6.3 种群基因组成的变化 课件 2023—2024学年高一下学期生物人教版必修2

第六章 生物的进化 第3节 种群基因组成的变化 1 ※ 学习目标 （1）通过阅读材料和分析例题，理解种群和基因库的含义，提高归纳与概括的科学思维能力。 （2）通过数学计算，理解基因频率的含义，提高演绎与推理的科学思维能力。 （3）通过模拟实验来探究自然选择对基因频率改变，提高归纳与概括、模型与建模的科学思维能力，形成进化的生命观念。 改成核心素养 一、种群和种群的基因库 问题1：工业污染区桦尺蛾的黑色性状在自然选择中能否被保留下来？为什么？ 问题2：个体终将死亡，若该黑色桦尺蛾死亡，控制黑色的S基因是否也会随之消失？ 未污染区树干 污染区树干 一、种群和种群的基因库 1、概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。 种群既是进化的基本单位； 也是繁殖的基本单位。 一、种群和种群的基因库 【例1】下列关于种群的判断及描述正确的是（多选） A．磁山上所有的香樟树和黄山上所有的香樟树 B．一片森林中的全部昆虫 C．烟台开发区海螺广场所有的郁金香 D．西湖中全部的成年鲤鱼 E．一个池塘中的全部鲫鱼 同一区域 同一物种 全部个体 CE 一、种群和种群的基因库 2. 基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。 在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比值叫做基因频率。 此种基因（A）的个数 该对等位基因的总数(A+a) 某种基因（A）的基因频率 = 3. 基因频率 × 100% 一、种群和种群的基因库 4.基因频率的计算 【例3】桦尺蛾种群中，黑色的基因为S, 浅色的基因为s，每200个个体中，SS、Ss、ss的个体分别有55、68、77个, 求S、s的基因频率： S= 55×2+68 ________________________ 400 = 44.5% 400 s= 77×2+68 ________________________ = 55.5% 等位基因的基因频率之和等于1 ×100% ×100% 一、种群和种群的基因库 2)通过基因型频率计算基因频率 【例4】桦尺蛾种群中决定黑色的基因为S，决定浅色的基因为s，测知基因型为SS、Ss和ss的个体分别占35%、50%和15% 。那么S和s的基因频率是多少? = SS% +1/2 Ss% S%= 2×SS ＋Ss 2(SS＋Ss＋ss) ×100% 此种基因型的个数 种群中各种基因型的总数 某种基因型的 频率 = × 100% 当种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化？ 用数学方法讨论基因频率的变化 【创设情境】桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。假设1870年，一个非常大的桦尺蛾种群的基因型频率为SS30%，Ss20%，ss50%。不考虑基因突变，不考虑自然选择，不同翅色个体生存和繁殖机会均等，没有迁入和迁出，该种群间个体随机交配，根据孟德尔的分离定律计算。 问题：子代基因型频率和基因频率各是多少？将计算结果填入右表 思路：亲代基因型频率→雌雄配子种类及比例→子代基因型频率 用数学方法讨论基因频率的变化 【创设情境】桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。假设1870年，一个非常大的桦尺蛾种群的基因型频率为SS30%，Ss20%，ss50%。不考虑基因突变，不考虑自然选择，不同翅色个体生存和繁殖机会均等，没有迁入和迁出，根据孟德尔的分离定律计算。 结论：各代种群基因频率代代相同，保持平衡 亲代 子一代 子二代 子三代 基因型频率 SS 30% 16% 16% 16% Ss 20% 48% 48% 48% ss 50% 36% 36% 36% 基因频率 S 40% 40% 40% 40% s 60% 60% 60% 60% 用数学方法讨论基因频率的变化 哈代—温伯格定律与遗传平衡 内容：在一个有性生殖的群体中，符合以下5个条件，各等位基因的频 率应该一代代遗传，保持不变。 种群足够大 随机交配 无突变 无迁移 无自然选择 亲代 子一代 子二代 子三代 基因型频率 SS 30% 16% 16% 16% Ss 20% 48% 48% 48% ss 50% 36% 36% 36% 基因频率 S 40% 40% 40% 40% s 60% 60% 60% 60% 若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q。