6.3种群基因组成的变化与物种的形成课件-2026-2027学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件围绕种群基因组成变化与物种形成，涵盖种群、基因库、基因频率计算及自然选择、隔离等核心知识。以“超猴”情境讨论导入，衔接个体表型与群体基因延续，搭建从变异到进化单位的学习支架。 其亮点在于融合生命观念（进化与适应观）、科学思维（基因频率计算逻辑）和探究实践（抗生素选择实验）。通过桦尺蛾进化、地雀物种形成等案例，结合问题驱动与习题巩固，帮助学生理解进化实质，教师可高效落实核心素养教学。

6.3种群基因组成的变化 与物种的形成 讨论 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。 [讨论1]超猴使猕猴种群强大起来，但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？ 不能 [讨论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？ 能 自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。 个体最终会死亡；个体的表型也会随着个体的死亡而消失。 决定表型的基因随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散 进化必须研究群体基因组成的变化 一、种群和种群基因库 生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。 1. 种群： （1）实例：一片树林中的全部猕猴是一个种群，不同树林中的（同种）猕猴构成两个不同的种群。 （2）特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，雌雄个体将可以通过_______将各自的基因遗传给后代。 [判断]下列群体是否属于一个种群 1.一片森林中所有蛇 2.全国各地的蒲公英 3.一个池塘的全部鲤鱼 4.某农贸市场全部的鲤鱼 × × √ × 繁殖 种群是生物进化和繁殖的基本单位 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： 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 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 × 100% 基因型频率= 某基因型个体数 种群个体总数 × 100% 种群和种群基因库 例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a， 从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是 30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？ 方法一：概念法 A基因频率为: a基因频率为： = 40% A% = ×100% 2×AA＋Aa 2(AA＋Aa＋aa) a% = = 60% 2×aa＋Aa 2(AA＋Aa＋aa) ×100% 种群和种群基因库 例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a， 从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是 30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？ 方法二：通过基因型频率计算 A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率 A基因频率= 30%+1/2×60% = 60% a基因频率 = 10%+1/2×60% = 40% AA基因型频率为: 30% Aa基因型频率为: 60% aa基因型频率为: 10% a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率 种群和种群基因库 例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a， 从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是 30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？ A基因频率= 30%+1/2×60% = 60% a基因频率 = 10%+1/2×60% = 40% AA基因型频率为: 30% Aa基因型频率为: 60% aa基因型频率为: 10% 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。 A+a=1 AA+Aa+aa=1 亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比值 A( ) A( ) a( ) a( ) F1基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( ) F1基因频率 A( ) a( ) 30% 30% 30% 10% 36% 48% 16% 60% 40% A=60% a=40% [思考1]某一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？ 若亲本AA占30%，Aa占60%，aa占10%，则繁殖第一代的基因型及其频率分别是多少？第1代的基因频率为多少？ A%=36%+24% a%=16%+24% F2基因型频率 AA( 36%) Aa(48%) aa(16%) 某基因频率=其纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率 [思考2]后续子代的种群基因频率会同子一代一样吗？ F2基因频率 A( ) a( ) 60% 40% A%=36%+24% a%=16%+24% 当符合这5个条件，基因型频率在后代中保持不变，基因频率世代不变 （书本P111思考讨论第一段） 遗传平衡定律（哈代—温伯格定律） 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 的频率 AA基因型 的频率 Aa基因型 的频率 ( p + q )2 = p2 + 2pq + q2 A%+a%=1 AA%=（A%）2 Aa%=2（A%*a%） aa%=（a%）2 成立条件： ①群体数量足够大 ②能自由交配并能产生后代 ③没有迁入与迁出 ④不同个体生存和繁殖的机会是相等的 ⑤不产生突变 基因频率世代不变，基因型频率在各子代中保持不变 [思考3]上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的（①种群足够大，②自由交配，③无选择，④无突变，⑤无迁入迁出）。对于自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能否举出实例？ 对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。如翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。 种群基因频率的变化 种群基因频率的变化 可遗传的变异 变异 不可遗传的变异 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） 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。 特点： 随机的、不定向的。 二.种群基因频率的变化 【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： 生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？（教材P112） ①突变：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，但是由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变。 2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（个） 影响种群基因频率变化的因素 影响种群基因频率变化的因素 ②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 二.种群基因频率的变化 【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。 ③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 影响种群基因频率变化的因素 二.种群基因频率的变化 自然选择对种群基因频率变化的影响 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）。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。 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，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。 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 创设情境示例 自然选择对种群基因频率变化的影响 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，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。 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，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。（进化的实质） 小结： 不定向的变异 不利变异（基因） 有利变异（基因） 淘汰 种群的基因频率定向改变 生物定向进化 多次选择和积累，通过遗传 自然选择 进化的实质：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 决定生物进化的方向 【注意：不是基因型频率】 自然选择对种群基因频率变化的影响 探究抗生素对细菌的选择作用 《必修2》P115【探究.实践】 【实验结果和结论】 抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。 [思考4]滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？ 滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。 在抗生素的选择作用下，细菌的基因频率会发生定向改变（抗药性基因增加），导致细菌朝着一定的方向（抗药性强）不断进化。 习题书本P114 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。 （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。 （ ） X √ 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 D 习题巩固 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% C 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 C B=18%+1/2x78%=57% b=4%+1/2x78%=43% 二、隔离在物种形成中的作用 二、隔离在物种形成中的作用 1.物种：能够在________下相互交配并且产生________的一群生物。 2.隔离:不同群体间的个体,在自然条件下基因不能________的现象。 自然状态 可育后代 自由交流 类型 发生范围 结果 生殖隔离 ___________之间 ①不能____________ ②即使交配成功,也不能产生____________ 地理隔离 ________生物 使得种群间不能发生____________ 不同物种 相互交配 可育的后代 同种 基因交流 ②地理隔离: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。 ①生殖隔离:不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。 同一物种可以分布在不同区域，构成不同的种群。 [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？ [讨论2]不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？ [讨论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？ [讨论4]如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？ 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。 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不同的方向改变。 不会。因为个体间有基因的交流。 加拉帕戈斯群岛的地雀是通过长期地理隔离形成新物种，产生生殖隔离的著名实例。 二、隔离在物种形成中的作用 同一物种 地理隔离，阻隔基因交流 突变、基因重组 种群基因库出现明显差异 新物种 自然选择，基因频率发生改变 生殖隔离，新物种形成的标志 物种形成的三个环节 ①突变和基因重组产生进化的原材料（内因） ②自然选择导致种群基因频率的定向改变（外因） ③隔离是物种形成的必要条件（结果） 二、隔离在物种形成中的作用 [思考5]经过漫长的地理隔离，一定会形成生殖隔离吗？ 如果两个种群生活环境都不发生变化，或者变化很小，两个种群的进化方向相同，有可能不会产生生殖隔离。 渐变式 [思考6]新物种形成一定要经过地理隔离吗？ 不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离。 不一定 不一定 骤变式 例如二倍体植株染色体加倍成了四倍体植株，二者杂交后代产生的三倍体植株是高度不育的，存在生殖隔离。 课堂检测 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）加拉帕格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。（ ） √ √ 2．19世纪70年代，10对原产自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，可以做出的判断是（ ） 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 1.右上图为这13种地雀之间的进化关系。 (1)岛上的13种地雀在羽色、鸣叫、产卵和求偶等方面极为相似,但仍属于不同物种,原因是这些地雀之间存在着　　　　　　　　。 (2)某小岛上的全部莺雀个体称为一个　　　　,它是生物进化的　　　　。 (3)莺雀的羽毛有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在这个小岛的莺雀种群内,有条纹(AA)个体占35%,无条纹(aa)个体占25%,若地雀间能进行自由交配得到F1,则F1中a基因的频率和Aa基因型的频率分别是　　　　、　　　　。 生殖隔离 种群　 基本单位 45% a%=35%+1/2×40%=45%， 49.5% A%=AA%+1/2×Aa% a%=aa%+1/2×Aa% A%=1-45%=55%， 亲代 Lavf58.12.100 $