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，以曼彻斯特桦尺蛾体色演化案例导入，通过问题链衔接自然选择学说与种群、基因库概念，设置数字化计算任务作为学习支架，引导学生从个体表型分析过渡到群体基因频率研究。 其亮点在于以真实案例贯穿教学，通过基因频率计算、自然选择下频率变化模型等数字化问题情境培养科学思维，结合任务驱动的探究实践构建进化与适应的生命观念。课堂小结用概念图整合知识，学生能提升逻辑分析能力，教师可获得结构化教学资源以提高教学效率。

一 种群基因组成的变化 1 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖），其体色表现有黑色和浅色两种。 曼彻斯特的桦尺蛾 2 曼彻斯特的桦尺蛾 在19世纪中叶以前，曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型的，到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型。 它们夜间活动，白天栖息在树干上。 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。 3 曼彻斯特的桦尺蛾 随着树干变黑，桦尺蛾种群中黑色个体生存并留下后代的机会多，经过代代繁殖，群体中黑色个体就会越来越多，通过逐代积累使得黑色型的桦尺蛾成了常见的类型。 1 分析 尝试运用自然选择学说解释这一现象？ 2 分析 自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？ 4 自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。 决定表型的基因才可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。 研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。 种群 ❓ ★种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合（课本110页） 1.判断：①一个池塘内的全部青蛙蝌蚪 ②卧龙自然保护区中的全部大、小熊猫 ③一个湖泊中的全部鱼 任务一：种群和种群基因库 × × × 没有包括该物种的全部个体 大熊猫和小熊猫是两个物种 鱼是一类生物，包括了多个物种 2.种群的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代（实现基因的交流与传递）。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。 任务一：种群和种群基因库 因此，种群是生物繁殖的基本单位。 ★种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合（课本110页） 任务一：种群和种群基因库 在曼彻斯特地区生活着的全部桦尺蛾就是一个种群，它们可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 随着繁殖代数的增加，桦尺蛾种群的基因组成会有什么变化吗？ 如果有变化，那能从基因组成的变化来解释该桦尺蛾种群体色的变化吗？ 任务一：种群和种群基因库 ★种群的基因库： ☆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值 ☆基因型频率： 基因频率＝ 该基因的总数 该对等位基因的总数 ×100% 基因型频率＝ 该基因型个体数 该种群个体总数 ×100% 一个种群中全部个体所含有的全部基因（课本111页） 任务一：种群和种群基因库 3.【数字化问题情境1】杂交实验表明，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。 （1）假设从曼彻斯特地区的桦尺蛾种群中随机抽取100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别是30、60和10个,那么S、s的基因频率分别是多少？ （2）假设从曼彻斯特地区的桦尺蛾种群中随机抽取若干个体，测得基因型为SS的个体占25% 、Ss占50% 、ss占25%，那么S、s的基因频率分别是多少？ 任务一：种群和种群基因库 3.【数字化问题情境1】杂交实验表明，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。 （1）假设从曼彻斯特地区的桦尺蛾种群中随机抽取100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别是30、60和10个,那么S、s的基因频率分别是多少？ 200 s基因的频率= 10×2+60 _______ = 40% S 基因的频率= 30×2+60 200 = 60% _______ 任务一：种群和种群基因库 3.【数字化问题情境1】杂交实验表明，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。 （2）假设从曼彻斯特地区的桦尺蛾种群中随机抽取若干个体，测得基因型为SS的个体占30% 、Ss占60% 、ss占10%，那么S、s的基因频率分别是多少？ S基因的频率= 30% +60% × 1/2 = 60% s基因的频率 = 10% +60% × 1/2 = 40% 任务一：种群和种群基因库 3. （3）假设该桦尺蛾①种群非常大， ②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代， ③没有迁入和迁出， ④不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的， ⑤基因S和s都不产生突变（基因突变和染色体变异的统称），根据孟德尔的分离定律计算。 亲代基因型的比值 SS（30%） Ss（60%） ss（10%） 配子的比值 S（ ） S（ ） s（ ） s（ ） 子代基因型频率 SS（ ） Ss（ ） ss（ ） 子代基因频率 S（ ） s（ ） 任务一：种群和种群基因库 亲代基因型的比值 SS（30%） Ss（60%） ss（10%） 配子的比值 S（ 30% ） S（30%） s（30%） s（10%） 子代基因型频率 SS（36%） Ss（48%） ss（16%） 子代基因频率 S（60%） s（40%） S=60% 3. （3）假设该桦尺蛾种群非常大，所有的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的机会是均等的，基因A和a都不产生突变（基因突变和染色体变异的统称），根据孟德尔的分离定律计算。 