第6章 第3节 第1课时 种群基因组成的变化及探究抗生素对细菌的选择作用（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学必修第二册（人教版2024）

生物的进化 第6章 第3节　种群基因组成的变化与物种的形成 返回目录 生物学　必修2 　 第1课时　种群基因组成的变化及探究抗生素对细菌的选择作用 教材梳理·新知全解 关键能力·合作探究 随堂检测·即时巩固 课时作业(二十一) 目 录 Contents 教材梳理·新知全解 知识点1　种群是生物进化的基本单位 同种 全部个体 全部个体 全部等位基因 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 知识点2　突变和基因重组提供生物进化的原材料 基因突变 染色体变异 等位基因 有性生殖 基因型 返回目录 生物学　必修2 　 随机 不定向 生物进化的方向 返回目录 生物学　必修2 　 知识点3　自然选择对种群基因频率变化的影响 返回目录 生物学　必修2 　 知识点4　探究抗生素对细菌的选择作用 耐药性 耐药菌 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 关键能力·合作探究 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 探究点1　种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 随堂检测·即时巩固 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 返回目录 生物学　必修2 　 课时作业(二十一)　种群基因组成的变化及探究抗生素对细菌的选择作用 返回目录 生物学　必修2 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [课标要求]1.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加(生命观念)。2.阐明变异、选择和隔离可导致新物种的形成(生命观念)。 1．种群 生活在一定区域的________生物____________的集合构成一个种群。 2．基因库和基因频率 (1)基因库：一个种群中____________所含有的全部基因。 (2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占______________数的比值。 思考：一个池塘中全部的鱼是一个种群吗？ 提示　不是。一个池塘中的鱼包括多个物种，而种群是同种生物所有个体的总和。 1．可遗传的变异的来源eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(基因重组,\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(____________,______________))统称为突变)) 2．可遗传变异是生物进化原材料的原因 (1)可遗传变异的形成eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(基因突变产生_________,通过_________过程中的基因重组，,可以形成多种多样的_______)) (2)可遗传变异的特点 (3)可遗传变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定__________________。 1．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__________。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，__________有可能存活下来。 2．方法步骤 3．注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。 1．根据教材P112～113“探究·实践”提供的资料，回答下列问题： (1)桦尺蛾种群中产生的可遗传变异有哪些类型？ (2)对桦尺蛾种群来说，在自然选择过程中直接受选择的是表型还是基因型？为什么？ (3)根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？ (4)根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？ (1)突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组。 (2)表型。因为天敌等直接看到的是性状，而不是控制性状的基因。 (3)发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。 (4)自然选择。在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体保留下来的机会少，相应基因的频率会下降。 2．根据教材P115“探究·实践”，回答下列问题：(1)要从什么位置挑取细菌再进行培养？原因是什么？ (2)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？ (3)滥用抗生素的现象十分普遍，请举例说明滥用抗生素的危害。 (1)从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。 (2)抑菌圈由大变小。