生物人教版（2019）必修2 6.3种群基因组成的变化与物种的形成（共36张ppt）

(共36张PPT)
生物进化论
拉马克进化论
1.当今所有生物都是由更古老的生物进化而来；
达尔文自然选择学说
过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存
本质？研究水平？
现代生物进化理论
1.遗传变异的认识： 性状水平→基因水平
2.适应及物种形成等研究：个体水平→种群水平
2.适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。
第3节 种群基因组成的变化
与物种的形成
问题探讨
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。
先有鸡还是先有蛋？
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。
一 种群基因组成的变化
一、种群和种群基因库
(一)种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
(eg一片树林中的全部猕猴)
一片草地上的所有蒲公英
一个非洲象种群（部分个体）
注：种群是生物体繁殖、进化的基本单位。
一、种群和种群基因库
(二)基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
(eg一片树林中的全部猕猴的所有基因)
种群基因库的组成是不断变化的，主要体现在基因频率和基因型频率的改变上。
1.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。
2.基因型频率
在一个种群基因库中，某种基因型占全部个体的比值。
(一般为2个，egA、a)
一、种群和种群基因库
例如：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，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)100个体数的全部等位基因总数为 个
200
(2)A基因为 个，a基因为 个
2×30+60=120
2×10+60=80
A频率=
120
200
= 60%
a频率=
80
200
= 40%
AA基因型频率=
30
100
= 30%
Aa基因型频率
= 60%
aa基因型频率
= 10%
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
假设：①昆虫种群非常大；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
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%
40%
60%
16%
48%
36%
亲代基因频率
想一想，F2、F3以及若干代以后，种群的基因频率会同F1一样吗？
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
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( )
F2基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
F2基因频率 A( ) a( )
30%
30%
30%
10%
40%
60%
16%
48%
36%
亲代基因频率
40%
60%
16%
48%
36%
若满足上述五个条件，则子代间的基因型频率和基因频率都是稳定不变的，即保持遗传平衡状态。这就是哈代-温伯格定律，也叫遗传平衡定律。
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？
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），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。
不能，例如拟态、保护色或警戒色个体被天敌发现的机会较小。
补充：基因频率的计算公式
A基因频率 =
A基因总数
该种群个体数×2
×100%
A基因频率 = AA% + 1/2Aa% ; a基因频率 = aa% + 1/2 Aa%
1.基因在常染色体上
（1）通过基因个数计算
（2）通过基因型频率计算
（3）通过遗传平衡定律计算
(5个条件之一：种群内个体自由交配)
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；
A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
♀
♂
遗传平衡公式：
则AA=p2 Aa=2pq aa=q2
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 ＝ 1
补充：基因频率的计算公式
练一练
1.已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30000人的群体中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人(其中纯合子有12000人)。那么，在这个人群中A、a的基因频率分别是（ ）
A.64%和36%　　B.36%和64%　　C.50%和50%　　D.82%和18%
2.某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是（ ）
A.50%、50%　　B.50%、62.5% C.62.5%、50%　　 D.50%、100%
√
√
练一练
3.已知白化病的发病率为1/10000，求白化病致病基因频率和携带者基因型频率分别为多少？
补充：基因频率的计算公式
2.基因在X染色体上
某基因频率 =
该基因总数
女性个体数×2 + 男性个体数
×100%
练一练
4.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有15人，患者有5人，男性患者有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%
√
二、种群基因频率的变化
1.突变产生的 ，这就可以使种群的基因频率发生变化；
2. 提供生物进化的原材料；
突变( 和 ) 和 基因重组
3.突变的有利和有害 ，往往取决于生物的 ；
4.突变和重组都是 、 。
新的等位基因
可遗传变异
基因突变
染色体变异
不是绝对的
生存环境
随机的
不定向的
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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： 。
探究思路：创设数字化问题情景的方法探究
1870年，桦尺蛾种群基因型频率为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， 使得浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