s=40% 任务一：种群和种群基因库 3. （3）①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？ ② 上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？ ③如果该种群出现新的突变型（基因型为S2s或S2S2），也就是产生新的等位基因S2，种群的基因频率会发生变化吗？基因S2的频率可能会怎样变化？ 一样 亲代基因型的比值 SS（30%） Ss（60%） ss（10%） 配子的比值 S（ 30% ） S（30%） s（30%） s（10%） 子代基因型频率 SS（36%） Ss（48%） ss（16%） 子代基因频率 S（60%） s（40%） S=60% s=40% 对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，桦尺蛾体色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。 任务一：种群和种群基因库 3. （3） ③如果该种群出现新的突变型（基因型为S2s或S2S2），也就是产生新的等位基因S2，种群的基因频率会发生变化吗？基因S2的频率可能会怎样变化？ 突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因S2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。 同时满足5个假设条件是一种理想状态，自然条件下，这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化。 任务二：种群基因频率的变化 阅读课本112页，思考以下问题： 1.可遗传的变异有哪些来源？它们与生物进化有怎样的关系？ 2.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？ 3.基因重组如何使种群中出现多种多样可遗传的变异类型？ 4.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？ 任务二：种群基因频率的变化 1.可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 提供生物进化的原材料 新的等位基因 染色体数目、染色体上的基因数目或排列顺序发生改变 1.可遗传的变异有哪些来源？它们与生物进化有怎样的关系？ 任务二：种群基因频率的变化 2.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？ 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，这样，每一代就会产生大量的突变。（课本112页） 课本114页 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25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明  （  ） 突变的有害或有利不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。 任务二：种群基因频率的变化 1.可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 提供生物进化的原材料 新的等位基因 染色体数目、染色体上的基因数目或排列顺序发生改变 多种多样的基因型 多种多样可遗传的变异类型 突变和重组都是随机的、不定向的 任务三：自然选择对种群基因频率变化的影响 1.【数字化问题情境2】假设：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss70%，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：不同年份该种群的个体总数可能有所变化。 （1）计算，将计算结果填入表中（课本113页） 任务三：自然选择对种群基因频率变化的影响 1.【数字化问题情境2】假设：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss70%，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：不同年份该种群的个体总数可能有所变化。 （1）计算，将计算结果填入表中（课本113页） 任务三：自然选择对种群基因频率变化的影响 第2年： SS的变化： 10% ×（1+10%）= 11% Ss的变化： 20% ×（1+10%）= 22% ss的变化： 70% ×（1-10%）= 63% 个体总数变化为：11% + 22% + 63%= 96% 由此，第2年各基因型的频率分别为： SS的基因型频率： 11% ÷ 96% ≈ 11.5% Ss的基因型频率： 22% ÷ 96% ≈ 22.9% ss的基因型频率： 63% ÷ 96% ≈ 65.6% 以此类推，进行计算。 任务三：自然选择对种群基因频率变化的影响 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 升高 降低 升高 降低 1. （2）分析计算结果，得出结论 环境的选择作用使桦尺蛾种群中s基因频率越来越低，S基因的频率越来越高，即自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生定向改变，从而使桦尺蛾种群体色发生了变化。 任务三：自然选择对种群基因频率变化的影响 1. （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（1）中所得的数据进行比较。 任务三：自然选择对种群基因频率变化的影响 2. 归纳阐述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（进化的实质），导致生物朝着一定的方向不断进化。（课本114页） 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。 课堂小结：构建可遗传的变异、自然选择、种群基因频率变化三者间的概念图 $