6.3 种群基因组成的变化和物种的形成课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修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 教学目标 目标 01 02 03 运用归纳与概括、批判性思维阐释生物进化的原因。（科学探究） 引导人们关注不正确使用抗生素带来的危害，关注人体健康。（社会责任） 认同种群是生物进化的基本单位。 （生命观念） 2 1.自然选择直接作用的对象是什么？ 直接作用对象：个体表型 没有 不会 不够的，还必须研究群体基因组成的变化 达尔文自然选择学说对长颈鹿形成的解释： 2.这个颈长的个体会永远存活吗？ 3.个体死亡，表型消失，自然选择的作用消失了吗？为什么？ 4.研究生物的进化，仅研究个体和表型够吗？ 决定表型的基因随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散 一、 种群基因组成的变化 判断以下例子是否属于种群，并且说出判断依据 （1）两个池塘内的全部鲤鱼 （2）一个池塘中的全部鱼 （3）一个池塘里的全部成年青蛙 1、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 否 否 否 否 同种生物 全部个体 同一区域 自由交配 （4）一个菜市场中的全部芦花鸡 种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是可以通过繁殖将各自的基因传给后代(基因交流)，故种群是生物繁殖的基本单位（P110） 基本要求 【典例】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 教材课后习题P114页-2 合作探究一：种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。 如同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？请同学们自主阅读教材P110-111，小组合作讨论完成问题，并思考以下问题： VS 一、 种群基因组成的变化 1.基因库概念？基因频率概念?基因型频率概念?及计算方法？ 2.对自然界的种群来说，不能满足遗传平衡状态的五个条件种群基因频率会发生变化吗？生物该如何进化呢？ 2.种群基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因 这些金鱼的全部基因，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。 个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。 判断： 1.一只小狗的全部基因是一个基因库( ) 2.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因( ) × × 一、 种群基因组成的变化 7 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 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% 基因频率： 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。 2.种群基因库： 一、 种群基因组成的变化 这100个个体共有_____个基因，其中： 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=__________________% 例1：在某昆虫种群中，决定体色为黑色的基因是A，决定体色为褐色的基因是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。 所有等位基因的基因频率之和等于1，所有基因型频率之和也等于1。 A% + a% =1 AA% + Aa% + aa% =1 AA基因型频率为： Aa基因型频率为： aa基因型频率为： A基因的频率=____________________ a基因的频率=____________________ 30/100 = 30% 60/100 = 60% 10/100 = 10% 200 2×30+60=120 2×10+60=80 120÷200=60 80÷200=40 30%+30%= 60% 10%+30%= 40% 概念法（书本P111） A%=AA%+½Aa% a%=aa%+½Aa% （基因位于常染色体） 注意：不能按基因频率=该基因纯合体频率 + 1/2杂合子频率计算 例2：某学校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，那么XB、Xb的基因频率是多少？ XB%= Xb% ×100% 2×50＋30＋80 2×女人数＋男人数 = 70% = 30% 例3：在某地区的人群中XBXB=44% 、XBXb=5%、XbXb=1%、XBY=43%、XbY=7%。那么Xb的基因频率是多少？ Xb=9.3% XB=90.7% 【技巧】将百分号去掉，当个体数，按公式计算 亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( ) 亲代配子比率 A( ) a( ) 子一代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( ) 子一代基因频率 A（ ） a( ) 子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( ) 子二代基因频率 A（ ） a( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 60% 40% (4)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？ 一样 ——用数学方法讨论基因频率的改变 1.假设上述①昆虫种群数量非常大，②所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入和迁出， ④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，⑤基因A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。 A 60% a 40% 卵子 A 60% a 40% 精子 36% 24% 16% AA Aa Aa 24% aa 基因频率 由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈代——温伯格定律，也叫遗传平衡定律。 （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 设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么 种群的基因频率将不会改变 4.遗传平衡： 一、 种群基因组成的变化 雌配子 雄配子 A(p) a(q) A(p) a(q) AA(p2) Aa(pq) Aa(pq) aa(q2) AA=p2 Aa=2pq aa=q2 (p+q)2 = p2+2pq+q2 = 1 —理想种群, 种群无法进化 种群较小 不完全自由交配 有迁入、迁出 有自然选择 基因突变普遍存在 现实 基因频率发生改变 进化 一、 种群基因组成的变化 5、种群基因频率的变化 合作探究二：请同学们自主阅读教材P112-114，小组合作讨论完成以下问题： 基因突变与基因频率改变有什么关系？ 可遗传变异有哪些？可遗传变异是定向的吗？ 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？ 种群基因频率的改变是定向的吗？ 自然选择对种群基因频率的变化有何影响？ 一、 种群基因组成的变化 5、种群基因频率的变化 生物进化的原材料 产生等位基因，使种群基因频率发生变化。 可遗传变异 突变 基因重组 基因突变 染色体变异 使基因位置和数量发生变化。 使基因型发生变化。 随机的 不定向 思考：1. 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？ 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，每一代就会产生大量的突变。 突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。P112小字 是否也不定向？方向由什么决定？ 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% ①现象 自然选择可以使种群的基因频率定向改变 桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？ ②提出问题 ③作出假设 一、 种群基因组成的变化 6.自然选择对种群基因频率变化的影响 树干变黑后，黑色个体不易被天敌捕食，导致其个体数增加，产生后代的机会多 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 ④创设情境示例 一、 种群基因组成的变化 6.自然选择对种群基因频率变化的影响 任务三：探究自然选择对种群基因频率变化的影响 根据教材P112～113“探究·实践”提供的资料，回答下列问题： (1)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？ 直接受选择的是表型。因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)，而不是基因 (2)根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？ 