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

查尔斯·达尔文（C.R.Darwin，1809.2.12—1882.4.19），英国生物学家，生物进化论的奠基人。他以博物学家的身份，参加了英国派遣的环球航行，做了五年的科学考察。在动植物和地质方面进行了大量的观察和采集，经过综合探讨，形成了生物进化的概念。1859年出版了震动当时学术界的《物种起源说》。书中用大量资料证明了所有的生物都不是上帝创造的，而是在遗传、变异、生存斗争中和自然选择中，由简单到复杂，由低等到高等，不断发展变化的，提出了生物进化论学说，从而摧毁了唯心的“神造论”和"物种不变论"。恩格斯将“进化论”列为19世纪自然科学的三大发现之一（其他两个是细胞学说、能量守恒转化定律）。 他所提出的天择与性择，在目前的生命科学中是一致通用的理论。除了生物学之外，他的理论对人类学、心理学以及哲学来说也相当重要。 查尔斯·达尔文 必修2：遗传与进化 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 必修2：遗传与进化 第6单元 生物的进化 课标要求 核心素养要求 1.阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵。 2.运用数学方法讨论种群基因频率的变化。 3.阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。 4.说明隔离在物种形成中的作用。 生命观念：生物是进化的，生物是适应环境的，建立进化适应观。 科学思维：依据现代生物进化理论的观念解释新物种的形成，构建新物种形成的模型；分析影响基因频率的因素并进行相关计算。 科学探究：探究耐药菌的出现与抗生素滥用的关系实验。 社会责任：用进化的观点解释人和其他动物之间的亲缘关系。 种群基因组成的变化与物种的形成 必修2：遗传与进化 内容1 内容2 种群基因组成的变化 隔离在物种形成中的作用 本节目录 内容聚焦 预习检测 预习教材P110~118，解决以下问题。 1.何为种群?为什么说种群是生物进化的基本单位? 2.基因频率、基因型频率、基因库的概念，及计算方式。 3.遗传平衡定律的概念。 4.影响种群基因频率的因素有哪些？自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？ 5.进化的实质和标志。 4.新物种形成的一般过程？新物种形成的标志。 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。 【资料分析】 【问题探讨】 【思考】1.自然选择直接作用的是生物的个体还是群体？ 2.自然选择直接选择的是基因型还是表型？ 生物的个体，而且是个体的表型。 个体最终会死亡； 个体的表型也会随着个体的死亡而消失。 决定表型的基因随着生殖而世代延续， 并且在群体中扩散 研究生物的进化，仅研究个体的表型是不够的，还必须研究 ； 群体基因组成的变化 内容1 种群基因组成的变化 （1）种群的概念：生活在一定区域的__________全部个体的集合。 同种生物　 一.种群和种群基因库 1.种群概念及其特点 内容1 种群基因组成的变化 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 （2）特点： ①是生物生存、繁殖和进化的基本单位； ②个体间彼此交配并通过繁殖将各自的基因遗传给后代 一片树林中的全部猕猴 （ ） 一个草地上的所有蒲公英 （ ） 一个湖泊中的全部鱼（ ） 卧龙自然保护区中的全部大熊猫 （ ） 【判断】 √ √ √ × 内容1 种群基因组成的变化 【注意】种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 2.种群基因库与基因频率、基因型频率 （1）相关概念： ①基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因 ②基因频率： 一个种群的基因库中，某个基因占全部 的比值 ③基因型频率： 一个种群中，某基因型个体数占群体内 数的比值 基因频率= 某基因总数 种群个体数×2 =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% 等位基因 全部个体 内容1 种群基因组成的变化 例1.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% 内容1 种群基因组成的变化 11 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 例1.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？ 内容1 种群基因组成的变化 【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。 12 1.(2023·山东德州模拟)某小鼠群体中，A＋、A和a互为等位基因，该种群基因型及个体数如下表： 基因型 A＋A＋ A＋A A＋a AA Aa aa 个体数 100 200 300 100 200 100 下列说法错误的是(　　) A.A＋的基因频率是35% B.A＋、A、a是基因突变的结果 C.A＋和A的根本区别是碱基序列不同 D.