6.3 种群基因组成的变化与物种的形成课件-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变化与物种形成，通过“先有鸡还是先有蛋”问题导入，衔接种群概念、基因频率计算、哈代-温伯格定律等内容，以概念辨析、例题计算、数学模型为学习支架，帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于融合生命观念、科学思维和探究实践，如通过桦尺蠖基因频率变化数据和抗生素抑菌圈实验，引导学生实证分析自然选择作用。结构化小结和易错判断巩固核心知识，教师可借助丰富案例提升教学效率，学生能增强探究能力与逻辑思维。

第6章　生物的进化 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成　 问题探讨 先有鸡还是先有蛋？ 甲同学说：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。 乙同学说：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。 你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？ 其实这两种观点都不全面。 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。 2 一 、种群和种群基因库 （1）概念： （2）特点： 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 a.种群中的个体并不是机械地集合在一起。一个种群其实就是一个繁殖单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 b.种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。 一个培养皿中所有的大肠杆菌 ●判断下列是否属于一个种群： （1）一个池塘中的全部鱼。 （2）一个池塘中的全部鲤鱼。 （3）两个池塘中的全部鲤鱼。 （4）一个池塘中的全部成年鲤鱼。 种群是繁殖和生物进化的基本单位。 否 是 否 否 1、种群概念和特点 一 、种群和种群基因库 2、种群基因库和基因频率 （1）基因库： （2）基因频率： 一个种群中全部个体所含有的全部基因。 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 （3）基因型频率： 在一个种群基因库中，某种基因型的个体占种群总数的比值。 基因频率= 某基因的总数 该基因及其等位基因的总数 × 100% 基因型频率= 该基因型个体数 该种群个体总数 × 100% 一 、种群和种群基因库 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） 一 、种群和种群基因库 例2.在某个处于遗传平衡的种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，基因型为aa的个体占4%，基因A和基因a的基因频率分别是(　　) A．18%、82%   B．36%、64% C．57%、43%   D．92%、8% 例1.已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30 000人的群体中，蓝眼的有3 600人，褐眼的有26 400人(其中纯合子有12 000人)。那么，在这个人群中A、a的基因频率分别是(　　) A．64%和36%   B ．36%和64% C．50%和50%   D．82%和18% C A 一 、种群和种群基因库 2、种群基因库和基因频率 例2：某种群中基因型为XBXB的个体有20个， XBY的个体有5个， XBXb的个体有20个， XbY的个体有5个，计算下列基因频率和基因型频率： （1）基因型频率： XBXB _______ XbY _______ （2）基因频率：XB________ Xb_________ 40% 10% XBXB基因型频率= XBXB个体数/所有个体=20/（20+5+20+5）=40% XbY基因型频率= XbY个体数/所有个体=5/（20+5+20+5）=10% XB基因频率= XB基因数/（ XB基因数+ Xb基因数） XB基因频率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=65/90=72.2% 72.2% 27.8% 一 、种群和种群基因库 思考·讨论：用数学方法讨论基因频率的变化 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？ 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 一 、种群和种群基因库 思考·讨论：用数学方法讨论基因频率的变化 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 子一代 子二代 子三代 ……. 基因型频率 AA 30% 36% Aa 60% 48% aa 10% 16% 基因频率 A 60% 60% a 40% 40% 36% 48% 40% 16% 60% 36% 48% 40% 16% 60% 36% 48% 40% 16% 60% 理想状态下，种群中各等位基因的基因频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的这就是哈代——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： 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 、种群和种群基因库 二 、种群基因频率的变化 2.可遗传变异的形成原因 可遗传的变异 突变 基因突变 染色体变异 基因重组 1.种群基因频率变化的原因 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。 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。 二 、种群基因频率的变化 3.可遗传变异的特点和作用 例 果蝇1组染色体上约有1.3×104基因，假定每个基因的突变率都为10-5，对一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说，那么每一代出现的基因突变数将是多少呢？ 种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。 2×1.3×104×10-5×108 = 2.6×107（个） 由此可见，虽然基因突变频率很低，但放到种群中每一代都会有可观的变异量，虽然大多数都是有害的，但是总会出现一些更适应环境的变异，在自然选择过程中被保留下来并逐代积累。 二 、种群基因频率的变化 4.利害性 突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。 突变和重组都是随机的、不定向的，那么种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？ ①特点：随机性，不定向性。 ②作用： 突变和基因重组提供生物进化的原材料， 但不能决定生物进化的方向 3.可遗传变异的特点和作用 某海岛上残翅和无翅的昆虫在正常情况下很难生存，在刮大风的海岛上却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。 三 、自然选择对种群基因频率变化的影响 探究•实践 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾。它们夜间活动，白天休息在树干上。杂交实验表明，其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。 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 　　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蛾 黑色树干上的桦尺蛾 基因类型 黑色（S） 浅色（s） 工业革命前 （19世纪中叶以前） 5%以下 95%以上 工业革命后 （20世纪中叶） 95%以上 5%以下 提出问题：桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢? 作出假设：黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生了定向改变。 创设数字化问题情境： 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？提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化。 三 、自然选择对种群基因频率变化的影响 探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 制定并实施研究方案： 1. 创设数字化的问题情境。 2. 计算，将计算结果填入表中。 3. 根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，比如，把浅色个体每年减少的数量百分比定高些，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与步骤2中所得数据进行比较。 假如树干变黑使得浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。 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（黑） 20% 23% S（浅） 80% 77% 升高 降低 13.1% 26% 60.9% 26.1% 73.9% 14.7% 29.2% 56.1% 29.3% 70.7% 分析结果，得出结论： 计算结果支持上述假设，在自然环境的选择作用下，该种群的S基因的频率逐年上升，控制浅色的s基因频率逐年下降，这说明自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。 