细菌繁殖快，在繁殖过程中会不断地突变，产生耐药性，被含有抗生素的纸片筛选出来。因为含有抗生素的纸片在培养基上会形成一个以纸片为中心的浓度梯度，所以耐药性较强的细菌会分布在抑菌圈的边缘，挑取抑菌圈边缘的细菌进行连续培养，相当于提高了细菌耐药性的基因频率，继续用抗生素筛选会筛选出耐药性更强的细菌。因此，抑菌圈会由大变小。 (3)①增强细菌的耐药性：抗生素的滥用及不合理的使用在一定程度上使抗生素接触细菌的机会增大，使细菌耐药性积累并加强，导致抗生素的药效减弱，甚至完全不起作用。②不良反应繁多：滥用抗生素导致大量不良反应产生。③菌群失调：抗生素的长期大量滥用，会使未被抑制的细菌类型迅速繁殖，造成菌群失调，导致机体免疫力下降，病情加重或产生新的病变。 1．可遗传变异不能决定进化的方向 (1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。由于基因突变是不定向的，突变的结果可产生相应的等位基因。如人的23对同源染色体上都存在等位基因，通过减数分裂和受精作用，在后代中可产生 6×107个以上基因重组类型，使种群中出现大量的可遗传变异，从而使突变基因频率增加。由于这些变异是不定向的，因此无法定向改变基因频率。 (2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。 2．自然选择决定生物进化的方向 (1)种群中的变异是不定向的：有些变异对生物生存有利，有些变异对生物生存不利，即变异是不定向的。 (2)自然选择淘汰不利变异，保留有利变异。 (3)自然选择使种群基因频率发生定向改变，使生物朝着适应环境的方向进化。过程如下图所示： 【例1】 有翅昆虫有时会出现残翅或无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去，但在经常刮大风的海岛上，这种突变类型因不能飞行，反而避免被风吹到海里淹死。这个事例说明(　　) A．突变多数是有害的 B．突变多数是有利的 C．突变的有害和有利并不是绝对的 D．突变的有害和有利是绝对的 答案　C 解析　突变多数是有害的，有翅昆虫突变成无翅或残翅昆虫，正常情况下这些变异类型因不能飞行、活动范围小，在生存斗争中占劣势，逐渐被淘汰。但在经常刮大风的海岛这一特定环境中，残翅或无翅这种变异类型因不能飞行，避免了被风吹到海里，而在海岛上存活下来。这个事例说明突变的有害和有利并不是绝对的，它取决于生物所生存的环境。 用自然选择学说解释生物进化时的注意事项 (1)自然选择是环境对某种生物的选择，环境仅是一个选择因素，不是生物变异的诱变因素。 (2)在环境改变以前，生物就存在变异，变异在前，选择在后。 (3)变异是不定向的，自然选择是定向的，定向的自然选择决定了生物的进化方向。生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。 【例2】 (2023·海南)某学者按选择结果将自然选择分为三种类型，即稳定选择、定向选择和分裂选择，如图。横坐标是按一定顺序排布的种群个体表型特征，纵坐标是表型频率，阴影区是环境压力作用的区域。下列有关叙述错误的是(　　) A．三种类型的选择对种群基因频率变化的影响是随机的 B．稳定选择有利于表型频率高的个体 C．定向选择的结果是使种群表型均值发生偏移 D．分裂选择对表型频率高的个体不利，使其表型频率降低 答案　A 解析　三种类型的选择都是自然选择，自然选择对种群基因频率的影响是定向的，都使种群基因频率发生定向的改变，A项错误；根据图示信息，稳定选择淘汰了表型频率低的个体，有利于表型频率高的个体，B项正确；根据图示信息，定向选择是在一个方向上改变了种群某些表现性特征的频率曲线，使个体偏离平均值，C项正确；分裂选择淘汰了表型频率高的个体，使其频率下降，D项正确。 核心知识小结 [网络构建] 核心知识小结 [答题必备] 1．生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫种群。 2．一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。 3．在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。 4．可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异，其中，基因突变和染色体变异统称为突变。 5．生物进化的实质是种群基因频率的改变。 6．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。 1．下列关于基因库的叙述，错误的是(　　) A．基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因 B．生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传 C．种群中每个个体都含有种群基因库中的全部基因 D．基因突变可以改变基因库的组成 答案　C 解析　基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上存在差异，所以种群中单个个体是不可能含有种群基因库中的全部基因的。 2．(2024·广东)EDAR 基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关。用M、m分别表示突变前后的EDAR 基因，研究发现，m的频率从末次盛冰期后开始明显升高。下列推测合理的是(　　) A．m的出现是自然选择的结果 B．m不存在于现代非洲和欧洲人群中 C．