6.3 种群基因组成的变化与物种的形成（第一课时）-2024-2025学年高一生物下学期同步授课课件（人教版2019必修2）

第六章 生物的进化 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 问题探讨 先有鸡还是先有蛋？ 甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。 乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。 你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？ 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选择下定向改变的过程，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生殖细胞成为一个新物种。 种群: 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。 一片树林中的全部猕猴 一片草地上的所有蒲公英 一个培养皿中大肠杆菌 判断下列情况是否属于种群： 一个池塘中的全部鱼（ ） 一个池塘中的全部鲤鱼（ ） 两个池塘内的全部草鱼（ ） 一片草地上的成年梅花鹿（ ） 一个学校的所有人（ ） 一个菜市场中的全部鲤鱼( ) × √ × × × × 种群是物种繁衍、进化的基本单位。 种群 一定区域 同种生物 全部个体 种群的三个要素 ①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。 ②种群是物种繁衍、进化的基本单位。 种群 种群的特点 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 基因库的定义： 一个种群所有个体各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体间的差异越大，基因库也就越大。 基因库和基因频率 基因频率和基因型频率 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。 基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 =纯合子频率+1/2杂合子频率 × 100% 基因型频率= 某基因型个体总数 种群全部个体数 × 100% 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？ 方法一：概念法 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% 有关基因频率和基因型频率的计算 7 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？ 方法二：通过基因型频率计算 A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率 A基因频率= 30%+1/2×60% = 60% a基因频率 = 10%+1/2×60% = 40% AA基因型频率为: 30% Aa基因型频率为: 60% aa基因型频率为: 10% a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率 在种群中，一对等位基因的 基因频率之和等于1， 基因型频率之和也等于1。 有关基因频率和基因型频率的计算 8 遗传平衡定律（哈代 —— 温伯格定律）： 当群体满足以下五个条件： ①种群数量足够大； 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自然选择对体色性状没有作用； ⑤基因A和a都不产生突变时，种群的基因频率将不会改变。 设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1 ，且： aa 基因型的频率 AA 基因型的频率 Aa 基因型的频率 ( p + q )2 = p2 + 2pq + q2 有关基因频率和基因型频率的计算 亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的 比值 A( ) A( ) a( ) a( ) F1基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( ) F1基因 频率 A( ) a( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% A=36%+24% a=16%+24% A=60% a=40% F2基因型 频率 AA( 36%) Aa(48%) aa(16%) 想一想：后续子代的种群基因频率会同子一代一样吗？ 如果一个种群符合下列条件： ①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没有自然选择 ⑤也没有基因突变和染色体变异。 一个基因的频率=它的纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率 F2基因 频率 A( ) a( ) 60% 40% A=36%+24% a=16%+24% 如果符合这5个，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一代代稳定不变，保持平衡。 思考·讨论 如果此昆虫种群自由交配， 10 由遗传平衡定律可知，一个种群符合遗传平衡的五个条件时，从F1开始往后，基因频率和基因型频率都不变；若将其中的自由交配改成连续自交，那后代的基因频率和基因型频率依然不变吗？假设该起始群体全部为Aa，推测连续自交和连续自由交配形成的后代中，基因频率和基因型频率的变化趋势 ①连续自交的时候，基因频率不变，基因型频率改变（杂合子为1/2n，纯合子越来越多） ②连续自由交配的时候，从F1开始基因频率和基因型频率都不变。（亲代的基因型频率可能不同，基因频率与后代相同。基因频率代代相同（包括亲本) 。 例：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： （1）基因型频率： XBXB _______ XbY _______ （2）基因频率：XB______ Xb_______ 40% 10% XBXB基因型频率= XBXB个体数/所有个体=20/（20+5+20+5）=40% XbY基因型频率= XbY个体数/所有个体=5/（20+5+20+5）=10% XB基因频率= XB基因数/（ XB基因数+ Xb基因数） 72.2% 27.8% 若基因只在X染色体上，而Y染色体没有，那基因频率怎么计算？ 总结：基因频率 基因频率= 某基因的总数 该对等位基因的总数 × 100% (2）X染色体的非同源区段上 基因频率= 某基因的总数 雌性个体数×2 +雄性个体数 × 100% (1）常染色体或X、Y染色体的同源区段上 不存在。自然界种群的基因频率一定发生改变。 生物进化的实质：种群基因频率发生改变 同时具备： ①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没有自然选择 ⑤也没有基因突变和染色体变异的种群存在吗？这说明了什么？ 导致基因频率变化的原因可能有哪些？ 种群规模小 基因频率随机变化 出现基因交流 迁入和迁出 基因频率不定向改变 突变和基因重组 非自由交配 有偏好的基因频率改变 自然选择 基因频率定向改变 最终导致基因频率改变 种群基因频率的变化 基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。 可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源分为突变和基因重组。 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？ 种群基因频率变化的因素 生物的生存环境：突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。 某海岛上残翅和无翅的昆虫 【例如】有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。 可遗传变异形成了进化的原材料, 但不能决定基因频率改变方向 种群基因频率的改变是否也是不定向的？ 　　19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。 长满地衣的树干上的桦尺蠖 黑色树干上的桦尺蠖 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% 探究·实践 探究·实践-探究自然选择对种群基因频率变化的影响 讨论1.树干变黑会影响桦尺蠖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？ 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，许多个体可能没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。 表现型，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。 自然选择使基因频率定向改变。 结论：自然选择决定生物进化的方向 探究·实践-探究抗生素对细菌的选择作用 探究·实践-探究抗生素对细菌的选择作用 1：在连续培养几代后，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？ 抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;说明在细菌在抗生素的选择作用下，细菌的抗药性逐渐增强。 2：为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？ 因为抑菌圈边缘的菌落接触一定量的抗生素，并能够在这样的环境下生存，说明这些菌落中的细菌具有一定的抗药性。 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？你怎么理解变异是有利还是有害？ 有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。 4：滥用抗生素的现象十分普遍。你认为这些做法会有什么后果？ 探究·实践-探究抗生素对细菌的选择作用 则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(　　) A.6%、8% B.92%、8% C.78%、92% D.8%、92% 1调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为： 基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 比例(%) 42.32 7.36 0.32 46 4 √ 课堂练习 2 下列关于基因突变和生物进化的叙述，不正确的是( ) A.基因突变为生物进化提供原材料，但不一定都能改变生物的表型 B.基因突变后种群的基因频率发生改变，会导致生物进化 C.发生在体细胞中的基因突变也有可能遗传给下一代 D.基因突变的方向与环境的诱导及环境的选择作用均有关 √ 3 [不定选][2024·江苏南京期中] 下列关于生物进化的叙述，错误的是( ) A.生物进化离不开可遗传变异，可遗传变异为生物进化提供原材料 B.自然选择决定了生物变异和进化的方向 C.种群基因频率的改变，是通过环境对生物基因型的直接选择来实 现的 D.突变和基因重组是随机的和不定向的 √ √ FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.58.101 $$