(p＋q)=1，则（p+q)2=p2+2pq+q2=1。 AA基因型频率=p2；aa基因型频率=q2；Aa基因型频率=2pq。 A（p） a( q ) A（ p） AA（p2） Aa(pq) a ( q ) Aa（pq） aa(q2) 雌配子 雄配子 基因型频率 用数学方法讨论基因频率的变化 哈代—温伯格定律与遗传平衡 二、种群基因频率的变化 举例：假定桦尺蛾约有2×105个基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的桦尺蛾种群（约有108个个体） （1）1个桦尺蛾体内出现基因突变数是多少？ （2）该种群中出现基因突变数是多少呢？ （1）2×105×10-5 = 2 （2）2×105×10-5×108 =2×108 种群中突变的特点：突变数很大，随机，不定向 种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异，不定向 突变（基因突变和染色体变异）和基因重组为生物进化提供原材料。 【创设情境】桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。假设1870年，假设种群桦尺蛾总数100只，SS30%（30只），Ss20%（20只），ss50%（50只）。 预测在自然选择的作用下，若干年后种群内S基因频率的变化并简述理由。 假说：在自然选择的作用下，若干年后，S基因频率会升高。 三、自然选择对种群基因频率的影响 三、自然选择对种群基因频率的影响 学生活动：模拟天敌捕食对桦尺蛾基因频率的改变 材料：黑纸模拟布满工业化变黑的树干，纸片模拟黑色和浅色的桦尺蛾，假设种群桦尺蛾总数100只，SS30%（30只），Ss20%（20只），ss50%（50只）。 活动要求： （1）将捕捉后三种基因型桦尺蛾的剩余数记录在表格中。 （2）捕捉后的桦尺蛾不放回树上。以上步骤重复三次，完成三轮捕捉。 （3）将每组的数据输入在线表格中，计算每一轮的基因频率。 （4）处理数据，分析数据，得出结论。 三、自然选择对种群基因频率的影响 讨论： （1）桦尺蛾的种群是否发生了进化？为什么？ （2）桦尺蛾的进化方向是由什么决定的？ 是。种群中黑色桦尺蛾比例升高，更有利于其生存和繁殖，对环境的适应性增强。 自然选择 S基因频率升高，s基因频率下降。 （3）自然选择如何对种群基因频率产生影响？ 三、自然选择对种群基因频率的影响 变异是不定向的 自然选择 基因频率定向改变 生物定向进化 有利变异 积累加强 不利变异 不断淘汰 梳理知识框架图 生物进化的内因，动力，结果用箭头连接 三、自然选择对种群基因频率的影响 小结： 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。 变异是不定向的 自然选择 不利变异 不断淘汰 有利变异 积累加强 基因频率定向改变 生物定向进化 导致 练习题 1．超级细菌中有一种耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA），其可引起皮肤、肺、血液和关节的感染。通过对细菌的DNA进行诱变（如碱基对替换、缺失等），可以在一定程度上限制细菌的耐药性。下列叙述正确的是（ ）A．对MRSA的DNA进行诱变可以改变其DNA中嘌呤与嘧啶的比例B．MRSA的出现与人类滥用抗生素使细菌定向突变出耐药性变异有关C．细菌通过不断的变异与进化，获得耐受不同抗菌药物的能力D．超级细菌中所有抗药性基因及不抗药基因构成其种群基因库 C 练习题 2．家蝇对某类杀虫剂产生了抗性，下图表示对甲、乙、丙三个地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。下列叙述正确的是（ ） A．甲、乙地区家蝇种群中抗性基因的频率分别为12%、20%B．杀虫剂使家蝇产生了抗药性变异，决定了家蝇进化的方向C．各地区的家蝇种群中所有的抗性和敏感性基因构成了基因库D．甲、乙、丙地区家蝇的基因频率不同，已经是不同的物种 A 练习题 3．甲昆虫的体色黑色(A)对浅色(a)是显性。第一年某地区甲昆虫种群中浅色个体占70%，杂合子占所有个体的20%。由于环境污染，该区域的甲昆虫种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%(每种基因型均增加10%)。现在该地区的甲昆虫以黑色个体为主，几乎看不到浅色个体，下列叙述正确的是（ ）A．该地区甲昆虫种群中全部A和a基因的总和构成该种群的基因库B．第二年该地区的甲昆虫群体中A基因的频率约为22.9%C．第三年该地区的甲昆虫群体中aa的基因型频率约为56.7%D．种群基因频率的改变是环境通过对生物体基因的选择来实现的 B 课后作业 1. 完成概念图 2. 课本P114课后练习 $$