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必修2

种群基因组成的变化与物种的形成 郑清扬 1 课前思考 自然界中存在着许多“神奇动物”，如黑企鹅、白虎等等。他们和正常的企鹅、老虎之间存在着较大的体色差异。 这些性状是如何产生的？ 是否能被遗传给下一代？ 好，那我们现在已经知道这些性状是由于基因突变产生的，那这些性状是否可以被遗传给下一代呢？ 请同学们回顾一下我们前一节讲到的一种性状能否遗传给下一代我们要考虑？这种变异的个体是否能够适应环境生存下来？只有他们能够适应环境，生存下来，才有机会将他们的这一种变异遗传给下一代。 那这些变异后的生物是否属于新的物种呢？那么这就和我们这一节课要讲的物种它究竟是什么以及探究生物的进化，只考虑，个体是远远不够的，我们需要研究这个个体所在的这一个群体它产生的一些变化。由此我们开始今天的课程，种群基因组成的变化与物种的形成， 2 种群和种群基因库 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 一个种群其实就是一个繁殖的单位 刚刚提到我们需要研究这个个体所在的这个群体它产生的变化，那这样的群体是什么呢？我们来看一下，PPT上给大家罗列出了两种不同生物的群体，一片树林中的全部猕猴和以及一片片草地上的全部蒲公英，这两个群体有什么共同的特点呢？ 全部的猕猴是猕猴这种生物的全部个体，所有的蒲公英又是蒲公英这种生物的全部个体，一片树林是这些猕猴的生活的区域，一片草地又是这些蒲公英的生活区域，所以呀我们把生活在一定区域的同种生物，全部个体的集合称之为种群。 同时一个种群内的雌雄猕猴之间可以相互交配产生后代，所有的蒲公英也可以通过传粉进行有性生殖产生种子 ，所以一个种群又是一个繁殖的单位。 3 种群和种群基因库 下列关于种群概念的叙述，正确的是 ①一个池塘中所有的鱼 ②水稻田中所有的福寿螺 ③青藏高原上所有的成年藏羚羊 ④卧龙自然保护区中的全部大熊猫 ②④ 同一区域（区域可大可小，大到地球，小的可以是一汪池塘） 同一物种的生物 全部个体 种群的三个要素 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 4 种群和种群基因库 种群的基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。 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，叫作基因频率。 基因频率= 某基因的总数 全部等位基因的总数 × 100% 基因型频率： 基因型频率= 该基因型个体数 该种群个体总数 ×100% 同一种群内的个体可以进行基因的交流，我们就把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 基因的种类多种多样，在一个种群的基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，我们称之为基因频率。所以我们要计算某个基因的基因频率，只需要加某基因的总数除以全部等位基因的总数即可得到基因频率。 与基因频率相对的，还有一个叫做基因型频率的，有没有哪个同学可以根据基因频率的概念来说一下什么叫做基因型频率？以及它应该如何计算？ 好，那么基因型频率指的就是在一个种群中某个基因型占全部个体数量的比值叫做基因型频率。 5 【活动1】基因频率与基因型频率的基础计算 在某昆虫种群中，决定体色为黑色的基因是A，决定体色为浅色的基因是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10、20和70个，请计算AA、Aa、aa的基因型频率以及A和a基因的基因频率。 A基因的数量=___________________ 个 a基因的数量=____________________个 A基因的频率=______________________ a基因的频率=______________________ 就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因，那么：这100个个体共有_____个基因，其中： AA的基因型频率=______________________ Aa的基因型频率=______________________ aa的基因型频率=______________________ 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 6 【活动2】用数学方法讨论基因频率 亲代基因型的比值 AA(10%) Aa(20%) aa(70%) 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( ) 10% 10% 10% 70% 4% 32% 64% 20% 80% A=4%+16% a=16%+32% A=20% a=80% F2基因型 频率 AA( 4%) Aa(32%) aa(64%) 假设以上种群符合下列条件： 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( ) 20% 80% A=4%+16% a=16%+32% 如果符合这5个条件，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。 亲代基因型的比值 AA(10%) Aa(20%) aa(70%) 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( ) F2基因型 频率 AA( ) Aa( ) aa( ) F2基因 频率 A( ) a( ) 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 7 归纳总结 在一个有性生殖的自然种群中假设等位基因A和a的基因频率分别为p和q，同时该种群符合以下5个条件：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。 该种群AA、Aa和aa的基因型频率应当是多少？ 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 8 思考&讨论 上述计算结果是建立在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？ 对自然界的种群来说，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。 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？ 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。 