该小鼠群体所有的A＋、A、a基因，构成小鼠的基因库 D 习题检测 若仅在X染色体上，某基因频率的求法为： 以人类的色盲基因遗传为例。女性的性染色体组成为XX，男性的性染色体组成为XY，Y染色体上无该等位基因，设定XB%、Xb%分别表示基因XB和Xb的频率， XBXB、XBXb、XbXb 、XBY、XbY分别表示XBXB、XBXb、XbXb 、XBY、XbY五种基因型频率（个数）。则： XB% = Xb% = 100% 100% 内容1 种群基因组成的变化 1. (2023·山东师大附中模拟)红绿色盲是一种常见的伴X染色体隐性遗传病。假设在一个数量较大的群体中，男女比例相等，XB的基因频率为80%，Xb的基因频率为20%，下列说法正确的是(　　) A.该群体男性中的Xb的基因频率高于20% B.一对表现正常的夫妇，不可能生出患色盲的孩子 C.在这一人群中，XbXb、XbY的基因型频率依次为2%、10% D.如果不采取遗传咨询、基因诊断等措施，该群体中色盲的发病率会越来越高 C 习题检测 2.(2023·河南名校联盟)某生物兴趣小组抽样调查的200人中，各种基因型和人数情况如表所示，则这200人中，Xb的基因频率为(　　) 基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 人数 78 14 8 70 30 A.85% B.30% C.20% D.15% C 习题检测 3.(2022·山东潍坊模拟)经调查在某一种群内AA的基因型频率为40%，Aa的基因型频率为60%，aa的基因型(致死基因型)频率为0，那么随机交配繁殖一代，下列说法正确的是(　　) A.AA的基因型频率占49/91 B.Aa的基因型频率占42/100 C.自然选择过程直接作用于个体的基因型 D.该种群未发生进化 A 习题检测 【思考】某一种群繁殖若干代以后，某基因频率会不会发生变化呢？ 【问题1】假设：➊上述昆虫种群非常大；➋所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；➌没有迁入和迁出；➍不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的；➎基因A和a都不产生突变；根据孟德尔的分离定律计算。 亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比值 A（ ） A（ ） a（ ） a（ ） 子代基因型频率 AA（ ） Aa（ ） aa（ ） 子代基因频率 A（ ） a（ ） 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% （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？ 内容1 种群基因组成的变化 【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化 18 （4）将计算结果填入右表，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？ 亲代基因型频率 AA 30% Aa 60% aa 10% 亲代配子的基因频率 A( ) A( ) a( ) a( ) A( ) a( ) F1的基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( ) F1配子的基因频率 A( ) a( ) F2的基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( ) F2配子的基因频率 A( ) a( ) 30% 30% 30% 10% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 【结论】满足这五个条件时（理想状态）：种群的基因频率将世代不变。 基因型频率从F1（或亲本）开始不变。 内容1 种群基因组成的变化 19 3.遗传平衡定律（哈代－温伯格定律） 【条件】 ①种群非常大 ； ②所有雌雄个体自由交配 ； ③没有迁入和迁出； ④没有自然选择 ； ⑤没有基因突变 基因频率和基因型频率的计算公式：某有性生殖的自然种群中，假设有一对等位基因A、a，A基因的频率用p代表，a基因的频率用q 代表，自由交配时，求子代基因型情况。 遗传平衡定律：又称“哈迪-温伯格定律”，指在理想状态下，各等位基因的频率在遗传中是稳定不变的，即保持基因平衡。 内容1 种群基因组成的变化 雌配子 雄配子 A(p) a(q) A(p) a(q) 棋盘法 AA(p2) Aa(pq) Aa(pq) aa(q2) 【归纳】已知基因频率求基因型频率 AA%= ；Aa%= ；aa%= ； p+q=A%+a%=1 p2 2pq q2 (p+q)2= p2 + 2pq +q2 = AA%+Aa%+aa%=1 用遗传平衡定律计算以下概率： 1.在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示） 占 16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（ ） A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36 A 2.白化病发病率为1%，那么白化病携带者比率为？ 18% 3.