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

生物的适应 1、适应的含义： 2．适应的特性 ①普遍性：适应是普遍存在的，所有的生物都具有适应环境的特征。 ②相对性：适应是针对一定的环境条件而言的，是一种暂时的现象。 适应具有相对性的根本原因：遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾 ①生物的形态结构适合于完成一定的功能。 ②生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境 中生存和繁殖。 二、进化学说 1、拉马克的进化学说 （1）主要内容：当今生物是由更古老的生物进化而来。 生物各种适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传。    用进废退：器官使用越多越发达，不使用就退化。 获得性遗传：由于环境引起或由于用进废退引起的变化，都是可以遗传的。 （2）评价：①不足：缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。 过于强调环境的变化直接导致物种的改变。 ②意义：彻底否定物种不变论，在当时具有进步意义， 肤浅的解释了适应的形成。 2、达尔文的自然选择学说 （1）对适应的解释 ①适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。 ②群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。 （2）要点：过度繁殖是自然选择的基础 、 遗传和变异是生物进化的内因 生存斗争是自然选择的手段、生物进化的动力   适者生存是自然选择的结果 （3）进步意义 ①使人们认识到生物是在自然选择的作用下不断发展变化的， 使生物学第一次摆脱了神的束缚，走上了科学轨道。 ②揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先。 ③科学地解释了生物的多样性和适应性是进化的结果。 （4）局限性：对于遗传和变异的认识还局限于性状水平 不能科学地解释遗传和变异的本质 对进化的研究停留于个体水平 三、达尔文以后进化理论的发展 (1)发展的原因 ①关于遗传和变异的研究，已从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到遗传和变异的本质。 ②关于适应以及物种的形成等问题的研究，已从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单位。 (2)发展的结果：形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。 必修二《遗传与进化》 第六章 生物的进化 6.3 种群基因组成的变化和物种的形成 制作：Rosivy 一.种群和种群基因库 1、种群 概念: 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。 （1）一片森林中的所有的蜘蛛。（ ） （2）一间屋子里的全部蟑螂。（ ） （3）两个池塘中所有的鲫鱼。（ ） （5）一片草地上的全部幼小蒲公英。 （ ） × × × × 种群是可进行基因交流的群体，是生物繁殖与进化的基本单位。 特点: 种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。 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。 基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 ×100% 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 基因频率 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。 基因型频率= 某基因型的个体 种群个体总数 ×100% 某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是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。 AA=30% Aa=60% aa=10% 基因型频率 一.种群和种群基因库 种群基因型频率和基因频率的计算 基因频率 方法1：公式法 方法2：根据基因型频率计算 基因频率=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率 某种群中基因型XBXB有20个， XBY有5个， XBXb有20个， XbY有5个，计算下列基因频率和基因型频率： 一.种群和种群基因库 种群基因型频率和基因频率的计算 （1）基因型频率： XBXB _______ XbY _______ 40% 10% （2）基因频率：XB______ Xb_______ 当基因位于x染色体时，只能用公式法， XB基因频率= XB基因数/（ XB基因数+ Xb基因数） XB基因频率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=56/90=72.2% 72.2% 27.8% Xb基因频率=1-XB基因频率=1-72.2%=27.8% 用数学方法讨论基因频率的改变 假设：①昆虫种群数量非常大；②所有雌雄个体能自由交配并能产生后代； ③没有迁入和迁出； ④不同翅色个体生存和繁殖的机会均等； ⑤基因A和a都不产生突变。 亲代基因型频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比率 A( ) A( ) a( ) a( ) 亲代产生配子总数 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% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 讨论1： 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？ 一.种群和种群基因库 亲代 子一代 子二代 子三代 基因频率 A 60% a 40% 基因型频率 AA 30% Aa 60% aa 10% 60% 40% 60% 60% 40% 40% 36% 48% 16% 36% 16% 48% 36% 48% 16% 遗传平衡定律(哈代-温伯格平衡定律) (1)在理想条件下，种群的基因频率和基因型频率世代不变。 ①昆虫群体数量足够大 ②全部雌雄个体能自由交配 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 用数学方法讨论基因频率的改变 一.种群和种群基因库 (p+q)2 = p2+2pq+q2 = AA%+Aa%+aa% = 1 p+q=A%+a%=1 2.上述结果是建立在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？你能举出实例吗？ 3.如果该种群出现新的等位基因A2（A/a的等位基因），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？ 对自然界种群来说，这5个条件不可能同时都成立。自然界中实际种群的基因频率是在不断发生变化的。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。 突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。 用数学方法讨论基因频率的改变 一.种群和种群基因库 遗传平衡群体 先打破平衡 存在自然选择 存在各种突变 不能自由交配 种群数量有限 有迁入、迁出 无法进化 怎样进化？ ①昆虫群体数量足够大 ②全部雌雄个体能自由交配 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 基因重组 基因突变 染色体变异 二.种群基因频率的变化 1、影响种群基因频率变化的因素 可遗传变异来源于 突变 基因突变产生新的等位基因，可以使种群基因频率发生变化。 部分染色体变异如缺失和重复等能直接引起种群基因频率的变化。 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。 可遗传变异为生物进化提供了原材料。 （1）突变（内因） 基因重组 基因突变 染色体变异 二.种群基因频率的变化 1、影响种群基因频率变化的因素: 可遗传变异 突变 （1）突变（内因） 突变的特点： 虽低频，但种群中每代会产生大量突变。 有害和有利不是绝对的，往往取决于环境。 