m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果 D．MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次下降 答案　C 解析　根据题意，EDAR 基因的一个碱基替换导致M突变为m，因此m的出现是基因突变的结果，A项不符合题意；根据题意，EDAR 基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关，因此无法判断m是否存在于现代非洲和欧洲人群中，B项不符合题意；自然选择导致基因频率发生定向改变，根据题意，m的频率从末次盛冰期后开始明显升高，因此m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果，C项符合题意；根据题意，m的频率从末次盛冰期后开始明显升高，末次盛冰期后气温逐渐升高，且该突变与东亚人有更多汗腺等典型体征有关，因此推测MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升，D项不符合题意。 3．(2023·北京)抗虫作物对害虫的生存产生压力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高，导致作物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因抗虫棉保持抗虫效果，农业生产上会采取一系列措施。以下措施不能实现上述目标的是(　　) A．在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子 B．大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂 C．转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植 D．转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带 答案　B 解析　在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子，则常规种子长成的普通植株为能敏感性(不抗虫)个体提供生存空间，增加与抗虫个体的竞争，避免抗性基因频率升高过快，提高了抗虫棉的抗虫持久性，A项不符合题意；大面积种植转基因抗虫棉、施用杀虫剂，都会进一步选择并保存抗性强的个体，导致敏感性个体死亡，从而加快害虫种群抗性基因频率提高，不利于抗虫棉的抗虫持久性，B项符合题意；将转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植以及转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带，作用机理相似，都可以使敏感型个体存活，敏感性个体能与抗性强的棉铃虫进行竞争，不会导致抗性基因频率升高过快，提高了抗虫棉的抗虫持久性， C、D项符合题意。 4．下列叙述符合现代生物进化理论的是(　　) A．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 B．基因突变虽对多数个体不利，但基因突变的方向和生物进化的方向是一致的 C．生物进化过程的实质在于有利变异的保存 D．种群基因频率发生改变就意味着形成了新物种 答案　A 解析　自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率，A项正确；基因突变是不定向的，自然选择是定向的，二者方向不一定一致，B项错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，C项错误；种群基因频率发生改变意味着生物发生了进化，但不一定形成了新物种，D项错误。 5．(2023·天津节选)某植物四号染色体上面的A基因可以指导植酸合成，不能合成植酸的该种植物会死亡。现有A3－和A25－两种分别由A基因缺失3个和25个碱基对产生的基因，已知前者不影响植酸合成，后者效果未知。 (1)在某逆境中，基因型为A3－A3－的植物生存具有优势，现有某基因型为A3－A的植物，若该种植物严格自交，且基因型为 A3－A3－的植物每代数量增加10%，补齐下面的表格中，子一代基因频率数据(保留一位小数)： 代 亲代 子一代 子二代 A基因频率 50% ____% 46.9% A3－基因频率 50% ____% 53.1% 基因频率改变，是________的结果。 解析　基因型为A3－A的植物自交产生子一代的基因型及比例为AA＝1/4，A3－A＝1/2，A3－A3－＝1/4，由题意可知，基因型为A3－A3－的植物每代数量增加10%，则子一代中A3－A3－＝1/4＋1/4×10%＝11/40，因此子一代中AA∶A3－A∶A3－A3－＝1/4∶1/2∶11/40＝10∶20∶11，可计算出三者的基因型频率分别是AA＝10÷(10＋20＋11)＝10/41，A3－A＝20÷(10＋20＋11)＝20/41，A3－A3－＝11÷(10＋20＋11)＝11/41，可进一步计算出子一代中A基因频率＝10/41＋1/2×20/41＝48.8%，A3－基因频率＝11/41＋1/2×20/41＝51.2%。自然选择导致具有有利变异的个体存活并有更大概率产生更多后代，使后代中决定有利变异的基因频率增大，而具有不利变异的个体则会被自然选择淘汰，因此决定不利变异的基因频率减小，说明基因频率的改变是自然选择的结果。 答案　(1)48.8%　51.2%　自然选择 $$