6.3 种群基因组成的变化（第1课时）-2023-2024学年高一生物下学期同步教学课件（人教版2019必修2）

6.3.1 种群基因组成的变化 贺老师 第6章 生物的进化 1 长颈鹿 的祖先 过度繁殖 大量长颈鹿 生存斗争 长颈长腿的长颈鹿存活 适者生存 现代长颈鹿 后代长颈鹿出现差异 (长颈长腿) 遗传变异 1、用自然选择学说解释长颈鹿的长颈形成的原因 温故知新 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，长颈长腿的个体会从此消失吗？为什么？ 没有，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散 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 种群 基因组成的变化 →种群是生物进化的基本单位 2 判断以下例子是否属于种群，并且说出判断依据 （1）两个池塘内的全部鲤鱼 （2）一个池塘中的全部鱼 （3）一个池塘里的全部青蛙 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 否 否 否 否 同种生物（鱼的种类有很多） 全部个体（还要包括蝌蚪） 同一区域 自由交配 （4）一个菜市场中的全部鲤鱼 ☆种群是可进行基因交流的群体，是生物繁殖与进化的基本单位。 种群和种群基因库 种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。 3 2、种群的基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因 注意范围是种群不是物种。 基因库包含了种群中全部个体的全部基因，无论“优劣”。 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 该基因的总数 该等位基因的总数 ×100% 特定基因型个体数 该种群个体总数 ×100% 3、基因频率： 种群和种群基因库 (A%) (A的个数) (A和a总个数) (AA%) (AA的个数) (AA、Aa和aa总个数) 基因频率 ＝ 基因型频率 ＝ 当进化的基本单位为种群的时候，我们就不能只研究某个个体的基因了，而要研究整个种群的基因 4 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。 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% 种群和种群基因库 ② 一个基因的频率：①概念法 ②= 该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率 可以用基因型频率来算基因频率 5 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 = 210/300 ×100% 2×XbXb＋XBXb＋XbY 2×女数＋1×男数 = 90/300 注意 伴X遗传中，女性中基因是成对存在的，男性中基因不是成对存在的，每个个体含有一个该基因 种群和种群基因库 = 70% = 30% 6 亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 亲代基因频率 A（ ） a( ) 子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( ) 子一代基因频率 A（ ） a( ) 子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( ) 子二代基因频率 A（ ） a( ) 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 根据计算结果，想一想子二代、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。 假设：①昆虫种群数量非常大；②所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；③没有迁入和迁出；④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的；⑤基因A和a都不产生突变。 活动1 用数学方法讨论基因频率的变化 一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？ 种群基因频率的变化 一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？ 7 当群体满足以下五个条件： ①昆虫群体数量足够大 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A和a都不产生突变 种群的基因频率将不会改变 例1：设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = AA(p2) Aa(pq) Aa(pq) aa(q2) (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 遗传平衡定律 种群基因频率的变化 1 8 不存在。自然界种群的基因频率一定发生改变。 无法进化 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 1、同时具备以上条件的种群存在吗？这说明了什么？ 种群基因频率的变化 生物进化的实质： 发生改变 种群基因频率 9 变异 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 ※可遗传的变异提供生物进化的原材料,其来源分为突变和基因重组。 基因突变： 产生新的等位基因，可直接改变种群基因频率 染色体变异： 改变基因数目或排列顺序，可能直接改变种群基因频率 基因重组： 产生更多基因型和性状组合，不直接改变基因频率，但不同性状对环境的适应能力不同，可影响基因频率的变化 2、导致基因频率变化的原因可能有哪些？ 种群基因频率的变化 重组后能产生不同的性状，不同性状对环境的适应能力不同，所以说重组能为生物进化提供原材料 10 3、生物自发突变的频率很低，它为何还能作为生物进化的原材料呢？ 种群基因频率的变化 【例如】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 个体（2.6×10-1） ×108 种群 = 2 .6×107（个） 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 11 突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境 正常环境 残翅、无翅 难以生存 有害突变 刮风海岛 避免吹进海里淹死 有利突变 4、自然界中生物的突变一般对生物体是有害的。为什么它还能作为生物进化的原材料呢？ 种群基因频率的变化 翅的昆虫，有时候会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这里昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死 12 长满地衣的灰色树干 工业革命前 灰色(ss)桦尺蛾多 工业革命后 环境污染的黑色树干 黑色(S_)桦尺蛾多 S频率低，s频率高 S频率高，s频率低 观察现象 提出问题 作出假设 桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？ 自然选择可以使种群的基因频率定向改变 自然选择对种群基因频率变化的影响 突变和重组都是不定向的，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？ 种群基因频率的改变是否也是不定向的？ 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？ 13 假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？（计算结果填入下表） 第1年 第2年 第3年 第4年 …… 基因型频率 SS 10% 11.5% Ss 20% 22.9% ss 70% 65.6% 基因频率 S 20% 23% s 80% 77% 70.7% 26% 29.2% 14.7% 56.1% 60.9% 26.1% 73.9% 29.3% 13.1% 升高 降低 自然选择对种群基因频率变化的影响 14 (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。 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。 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。 (3)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？ (4)桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？ (2)自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用？ 自然选择对种群基因频率变化的影响 15 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: 根本选择: 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： 自然选择对种群基因频率变化的影响 个体的表型 基因 自然选择对种群基因频率变化有什么影响？ 16 探究抗生素对细菌的选择作用 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 17 1、课本p114 2、大本p106-p110 作业 18 探究抗生素对细菌的选择作用 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。 实验原理 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。 抑菌圈 （直径越大，抗生素的作用越强） 自变量： 因变量： 有无抗生素 细菌是否被杀死（有无抑菌圈） 19 探究抗生素对细菌的选择作用 实验步骤 1 2 3 4 5 6 分区 接种 设置变量 培养 观察 重复实验： 第二代、第三代 ① ② ③ ④ ①区放置不含抗生素 ②③④区放含有抗生素的纸片 观察有无抑菌圈 测量抑菌圈直径 →判断是否抑菌 →判断抑菌强弱 20 探究抗生素对细菌的选择作用 实验结果和结论 1．在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢? 有 无 2．在连续培养几代后： （1）抑菌圈的直径发生了什么变化？ 越来越小 抗生素对细菌抑制作用越来越弱，抗生素对细菌有选择作用 （2）这说明抗生素对细菌产生了什么作用？ 21 探究抗生素对细菌的选择作用 讨论 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。 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？ 有利，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。 22 23 $$