6.3.1 种群基因组成的变化-2023-2024学年高一生物下学期备课小能手优质教学课件（人教版2019必修2）

先有鸡还是先有蛋，说说你的看法。 2 第六章 生物的进化 教师： 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 第1课时 种群基因组成的变化 自然选择 直接对象： 个体的性状（表型） 研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。 这个群体就是种群！ 根本对象： 种群的基因 4 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫作种群。 ①一个池塘中的全部鱼 ②一个池塘中的全部鲤鱼 ③两个池塘内的全部蓝细菌 ④一片草地上的全部植物 ⑤一片草地上的成年梅花鹿 一片树林中的全部猕猴 一片水田上的所有水稻 判断下面例子是不是一个种群： 一、种群和种群基因库 1.种群： 5 种群是生物进化的基本单位，种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群也是生物繁殖的单位。 同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？ 特点： 2.基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 3.基因频率： 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。 4.基因型频率： 在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。 基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 × 100% 基因型频率= 某基因型个体总数 种群全部个体数 × 100% 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，求A和a的基因频率。 A基因频率为: a基因频率为： = 40% A% = ×100% 2×AA＋Aa 2(AA＋Aa＋aa) a% = = 60% 2×aa＋Aa 2(AA＋Aa＋aa) ×100% 类型1：概念法 b基因频率= ×100% 例：在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？ Xb = 1×2+3+4 100×2+100 ×100% = 3% 基因频率= 某基因的数目 控制该性状的等位基因总数 × 100% A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率 = 30%+1/2×60% = 60% = 10%+1/2×60% = 40% AA=30% Aa=60% aa=10% a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率 类型2：已知基因型频率求基因频率 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，求A和a的基因频率。 基因型频率: 10 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% 假设上述昆虫种群数量非常大，所有雌雄个体都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同基因型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，根据孟德尔的分离定律计算。 一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？ 亲代 子一代 子二代 子三代 基因型频率 AA 30% 36% 36% 36% Aa 60% 48% 48% 48% aa 10% 16% 16% 16% 基因频率 A 60% 60% 60% 60% a 40% 40% 40% 40% 假设上述昆虫种群数量非常大，所有雌雄个体都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同基因型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，根据孟德尔的分离定律计算。 一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？ 遗传平衡：种群基因频率和基因型频率不发生变化 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 设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么 种群的基因频率将不会改变 A(p) a(q) A(p) AA(p2) Aa(pq) a (q) Aa(pq) aa(q2) aa 频率 AA 频率 Aa 频率 (p + q)2 =p2 + 2pq + q2 类型3：利用遗传平衡定律（哈代 —— 温伯格定律） 种群规模小 非自由交配 自然选择 最终导致基因频率改变 基因频率随机变化 出现基因交流 基因频率不定向改变 迁入和迁出 突变和基因重组 有偏好的基因频率改变 基因频率定向改变 ◆上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对于自然界的种群来说，这5个条件都成立吗? 生物进化的实质：种群基因频率发生变化。 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 （提供生物进化的原材料） 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。 二、种群基因频率的变化 思考：在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？ 例: 果蝇一组染色体上约有1.3×104基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 2×1.3× 104 × 108 种群 = 2.6 ×107（个） 个体 × 10-5 每一代就会产生大量的突变个体，且大多数突变对生物体是有害的。突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。 ①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。 某海岛上残翅和无翅的昆虫 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 ②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。 17 黑色(S基因)和浅色(s基因)桦尺蛾的数量变化 工业发展后 灰色树干 S s 黑色树干 S s 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 假设桦尺蛾种群个体总数为100个。 SS基因型频率=11/96=11.5% Ss基因型频率=22/96=22.9% ss基因型频率=63/96=65.6% 个体总数96个 SS=10个 Ss=20个 Ss=70个 第一年 SS= 10×1.1=11个 Ss= 20×1.1=22个 ss= 70×0.9=63个 第二年 S频率=11.5%+1/2×22.9%=23% s频率=65.6%+1/2×22.9%=77% 根据课本P113数字话情境的内容，计算第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？ 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 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 结论：在自然选择的作用下,可以使基因频率发生定向改变。 思考1.树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？ 2.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？ 会，因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多个体可能没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。 表现型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蠖时，看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。 变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加。 自然选择使基因频率定向改变→自然选择决定生物进化的方向 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 现代进化理论： 探究实践：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。 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。 目的要求 1.记号笔将培养基分为四个区并标号 2.将细菌涂布在培养基平板上 ① ② ③ ④ 3.将含抗生素的纸片和不含抗生素的纸片置于不同的分区， 盖上皿盖。 方法步骤 24 4.将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h 5.观察并测量抑菌圈直径,并取平均值 6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤 25 思考1：在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？ 抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;说明在细菌在抗生素的选择作用下，细菌的抗药性逐渐增强。 26 思考：为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？ 抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。 思考：你的数据是否支持“耐药菌是普遍”存在的”这一说法？说说你的理由。 支持。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。 思考：在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？ 在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，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。 27 1、下列关于种群的叙述中，错误的是（ ） A．种群是生物进化和繁殖的基本单位 B．一个池塘中的全部鱼是一个种群 C．一个种群中的全部基因构成该种群的基因库 D．种群内的个体会死亡，但基因库却可在代代相传的过程中得以保持和发展 B 课堂练习 2.某海岛上因为经常有大风天气，某种昆虫中无翅的或翅特别发达的个体比翅普通（中间型）的更易生存，长此以往形成了现在的无翅或翅特别发达的表型占绝对优势的昆虫种群。下列分析正确的是（ ） A. 大风导致昆虫出现无翅和翅特别发达的变异 B. 昆虫翅的全部基因构成了该种群的基因库 C. 大风在昆虫翅的进化过程中起选择作用 D. 无翅昆虫与翅特别发达的昆虫组成了两个种群 C Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $$