6.3.1 种群基因组成的变化-2023-2024学年高一生物探究与任务教学优质课件（人教版2019必修2）

第3节 种群基因组成的变化 与物种的形成 第6章 生物的进化 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 1 复习回顾 达尔文自然选择学说对长颈鹿形成的解释： 1.自然选择直接作用的对象是什么？ 直接作用对象：个体表型 2.这个颈长的个体会永远存活吗？ 不会 3.个体死亡，表型消失，自然选择的作用消失了吗？为什么？ 没有 4.研究生物的进化，仅研究个体和表型够吗？ 不够的，还必须研究群体基因组成的变化 →种群是生物进化的基本单位 2 一、种群和种群基因库 1.种群: 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。 一片树林中的全部猕猴 一片草地上的所有蒲公英 一个培养皿中大肠杆菌 判断下列情况是否属于种群： 一个池塘中的全部鱼（ ） 一个池塘中的全部鲤鱼（ ） 两个池塘内的全部草鱼（ ） 一片草地上的成年梅花鹿（ ）一个学校的所有人（ ） 一个菜市场中的全部鲤鱼( ) × √ × × × × 3 一、种群和种群基因库 2.种群基因库 基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因 基因频率： 在基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值 基因频率 ＝ 该基因的总数 该等位基因的总数 ×100% (A%) (A的个数) (A和a总个数) 基因型频率： 在基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值 基因型频率 ＝ 特定基因型个体数 该种群个体总数 ×100% (AA%) (AA的个数) (AA、Aa和aa总个数) 4 一、种群和种群基因库 这100个个体共有_____个基因，其中： A基因的数量=___________________个 a基因的数量=____________________个 A基因的频率=____________________% a基因的频率=____________________% 例1：在某昆虫种群中，决定体色为黑色的基因是A，决定体色为褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。 ① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。 ② 一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率。 AA基因型频率为： Aa基因型频率为： aa基因型频率为： A基因的频率=____________________ a基因的频率=____________________ 30/100 = 30% 60/100 = 60% 10/100 = 10% 200 2×30+60=120 2×10+60=80 120÷200=60 80÷200=40 30%+30%= 60% 10%+30%= 40% 5 一、种群和种群基因库 例2：某学校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，那么XB、Xb的基因频率是多少？ XB的基因频率为: XB%= Xb的基因频率为: Xb%= ×100% 2×XBXB＋XBXb＋XBY 2×女数＋1×男数 = 70% ×100% 2×XbXb＋XBXb＋XbY 2×女数＋1×男数 = 30% 注意 伴性遗传中，男性中基因不是成对存在的，每个个体含有一个该基因 6 一、种群和种群基因库 ——用数学方法讨论基因频率的改变 1.假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变。 亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比值 A( ) A( ) a( ) a( ) 子一代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( ) 子一代基因频率 A( ) a( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% (1)根据孟德尔分离定律，完成下表。 7 一、种群和种群基因库 (2)子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？ 子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。 (3)要使种群的基因频率不发生改变，此种群应具备哪些条件？ 亲代 子一代 子二代 子三代 基因型 频率 AA 30% Aa 60% aa 10% 基因频率 A 60% a 40% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 8 一、种群和种群基因库 遗传平衡定律（哈代 — 温伯格定律）： 例1：设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1 AA(p2) Aa(pq) Aa(pq) aa(q2) 当群体满足以下五个条件： ①种群非常大； ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代； ③没有迁入与迁出；④自然选择对性状没有作用；⑤基因不产生突变 种群的基因频率将不会改变 (p+q)2=p2+2pq+q2=1 AA 基因型的频率 Aa 基因型 的频率 aa 基因型的频率 9 一、种群和种群基因库 (4)同时具备以上条件的种群存在吗？这说明了什么？ 不存在。自然界种群的基因频率一定发生改变。 无法进化 先打破平衡 种群较小 不自由交配 有迁入、迁出 有自然选择 有基因突变 遗传平衡 生物怎么进化？ 基因频率发生改变 进化 生物进化的实质：种群基因频率发生改变 10 二、种群基因频率的变化 基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。 导致基因频率变化的原因可能有哪些？ 基因突变 染色体变异 基因重组 变异 可遗传变异 不可遗传变异 突变 生物进化的原材料 可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源分为突变和基因重组。 11 二、种群基因频率的变化 生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？ 种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。 例：果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是： 2×1.3× 104 × 10－5 ×108 = 2 .6×107（个） 突变的多害少利是绝对的吗？ “利”和“害”都是相对于环境而言的。 12 二、种群基因频率的变化 突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。 基因突变 基因重组 新的等位基因 多种多样的基因型 种群中出现大量可遗传的变异 变异是 不定向的 形成了进化的原材料, 不能决定生物进化的方向 突变和重组都是随机的，不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？ 小结： 13 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 ——探究自然选择对种群基因频率变化的影响 英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)浅色(s) 19世纪中叶以前 20世纪中叶 s>95% s<5% 工业污染 桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低？ 提出问题： 14 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低？ 提出问题： 自然选择可以使种群的基因频率定向改变。 作出假设： 制定并实施研究方案: (1)请分析S、s基因产生的原因，并分析可遗传变异在生物进化中的意义。 (2) 树干变黑的环境对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗？树干变黑的环境对桦尺蛾体色基因频率产生了什么影响？ 基因突变； 可遗传变异产生了大量的不定向的变异，为生物的进化提供了原材料。 有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。 树干变黑的环境使控制浅色的s基因频率逐渐下降，S基因频率逐渐提高。 15 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 (3)自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用？ (4)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？ (5)桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？ 自然选择使种群的基因频率发生定向改变， 自然选择决定了生物的进化方向。 自然选择作用的对象： 直接对象： 间接对象： 根本对象： 表型 基因型 基因 发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。 表型。因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因。 16 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 原种群 不定向变异 突变,基因重组 不同性状 自然选择 直接选择:个体的表型 根本选择:决定表型的基因 不利变异 不断淘汰 有利变异 积累加强 种群基因频率定向改变(生物进化的实质) 生物定向进化 有利变异的基因频率不断增大 有害变异的基因频率逐渐减小 在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。 定向的 小结： ——自然选择决定生物进化的方向 17 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 ——探究抗生素对细菌的选择作用 实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。 材料用具 经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。 18 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 方法步骤 1 2 3 4 5 6 分区 接种 设置变量 培养 观察 重复实验 19 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 结果和结论 实验结果：抗生素纸片周围出现抑菌圈，在连续培养几代后，抑菌圈的直径____________。 越来越小 实验结论：这说明抗生素对细菌产生了选择作用。 20 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 讨论与交流 1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？ 抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。 2.你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？ 支持。抗生素只有筛选的作用，不会影响变异的发生。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。 3.在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？ 在本实验条件下，一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。 4.滥用抗生素有什么后果？ 促进耐药菌的产生。 21 课堂小结 生物进化的基本单位 生物进化的实质 生物进化的原材料 决定生物进化的方向 种群 基因频率的改变 突变和基因重组 自然选择 22 感谢您的观看！ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 23 $$