第6章 第3节 第1课时 种群基因组成的变化(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物必修2（人教版2019 多选）

第6章　生物的进化 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 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 目 录 课前预习·自主落实 01 02 CONTENTS 04 课堂探究·重难突破 课后检测·知能达标 03 随堂巩固·基础夯实 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 课前预习·自主落实 01 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 同种 繁殖 基因 基因 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 全部个体 全部等位基因数 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 基因突变 染色体变异 基因突变 基因型 不定向的 原材料 生物的生存环境 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 不利变异 有利变异 定向改变 表现性状 基因 有利 定向 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 耐药性 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 无菌的涂布器 不含抗生素 抗生素 抑菌圈的直径 抑菌圈边缘 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 有 无 变小 定向选择 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 × √ 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 课堂探究·重难突破 02 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 4% 32% 64% 20% 80% 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 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第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 课后检测·知能达标 04 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 谢谢观看 返回目录 第6章　生物的进化 生物学•必修2　遗传与进化(配RJ版) 1 学习目标 1.通过理解关键词的方法、把握种群、种群基因库、基因频率等核心概念的内涵和外延 生命观念 2.采用模型与建模的方法，理解种群基因频率的变化，运用数学方法讨论种群基因频率的变化 科学思维 3.基于事实证据和实例分析，阐明自然选择对种群基因频率变化的影响 科学探究 4.通过种群基因频率的变化，认同细菌耐药性产生与抗生素的使用有关 社会责任 一、种群和种群基因库 1．种群 (1)概念：生活在一定区域的_____生物全部个体的集合。 (2)特点 ①种群中的个体并不是机械地集合在一起。 ②一个种群其实就是一个_____的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的_____遗传给后代。 ③种群在繁衍过程中，个体有新老交替，_____却代代相传。 2．种群基因库和基因频率 (1)基因库：一个种群中__________所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。 (2)基因频率 ①概念：在一个种群基因库中，某个基因占__________________的比值。 ②计算公式：某基因的基因频率＝eq \f(该基因的数目,该基因与其等位基因的总数)×100%。 二、种群基因频率的变化和自然选择对种群基因频率变化的影响 1．种群基因频率的变化 (1)可遗传变异的来源eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(突变\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(__________,_____________)),基因重组)) (2)可遗传变异的形成、特点和作用 ①形成：__________产生新的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的________。 ②特点：随机的、__________，只是提供生物进化的________，不能决定生物进化的方向。 (3)突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于__________________。 2．自然选择对种群基因频率变化的影响 (1)原因：在自然选择的作用下，具有__________的个体，留下后代的机会少，具有__________的个体有更多的机会产生后代。 (2)实质：__________种群的基因频率。 (3)选择的对象 ①个体水平：生物的__________。 ②实质：控制性状的_____。 (4)选择的结果 ①生物性状上：朝着_____变异的方向不断进化。 ②基因上：种群基因频率会发生_____改变。 三、探究抗生素对细菌的选择作用 1．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，耐药菌有可能存活下来。 2．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。 3．方法步骤 (1)用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①～④。 (2)取少量细菌的培养液，用_______________均匀地涂抹在培养基平板上。 (3)用无菌的镊子先夹取1张_____________的纸片放在①号区域的中央，再分别夹取1张________纸片放在②～④号区域的中央，盖上皿盖。 (4)将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16 h。 (5)观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈？如果有，测量和记录每个实验组中_______________，并取平均值。 (6)从_____________的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤(2)～(5)。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。 4．结果：在培养基上___(填“有”或“无”)细菌生长，在放有抗生素纸片的区域___(填“有”或“无”)细菌生长。连续培养几代后，抑菌圈的直径会_____。 5．结论：抗生素对细菌具有__________作用。 从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。请对以下相关叙述进行判断： (1)基因频率的变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境影响。( ) (2)生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。( ) 探究点一　种群和种群基因库 1．从遗传学上看，金鱼都是鲫鱼的“变种”。生活在同一个池塘中不同类型的金鱼可以杂交， 产生表型差异较大的各种金鱼。 (1)生活在同一个池塘中的全部金鱼构成了一个种群。为什么生物进化的基本单位是种群而不是个体？ 提示：种群中的个体并不是机械地集合在一起。一个种群其实就是一个繁殖单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 (2)这个种群中的金鱼所含有的基因相同吗？该种群的全部个体所含有的全部基因叫作什么？ 提示：不完全相同；这个种群的基因库。 2．某桦尺蛾种群中，黑色体色的基因为S，浅色体色的基因为s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体数分别为10、20、70个。假设该桦尺蛾种群非常大；所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁入和迁出；不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的；基因S和s都不产生突变。根据孟德尔的分离定律计算并回答问题： (1)该种群产生的S配子和s配子的比值各是多少？子一代基因型频率是多少？ 提示：S配子占20%，s配子占80%。子一代基因型频率：SS占4%，Ss占32%，ss占64%。 (2)子一代种群的基因频率各是多少？ 提示：子一代种群的基因频率S占20%，s占80%。 (3)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？请完成下表。 亲代基因型的比值 SS(10%) Ss(20%) ss(70%) 配子的比值 S(10%) S(10%) s(10%) s(70%) 子一代基因型频率 SS(4%) Ss(32%) ss(64%) 子一代基因频率 S(20%) s(80%) 子二代基因型频率 SS(_____) Ss(________) ss(________) 子二代基因频率 S(________) s(________) 提示：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。 有关基因频率计算题的解法 (1)常染色体上基因频率的计算 ①已知各基因型及其个体的数量，求基因频率。此类题型可用定义公式计算，即某基因的频率＝[(该基因纯合子个体数×2＋杂合子个体数)]÷(总个体数×2)×100%。 ②已知基因型频率，求基因频率。此类题型按定义公式计算或直接用“某基因的基因频率＝该基因纯合子的百分比＋杂合子百分比的1/2”来代替。如A基因的频率＝AA的频率＋1/2Aa的频率，a基因的频率＝1－A基因的频率。 (2)X染色体上的基因频率的计算(N表示基因型的个体数) A的基因频率＝eq \f(2NXAXA＋NXAXa＋NXAY,2NXAX＋NXAXa＋NXaXa＋NXAY＋NXaY)×100% a的基因频率＝eq \f(2NXaXa＋NXAXa＋NXaY,2NXaXa＋NXAXa＋NXAXA＋NXaY＋NXAY)×100% (3)遗传平衡状态下基因频率的计算 ①遗传平衡状态的条件 a．种群非常大； b．种群中所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代； c．没有基因突变； d．没有迁入和迁出； e．没有自然选择(不同个体生存和繁殖的机会是相等的)。 ②基因型频率与基因频率的计算方法 a．存在一对等位基因A和a，设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。 雄配子 雌配子 A(p) a(q) A(p) AA(p2) Aa(pq) a(q) Aa(pq) aa(q2) 即AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。 b．若已知aa的基因型频率为m，则a的基因频率为eq \r(m)，A的基因频率为1－eq \r(m)，AA的基因型频率为(1－eq \r(m))2；Aa的基因型频率为2·eq \r(m)(1－eq \r(m))。 1．下列关于种群和种群基因库的叙述中，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，但基因库可在代代相传的过程中得到保持和发展 解析　生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群，一个池塘中的全部鱼有多种，不属于一个种群，B错误。 答案　B 2．(2024·三明高一期末)在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占4%。