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%
升高↑
13.0%
26%
61.0%
26.0%
74.0%
14.6%
29.3%
56.1%
29.3%
70.7%
降低↓
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
三、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，浅色个体易被天敌捕食，导致个体数减少，进而影响出生率。
表型，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是体色而不是控制体色的基因。
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
结论：在自然选择的作用下，种群的基因频率发生定向改变，
导致生物朝着一定的方向不断进化。
生物进化的实质：种群基因频率的改变
探究·实践
探究抗生素对细菌的选择作用
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
(一)实验原理和目的：第1、2自然段；
(二)材料用具
液体培养基
固体培养基平板
(三)自变量：纸片中是否含有抗生素；
探究·实践
探究抗生素对细菌的选择作用
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
(四)实验步骤
1.用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为4个区，标号
2.将少量细菌培养液均匀涂在培养基平板上
探究·实践
探究抗生素对细菌的选择作用
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
(四)实验步骤
3.①号区域的中央放置不含抗生素纸片和②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片
4.将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h
探究·实践
探究抗生素对细菌的选择作用
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
(四)实验步骤
5.观察并测量抑菌圈直径,并取平均值
6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤
探究·实践
探究抗生素对细菌的选择作用
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
(五)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？
2.在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？
有
变小
没有
选择作用
结论：抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌的抑制作用越来越弱。
探究·实践
探究抗生素对细菌的选择作用
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
(六)讨论
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
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？
因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
有利
是否利于生物在特定环境中生存和繁殖。
练一练
1.由于人类对抗生素的滥用，致使一些致病细菌具有广泛的耐药性，甚至出现了无药可治的“超级细菌” 。根据达尔文的进化论分析，耐药细菌产生的主要原因是（ ）
A.抗生素使具有耐药变异的细菌存活下来
B.耐药细菌的繁殖能力比不耐药细菌的强
C.细菌为了适应环境，产生了耐药性变异
D.抗生素的广泛使用诱导产生了耐药细菌
A
二 隔离在物种形成中的作用
一、物种的概念
1.物种：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；
2.不同物种的生物存在生殖隔离。
理解：①不能相互交配
②不能产生后代
③后代不可育
eg开花时间不同
eg受精卵不发育
eg后代不能产生正常的配子
例如：马和驴；
二倍体西瓜和四倍体西瓜等
二、隔离及其在物种形成中的作用
1.地理隔离：同种生物由于 而分成不同的种群，使得种群间 的现象。
2.隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能交流的现象；
包括地理隔离和生殖隔离。
那么，地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？
地理障碍
不能发生基因交流
二、隔离及其在物种形成中的作用
探究·实践
隔离在物种形成中的作用
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
由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能不一样。
2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
不一样。因为突变是随机发生的，是不定向的。
二、隔离及其在物种形成中的作用
探究·实践
隔离在物种形成中的作用
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？
不会。因为个体间有基因的交流。
不同岛屿的自然环境条件不一样，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。
二、隔离及其在物种形成中的作用
eg加拉帕格斯群岛上地雀的形成过程（地理隔离→生殖隔离）
地理隔离
不能发生基因交流
出现不同的突变和基因重组
食物和栖息条件不同，自然选择所起的作用有差别
逐渐出现生殖隔离
新物种形成
标志
基因库形成明显的差异
物种形成的三个环节:
1. 提供生物进化的原材料；
2. 使基因频率产生定向改变；
3. 是物种形成的必要条件。
突变和基因重组
自然选择
隔离
“渐变式”
二、隔离及其在物种形成中的作用
eg八倍体小黑麦（无需地理隔离）
AABBDD（普通小麦）
RR（黑麦）
×
ABD
配子
R
配子
ABDR
（不育）
AABBDDRR（八倍体小黑麦）
（可育）
秋水仙素处理
注：
A、B、D、R各
代表一个染色体组
“爆发式”
三、生物进化与物种形成的比较
生物进化 物种形成
标志
变化后生物与原生物的关系
二者联系
生殖隔离的出现
基因频率改变
与原物种属于不同物种
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才能形成新物种；
②进化是量变，进化不一定产生新物种；
物种形成是质变，新物种的产生一定存在进化。
可能属于同一物种，
也可能属于不同物种