三 、自然选择对种群基因频率变化的影响 探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 讨论: 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？ 会影响，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。 三 、自然选择对种群基因频率变化的影响 探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 3.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。 4.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 变异是不定向的 自然选择 不利变异 不断淘汰 有利变异 积累加强 种群基因频率定向改变 生物定向进化 导致 实质 三 、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，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 ●进化的实质：种群基因频率的定向改变 结论： 三、自然选择对种群基因频率变化的影响 课堂小结 生物进化的基本单位 生物进化的原材料 决定生物进化的方向 生物进化的实质 种群 突变和基因重组 自然选择 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 易错判断： (1)一个湖泊中的全部鱼是一个种群。 (2)培养皿中由一种大肠杆菌形成的一个菌落是一个种群。 (3)达尔文进化论以个体为单位研究，现代进化论以种群为单位研究。 (4)一般情况下自交、随机交配不会引起种群基因频率的改变。 (5)种群的基因库是一直不变的。 (6)若生物进化了，种群基因频率一定改变。 (7)若种群基因频率改变了，生物一定进化了。 (8)突变、自然选择、迁入迁出等会导致种群基因频率改变。 √ √ × × √ √ √ √ 四、探究抗生素对细菌的选择作用 实验原理 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。 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。 材料用具 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。 方法步骤 四、探究抗生素对细菌的选择作用 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 方法步骤 四、探究抗生素对细菌的选择作用 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） 四、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 结果和结论 四、探究抗生素对细菌的选择作用 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？ 讨论 四、探究抗生素对细菌的选择作用 2.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。 3.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。 4.滥用抗生素有什么后果？ 促进耐药菌的产生。 1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？ 抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。 四、探究抗生素对细菌的选择作用 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 合作探究一：骡子与它们的父母是同一物种吗？什么是物种？ 五、隔离在物种形成中的作用 1、物种的概念 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。 思考：马和驴是同一物种吗？ 驴（2N=62） 马（2N=64） 骡（2N=63）不育 五、隔离在物种形成中的作用 1、物种的概念 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。 思考： (1)骡子是一个新物种吗？为什么？ (2)全世界的人是一个物种吗？为什么？ (3)二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是同一物种？为什么？ (4)两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？ 是。结婚能产生可育的后代。 不是，因为它不能繁殖后代。 是一个物种，属于两个种群。 不是 因为后代三倍体西瓜不可育。 五、隔离在物种形成中的作用 2、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。 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，这种现象叫做生殖隔离。 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，叫做地理隔离。 生殖隔离 地理隔离 隔离 概念： 类型： 五、隔离在物种形成中的作用 地理隔离 地理隔离导致产生两个鼠种群的示意图 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 可以 （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。 五、隔离在物种形成中的作用 3、隔离在物种形成中的作用 加拉帕戈斯群岛是太平洋中靠近南美洲的一群火山岛，达尔文在环球考察时曾从这里发现有13种地雀，它们喙的差别很大，不同种之间存在生殖隔离。达尔文推测这些地雀最初来自南美大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。 是什么原因导致每个岛上的地雀种类不同呢？ 讨论： 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？ 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着不同的方向改变。 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。 五、隔离在物种形成中的作用 五、隔离在物种形成中的作用 地雀祖先 甲岛地雀 乙岛地雀 丙岛地雀 丁岛地雀 …… 甲岛地雀1 乙岛地雀2 丙岛地雀3 丁岛地雀4 …… 地理隔离 不同 不同 有差异 生殖隔离 不同物种 阻断基因交流 基因频率向不同方向发生改变 久而久之 形成明显差异 突变和基因重组 自然选择 种群基因库改变 渐变式 隔离是物种形成的必要条件 长期的地理隔离会导致生殖隔离的出现。生殖隔离是物种形成的标志。 出现 五、隔离在物种形成中的作用 4、物种形成的三大模式 （1）渐变式：经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。 自然选择2 自然选择1 地理隔离 原种 变异1 变异2 基因频率的定向改变 变异类型1 变异类型2 新物种 新物种 生殖 隔离 新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。 （2）爆发式 物种A 杂种植物 异源多倍体 染色体加倍 物种B 杂交 无需地理隔离，短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。 （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） 五、隔离在物种形成中的作用 39 五、隔离在物种形成中的作用 5、物种形成的三个环节 ①_____________________为生物的进化提供原材料。 ②_____________________导致种群基因频率定向改变。 ③_____________________是物种形成的必要条件。 _____________________的出现意味着新物种的产生。 突变和基因重组 自然选择 隔离 生殖隔离 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 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； 五、隔离在物种形成中的作用 41 地理隔离和生殖隔离的比较 ◆地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。 ◆图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群若重新相遇，可以再融合在一起。 ◆图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。 五、隔离在物种形成中的作用 课堂总结 突变和基因重组 自然选择 种群基因频率 基因库的差别 地理隔离 生殖隔离 物种形成 时间 改变 积累 导致 扩大 导致 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 由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ） ✓ ✓ 课后习题 44 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 课后习题 45 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $