6.3种群基因组成的变化与物种的形成课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

种群基因组成的变化与物种形成 第六章 第三节 本节聚焦 为什么说种群是生物进化的基本单位？ 01 种群的基因频率为什么会发生改变？ 02 自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？ 03 问题探讨 甲：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：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。 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。 种群和种群基因库 自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。 具有有利变异表型的个体通过繁殖 使控制有利变异的基因在群体扩散 不同种的生物之间可以繁殖后代吗？ 有生之年不相见的同种生物可以繁殖后代吗？ 种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。 种群是生物繁殖、进化的单位而非机械或偶然的集合 种群和种群基因库 基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 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： 在一个种群中，某个基因型的个体占个体总数的比值。 种群和种群基因库 正常Tas1r1基因 Tas1r1假基因 鲜味受体 肉食倾向 鲜味受体异常 植食倾向 基因突变 食性改变 任务情景一：某大熊猫种群中有鲜味受体基因T，鲜味受体假基因t。种群中抽出100个体，测知基因型为TT、Tt和tt的个体分别是30、60和10个。 ① 不同基因型的频率是多少？ ② T、t的基因频率是多少？ 1.【概念应用】基于基因型频率、基因频率定义完成计算。 种群和种群基因库 基因型频率= 某基因型个体总数 种群全部个体数 × 100% ① 不同基因型的频率是多少？ TT基因型频率：30% Tt基因型频率：60% tt基因型频率：10% 任务情景一：某大熊猫种群中有鲜味受体基因T，鲜味受体假基因t。种群中抽出100个体，测知基因型为TT、Tt和tt的个体分别是30、60和10个。 种群和种群基因库 ② T、t的基因频率是多少？ 基因频率 = 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 × 100% = 40% T% = ×100% 2×TT＋Tt 2(TT＋Tt＋tt) t% = = 60% 2×tt＋Tt 2(TT＋Tt＋tt) ×100% =纯合子频率+1/2杂合子频率 T基因频率 = TT频率+1/2Tt频率 T%= 30%+1/2×60% = 60% t% = 10%+1/2×60% = 40% t基因频率 = tt频率+1/2Tt频率 注意：在种群中，一对等位基因的基因型频率之和等于1，基因频率之和也等于1。 种群和种群基因库 任务情景二：某大熊猫种群种群非常大，所有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机会是均等的，基因 T 和 t 都不产生突变。 亲代基因型频率 TT( 30% ) Tt( 60% ) tt( 10% ) 亲代基因频率 T( 60% ) t( 40% ) 子一代、子二代、子三代？ 2.【科学探究】基于分离定律完成计算，探究理想种群繁殖过程对基因频率的影响。 种群和种群基因库 亲代基因型频率 TT(30%) Tt(60%) tt(10%) 亲代基因频率 T(60%) t(40%) 子一代基因型频率 TT(36%) Tt(48%) tt(16%) 子一代基因频率 T(60%) t(40%) 子二代基因型频率 TT(36%) Tt(48%) tt(16%) 子二代基因频率 T(60%) t(40%) 结论： 。 理想种群繁殖过程不改变种群的基因频率。 种群和种群基因库 设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1 ，且： aa 基因型频率 AA 基因型频率 Aa 基因型频率 理想种群常染色体上基因频率、基因型频率关系： ( p + q )2 = p2 + 2pq + q2 若基因只在X染色体上，而Y染色体没有，那基因型频率、基因频率如何计算，理想种群繁殖过程中基因频率如何变化？ 种群和种群基因库 任务情景三：某种群中随机抽样测得基因型XBXB有18个，XBXb有24个，XbXb有8个， XBY有30个， XbY有20个。 ① 不同基因型的频率是多少？ ②XB、Xb的基因频率是多少？ XB% = 2×XBXB＋XBXb＋XBY 2(XBXB＋XBXb＋XbXb)＋XBY+XbY = 60% Xb% = 40% ♀ ♂ XB 0.6 Xb 0.4 XB 0.3 XBXB 0.18 XBXb 0.12 Xb 0.2 XBXb 0.12 XbXb 0.08 Y 0.5 XBY 0.3 XbY 0.2 种群和种群基因库 性染色体传递规律→ X连锁基因频率在两性间差别很大（男性0，女性1），理想种群须经历几代婚配繁衍才能逐步达到平衡。 为什么平衡后基因频率维持在0.67？ 种群和种群基因库 怎样的种群为理想种群？ 遗传平衡： 种群基因频率和基因型频率不发生变化 Ⅰ.种群数量足够大 Ⅱ.自由交配 Ⅲ.没有迁入与迁出 Ⅳ.没有自然选择 Ⅴ.没有发生突变 Ⅰ.种群数量没有足够大 Ⅱ.不能完全自由交配 Ⅲ.存在迁入与迁出 Ⅳ.自然选择不可抗拒 Ⅴ.基因突变具有普遍性 种群基因频率的变化 Ⅰ.种群数量没有足够大 种群越小，受随机事件的影响越大（随机遗传漂变）越大。反之，则越小。 种群基因频率的变化 Ⅱ.不能完全自由交配 亲代 子一代 子二代 子三代 自交基因型频率 AA 0 Aa 100% aa 0 自交基因频率 A 50% a 50% 如果交配方式为连续自交 25% 50% 25% 37.5% 25% 37.5% 43.75% 12.5% 43.75% 50% 50% 50% 50% 50% 50% 连续自交： 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） 种群基因频率的变化 Ⅲ.存在迁入与迁出 对苯硫脲(PTC)尝味能力缺乏(味盲)是一种常染色体隐性遗传性状。 在欧洲和西亚白人中，患者的频率为36%，味盲基因频率__________。 我国汉族人群中，患者的频率为9%，味盲基因频率__________。 我国宁夏聚居地回族人群中，患者的频率为20%，味盲基因频率__________。 可能是在唐代古代波斯人沿丝绸之路到长安贸易与汉族人通婚后所形成的基因流所致。 60% 30% 45% 种群基因频率的变化 Ⅴ.基因突变具有普遍性 任务情境四：果蝇一组染色体上约有1.3×104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？ 2×1.3× 104 × 108 种群 = 2.6 ×107（个） 个体 × 10-5 可遗传变异的来源 突变 基因重组 基因突变 染色体变异 可遗传变异提供了生物进化的原材料。 种群基因频率的变化 Ⅳ.自然选择不可抗拒 任务情境五：某大熊猫种群种如表，在冰期生存斗争激烈情况下，肉食倾向不利于大熊猫生存，肉食个体每年减少10%，植食个体每年增加10%。 第1年 第2年 第3年 第4年 …… 基因型频率 TT 30% Tt 60% tt 10% 基因频率 T 60% t 40% 种群基因频率的变化 第1年 第2年 第3年 第4年 …… 基因型频率 TT 30% Tt 60% tt 10% 基因频率 T 60% t 40% 29.35% 28.59% 27.71% 58.70% 57.18% 55.42% 11.96% 14.24% 16.87% 58.70% 57.18% 55.42% 41.30% 42.82% 44.58% 降低 升高 不定向的变异 不利变异（基因） 有利变异（基因） 淘汰 种群的基因频率定向改变 生物定向进化 多次选择、积累、遗传 自然选择 生物进化的基本单位 生物进化的实质 生物进化的原材料 决定生物进化的方向 种群 基因频率的改变 突变和基因重组 自然选择 种群基因频率的变化 探究抗生素对细菌的选择作用 菌落：单个菌体或孢子在一定固体培养基上生长繁殖后形成的肉眼可见的微生物聚集体。 如何设计实验探究某抗生素的抗菌作用？ 如何定量描述抗生素的作用效果？ 等计量的同种的抗生素对同种微生物的作用效果一定相同吗？ 差异产生的原因是什么？ 22 ① 记号笔将培养基分为四个区并标号 ② 将细菌涂布在培养基平板上 ③ 将含抗生素的纸片和不含抗生素的纸片置于不同的分区， 盖上皿盖。 探究抗生素对细菌的选择作用 23 ④ 将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h ⑤ 观察并测量抑菌圈直径,并取平均值 探究抗生素对细菌的选择作用 24 实验过程： ⑥ 从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤，记录每一代抑菌圈的直径。 连续培养，抑菌圈发生了什么变化？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。 探究抗生素对细菌的选择作用 25 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。 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。 探究抗生素对细菌的选择作用 26 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？ 这些做法都会促进耐药菌的产生。 细菌之间还存在多种基因重组的方式，耐药基因一旦出现，在选择压力的作用下会快速在群体中扩散开来。 探究抗生素对细菌的选择作用 27 本节聚焦 什么是物种？ 01 怎样理解地理隔离和生殖隔离？ 02 隔离在物种形成中起什么作用？ 03 物种的概念 这是同一个物种吗? 这是同一个物种吗? 29 物种的概念 遗传学和生物进化论研究中： 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种物种。 全世界的人都是一个物种吗？ 狮子和老虎是一个物种吗？ 所有的骡子是一个物种吗？ 二倍体西瓜和四倍体西瓜是一个物种吗？  狮虎兽 Panthera leo × Tigris 30 隔离及其在物种形成中的作用 ①地理隔离 同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。 ②生殖隔离 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。 隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。 二者有何联系？ 31 隔离及其在物种形成中的作用 32 隔离及其在物种形成中的作用 不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。 不会。因为个体间有基因的交流。 设想美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个初始种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？ 对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？ 如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？ 由于这两个种群的个体数量都不够的多，基因频率可能不一样。 33 隔离及其在物种形成中的作用 加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式： 同一物种 地理隔离，阻隔基因交流 突变、基因重组 种群基因库出现明显差异 新物种 自然选择，基因频率发生改变 生殖隔离，新物种形成的标志 物种形成的三个环节 ①突变和基因重组产生进化 的原材料 ②自然选择导致种群基因频率 的定向改变 ③隔离是物种形成的必要条件 长期地理隔离形成新物种，产生生殖隔离 34 通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？ 隔离及其在物种形成中的作用 不是。多倍体的形成不需经地理隔离。 物种形成 生物进化 标志 变化后生物与原生物的关系 二者联系 生殖隔离出现 基因频率改变 属于不同物种 可能属于同一物种，也可能属于不同物种 只有不同种群的基因库产生了明显的差异，出现生殖隔离才形成新物种；进化不一定产生新物种，但新物种产生的过程中一定存在进化。 隔离及其在物种形成中的作用 繁殖隔离机制 合子前隔离 ①地理隔离 ②时间隔离 ③行为隔离 ④机械隔离 ⑤传粉者隔离 ⑥配子隔离 合子后隔离 ①杂种不活 ②杂种不育 ③杂种受损 生殖隔离 EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$