白化病发病率为1%，在人群中，一位表现正常女性，为白化病携带者的概率为？ a=1/10 A=9/10 a=1/10 A=9/10 Aa=18/100 表现正常女性，为携带者概率= Aa AA ＋Aa Aa 1-aa = = 2/11 内容1 种群基因组成的变化 【问题2】上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？ 内容1 种群基因组成的变化 遗传平衡是一种理想状态，而事实上在自然界中这种状态是不可能存在的。理论上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。 理想: 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 自然条件下: Ⅰ.种群数量比较小 Ⅱ.不能自由交配 Ⅲ.迁入与迁出 Ⅳ.自然选择 Ⅴ.发生突变 遗传平衡 X 【问题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，这取决于生物生存的环境。 生物进化的实质： 种群基因频率发生变化的过程 【讨论】引起基因频率变化的因素有哪些呢？(外因、内因) 内容1 种群基因组成的变化 【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化 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。 变异 不可遗传的变异 可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 可以增加基因型的类型，但不能产生新基因 能够产生新的等位基因，使种群的基因频率发生变化。 主要因素 不一定影响 不直接改变 3种可遗传变异都能改变基因频率吗？ 思考 内容1 种群基因组成的变化 1.可遗传的变异 倒位和易位 二.种群基因频率的变化 种群中出现大量 的可遗传变异 为生物进化提供了丰富的原材料，但不能决定生物进化的方向 →新的等位基因→ →多种多样的基因型 基因突变 基因重组 随机的、不定向的 内容1 种群基因组成的变化 【思考1】种群中多种多样的变异类型又是如何形成的？ 【总结】1.可遗传的变异：（基因突变和染色体变异）和基因重组为生物进化提供原材料。2.不可遗传的变异， 提供进化的原材料。 不能 种群是由许多个体组成的，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样每一代就会产生 的突变。 【资料】果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频 率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出 现的基因突变数是： 2× 1.3× 104 × 10－5 ×108 = 2 .6×107（个） 个体 种群 突变数目很多 大量 内容1 种群基因组成的变化 【思考2】基因突变率很低，能为生物进化提供原材料吗？ 变异大都是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料？ 思考 思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料呢？ 26 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。 突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的 。 生存环境 【思考3】基因突变大都是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料？ 内容1 种群基因组成的变化 某海岛上残翅和无翅的昆虫 2. 自然选择（环境）为进化提供方向 变异是随机的、不定向的。那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？ 思考 【资料】英国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。19世纪时，曼彻斯特地区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蛾 黑色树干上的桦尺蛾 内容1 种群基因组成的变化 3、自然选择对种群基因频率变化的影响 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% 28 桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低呢？ 自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生了定向改变。 1.提出问题 2.作出假设 3.制定并实施方案 创设数字化问题情景的方法探究 1870年，桦尺蛾种群基因型频率为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？ 3.自然选择对种群基因频率变化的影响 探究.实践 内容1 种群基因组成的变化 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 4. 