A和a的基因频率分别是(　　) A．24%和72%　　　　　　 B．36%和64% C．57%和43% D．60%和40% 解析　由题意知，AA＝24%，Aa＝72%，aa＝4%，因此该种群的基因频率为：A＝24%＋1/2×72%＝60%，a＝4%＋1/2×72%＝40%，D正确。 答案　D 探究点二　种群基因频率的变化和自然选择对 种群基因频率变化的影响 1．阅读教材P112“种群基因频率的变化”，思考并回答以下问题： (1)突变具有低频性，还能为生物进化提供原材料吗？ 提示：虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都可能会产生大量突变。 (2)突变具有多害少利性，还能为生物进化提供原材料吗？ 提示：微小的有利变异不断积累也能导致生物进化。 (3)突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？ 提示：突变和基因重组都是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向。 2．桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。桦尺蛾种群的基因型频率分别为SS 10%、Ss 20%、ss 70%，S基因的频率为20%。请回答下列问题： (1)假设该种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，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S和s都不产生突变。该种群产生的S配子和s配子的比例分别是多少？请计算出子代的基因型频率。 提示：S配子的比例为20%，s配子的比例为80%；SS基因型频率为4%，Ss基因型频率为32%，ss基因型频率为64%。 (2)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，黑色个体每年增加。根据基因型频率计算每年基因频率，将结果写在表中(结果取整数)。 计算项目 第1年占比 第2年占比 第3年占比 基因型 频率 SS 10% 11.5% 13% Ss 20% 23% 26% ss 70% 65.5% 61% 基因 频率 S 20% ________ ________ s 80% ________ ________ (3)根据上面的数据分析，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？ 提示：有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已经被天敌捕食。树干变黑的环境使s基因频率逐渐下降，S基因频率逐渐提高。 (4)自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用？ 提示：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。 1．基因突变和基因重组产生进化原材料的过程 2．自然选择对种群基因频率变化的影响 (1)原理分析 (2)实例分析(桦尺蛾体色进化) 由分析可以看出，生物进化实质上是种群基因频率发生改变，即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，反映该基因控制的性状对环境的适应能力较强。 3．自然选择决定生物进化的方向 种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定方向进化。可见，生物进化的方向是由自然选择决定的。 3．在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀并饲养，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是(　　) A．突变和基因重组决定生物进化的方向 B．自然选择会改变种群的基因频率 C．特殊的变异类型都是不利的 D．不产生变异的生物才能生存 解析　突变和基因重组为生物的进化提供原材料，但不决定生物进化的方向，A错误；自然选择通过定向改变种群的基因频率决定生物进化的方向，B正确；变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的，利与害取决于环境，是相对而言的，C错误；变异是普遍存在的，产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会被淘汰，D错误。 答案　B 4．(2023·海南卷)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 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固定的，都使种群基因频率发生定向的改变，A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正确；分裂选择淘汰了表型频率高的个体，使其频率下降，D正确。 答案　A 探究点三　探究抗生素对细菌的选择作用 结合教材P115“探究抗生素对细菌的选择作用”，讨论解决下列问题。 (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？ 提示：在培养基上有细菌生长繁殖。在放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长繁殖，也可能没有细菌生长繁殖。 (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？ 提示：连续培养几代后，抑菌圈的直径会变小，说明通过抗生素的选择作用，细菌中的耐药性个体越来越多。 (3)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？你怎么判断变异是有利还是有害的？ 提示：细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存，属于有利变异。变异的有利与有害是根据环境而定的，例如细菌的耐热性变异。在较高温度环境下，耐热性变异有利于细菌生存，属于有利变异；但在较低温度环境下，耐热性变异不利于细菌生存，属于不利变异。