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变化，核心涵盖种群、基因库、基因频率等概念及自然选择对基因频率的影响。以“先有鸡还是先有蛋”讨论导入，引出进化以种群为单位，进而讲解种群定义、基因库构成、基因频率计算，通过遗传平衡定律过渡到自然选择的定向作用，构建连贯知识支架。 其亮点在于融合生活问题激发兴趣，借助基因频率计算、遗传平衡定律培养科学思维，通过桦尺蛾案例和抗生素实验（探究实践）落实进化与适应观（生命观念）。小结系统梳理要点，助力学生理解进化实质，教师可利用实例与实验提升教学效率。

第6章 生物的进化 第3节　种群基因组成的变化 第一课时 1 01 导入 一、神创论 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。 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。 先有鸡还是先有蛋? 甲同学 乙同学 你同意哪位同学的观点?你的答案和理由是什么? 01 导入 一、神创论 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。 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。 先有鸡还是先有蛋? 甲同学 乙同学 你同意哪位同学的观点?你的答案和理由是什么? 这两种观点都有一定的道理，但都不全面。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，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。 01 导入 一、神创论 ◆自然选择直接作用的对象是什么？ ◆研究生物的进化，为什么仅研究个体和表型是够吗？如果不够，还必须研究什么？为什么？ 生物的个体，而且是个体的表型。 在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型也会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。 不够。还应研究群体基因组成的变化。 种群是生物进化的基本单位 02 种群和种群基因库 一、神创论 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鲤鱼 ☆种群是可进行基因交流的群体，是生物繁殖与进化的基本单位。 02 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叫作种群。 许多昆虫的寿命不足一年，所有的蝗虫都会在秋风中死去，其中有些个体成功的完成生殖，死前在土壤中埋下受精卵，来年春夏之交部分受精卵成功的发育成蝗虫。 种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传 特点：种群是生物繁殖与进化的基本单位，种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 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？ 02 种群和种群基因库 2、种群的基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因 注意范围是种群不是物种。 基因库包含了种群中全部个体的全部基因，无论“优劣”。 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% 3、基因频率： 基因型频率： 一个种群所有个体各自有自己的基因，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。个体间的差异越大，基因库也就越大。 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。 02 种群和种群基因库 一、神创论 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。 ① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。 ② 一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率 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% 02 种群和种群基因库 一、神创论 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×女性人数＋男性人数 = 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% 将百分号去掉，当个体数，按公式 计算 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 02 种群和种群基因库 一、神创论 这一种群繁殖若干代以后， 其基因频率会不会发生变化呢? 某昆虫决定翅色的基因频率 02 种群和种群基因库 一、神创论 亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%） 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( ) 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 48% 16% 60% 40% 根据计算结果，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？ 子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。 假设：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。 活动1 用数学方法讨论基因频率的变化 02 种群和种群基因库 一、神创论 要使种群的基因频率不发生改变，此种群应具备哪些条件？ ①种群足够大； ②雌雄个体间都能自由交配并产生后代； ③没有迁入与迁出； ④所有个体生存和繁殖的机会相同（无自然选择 ） ⑤不发生突变。 ——理想种群 遗传平衡定律（哈代 — 温伯格定律）： AA=p2 Aa=2pq aa=q2 计算公式：当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：p + q = 1 (p+q)2=p2+2pq+q2=1 雌配子 雄配子 A(p) a(q) A(p) a(q) AA(p2) Aa(pq) Aa(pq) aa(q2) 02 种群和种群基因库 一、神创论 上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。同时具备以上条件的种群存在吗？这说明了什么？ 不存在。自然界种群的基因频率一定发生改变。 无法进化 打破平衡 种群较小 不自由交配 有迁入、迁出 有自然选择 有基因突变 遗传平衡 生物怎么进化？ 基因频率发生改变 进化 生物进化的实质： 发生改变 种群基因频率 02 种群和种群基因库 一、神创论 由遗传平衡定律可知，理想种群中，从F1开始往后，基因频率和基因型频率都不变；若将其中的自由交配改成连续自交，那后代的基因频率和基因型频率依然不变吗？ 交配方式 基因频率 基因型频率 自交 无自然选择 自由交配 处于遗传平衡 改变 纯合子增多杂合子减少 不改变 不改变 不改变 02 种群和种群基因库 一、神创论 变异 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 ※可遗传的变异提供生物进化的原材料,其来源分为突变和基因重组。 基因突变： 产生新的等位基因，可直接改变种群基因频率 染色体变异： 改变基因数目或排列顺序，可能直接改变种群基因频率 基因重组： 产生更多基因型和性状组合，不直接改变基因频率，但不同性状对环境的适应能力不同，可影响基因频率的变化 导致基因频率变化的原因可能有哪些？ 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 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 基因突变是自然界中普遍存在的。 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。 在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？ 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 生物自发突变的频率很低，它为何还能作为生物进化的原材料呢？ 【例如】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 个体（2.6×10-1） ×108 种群 = 2 .6×107（个） 种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 正常环境 残翅、无翅 难以生存 有害突变 刮风海岛 避免吹进海里淹死 有利突变 自然界中生物的突变一般对生物体是有害的。为什么它还能作为生物进化的原材料呢？ 资料：达尔文考察了格克伦岛，这个岛屿上经常刮大风，岛上的少数昆虫翅特别发达，大多数昆虫翅退化。请思考下列问题：(1)在这个海岛上昆虫翅长差异的根本来源是什么？ (2)在这个岛屿上，为什么无翅的昆虫特别多？ 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 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 为什么突变和重组只是提供生物进化原材料而不能决定进化的方向？