发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。 (3)根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？ 自然选择决定生物进化的方向 一、 种群基因组成的变化 6.自然选择对种群基因频率变化的影响 原种群 不同性状 进化的原材料 决定进化方向 不利变异 不断淘汰 有利变异 不断积累 种群基因频率定向改变 生物 定向 进化 可遗传变异 一、 种群基因组成的变化 自然选择 进化的实质 1.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。 2.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。 ——探究抗生素对细菌的选择作用 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 实验步骤 1.将培养基分为四个区，标号 2.将细菌涂布在培养基平板上 ① ② ③ ④ ——探究抗生素对细菌的选择作用 实验步骤 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 对照组、实验组分别是？ ②③④完全一样的目的是什么？ 自变量： 因变量： 有无抗生素 细菌是否被杀死（有无抑菌圈） ——探究抗生素对细菌的选择作用 6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，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 有无抑菌圈和抑菌圈直径分别可反映什么？ 为什么要从抑菌圈边缘菌落挑取细菌？ 抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。 （直径越大，抗生素的作用越 ） 强 实验结果和结论 1．在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢? 有 无 2．在连续培养几代后： （1）抑菌圈的直径发生了什么变化？ 越来越小 抗生素对细菌抑制作用越来越弱，抗生素对细菌有选择作用 （2）这说明抗生素对细菌产生了什么作用？ ——探究抗生素对细菌的选择作用 24 讨论 3.你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？ 支持。抗生素只有筛选的作用，不会影响变异的发生。 4.在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？ 有利，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。 5.滥用抗生素有什么后果？ 促进耐药菌的产生。 ——探究抗生素对细菌的选择作用 25 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．丙滤纸片起到对照作用 D．此方法可检测抗生素对病毒的抑制效果 解析：抗生素可以用来抑制或杀死相应的细菌,对病毒不起作用，D项错误。 D 小结 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X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。（ ） √ × √ 练习与应用（P114） 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 蟑螂包括很多种，目前已知的蟑螂一共有3700种 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 4.一种果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25℃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 如选择育种和杂交育种 二.拓展应用 1.举出人为因素导致种群基因频率定向改变的实例。 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 如果气候条件等其他条件也合适，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。 二者存在正相关的关系。依据是调查数据。 3.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为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。 （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。 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? (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检测机制，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? 合理使用抗生素，防止滥用抗生素。 二、隔离在物种形成中的作用 合作探究一：骡子与它们的父母是同一物种吗？什么是物种？ 能够在___________下____________并且________________的一群生物。 杂交 杂交 二倍体 四倍体 三倍体 马（2n=64） 驴（2n=62） 骡（2n=63） 不可育 自然状态 相互交配 产生可育后代 二、隔离在物种形成中的作用 1.物种： 2.物种与种群的区别： 同一物种可以分布在不同区域； 种群是同一区域内的同一物种的全部个体。 36 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。包括生殖隔离和地理隔离。 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。 虎 狮虎兽 狮 二 隔离在物种形成中的作用 3.隔离： ①生殖隔离 37 ②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。 东北虎 华南虎 二 隔离及其在物种形成中的作用 合作探究三：地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢？ 38 假想 在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来一条大河出现。 思考并回答如下问题： （1）当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群呢？ （2）如果大河很快干涸，两群老鼠还能交配吗？ 两个种群。 可以。 二 隔离及其在物种形成中的作用 39 假想 （3）若是几千年后，大河才干涸，它们发现彼此大不相同。它们之间还能繁殖后代吗?这说明什么？ （4）是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？ 有可能产生了生殖隔离不能产生后代。说明地理隔离可能导致生殖隔离。 隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流。 在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来一条大河出现。 思考并回答如下问题： 二 隔离及其在物种形成中的作用 40 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。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。 思考·讨论 达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。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160~950km。 加拉帕戈斯群岛的地雀 二 隔离及其在物种形成中的作用 41 2．不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？ 不一样。因为突变是随机发生的。 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？ 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。 4．如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？ 不会。因为个体间有基因的交流。 1．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？ 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。 思考·讨论 二 隔离及其在物种形成中的作用 42 通过以上分析，总结：物种形成的机制 原物种 种群1 种群2 地理隔离 变异1 变异2 自然选择1 自然选择2 变异种群1 变异种群2 新物种1 新物种2 生殖隔离 基因频率定向改变 基因库的差异积累 ①物种形成的条件： 可遗传变异、自然选择、隔离 进化的条件 ②隔离是物种形成的必要条件。 新物种形成一定需要经过地理隔离吗？ 二、隔离在物种形成中的作用 不一定 新物种形成 的标志。 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。（ ） √ √ 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 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $