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，涵盖种群与基因库、基因频率计算、遗传平衡定律及自然选择对基因频率的影响等核心内容。以“先有鸡还是先有蛋”问题探讨导入，通过学生观点冲突引出种群是进化基本单位，衔接个体变异与种群进化，设置情景计算、科学探究等学习支架。 其亮点是以问题驱动和案例分析为主线，融入生命观念（强调种群是进化单位）、科学思维（基因频率计算与数据分析）和探究实践（桦尺蛾工业黑化模拟实验）。通过大熊猫种群基因频率计算、遗传平衡定律推导等实例，培养学生逻辑推理能力。学生能深化对进化实质的理解，教师可提升课堂互动与知识落实效率。

问题探讨 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？答案和理由是什么？ 都不全面。因为它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。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志。 问题探讨 2 第6章 生物的进化 第3节 种群基因组成的变化 人教版 2019 必修二《遗传与进化》 教材分析 课标要求 素养目标 1.理解生物进化的关键是，在一个种群中，具有优势性状的个体会在群体中占据越来越大的比例 2.掌握自然选择是驱动生物更好地适应特定生存环境的动力。 3.理解并阐述变异(原材料)、自然选择(方向)以及隔离(必要条件) 三者如何共同作用导致新物种的形成 1.生命观念：理解隔离在物种形成中的作用，认同生物进化是种群基因频率定向改变的结果，形成进化与适应观。 2.科学思维：能够分析抗生素选择实验的数据，归纳进化趋势；运用隔离原理解释新物种的形成过程，培养归纳与演绎能力。 3.科学探究：通过模拟探究实验，体验科学探究的一般步骤（提出问题→作出假设→实验验证→得出结论）。 4.社会责任: 认识滥用抗生素的危害，形成合理使用抗生素的意识；理解生物进化理论在保护生物多样性中的指导意义。 难点 重点 4 C o n t e n t s 一.种群和种群基因库 二.种群基因频率的变化 三.自然选择对种群基因频率变化的影响 5 假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。 1.超猴使其所在的群体强大起来，但它却没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，这能不能说猕猴群体进化了？ 2.假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群体中扩散开来？ 不能 能 种群是生物进化的基本单位 一.种群和种群基因库 6 自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。 具有有利变异表型的个体通过繁殖 使控制有利变异的基因在群体扩散 不同种的生物之间可以繁殖后代吗？ 有生之年不相见的同种生物可以繁殖后代吗？ 种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。 种群是生物繁殖、进化的单位,而非机械或偶然的集合 一.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。 （2）特点 （1）定义 是生物生存、繁殖和进化的基本单位，彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。 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 （ ） （3）举例 √ √ √ × 一.种群和种群基因库 8 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： 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。 4.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。 基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 =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% 一.种群和种群基因库 9 正常Tas1r1基因 Tas1r1假基因 鲜味受体 肉食倾向 鲜味受体异常 植食倾向 基因突变 食性改变 情景一：某大熊猫种群中有鲜味受体基因A，鲜味受体假基因a。种群中抽出100个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。 ① 不同基因型的频率是多少？ ② A、a的基因频率是多少？ 【概念应用】基于基因型频率、基因频率定义完成计算。 一.种群和种群基因库 基因型频率= 某基因型个体总数 种群全部个体数 × 100% ① 不同基因型的频率是多少？ AA基因型频率：30% Aa基因型频率：60% aa基因型频率：10% 情景一：某大熊猫种群中有鲜味受体基因A，鲜味受体假基因a。种群中抽出100个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。 一.种群和种群基因库 ② A、a的基因频率是多少？ 基因频率 = 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 × 100% = 40% A% = ×100% 2×AA＋Aa 2(AA＋Aa＋aa) a% = = 60% 2×aa＋Aa 2(AA＋Aa＋aa) ×100% =纯合子频率+1/2杂合子频率 A基因频率 = AA频率+1/2Aa频率 A%= 30%+1/2×60% = 60% t% = 10%+1/2×60% = 40% a基因频率 = aa频率+1/2Aa频率 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。 方法二：通过基因型频率计算 方法一：概念法 一.种群和种群基因库 情景二：某大熊猫种群种群非常大，所有雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同体色的个体生存和繁殖机会是均等的，基因 A 和 a都不产生突变。 亲代基因型频率 AA( 30% ) Aa( 60% ) aa( 10% ) 配子的比值 子一代基因型频率 子一代基因频率 子二代？ 【科学探究】基于分离定律完成计算，探究理想种群繁殖过程对基因频率的影响。 A( 30% ) A( 30% ) a( 30% ) a( 10% ) AA( 36% ) Aa( 48% ) aa( 16% ) A( 60% ) a( 40% ) 一.种群和种群基因库 亲代基因型频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 亲代基因频率 A(60%) a(40%) 子一代基因型频率 AA(36%) Aa(48%) tt(16%) 子一代基因频率 A(60%) a(40%) 子二代基因型频率 AA(36%) Aa(48%) aa(16%) 子二代基因频率 A(60%) a(40%) 结论： 。 理想种群繁殖过程不改变种群的基因频率。 一.种群和种群基因库 设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1 ，且： aa 基因型频率 AA 基因型频率 Aa 基因型频率 理想种群常染色体上基因频率、基因型频率关系： ( p + q )2 = p2 + 2pq + q2 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种群非常大； ②所有雌雄个体之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没有突变。 种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。 一.种群和种群基因库 自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律 交配方式 基因频率 基因型频率 自交 自 由 交 配 处于遗传平衡 不处于遗传平衡 改变 纯合子增多杂合子减少 不改变 改变 不改变 不改变 不改变 若基因只在X染色体上，而Y染色体没有，那基因型频率、基因频率如何计算，理想种群繁殖过程中基因频率如何变化？ 拓展延伸 一.种群和种群基因库 16 情景三：某种群中随机抽样测得基因型XBXB有18个，XBXb有24个，XbXb有8个， XBY有30个， XbY有20个。 ① 不同基因型的频率是多少？ ②XB、Xb的基因频率是多少？ XB% = 2×XBXB＋XBXb＋XBY 2(XBXB＋XBXb＋XbXb)＋XBY+XbY = 60% Xb% = 40% ♀ ♂ XB 0.6 Xb 0.4 XB 0.3 XBXB 0.18 XBXb 0.12 Xb 0.2 XBXb 0.12 XbXb 0.08 Y 0.5 XBY 0.3 XbY 0.2 一.种群和种群基因库 性染色体传递规律→ X连锁基因频率在两性间差别很大（男性0，女性1），理想种群须经历几代婚配繁衍才能逐步达到平衡。 为什么平衡后基因频率维持在0.67？ 一.种群和种群基因库 1.高秆小麦（DD）与矮秆小麦（dd）杂交后，再经过多次自交，其后代种群中基因型为DD的个体占72%，基因型为Dd的个体占8%，基因型为dd的个体占20%，那么基因D的频率是（ ） A. 72% B. 80% C. 76% D. 60% 2.蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55％，无条纹个体占15％，若蜗牛间进行自由交配得到Fl，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是（ ） A．30％，21％ B．30％，42％ C．70％，21％ D．70％，42％ C D 课堂小测 19 遗传平衡群体 无法进化 怎样进化? 先打破平衡 种群较小 不自由交配 有突变 有选择 有迁入、迁出 基因频率发生改变 二.种群基因频率的变化 20 2.变异的类型有哪些？能够为生物进化提供原材料是什么变异？ 变异 不可遗传的变异 可遗传的变异 突变 基因突变 染色体变异 基因重组 能够为生物进化提供原材料的是 。 可遗传的变异 1.基因突变和种群基因频率的变化有什么关系？ 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。 二.种群基因频率的变化 来源于 其中 3.生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？ 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？ ① 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） ① 突变 二.种群基因频率的变化 突变的频率低且大多有害 个体 种群 ②基因重组 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。 猫由于基因重组而产生的毛色变异 1.影响种群基因频率变化的因素 二.种群基因频率的变化 23 ③生物的生存环境 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。 某海岛上残翅和无翅的昆虫 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。 1.影响种群基因频率变化的因素 二.种群基因频率的变化 24 突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。 突变 基因重组 新的等位基因 多种多样的基因型 种群中出现大量可遗传的变异 变异是 不定向的 形成了进化的原材料, 不能决定生物进化的方向 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？ 二.种群基因频率的变化 25 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。 　　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 三.自然选择对种群基因频率变化的影响 实例分析：桦尺蛾体色进化 探究•实践 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% 三.自然选择对种群基因频率变化的影响 实例分析：桦尺蛾体色进化 可以用创设数字化问题情境的方法来探究。 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% 12.9% 25.8% 61.3% 26% 74% 14.3% 29.7% 56.0% 29% 71% 升高 降低 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 29 探究•实践 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。 讨论: 三.自然选择对种群基因频率变化的影响 选择的对象①直接作用对象：个体的表型。②间接作用对象：决定表型的基因型。③根本作用对象：与表型相对应的基因。 探究•实践 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 原理分析： 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。 三.自然选择对种群基因频率变化的影响 32 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 是由。。。提供的 因通常是有遗传 效应的DNA片段 $