6.3.1种群基因组成的变化课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦种群基因组成的变化，涵盖种群、基因库、基因频率等核心概念，通过长颈鹿进化问题链导入，从个体表型分析过渡到群体基因库研究，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过昆虫翅色、红绿色盲基因频率计算及哈代-温伯格定律推导培养逻辑推理能力，结合桦尺蛾案例体现进化与适应的生命观念，抗生素选择实验强化动手与分析能力。学生能深化对进化实质的理解，教师可高效落实核心素养教学。

第六章 生物的进化 6.3.1 种群基因组成的变化 ①在长颈鹿进化的过程中，自然选择直接作用的对象是什么？ 个体的性状/表型（颈长） ②颈长的个体会永远存活吗？ 不会 ③那么颈长这一性状是如何在后代群体中扩散开来，并逐渐进化成现在的长颈鹿品种的？ 决定表型的基因可以随着生殖而世代延续 可见，研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体(种群)基因组成(基因库)的变化 种群和种群基因库 1.种群： 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合 一片树林中的全部猕猴 一片草地上的所有蒲公英 培养皿中全部大肠杆菌 ※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，它是生物繁殖与进化的基本单位 种群和种群基因库 2.基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因 3.基因频率： 一个种群基因库中, 某个基因占全部等位基因数的比值 某基因型频率= 该基因型个体数 该种群个体总数 ×100% 4.基因型频率： 一个种群中, 某个基因型的个体占个体总数的比值 某基因频率= 该基因数目 该基因与其等位基因的总数 ×100% 例1.在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是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，求A和a的基因频率 计算方法1：根据个体数计算 由题可知，这100个个体共有 个控制翅色的基因，其中A基因有 个，a基因有 个，所以 P(A)= P(a)= 200 2×30+60=120 2×10+60=80 (120÷200)×100%=60% (80÷200)×100%=40% 计算方法2：根据基因型频率计算 P(A)=P(AA)+1/2×P(Aa)， P(a)=P(aa)+1/2×P(Aa) 例1.在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是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，求A和a的基因频率 P(AA)=(30÷100)×100%=30%，P(Aa)=(60÷)100×100%=60%, P(aa)=(10÷100)×100%=10% 所以P(A)= , P(a)= 。 30%+1/2×30%=60% 10%+1/2×30%=40% ☆一个种群中, 一对等位基因的基因频率及基因型频率之和都等于1 让上述昆虫种群繁殖若干代，其基因频率会发生怎样的变化呢？以下条件均满足：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都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算可得 亲代基因型频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比率 A( ) A( ) a( ) a( ) 亲代基因频率 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% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 由此可见，如果满足上述五个条件，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，即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 种群和种群基因库 5.哈代-温伯格定律(遗传平衡定律) 处于遗传平衡的种群，位于常染色体上的一对等位基因(A、a)时，若A的基因频率为p，a的基因频率为q，则基因型AA的频率＝ ；基因型Aa的频率＝ ；基因型aa的频率＝ ； (p＋q)2＝ ＝1 p2 2pq q2 p2＋2pq＋q2 ※必须满足以下条件：①群体数量足够大 ②雌雄个体间能自由交配 ③没有迁入与迁出 ④没有自然选择对性状的筛选作用 ⑤不产生基因突变 若已知某纯合子的基因型频率，即可直接开方求出相应基因的频率 如在某进行有性生殖的理想种群中，aa的频率为0.01，则a的基因频率为0.1 例2.现对某学校学生患红绿色盲的情况进行调查，男女生各100人，其中基因型为XBXB的有75人、XBXb有20人、XbXb有5人、XBY有90人，XbY有10人，求XB、Xb的基因频率 P(XB)= XB的数目 X染色体总条数 ×100% 75×2+20+90 2×100+100 ×100% ≈86.7% = P(Xb)= Xb的数目 X染色体总条数 ×100% 5×2+20+10 2×100+100 ×100% ≈13.3% = 若基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计算X染色体上的基因数，不考虑Y染色体 注意 种群基因频率的变化 思考：自然状态下存在同时满足遗传平衡状态五个条件的种群吗？ 不存在。因为基因突变在自然界中是普遍存在的，基因突变会产生新的等位基因，使种群的基因频率发生变化 而基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。达尔文就曾明确指出，可遗传的变异（其中基因突变和染色体变异统称为突变）提供了生物进化的原材料。所以生物进化的实质其实是种群基因频率发生改变 突变和基因重组都是随机的、不定向的，种群基因频率的改变也是不定向的吗？ 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(其幼虫叫桦尺蠖)。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 19世纪中叶以前，树干上长满了浅色的地衣。桦尺蛾几乎都是浅色的，种群中黑色基因的频率很低，在5%以下 20世纪中叶，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型桦尺蛾成了常见的类型，黑色基因的频率上升到95%以上 实例： 自然选择对种群基因频率变化的影响 桦尺蛾种群中控制黑色性状的S基因为什么越来越高？ 假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，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？（请计算结果填入下表） 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 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？ 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和产卵前就已被天敌捕食，影响浅色个体的出生率 直接受选择的是表型(体色)，而不是基因型。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 自然选择决定生物进化的方向 自然选择使基因频率定向改变 讨论： 自然选择对种群基因频率变化的影响 结论： 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 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，从而存活下来。观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，就可以探究抗生素对细菌的选择作用 【实验原理】 【材料用具】 1) 培养基：活化菌株用的牛肉膏蛋白胨液体培养基，观察挑选菌落用的牛肉膏蛋白胨固体培养基 2) 抗生素：青霉素或卡那霉素 3) 细菌：大肠杆菌或金黄色葡萄球菌 探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用 【方法步骤】 1.用记号笔将培养皿的底部划分为四个区并标号 2.将细菌涂布在培养基平板上 3.①号区域放置不含抗生素纸片，②③④号区域放置含有抗生素的纸片 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，取平均值 6.从抑菌圈边缘挑取细菌培养，并重复以上步骤 注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行灭菌处理 探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用 【实验分析】 ①衡量实验结果的指标：抑菌圈的大小（抑菌圈/透 明圈越大，说明抑菌效果越好） ②预期实验结果：抑菌圈直径随着传代次数的增加而减小（抑菌圈的逐代缩小说明细菌对抗生素的抗性逐代增强） ③进行传代培养时要从抑菌圈 边缘的菌落上挑取细菌，是因 为抗生素能够杀死细菌，抑菌 圈边缘的抗生素浓度较低，可 能存在具有耐药性的细菌 抑菌圈 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（ ） 练习与应用 课本P114 √ √ X SZ-LWH 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 练习与应用 课本P114 D 蟑螂包括很多种类 SZ-LWH 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% 练习与应用 课本P114 C SZ-LWH 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 练习与应用 课本P114 C SZ-LWH $