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 9 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。因此种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。 变异 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 特点： 随机的、不定向的。 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 10 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，杂交实验表明，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，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣，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，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，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。 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 11 自然选择对种群基因频率变化的影响 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？ 树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，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。 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 12 【活动3】探究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%，Ss20%，ss70%，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？ 第一年 第二年 第三年 第四年 基因型频率 SS 10% Ss 20% ss 70% 基因频率 S 20% s 80% 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 13 第一年 第二年 第三年 第四年 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% 【活动3】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 14 第一年 第二年 第三年 第四年 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% 第二年： SS=11.5个 Ss=22.9个 ss=65.6个 共100个个体 第三年： SS=11.5×1.1=12.7个 Ss=22.9×1.1=25.2个 ss=65.6×0.9=59个 共96.9个个体 S频率=13.1%+½×26%=26.1% s频率=60.9%+½×26%=73.9% SS频率=12.7÷96.9=13.1% Ss频率=25.2÷96.9=26% ss频率=59÷96.9=60.9% 【活动3】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 15 第一年 第二年 第三年 第四年 基因型频率 SS 10% 11.5% 13.1% Ss 20% 22.9% 26% ss 70% 65.6% 60.9% 基因频率 S 20% 23% 26.1% s 80% 77% 73.9% 第三年： SS=13.1个 Ss=26.0个 ss=60.9个 共100个个体 第四年： SS=13.1×1.1=14.4个 Ss=26.0×1.1=28.6个 ss=60.9×0.9=54.8个 共97.8个个体 S频率=14.7%+½×29.2%=26.1% s频率=56.1%+½×29.2%=70.7% SS频率=14.4÷97.8=14.7% Ss频率=28.6÷97.8=29.2% ss频率=54.8÷97.8=56.1% 【活动3】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 16 第一年 第二年 第三年 第四年 基因型频率 SS 10% 11.5% 13.1% 14.7% Ss 20% 22.9% 26% 29.2% ss 70% 65.6% 60.9% 56.1% 基因频率 S 20% 23% 26.1% 29.3% s 80% 77% 73.9% 70.7% 第三年： SS=13.1个 Ss=26.0个 ss=60.9个 共100个个体 第四年： SS=13.1×1.1=14.4个 Ss=26.0×1.1=28.6个 ss=60.9×0.9=54.8个 共97.8个个体 S频率=14.7%+½×29.2%=26.1% s频率=56.1%+½×29.2%=70.7% SS频率=14.4÷97.8=14.7% Ss频率=28.6÷97.8=29.2% ss频率=54.8÷97.8=56.1% 【活动3】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 17 自然选择对种群基因频率变化的影响 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，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。 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。 ※自然选择决定生物进化的方向 ※生物进化的实质：种群基因频率在自然选择作用下的定向改变 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 18 世界地贫日是世界地中海贫血日的简称，每年5月8日举行，旨在提高公众对地中海贫血的认知和防控意识，倡导科学防治策略。 重型地中海贫血，是严重影响南方地区的一类溶血性疾病，需依赖终身输血和祛铁治疗，花费巨大，很多家庭倾其所有，也难以长期负担高昂的治疗费用。在广西，地中海贫血的基因携带率为19%，也就是说大约5个广西人中就有1人携带地中海贫血基因。 （1）广西地区人群中地中海贫血突变基因的基因频率是多少？ （2）后代患重型地中海贫血（隐性纯合子）的概率是多少？ （3）如何预防该病的发生？ 【活动4】现实生活中的应用 我们做几道 判断题来巩固一下种群的概念。 19 $$