6.3种群基因组成的变化与物种的形成第1课时课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 第6章 生物的进化 这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。 生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。 假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。 1.超猴使其所在的群体强大起来，但它 却没有合适伴侣孤独一生，其死后猕 猴群体又恢复到原来的样子，这能不 能说猕猴群体进化了？ 不能 2.假如超猴降低一点择偶标准，与普通 雌性交配生小猴子。当超猴死去，多 年之后，超猴的表型（基因）能不能 在群体中扩散开来？ 种群是生物进化的基本单位 　　自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过生殖传给后代，因此研究生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化。 一、种群基因组成的变化 1、种群 （一）种群和种群基因库 （1）概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。 （2）实例：一片树林中的全部猕猴、一片草地上的所有蒲公英 （3）特点：是生物繁殖和进化的基本单位,雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因传给后代。 6 种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。 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变化吗？ （一）种群和种群基因库 2、基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。 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值，叫做基因频率。 A基因的频率= A基因的数量 A和a的数量 × 100% （一）种群和种群基因库 某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？ 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% A基因频率= 30%+1/2×60% = 60% a基因频率 = 10%+1/2×60% = 40% AA、Aa、aa的基因型频率分别为:_______________ 某种基因的基因频率 = 某种基因的纯合子频率 + 1/2杂合子频率 某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？ 30%、60%、10% b基因频率= ×100% 例2、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% 假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。 用数学方法讨论基因频率的改变 亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( ) 30% 30% 30% 10% (1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？ A配子= 30% + 1/2x60% = 60% a配子= 10% + 1/2x60% = 40% 用数学方法讨论基因频率的改变 亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( ) 子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 用数学方法讨论基因频率的改变 (2)子一代基因型的频率各是多少？ 60%A 40%a 60%A 40%a 雌配子 雄配子 F1基因型频率 36%AA 24%Aa 24%Aa 16%aa 亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( ) 子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( ) 子一代基因频率 A（ ） a( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 用数学方法讨论基因频率的改变 (3)子一代种群的基因频率各是多少？ A基因的频率= 36% + 1/2x48% = 60% a基因的频率= 16% + 1/2x48% = 40% 60% 40% 亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比率 A（ ） A( ) 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( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 用数学方法讨论基因频率的改变 (4)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？ A（p） a( q ) A（ p） a ( q ) 雌配子 雄配子 F1基因型频率 设A的基因频率=p，a的基因频率=q ，则： AA（p2） Aa（pq） Aa(pq) aa(q2) 用数学方法讨论基因频率的改变 AA的基因型频率 = aa的基因型频率 = Aa的基因型频率 = p2 q2 2pq 遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）: 用数学方法讨论基因频率的改变 理想条件下，一个进行有性生殖的自然种群中所有个体随机交配，该种群的基因频率（包括基因型频率）可以世代稳定不变，保持平衡。 ①种群数量足够大； ②雌雄个体间都能自由交配（随机交配）并产生后代； ③没有迁入与迁出； ④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力相同（自然选择对这一相对性状没有作用） ⑤不发生突变。 对于自然界的种群来说，自然条件下，哈迪-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。 自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律 归纳总结 交配方式 基因频率 基因型频率 自交 自 由 交 配 处于遗传平衡 不处于遗传平衡 改变 纯合子增多杂合子减少 不改变 改变 不改变 不改变 不改变 2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。5个条件为：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自然选择对翅型性状没有作用 ⑤基因A和a都不产生突变。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？ 思考•讨论 用数学方法讨论基因频率的改变 第一：足够大的种群是不存在；第二：种群中雌雄个体间充分的随机交配是不现实的；第三：基因突变每时每刻都有可能发生；第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，或迁入该种群；第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。所以从理论上分析，种群基因频率会发生改变，生物的进化是必然的。 3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2),也就是产生新的等位基因A2,种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？ 思考•讨论 用数学方法讨论基因频率的改变 突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这取决于生物生存的环境。 基因突变和染色体变异统称为突变 可遗传变异 基因突变 基因重组 染色体变异 突变 可以；因为基因突变可以产生新的等位基因 生物进化的原材料 2、基因突变可以使种群基因频率发生变化吗？为什么？ （二）种群基因频率的变化 1、什么叫做突变？ 1、可遗传变异（突变和基因重组）产生进化的原材料。 （二）种群基因频率的变化 2、基因突变产生新的等位基因，使种群的基因频率发生变化。 3、基因突变产生新的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。 （二）种群基因频率的变化 思考讨论： 在自然情况下，自发突变的频率是很低的，且多数是有害的，为什么还能作为生物进化的原材料呢？ ①种群是由许多个体组成，每个个体的每一个细胞都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变个体。 ②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。 例：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 （二）种群基因频率的变化 变异是 随机的、不定向的 不能决定生物进化的方向 可遗传变异 基因突变 基因重组 染色体变异 突变 生物进化的原材料 探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 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)为显性 ①现象： 探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 桦尺蛾种群中s基因（浅色）的频率为什么越来越低呢？ ②提出问题： 树皮黑褐色的环境下，黑色桦尺蛾个体数量逐年增加，控制黑色的S基因频率逐年上升。浅色个体由于不适应环境，易被天敌发现而数量逐年减少，控制浅色的s基因频率逐年下降。 ③做出假设： 假设桦尺蛾种群的基因型频率为SS：10%、Ss：20%、ss：70%；S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。填写下表 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 探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 ④探究思路： ⑤结果与结论： 环境的选择作用使S基因频率越来越低，s基因频率越来越高 1.树干变黑会影响桦尺蛾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，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。 直接受选择的是表型（体色），而不是基因型，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蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。 笔记： 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变； 种群基因频率改变，标志着生物发生了进化。 总结：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。 2、影响基因频率的因素： 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。 3、生物进化的实质就是： 1、种群是生物进化的单位，也是生物繁殖的单位。 种群基因频率的定向改变。 课堂小结 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 巩固练习 3．一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ） A．突变是不定向的 B．突变是随机发生的 C．突变的有害或有利取决于环境条件 D．环境条件的变化对突变体都是有害的 C 6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT) 6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT) 巩固练习 D 4、蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是(　　) A.30%，21%　　　 B.30%，42% C.70%，21%　　 D.70%，42% 巩固练习 D 5、在非洲人群中，约每10 000个人中有4个人患囊性纤维原癌，该病属于常染色体遗传。一对正常夫妇生有一患病的孩子。此后，该妇女与另一健康男性再婚，他们所生的孩子患此病的概率是(　　) A．1/25 B．1/50 C．1/100 D．1/102 巩固练习 （1）二者存在正相关的关系。依据调查数据 （2）随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。 （3）由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也很快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物，将细菌耐药率控制在较低水平。 （4）提示：合理使用抗生素，防止滥用抗生素。 拓展应用 $$