创设情境示例 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 【思考】1.根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？依据是什么？ 2.决定桦尺蛾进化方向的是什么？ 桦尺蛾发生了进化。因为种群的基因频率发生了改变。 自然选择决定生物进化的方向 内容1 种群基因组成的变化 假设：第1年桦尺蛾种群个体数为100只，则第1年SS有10只，Ss有20，ss有70只。浅色每年减少10%，黑色每年增加10%。 种群基因频率发生定向改变 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 ➊ 生物进化的实质： （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。 种群基因频率的定向改变 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 内容1 种群基因组成的变化 ➋ 种群基因频率的改变，标志着生物的进化。 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 内容1 种群基因组成的变化 归纳】 2.只要基因频率发生变化，种群便发生 了。 3.种群基因型频率的改变，生物 进化。 【强调】1.种群基因频率的变化是 。 定向的 不一定 4.一个群体自交（杂合子自交），基因频率 ，基因型频 率 改变。 5.遗传平衡条件下，上下代之间种群基因频率和基因型频 率 。 6.基因频率相同的两个种群，他们的基因型频率 ， 当基因型频率发生改变时，基因频率 。 不改变 会发生 不变 不一定相同 不一定改变 内容1 种群基因组成的变化 进化 种群基因频率的变化是 定向的 。 种群基因频率的定向改变使生物朝着一定的方向进化。 强调的内容是为什么呢？ 33 【拓展】自然选择和人工选择区别与联系 自然选择 人工选择 谁来选择 自然环境条件 人 选择目的 有利于生物生存 有利于人类 实例 害虫和病菌抗药性 肉食鸡、蛋鸡等 联系 都能改变基因频率，使生物进化 内容1 种群基因组成的变化 34 一、概念检测 1．从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。判断下列相关表述是否正确。 （1）某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知， 红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ） （2）基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（ ） （3）生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（ ） √ X √ 2．种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ） A．一个湖泊中的全部鱼 B．一片森林中的全部蛇 C．一间屋中的全部蟑螂 D．卧龙自然保护区中的全部大熊猫 D 练习与应用 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% 4．一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ） A．突变是不定向的 B．突变是随机发生的 C．突变的有害或有利取决于环境条件 D．环境条件的变化对突变体都是有害的 C B=18%+39% b=4%+39% C 练习与应用 一、概念检测 1. 举出人为因素导致种群基因频率定向改变的实例。 【答案】如选择育种和杂交育种。 2. 如果将一个濒临灭绝的生物种群释放到一个新的环境中，那里有充足的食物，没有天敌，这个种群将发生怎样的变化？请根据所学知识作出预测。 【答案】如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝。 练习与应用 二、拓展应用 3. 碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。右表为2005—2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。 （1）这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间是否存在关联？依据是什么？ 二者存在正相关的关系。依据是调查数据。 （2 ）试从进化的角度解释耐药率升高的原因。 随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。 年份 2005 2006 2007 2008 住院患者该类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19 某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5 练习与应用 （3）我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床 应用监测网和细菌耐药监测网，并要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。例如，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构应及时将这一预警信息进行通报。请分析这一要求的合理性。 由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物，将细菌耐药率控制在低水平。 （4） 人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，你可以做些什么呢？ 提示：合理使用抗生素，防止滥用抗生素。 练习与应用 探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用 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， 菌有可能存活下来。 2.实验原理 1.目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。 抑菌圈 自变量： 因变量： 有无抗生素 细菌是否被杀死（有无抑菌圈） 内容1 种群基因组成的变化 耐药 经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)，含有抗生素(如青霉素、卡那霉素等)的圆形滤纸片(以下简称”抗生素纸片”)，不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。 加入凝固剂 如琼脂 液体培养基 固体培养基 一种应用最广泛和最普遍的细菌培养基，又称普通培养基 用于扩大培养 用于观察菌落、分离、保存菌种等 3.材料用具 内容1 种群基因组成的变化 4.实验步骤 1.将培养基分为四个区，标号 2.将 涂布在培养基平板上 ① ② ③ ④ 内容1 种群基因组成的变化 细菌 3、每个区域分别放置不含抗生素（①区域）和含有抗生素的纸片（②③④区域） 4、37℃倒置培养培养12~16 h 【讨论1】对照组、实验组分别是？ ②③④完全一样的目的是什么？ 4.实验步骤 内容1 种群基因组成的变化 6.从抑菌圈 的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养。重复步骤2~5。 5、观察有无抑菌圈 测量抑菌圈直径 →判断是否抑菌 →判断抑菌强弱 【讨论2】 有无抑菌圈和抑菌圈直径分别可反映什么？ 4.实验步骤 内容1 种群基因组成的变化 边缘 抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌 5.实验结果和结论 （1）实验结果： （2）实验结论： ①细菌耐药性的出现是 导致的。 ②抗生素的选择作用导致耐药菌比例逐 代 。 ①在培养基上 细菌生长，在放有抗生素纸片的区域 细菌生长。 ②抗生素周围出现了抑菌圈，连续培养若干代后，抑菌圈的直径越来越 。 内容1 种群基因组成的变化 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 无 有 小 可遗传变异 提高 （1）细菌发生的可遗传变异类型是什么？ 基因突变 （2）细菌的耐药性是抗生素导致的吗？ 细菌的耐药性不是抗生素导致的，抗生素只是对耐药菌和不耐菌进行了选择 探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用 内容1 种群基因组成的变化 6.思考与讨论 （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的？ 在本实验的培养条件下，耐药菌产生的耐药变异对它是有利的；有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异就是有利变异。 （4）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？ 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。 探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用 内容1 种群基因组成的变化 6.思考与讨论 47 1．为探究两种抗生素对某细菌的抑菌效果，设计如下图所示实验方案，在无菌固体培养基表面上涂布被检测细菌，放置甲、乙和丙三个圆形滤纸片(抗生素可在培养基扩散，滤纸片周围出现抑菌圈的大小能反映其抑菌效果)，下列说法错误的是(　　)  A. 抑菌最有效的是抗生素b B.浸泡滤纸片的抗生素a、b浓度应相同 C.此实验表明抗生素导致细菌耐药性的产生，从而形成抑菌圈 D.此方法不可检测抗生素对病毒的抑制效果 C 习题检测 (3)杀虫剂和冬季条件对害虫的选择作用______(填“相同”或“相反”)，据表提出有效降低害虫抗药性的具体措施：__________________________。 2. 某害虫的抗药型(R)对敏感型(r)为显性，如表为在T1、T2和T3时间点，害虫种群中RR、Rr和rr的基因型频率。T1～T2时间段，对该种群施用杀虫剂。T2～T3时间段，该种群度过越冬期。请据表回答下列问题： 时间点 基因型频率 T1 T2 T3 RR 0.05 0.60 0.05 Rr 0.35 0.30 0.15 rr 0.60 0.10 0.80 (1)R与r基因的本质区别是________________________________。