生物朝着哪个方向进行进化到底是由谁决定的？ 变异是随机的、不定向的 突变和重组都是不定向的，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？ 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 突变和重组都是不定向的，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？ 现象 长满地衣的树干上的桦尺 黑褐色树干上的桦尺蠖 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾(其幼虫叫桦尺蠖)。它们夜间活动,白天栖息在树干上。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)是显性的。 在19世纪中叶以前,桦尺蛾几乎都是浅色型的,该种群中S基因的频率很低,在5%以下 到了20世纪中叶,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。那么桦尺蛾的体色将会有怎样的变化? 黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 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，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。 探究思路 假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%;Ss20%;ss70%，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? 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 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 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 (1)请分析S、s基因产生的原因，并分析可遗传变异在生物进化中的意义。 基因突变；可遗传变异产生了大量的不定向的变异，为生物的进化提供了原材料。 自然选择使种群的基因频率发生定向改变，自然选择决定了生物的进化方向。 自然选择作用的对象： 直接对象： 间接对象： 根本对象： 表型 基因型 基因 发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。 表型。因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因。 (3)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？ (4)桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？ (2)自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用？ 03 种群基因频率的变化及自然选择的影响 一、神创论 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 原因 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 04 探究抗生素对细菌的选择作用 一、神创论 1.实验原理 2.目的要求 一定浓度的抗生素会杀死细菌，变异的细菌可能产生耐药性。向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 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。 3.材料用具 培养基、细菌菌株、含抗生素及不含抗生素的纸片、酒精灯、涂布器等 04 探究抗生素对细菌的选择作用 一、神创论 04 探究抗生素对细菌的选择作用 一、神创论 4.方法步骤 （1）分组：将培养基分区、标号 （2）涂布：用无菌涂布器将菌种均匀涂布在培养基上。 （3）控制变量：将不含抗生素的纸片和含抗生素纸片分别放在平板的不同位置。 （4）培养：培养皿倒置， 37 ℃ 培养12-16h 。 （5）观察：是否出现抑菌圈 测量记录抑菌圈直径。 →判断是否抑菌 →判断抑菌强弱 （6）重复：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，记录每一代培养物抑菌圈的直径。 注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。 04 探究抗生素对细菌的选择作用 一、神创论 5.实验结果与结论 （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？ 04 探究抗生素对细菌的选择作用 一、神创论 6.讨论 （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。 （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。 05 小结 一、神创论 自然选择 种群 种群基因库 种群基因组成 基因频率变化 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 05 小结 一、神创论 原种群 不定向变异 突变,基因重组 不同性状 自然选择： 直接选择: 根本选择: 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 (生物进化的实质) 生物定向进化 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 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。 定向的 个体的表型 基因 自然选择对种群基因频率变化有什么影响？ 06 练习 一、神创论 【典例1】下列关于基因库的描述，错误的是(　　) A．基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因 B．生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传 C．种群中每个个体都含有种群基因库中的全部基因 D．基因突变可能改变基因库的组成 【针对训练1】现有一个由AA、Aa、aa三种基因型个体组成的动物种群，已知该种群中具有繁殖能力的个体之间通过随机交配进行繁殖，而aa个体不具有繁殖能力。该种群繁殖一代，若子代中AA∶Aa∶aa＝9∶6∶1，则亲代中AA、Aa和aa的数量比可能为(　　) A．4∶3∶4 B．5∶5∶1 C．6∶2∶3 D．4∶1∶4 C B 06 练习 一、神创论 【典例2】下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是(　　) A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化 B．生物进化的实质是种群基因频率的改变 C．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变 D．生物性状的改变一定引起生物的进化、 【针对训练2】在19世纪中叶以前，英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(ss)的，随着工业的发展，工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色，到了20世纪中叶，黑色型(S_)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是(　　) A．自然选择的方向发生了改变，所以自然选择是不定向的 B．桦尺蛾种群进化过程中接受选择的是各种基因型的个体 C．该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变 D．长时间的环境污染导致s基因定向突变成S基因 B B 06 练习 一、神创论 【典例3】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。下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”实验的说法中，错误的是(　　) A．放置不含抗生素的纸片起对照作用 B．耐药菌发生了基因突变，不利于其生产 C．重复几代，抑菌圈的直径会逐渐增大 D．本实验说明抗生素对细菌有选择作用 BC 07 拓展 一、神创论 1、伴X染色体遗传病患病率与基因频率的关系 假设Xb=10%，则男性中XbY= XBY= 女性中 XbXb = XBXb = XBXB= 人群中某基因型要x1/2，即人群中 XbY= XBXb = Xb=10% XB=90% 10%×10%=1% 2× XB×Xb=18% 90%×90%=81% 10%×1/2=5% 18%×1/2=9% 例1：在一个较大的果蝇种群中，雌雄果蝇数量相等，且雌雄个体之间可以自由交配。若种群中B的基因频率为80%, b的基因频率为20%，则下列有关叙述错误的是( ) A.若B、b位于常染色体上，则雄果蝇中出现基因型为bb的概率为4% B.若B、b位于常染色体上，则显性个体中出现杂合雄果蝇的概率约为17% C.若B、b只位于X染色体上，则 XbXb 、XbY的基因型频率分别为4%、20% D.若B、b的基因频率发生定向改变，则说明该果蝇种群一定发生了进化 C THANK YOU 本节课就上到这里，谢谢大家！ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS $