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

人教版（2019）高一下册（必修二） 6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 一、种群基因组的变化 道县第一中学 张召琴 2025年“湘道杯”大赛 （3） 页面统一为16:9宽幅画面比例尺寸；PPT统一格式为PPT或PPTX。 中文： 1. 课名：微软雅黑48号字； 2.（第一课时）：微软雅黑32号字； 3.学校名称：请填写全称； 4.学科、年级、主讲人、学校：华文楷体28号字（具体根据文字量可适当调整）。 英文 1.课名：字体以Times New Roman为主，字号一般使用32—36号，特别强调可以用40号； 2.（Period 1）：字体使用Arial，字号为28； 3.正文一般用24—28号，特别强调可用32号。 注意标点的规范（例如：中文省略号为……，可用Shift+数字键6打出中文省略号，英文省略号为…） 1 学习目标 1、正确理解种群、基因库、基因频率、隔离、物种等概念并应有数学方法运用数学方法计算种群基因频率和基因型频率。 2、教学重点 可遗传的变异和自然选择在生物进化中的作用 3、教学难点 自然选择对种群基因频率的影响 6.3 种群基因组的变化 问题探讨 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？ 6.3 种群基因组的变化 先有鸡还是先有蛋？ 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。 一、种群和种群基因库（P110~111） 6.3 种群基因组的变化 （1）种群： ①概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群。 一片树林中的全部猕猴 一片草地上的所有蒲公英 ②种群的特点： 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。 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 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。 基因频率 ＝ 该基因的总数 该等位基因的总数 ×100% 基因型频率 ＝ 特定基因型个体数 该种群个体总数 ×100% （2）基因库： （3）基因频率： 6.3 种群基因组的变化 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，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。 AA基因型频率= 30 100 = 30% Aa基因型频率= 60 100 = 60% aa基因型频率= 10 100 = 10% 基因型频率的计算 6.3 种群基因组的变化 6.3 种群基因组的变化 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，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。 基因型频率的计算 1、100个体数的全部等位基因总数为_______ 200 2、A基因为_____________个，a基因为___________ 个 2×30+60=120 2×10+60=80 A频率= 120 200 = 60% a频率= 80 200 = 40% 6.3 种群基因组的变化 快捷计算： 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 A频率=AA% + 1/2Aa% a频率= aa% + 1/2 Aa% 3．某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（ ） A．18%、82% B．36%、64% C．57%、43% D．92%、8% C 6.3 种群基因组的变化 亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比值 A ( ) A ( ) a ( ) a ( ) A ( ) a ( ) 子代基因型频率 AA ( ) Aa ( ) aa ( ) 子代基因频率 A ( ) a ( ) 1、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，不同体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。 ( 1 ) 该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？ ( 2 ) 子代基因型的频率各是多少？ ( 3 ) 子代种群的基因频率各是多少？ ( 4 ) 将计算结果填入下表，想一想，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？ 用数学方法讨论基因频率的变化 6.3 种群基因组的变化 用数学方法讨论基因频率的变化 亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比值 A ( ) A ( ) a ( ) a ( ) A ( ) a ( ) 子代基因型频率 AA ( ) Aa ( ) aa ( ) 子代基因频率 A ( ) a ( ) 30% 10% 30% 30% 36% 16% 48% 60% 40% 60% 40% 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说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。 6.3 种群基因组的变化 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 ( p + q )2 = p2 + 2pq + q2 aa 基因型的频率 6.3 种群基因组的变化 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？ 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。 6.3 种群基因组的变化 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 Fl ，则A基因的频率和 F1 中 Aa 基因型的频率分别是多少？ 1. A基因的频率为70％ F1 中 Aa 基因型的频率42％ 某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为 19 % ，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患该病的概率是（ ） A. 9/19 B. 10/19 C. 1/19 D. 1/2 2. B 6.3 种群基因组的变化 在对某工厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。那么这个群体中色盲基因的频率为( ) A. 4.5％ B. 5.9％ C. 6％ D. 9％ 3. 解析：红绿色盲相关基因总数 = 400 × 2 + 400 = 1200(个) Xb = 10 × 2 + 12 × 1 + 18 × 1 + 22 × 1 = 72（个） 故红绿色盲的基因频率（Xb %）= C 6.3 种群基因组的变化 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，种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？ 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，这往往取决于生物生存的环境。 通过《思考•讨论》知道，能使种群基因频率发生变化的因素有许多，我们着重学习突变和基因重组及自然选择。 6.3 种群基因组的变化 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。 二、种群基因频率的变化（P112） 可遗传的变异 变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 （提供生物进化的原材料） 6.3 种群基因组的变化 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？ 如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 2 × 104 × 10-5 个体 × 108 种群 = 2 × 107 由此可见，虽然基因突变频率很低，但放到种群中每一代都会有可观的变异量，虽然大多数都是有害的，但是总会出现一些更适应环境的变异，在自然选择过程中被保留下来并逐代积累。 6.3 种群基因组的变化 三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112） 自然选择对种群基因频率变化的影响 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树 干上。实验表明，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。 在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以 下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以 上。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。 6.3 种群基因组的变化 自然选择对种群基因频率变化的影响 假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。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10%,黑色个体每年增加10%。第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？（计算结果填入下表 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 6.3 种群基因组的变化 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。 6.3 种群基因组的变化 不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累 变异 自然选择 生物朝一定方向缓慢进化 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。 种群基因频 率发生定向改变 （不定向） （定向） 在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。 在自然选择过程中，直接受选择的是生物的表现型； 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。 影响基因频率的因素： 突变、基因重组和自然选择 6.3 种群基因组的变化 探究•实践 探究抗生素对细菌的选择作用 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耐药性。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。 通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。 实验目的 6.3 种群基因组的变化 1、分组编号：用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号①到④ 探究•实践 探究抗生素对细菌的选择作用 实验步骤： 2、接种：将细菌涂布在培养基平板上 6.3 种群基因组的变化 实验过程： 3、控制变量： ①号区域的中央放置不含抗生素纸片； ②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片 4、培养：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h 探究•实践 探究抗生素对细菌的选择作用 实验步骤： 6.3 种群基因组的变化 5、观察并测量抑菌圈直径,并取平均值 6、从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤 探究•实践 探究抗生素对细菌的选择作用 实验步骤: 6.3 种群基因组的变化 6.3 种群基因组的变化 探究抗生素对细菌的选择作用 实验结果和结论： 抗生素对细菌有选择作用， 抗生素对细菌抑制作用越来越弱。 抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代 1 2.26 1.89 1.62 2 2.41 1.91 1.67 3 2.42 1.87 1.69 平均值 2.36 1.89 1.66 探究•实践 6.3 种群基因组的变化 1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？ 有利的，基因突变具有随机性和不定向性，有利或有害取决于所处的环境条件，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故为有利变异。有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。 抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。 2、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的？ 探究抗生素对细菌的选择作用 探究•实践 6.3 种群基因组的变化 滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。 3、滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？ 探究抗生素对细菌的选择作用 结论：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。 探究•实践 6.3 种群基因组的变化 $$