(2)T1时害虫种群中R的基因频率为________，施用杀虫剂后，R基因频率______(填“上升”“下降”或“不变”)，原因是 。 脱氧核苷酸的排列顺序不同 22.5% 上升 在杀虫剂的作用下，敏感型个体被淘汰，抗药型个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因(R)的频率会不断提高 相反 在越冬期前施用杀虫剂 习题检测 3.(2023·广东珠海模拟)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。某学校生物兴趣小组为探究抗生素对细菌的选择作用，做了以下实验。 (1)为获取大肠杆菌，将一定体积的饮用水过滤后，将滤膜放在含有伊红—亚甲蓝的培养基上培养，挑选出呈深紫色的菌落即为大肠杆菌。 (2)获得大肠杆菌菌落后，需进行扩大培养，此时应选用________培养基。 液体 习题检测 (3)将大肠杆菌菌液均匀涂布在固体培养基上，并将平板划分为三个大小一致的区域，各放入一个经抗生素处理的相同圆纸片，在适宜条件下培养2天，观察结果(如图)，统计透明圈的直径。 ①为使实验更具有说服力，平板需增加一个区域，在该区域应放入一个________________________ ________。 ②请说明圆纸片周围透明圈的大小与抗生素抑菌效果的关系：____________________________。 未经抗生素处理的相同 圆纸片 透明圈越大说明抑菌效果越好 习题检测 ③挑取该平板上 (填“靠近透明圈”“远离透明圈”或“任意位置”)的菌落，制成菌液重复上述实验，培养多代。 结果与结论：随着培养代数的增加，________________________，说明抗生素能定向选择耐药菌。 (4)使用后的培养基、圆纸片丢弃前需做________处理。 靠近透明圈 透明圈(抑菌圈)逐渐减小　 灭菌 习题检测 【讨论】自然选择使种群的基因频率发生定向改变，只要是基因频率发生变化，生物就一定发生了进化，但是进化一定形成新物种吗？ 19世纪中叶到20世纪中叶，英国曼彻斯特地区的桦尺蠖种群基因频率发生了很大的改变。 这两种桦尺蠖还是不是同一物种？ 是同一物种(同种生物的不同种群) 内容2 隔离在物种形成中的作用 53 1.物种： 能在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 一.隔离在物种形成中的作用 内容2 隔离在物种形成中的作用 驴(2N=62) 马(2N=64) 骡 不是，后代骡没有生殖能力。不是，因为它不能繁殖后代 是，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。 (2)马跟驴是一个物种吗？为什么？骡是一个物种吗？为什么？ (1)黑种人和白种人是不是同一个物种？ (3).二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？ 【讨论】 不是；不是 54 2. 种群和物种的比较 种群 物种 概念 生活 地域 关系 同一区域 相同或不同的自然区域 一个物种可以包括多个种群 生活在同一区域的同种生物的全部个体的集合。彼此可以交配实现基因交流。 在自然状态下能够相互交配和能产生可育后代的一群生物。 内容2 隔离在物种形成中的作用 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能生育或不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。 3.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. 不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育的后代的现象。 马 驴 骡子(不可育) × ①地理隔离 ②生殖隔离 东北虎 华南虎 内容2 隔离在物种形成中的作用 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。 【注意】 隔离≠生殖隔离 ①只有地理隔离而没有形成生殖隔离，可能产生亚种，但 产生新物种。 ② 是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间 的真正界限。 ③生殖隔离有三种情况： 没有 生殖隔离 内容2 隔离在物种形成中的作用 不能交配：季节隔离；求偶方式不同； 生殖细胞不亲和性等）。 杂种不活：形成胚胎致死（如山羊和绵羊的后代） 杂种不育：子细胞减数分裂时染色体联会紊乱。 57 【思考】地理隔离和生殖隔离有什么联系？ 内容2 隔离在物种形成中的作用 在一个山谷中,有一个鼠种群“快乐”地生活着。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配,繁衍后代。后来由于地质和气候的变化,山谷中形成一条汹涌的大河。鼠种群的个体,一半在河这边,一半在河那边。就这样过了几千年。 后来,河流干涸了,两个鼠种群又相遇了。它们发现彼此大不相同。它们之间还能繁殖后代吗? 地理隔离可能会导致生殖隔离的出现 ①不同种群出现不同的 和 。 ②不同种群间不能发生基因交流。 东北虎 地理隔离 自然选择 生殖隔离 ① 和 互不相同。 ②自然选择对不同种群 的改变所起的作用有差别。 种群的 形成明显的差异， 并逐渐出现生殖隔离，从而形成不同的物种。 突变 基因重组 食物 栖息条件 基因频率 基因库 【小结】长期的地理隔离会导致生殖隔离的出现，从而形成新物种。 内容2 隔离在物种形成中的作用 4.新物种的形成过程： 【资料】这是达尔文在环球考察中观察到的现象。在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。 加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160~950 km。不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。 这些岛屿是500万年前由海底的火山喷发后形成的，比南美洲大陆的形成晚得多。因此，可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。 内容2 隔离在物种形成中的作用 结合资料，回答下列问题： 1.设想南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。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗? 。 2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗? 。 3.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? ___________________________________________________________________________________________________。 4.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多，基因频率可能是不一样的 不一样，因为突变是随机的 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。 内容2 隔离在物种形成中的作用 4.新物种的形成过程： 隔离 阻断 突变、基因重组和 种群 出现差异 差异进一步加大 隔离 新物种形成 地理 自然选择 基因频率 基因库 生殖 基因交流 朝着不同方向发生改变 (1)物种形成的标志: ②自然选择导致种群基因频率的定向改变； 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； ③隔离是物种形成的必要条件。 内容2 隔离在物种形成中的作用 种群基因库间形成明显的差异 (2)产生生殖隔离的根本原因是： 生殖隔离 62 ： 无子西瓜的培育 二倍体 杂交 三倍体 第一年 第二年 四倍体 二倍体 ♀ ♂ 【思考】新物种的形成一定都要经过地理隔离吗？ 二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交产生的后代三倍体西瓜不能产生正常的配子，即二倍体西瓜和四倍体西瓜不能产生可育后代，二者出现生殖隔离，属于两个物种 新物种的形成不一定要经过地理隔离 内容2 隔离在物种形成中的作用 5. 物种形成的机制 （1）渐变式(物种形成的主要方式):经过长期的 隔离而达到 隔离,形成新物种。 地理 生殖 内容2 隔离在物种形成中的作用 5. 物种形成的机制 （2）骤变式(此种方式多见于植物): 主要是通过异源多倍体的 的方式形成新物种,一旦出现就形成生殖隔离(基因频率改变)。 染色体变异 内容2 隔离在物种形成中的作用 （3）人工创造新物种 如人工诱导多倍体形成（四倍体西瓜、八倍体小黑麦等） 【关键点1】区分物种形成和生物进化 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 种群基因频率定向改变 属于不同物种 可能属于同一物种； 也可能属于不同物种 ②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 ①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； 内容2 隔离在物种形成中的作用 66 1.易错辨析 （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）突变具有低频性，不能为生物进化提供原材料(　　) （5）有害突变不能成为生物进化的原材料(　　) （6）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(　　) × × × × × × 习题检测 （7）自然选择决定生物变异和进化的方向(　　) （8）生物进化的实质是种群基因型频率的改变(　　) （9）生物进化一定会形成新物种(　　) （10）不同种群间的个体不能进行基因交流，说明种群间存在生殖隔离 (　　) × × × × 习题检测 1.易错辨析 2.张谦德在《朱砂鱼谱》中总结的金鱼选种经验是：“蓄类贵广，而选择贵精，须每年夏间市取数千头，分数缸饲养，逐日去其不佳者，百存一二，并作两三缸蓄之，加意培养，自然奇品悉具”。从现代生物进化理论的观点分析，下列叙述正确的是（ ） A.“分数缸饲养”相当于地理隔离和生殖隔离 B.“逐日去其不佳者”是指对金鱼进行人工选择 C.“自然奇品悉具”是金鱼发生定向变异的结果 D.这种人工培育金鱼方法的原理是染色体变异 B 习题检测 3.