随机性、不定向性 结合P112第3、4段话，思考： 生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的， 它为何还能作为生物进化的原材料呢？ 二.种群基因频率的变化 （2）自然选择（外因） 1、影响种群基因频率变化的因素: 在自然选择的作用下， 具有有利变异的个体有更多的机会产生后代， 种群中相应的基因频率会不断提高， 相反，具有不利变异的个体留下后代的机率少， 种群相应基因频率会下降。 二.种群基因频率的变化 【探究·实践】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 英国曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，夜间活动，白天栖息在树干上。19世纪，该地区树干上长满了浅色地衣。后来，因工业的发展，树皮裸露并被熏成黑褐色。 基因类型 黑色（S） 浅色（s） 工业革命前 （19世纪中叶） 5% 95% 工业革命后 （20世纪中叶） 95% 5% 长满地衣的树干上的桦尺蛾 黑色树干上的桦尺蛾 长满地衣的灰色树干 浅色(ss)桦尺蛾多 S频率低，s频率高 环境污染的黑色树干 黑色(S_)桦尺蛾多 S频率高，s频率低 二.种群基因频率的变化 【探究·实践】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 提出问题 桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢? 作出假设 黑褐色环境下浅色桦尺蛾易被天敌发现，故s基因频率逐年下降； 但黑褐色环境对黑色桦尺蛾生存有利，使S基因频率逐年上升。 环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低， 即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。 讨论探究思路 假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为： SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。若树干变黑使 浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。 在第2～10年间，该种群的基因型频率各是多少？ 每年的基因频率是多少？ 二.种群基因频率的变化 【探究·实践】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 制定并实施研究方案   第1年 第2年 第3年 第4年 …… 基因型 频率 SS 10%       Ss 20%       ss 70%       基因频率 S 20%       s 80%       第一年： SS=10个 Ss=20个 ss=70个 共100个个体 第二年： SS=10×1.1=11个 Ss=20×1.1=22个 ss=70×0.9=63个 共96个个体 SS频率=11÷96=11.5% Ss频率=22÷96=22.9% ss频率=63÷96=65.6% S频率=11.5%+½×22.9%=23% s频率=65.6%+½×22.9%=77% 11.5 % 22.9 % 65.6% 23% 77% 13.1 % 26 % 60.9% 26.1% 73.9% 14.7 % 29.2 % 56.1% 29.3% 70.7% 升高 降低 二.种群基因频率的变化 【探究·实践】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 分析结果 黑褐色环境不利于浅色桦尺蛾的生存，有利于黑色桦尺蛾的生存，环境的选择作用使s基因频率越来越低，S基因的频率越来越高。 得出结论 自然选择可以使基因频率发生定向改变， 决定生物进化的方向。 讨论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? 讨论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? 直接受选择的是表型，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。 会，因为树干变黑后，浅色个体易被发现，被捕食概率增加，许多浅色个体可能没有交配就已被捕食，导致其个体数减少，影响出生率。 进化 基因频率改变 二.种群基因频率的变化 原种群 不定向变异 突变,基因重组 不同性状 自然选择 直接选择个体表型 实质选择相应的基因 不利变异 不断淘汰 有利变异 积累加强 种群基因频率定向改变(生物进化的实质) 生物定向进化 有利基因频率不断增大， 有害基因频率逐渐减小。 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。 定向的 (1)影响种群基因频率变化的因素 ①外因：自然选择。 ②内因：基因突变和部分染色体变异如缺失和重复等能直接引起 基因频率的变化； 基因重组只改变了基因型频率，在自然选择的作用下淘汰 部分个体后可引起基因频率的变化。 (2)自然选择决定生物进化的方向 (3)进化的实质是种群基因频率的改变。 (4)进化中的定向与不定向 ①变异是不定向的。 ②自然选择、种群基因频率的变化、生物进化的方向是定向的。 有关基因频率与进化的分析和总结 (1)一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率(　　) (2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化(　　) (3)若亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变(　　) (4)种群是生物进化的基本单位，自然选择的直接选择对象是个体的表型(　　) (1)从根本上讲，没有突变，就没有生物的进化(　　) (2)突变具有低频性，不能为生物进化提供原材料(　　) (3)有害突变不能成为生物进化的原材料(　　) (4)所有变异都不能决定生物进化的方向，但都能提供进化的原材料(　　) 步步高P114 判断正误 步步高P115 判断正误 × × × √ √ × × × 对比：自由交配和自交 步步高P114 1．(2023·无锡高一检测)下列关于基因库的描述，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．基因突变可能改变基因库的组成 2．在某个处于遗传平衡的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18%，基因型为Aa的个体占78%，基因型为aa的个体占4%，基因A和基因a的基因频率分别是(　　) A．18%、82%  B．36%、64% C．57%、43%   D．92%、8% C C 步步高P115、116 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．自然选择是影响基因频率的唯一因素 D．生物性状的改变一定引起生物的进化 4．在19世纪中叶以前，英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(ss)的，随着工业的发展，工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色，到了20世纪中叶，黑色型(S_)的桦尺蛾成了常见类型。下列叙述正确的是(　　) A．自然选择的方向发生了改变，所以自然选择是不定向的 B．桦尺蛾种群进化过程中接受选择的是各种基因型的个体 C．该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变 D．长时间的环境污染导致s基因定向突变成S基因 B B 例　某常染色体在人群中的发病率为1%，色盲在男性中的发病率为7%， 现有一对表现正常的夫妇，妻子为该常染色体遗传病致病基因和色 盲基因携带者，那么他们所生小孩同时患上述两种病的概率是 A.1/88　　 B.1/22　 　C.7/2200　 　D.3/800 A 例　与外界隔离的某岛屿上，经调查该地区居民中白化病的致病基因频率为a，红绿色盲的致病基因频率为b，抗维生素D佝偻病的致病基因频率为c，下列有关叙述不正确的是 D A.正常个体中白化病携带者所占的概率为 B.男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为b C.不患抗维生素D佝偻病的女性个体占全部个体的 D.女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的占bc $$