括這個(gè)種群所含有的全部基因B.生物的個(gè)體總是要死亡的，但基因庫卻因種群個(gè)體的繁殖而代代相傳C.種群中每個(gè)個(gè)體都含有種群基因庫的全部基因D.基因突變可以改變種群基因庫的組成一、種群基因組成的變化（P110）C1.種群和種群基因庫⑶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)的比率。一、種群基因組成的變化（P110）A%=×100%AA＋a=×100%2×AA＋Aa2（AA＋Aa＋aa）（）=×100%2AA2（AA＋Aa＋aa）Aa2（AA＋Aa＋aa）+某基因頻率＝純合子頻率+1/2雜合子頻率⑷基因型頻率：在一個(gè)種群中，某種基因型個(gè)體占種群內(nèi)全部個(gè)體的比率。=AA%+1/2Aa%1.某昆蟲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？牛刀小試方法一：概念法=40%A%=×100%2×AA＋Aa2（AA＋Aa＋aa）a%==60%2×aa＋Aa2（AA＋Aa＋aa）×100%A+a=11.某昆蟲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？牛刀小試A基因頻率=AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率=30%+1/2×60%=60%=10%+1/2×60%=40%a基因頻率=aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率在種群中，一對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。方法二：公式法思考·討論：數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化

1.假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會是均等的，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算。親代基因型的比值A(chǔ)A（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A(chǔ)（

）A（

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）a（

）子代基因型頻率AA（

）Aa（

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）子代基因頻率A（

）a（

）30%30%30%10%60%40%36%48%16%A=60%a=40%A=36%+24%a=16%+24%30%10%60%40%36%48%16%A=60%a=40%若用p表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率：AA%=p2

Aa%=2pqaa%=q2（p+q）2=p2+2pq+q2

=1A（p）a（q）A（p）AA（p2）Aa（pq）a（q）Aa（pq）Aa（q2）A=36%+24%a=16%+24%親代基因型的比值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（

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）子代基因頻率A（

）a（

）30%30%1.種群和種群基因庫⑸遺傳平衡定律（哈代—溫伯格定律）：設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則p+q=1，且一、種群基因組成的變化（P110）（p+q）2=p2+2pq+q2假設(shè)的種群需滿足以下5個(gè)條件：?種群足夠大（無遺傳漂變）；?雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代；?沒有遷入與遷出；?沒有自然選擇?沒有突變（基因突變和染色體變異）遺傳平衡：種群基因頻率和基因型頻率不發(fā)生變化。遺傳平衡群體/種群：滿足這5個(gè)條件的種群。思考·討論：數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化2.對自然界的種群來說，這5個(gè)條件都能成立嗎？Ⅰ.種群數(shù)量比較?。ǔ霈F(xiàn)遺傳漂變）Ⅱ.不能自由交配Ⅲ.遷入與遷出（出現(xiàn)基因流）Ⅳ.自然選擇Ⅴ.發(fā)生突變ps：說明自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進(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，種群的基因頻率會發(fā)生變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？突變產(chǎn)生新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。頻率是上升還是下降，要看這一突變對生物體是有益還是有害。自交VS自由交配與基因頻率和基因型頻率的關(guān)系：交配方式基因頻率基因型頻率自交自由交配處于遺傳平衡不處于遺傳平衡純合子增多雜合子減少不改變改變不改變不改變不改變①自交：指基因型相同的個(gè)體交配。eg：Aa與Aa②自由交配：指在一群體中，不同的個(gè)體之間都有交配機(jī)會且機(jī)會均等，強(qiáng)調(diào)隨機(jī)性。eg：Aa與Aa/AA/aa二、種群基因頻率的變化（P112）基因突變在自然界是普遍存在的。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。生物的變異不可遺傳變異可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異突變進(jìn)化的原材料二、種群基因頻率的變化（P112）Q：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，那么，它為什么能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？①突變：種群是由許多個(gè)體組成，每個(gè)個(gè)體的細(xì)胞中都有成千上萬個(gè)基因，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。eg：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，對一個(gè)約有108個(gè)個(gè)體的果蠅種群來說，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)）二、種群基因頻率的變化（P112）Q：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，那么，它為什么能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？②生物的生存環(huán)境：突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。超級細(xì)菌的產(chǎn)生某海島上正常翅和殘翅昆蟲二、種群基因頻率的變化（P112）Q：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，那么，它為什么能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？

③有性生殖過程中的基因重組：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，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。貓因基因重組產(chǎn)生毛色變異二、種群基因頻率的變化（P112）突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異形成了進(jìn)化的原材料（不能決定生物進(jìn)化的方向）突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的種群基因頻率的改變是否也是不定向的？三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響：樺尺蛾的體色受一對等位基因S和s控制，黑色（S）對淺色（s）是顯性。19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，種群中S基因的頻率低于5%（估計(jì)值）。19世紀(jì)中，樹皮裸露并被熏成黑褐色。20世紀(jì)中，黑色型樺尺蛾卻成了常見類型，S基因頻率超過95%。探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響：①提出問題：樺尺蛾種群中S基因的頻率為什么越來越高？②做出假設(shè)：根據(jù)所學(xué)知識做出假設(shè)：_____________________________________自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變?nèi)?、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響：③討論探究思路：創(chuàng)設(shè)情境示例：1870年，樺尺蛾種群基因型頻率為SS10%，Ss20%，ss70%。假定樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%。④制定并實(shí)施研究方案：創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的問題情境；計(jì)算并填表。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）第2年（假設(shè)種群為100，則SS10，Ss20，ss70）當(dāng)黑色個(gè)體每年增加10%，淺色個(gè)體每年減少10%時(shí)：基因型為SS（黑色）個(gè)體第2年將會增加到11個(gè)基因型為Ss（黑色）個(gè)體第2年將增加到22個(gè)基因型為ss（淺色）個(gè)體第2年將減少到63個(gè)第2年種群個(gè)體總數(shù)為96個(gè)（11+22+63）：基因型SS的頻率是11÷96=11.5%基因型Ss的頻率是22÷96=22.9%基因型ss的頻率是63÷96=65.6%P（S）=P（SS）+1/2P（Ss）=23%P（s）=1-P（S）=77%三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）探究自然選擇對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%12.9%14.3%Ss20%22.9%25.8%29.7%ss70%65.6%61.3%56.0%基因頻率S20%23%26%29%s80%77%74%71%升高降低三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響：⑤分析結(jié)果，得出結(jié)論：樹干變黑對樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？影響；樹干變黑后，許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。表型，天敵看到的是樺尺蛾的體色（表型），自然選擇中直接受選擇的是表型。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。變異是不定向的自然選擇不利變異不斷淘汰有利變異積累加強(qiáng)基因頻率定向改變生物定向進(jìn)化導(dǎo)致☆自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響（P112）生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)