(2021·湖南卷)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是(　　) A.金鱼与野生鲫鱼属于同一物种 B.人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态 C.鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变 D.人类的喜好影响了金鱼的进化方向 B 习题检测 4.(2021·河北卷)雄性缝蝇的求偶方式有：①向雌蝇提供食物；②用丝缕简单缠绕食物后送给雌蝇；③把食物裹成丝球送给雌蝇；④仅送一个空丝球给雌蝇。以上四种方式都能求偶成功。下列叙述错误的是(　　) A.求偶时提供食物给雌蝇有利于其繁殖，是一种适应性行为 B.④是一种仪式化行为，对缝蝇繁殖失去进化意义 C.③是雌蝇对雄蝇长期选择的结果 D.④可能由③进化而来 B 习题检测 5.(2021·海南卷)某地区少数人的一种免疫细胞的表面受体CCR5的编码基因发生突变，导致受体CCR5结构改变，使得HIV­1病毒入侵该免疫细胞的几率下降。随时间推移，该突变基因频率逐渐增加。下列有关叙述错误的是(　　) A.该突变基因丰富了人类种群的基因库 B.该突变基因的出现是自然选择的结果 C.通过药物干扰HIV­1与受体CCR5的结合可抑制病毒繁殖 D.该突变基因频率的增加可使人群感染HIV­1的几率下降 B 习题检测 6.(2021·福建卷)物种甲和物种乙为二倍体植物。甲生活在阳光充足的悬崖顶，乙生活在悬崖底的林荫里。在某些山地坡度和缓的地方，甲和乙分别沿着斜坡向下和向上扩展，在斜坡上相遇并杂交产生丙。若丙不能产生子代，则下列叙述错误的是(　　) A.甲和乙仍然存在生殖隔离 B.甲种群基因频率的改变说明甲发生了进化 C.甲、乙向斜坡的扩展可能与环境变化有关 D.甲、乙、丙含有的基因共同构成一个种群的基因库 D 习题检测 7.(2022·浙江6月选考)由欧洲传入北美的耧斗菜已进化出数十个物种。分布于低海拔潮湿地区的甲物种和高海拔干燥地区的乙物种的花结构和开花期均有显著差异。下列叙述错误的是(　　) A.甲、乙两种耧斗菜的全部基因构成了一个基因库 B.生长环境的不同有利于耧斗菜进化出不同的物种 C.甲、乙两种耧斗菜花结构的显著差异是自然选择的结果 D.若将甲、乙两种耧斗菜种植在一起，也不易发生基因交流 A 习题检测 8.(2022·北京卷)人与黑猩猩是从大约700万年前的共同祖先进化而来，两个物种成体的血红蛋白均由α和β两种肽链组成，但α链的相同位置上有一个氨基酸不同，据此不能得出(　　) A.这种差异是由基因中碱基替换造成的 B.两者共同祖先的血红蛋白也有α链 C.两者的血红蛋白都能行使正常的生理功能 D.导致差别的变异发生在黑猩猩这一物种形成的过程中 D 习题检测 种群基因组成的变化与物种的形成 种群和种群基因库 基因突变 基因重组 自然选择对种群基因频率变化的影响 概念 提供生物进化原材料 实质：自然选择定向改变基因频率，导致生物进化 种群基因频率的变化 隔离在物种形成中的作用 基因频率计算方法 染色体变异 概念 地理隔离和生殖隔离 隔离是物种形成的必要条件 本讲小结 1．判断下列与隔离有关的表述是否正确。 （1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（ ） （2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间犹豫地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ） √ √ 一、概念检测 练习与应用 2．19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ ） A．两者尚未形成两个物种 B．两者的外部形态有明显差别 C．两者之间已经出现生殖隔离 D．两者的基因库向不同方向改变 D 美国 灰松鼠 英国 红松鼠 一、概念检测 练习与应用 二、拓展应用 1. 斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的吗？你能从染色体组的角度作出解释吗？ 【答案】斑马和驴杂交产生的后代是不育的。由题中所给斑马和驴的染色体数可知，其杂交后代的染色体数为53条（不是偶数），杂交后代无法通过减数分裂产生正常的配子。 练习与应用 2. 在自然界，狮和虎是不可能相遇的。在动物园里，一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法，目的是获得有观赏价值的杂交后代——狮虎兽或虎狮兽，你对这种做法有什么看法？ 【提示】学生可以从不同角度提出看法并交流。例如，从科学研究角度看，这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘；从生命伦理角度看，狮虎杂交后代中容易出现免疫力低、天折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；从生物学角度看，狮和虎的自然分布区不同，狮分布在草原上，虎分布在森林里，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合它们天然分布区和习性特点的生活环境，将二者分区域饲养，以体现对自然和生命的尊重。 狮虎兽 练习与应用 本讲结束，记得点个赞哦！ $$