在生物进化中，生物产生的有利变异是指有利于生物生存，适应环境的变异，而不是对人类有利的变异。 (4)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。 提示：①增强细菌抗药性：抗生素的滥用及不合理使用在一定程度上减弱抗生素的药效，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。如抗生素中应用氯霉素时可引发再生障碍性贫血发生。③菌群失调：抗生素的长期大量滥用，使未被抑制的细菌类型繁殖迅速，造成菌群失调的情况，导致患者免疫力下降，病情加重或产生新的病变。 5．(2024·南菁高中期末)随着全球范围内抗生素的广泛和大量使用，抗药细菌不断出现，它可以通过多种途径对抗生素产生抗性，抗生素在不久的将来有可能成为一堆废物。请分析抗生素对细菌抗药性的产生所起的作用(　　) A．抗生素的不断使用，使细菌逐渐适应而产生抗药性 B．细菌的变异是不定向的，抗生素对细菌进行了定向选择 C．细菌的变异是定向的，抗生素对细菌进行了定向选择 D．抗生素使细菌产生了定向变异 解析　根据现代生物进化理论可知，细菌耐药性本来就存在，不是抗生素使细菌产生耐药性，且变异是不定向的，A、C、D错误；抗药性强产生的原因是抗生素对细菌进行了定向选择，B正确。 答案　B 6．抗青霉素葡萄球菌是一种突变型菌种。将未接触过青霉素的葡萄球菌接种到含青霉素的培养基上，结果有极少数存活下来。存活下来的葡萄球菌在相同培养基中经多代培养后，对青霉素的抗性明显增强。原因是(　　) A．青霉素使用量的增加提高了葡萄球菌对青霉素的抗性 B．青霉素的选择作用提高了葡萄球菌抗青霉素基因的频率 C．葡萄球菌对青霉素抗性的增强是定向突变的结果 D．葡萄球菌的抗青霉素基因是在使用青霉素后产生的 解析　青霉素只起到选择作用；青霉素的选择作用提高了葡萄球菌抗青霉素基因的频率，淘汰掉了不抗青霉素的个体；突变是不定向的；葡萄球菌的抗青霉素基因是在使用青霉素前通过基因突变产生的。 答案　B [课堂小结] [课堂巩固] 1．下列关于种群的叙述中，不正确的是(　　) A．种群是生物进化的基本单位 B．种群内个体间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代 C．两个池塘内的全部青蛙是一个种群 D．一个树林中的全部杜鹃是一个种群 解析　在一定区域内(即同一地点)同种生物的全部个体叫作种群，两个池塘内的全部青蛙，属于两个种群。 答案　C 2．德国小蠊(二倍体)是常见的室内昆虫。随机取样的德国小蠊个体中，ss个体数为6，SS个体数为26，Ss个体数为18。则s的基因频率为(　　) A．0.26　　　　　　　 B．0.3 C．0.46 D．0.58 解析　由题意可知，SS＝26，Ss＝18，ss＝6，因此s的基因频率为(2×6＋18)÷[2×(26＋18＋6)]＝0.3。 答案　B 3．下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是(　　) A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化 B．生物进化的实质是种群基因频率的改变 C．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变 D．生物性状的改变一定引起生物的进化 解析　生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以基因频率发生改变一定会引起生物的进化，A错误，B正确；只要生物发生了进化，就会发生基因频率的改变，但不一定形成新物种，C错误；生物的性状受基因和外界环境的共同作用，性状改变，基因不一定改变，故基因频率不一定改变，生物也不一定进化，D错误。 答案　B 4．(不定项)下列有关种群基因库的叙述中，正确的是(　　) A．一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因 B．生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传 C．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因 D．基因突变可以改变基因库的组成 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具有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因，A正确，C错误；种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，应代代相传，B正确；可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。 答案　ABD 5．已知蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的。研究人员调查了某地区的1 000只蜗牛，对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行了统计，结果如表所示。请分析回答： 有条纹(显性) 无条纹(隐性) 合计 存活个体数 178 211 389 空壳数 332 279 611 合计 510 490 1 000 (1)在这1 000只蜗牛中，aa的基因型频率为________；如果Aa的基因型频率为42%，则a基因的基因频率为________。 (2)根据表中数据推断，壳上________(填“有条纹”或“无条纹”)的蜗牛更易被鸟捕食。经多个世代后，该种群中a基因的基因频率将会______(填“增大”或“减小”)，这种基因频率的改变是通过________实现的。 解析　(1)由题意可知，无条纹是隐性性状，基因型为aa。由表格信息可知，aa的基因型频率是490÷1 000＝49%，Aa＝42%，则a的基因频率为49%＋eq \f(1,2)×42%＝70%。(2)由表格中的信息可知，有条纹的蜗牛空壳的相对数量更多，因此有条纹的蜗牛更易被鸟捕食，控制有条纹性状的基因A的基因频率会逐渐降低，控制无条纹性状的基因a的基因频率会逐渐上升，这种基因频率的改变是通过自然选择实现的。 答案　(1)49%　70%　(2)有条纹　增大　自然选择 $$