6.3 种群基因组成的变化与种群的形成 课件【新教材】人教版（2019）高一生物必修二(共26张PPT)

(共26张PPT)
第六章 生物的进化
第3节 种群基因组成的变化和种群的形成
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。
到底是先有鸡还是先有蛋？
元芳，你怎么看？？？
这两种观点都有一定的道理，但都不全面。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。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。
种群是生物进化的基本单位
1、自然选择直接作用的是生物个体的表型
个体的表型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时代延续，并在种群中扩散，因此生物进化还必须研究群体的基因组成变化。
例如：很多昆虫的寿命不足一年，如蝗虫，所有的蝗虫都会在秋风中死去,其中有些个体成功地完成生殖；死前在土壤中埋下受精卵。来年春夏之交，部分受精卵成功地发育成蝗虫。新形成的蝗虫种群在基因组成上会有变化吗？
一. 种群和种群基因库
(1)种群概念:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
(2)种群特点
①种群中的个体并不是机械地集合在一起
②一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
③种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传。
(3)基因库和基因频率
①基因库;一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
②基因频率
概念:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值
基因频率和基因型的计算
基因频率
＝
控制同种性状的等位基因的总数
某种基因数目
×
100%
基因型频率 ＝
特定基因型个体数
该种群个体总数
×100%
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，求A和a的基因频率。
A基因 0%
a基因 0%
用数学方法讨论基因频率的变化
假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。
( 1 ) 该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？
( 2 ) 子代基因型的频率各是多少？
( 3 ) 子代种群的基因频率各是多少？
( 4 ) 将计算结果填入下表，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？
亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A ( ) A ( ) a ( ) a ( )
A ( ) a ( )
子代基因型频率 AA ( ) Aa ( ) aa ( )
子代基因频率 A ( ) a ( )
30%
10%
30%
30%
36%
16%
48%
60%
40%
60%
40%
种群的基因频率同子一代一样
2、上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。5个条件为：
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说自然选择对体色性状没有作用
⑤基因A和a都不产生突变产
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？
对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一 致的，被天敌发现的机会就少些
3.如果该种群出现新的突变型(基因型为A2a或A1A2)，也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗 基因A2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A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。
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自然选择对体色性状没有作用； ⑤基因A和a都不产生突变时，种群的基因频率将不会改变。
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
二. 种群基因频率的变化
基因突变：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改变
可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源于基因突变、基因重组和染色体变异。
（1）可遗传变异的来源
突变
基因重组
基因突变
染色体变异
(2)可遗传变异的形成
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,
(3)变异的有利和有害是相对的,是由生物的生存环境决定的。
环境变化
性状水平
分子水平
19世纪中叶以前环境无污染
桦尺蛾多为浅色，与环境相适应
s基因的频率为95%以上
S基因的频率为5%以下
20世纪中叶环境污染使树干变黑
桦尺蛾多为黑色，表现为适者生存
S基因的频率为95%以上，s基因的频率为5%以下
原理分析
不定向变异
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下降
自然选择
通过生存斗争实现
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
生物进化的实质: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。
探究抗生素对细菌的选择作用
2.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。
1.原理:一般情况下，一定浓度的抗生素会系死细菌,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，
3.方法步骤
(1)用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线,将培养皿分为4个区域,分别标记为①~④.
(2)取少量细菌的培养液,用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂 抹在培养基平板上。
(3)用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央.再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央,盖上 皿盖,
(4)将培养皿倒置于37C的恒温箱中培养12~16h,
(5)观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈 如 果有,测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径,并取平均值。
(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,然后重复步骤(2)~(5)。如此重复几代,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。
4.结果
在培养基上有(填“有"或“无")细菌生长,在放有抗生素纸片的区域 无(填“有”或“无")细菌生长。连续培养儿代后,抑菌圈的直径会 团变小，
结论
抗生素对细菌具有定向选择作用
抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低,可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌
有利的，基因突变具有随机性和不定向性，突变的有利或有害取决于生物的生存 环境，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故耐药菌所产生的变异为有利变异。有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。
2、在本实验的培养条件下,耐药菌所产生的变异是有利还是有害的 你怎么理解变异是有利还是有害的
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。
3、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
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。
隔离
(1)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,这种现象称为生殖隔离,例如马和驴交配产生不可育的螺,故马和驴为不同物种。
(2)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,叫作地理隔离。
(3)地理隔离和生殖隔离都是指不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象,这里统称为隔离。
新物种的形成过程
同一物种
地理隔离
①不同环境中食物和栖息条件互不同
①不同种群出现不同的突变和基因重组，一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响
自然选择
②自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用有差别
②不同种群的基因频率发生不同的变化
生殖隔离
不同种群的基因库形成明显的差异,并逐步出现生殖隔离
不同物种
结论：隔离是物种形成的必要条件
1、对种群概念的正确叙述是（ ）
A.不同空间中同种生物个体的总和
B.生活在一定区域的同种生物的全部个体
C,一片水田中的所有鱼的总和
D.一个生态环境中有相互关系的动植物的总和
B
2.下列可作为一个基因库的是( )
A.一条染色体上的全部基因
B.一个个体所携带的全部基因
C.一个生物具有的全部基因
D.一个种群所含的全部基因
D
3.下列哪项不是生物进化的原材料（ ）
A,基因突变
B.基因重组
C.不遗传的变异
D.染色体变异
C
在一次红绿色盲的调查中共调查男女各200名 调查发现,女性红绿色盲基因的携带者15人,女性色盲 5人,男性色盲11人。那么这个群体中红绿色盲基因的 频率是（ ）
A.4.5%
B.6%
C.9%
D.7.8%
B