生物人教版（2019）必修2 6.3.1种群基因组成的变化（共44张ppt）

(共44张PPT)
AA
AA
Aa
Aa
aa
aa
aa
AA
AA
AA
aa
第六章 第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
学习目标：
1.基于实例分析，归纳概括种群基因库的概念；
2.基于生物学事实和证据，运用数学方法计算种群的基因频率和基因型频率，建构遗传平衡的数学模型；
3.初步运用进化与适应观，阐明可遗传变异提供了生物进化的原材料；
4.基于给定的条件探究自然选择对种群基因频率的影响。
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。
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。
新物种形成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。
表型
思考1：
自然选择的直接作用对象是基因型还是表型？
思考2：
生物进化的基本单位是个体还是种群？
aa
A
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.超猴使其所在的群体强大起来，但它
却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？
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？
不能
能
种群是生物进化的基本单位
表型
种群
一 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。
（1）定义
一个非洲象种群（部分个体）
一片树林中的全部猕猴
一片草地上的所有蒲公英
（1）一个池塘中的全部鱼
（2）一个池塘中的全部鲤鱼
（3）两个池塘内的全部鲤鱼
（4）一片草地上的成年梅花鹿
否
是
否
否
两个要素：“同种”和“全部”
两个条件：“时间”和“空间”
两个基本单位：“生物繁殖的基本单位”和“生物进化的基本单位”
种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
说出下列描述是不是一个种群：
一个池塘中全部的浮游生物 （ ）
一个池塘中全部的蝌蚪 （ ）
甲池塘中的鲤鱼和乙池塘中的鲤鱼 （ ）
一个森林中全部的毒蛇 （ ）
某农贸市场全部的鲤鱼 ( )
×
×
×
×
×
（2）特点
彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
种群是生物 的基本单位。
繁殖和进化
7
（1）基因库：
2.基因库和基因频率
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
（2）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。
（3）基因型频率：在一个种群中，某种基因型个体数占该种群个体总数比值。
基因频率=
某基因的数目
控制该性状的等位基因总数
× 100%
基因型频率=
该基因型个体数
该种群个体总数
× 100%
(一）种群和种群基因库
8
【例1】某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因为a，从种群中随机抽出100个个体,调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？
（4）基因频率的计算方法：
方法一：概念法
基因频率=
某基因的数目
控制该性状的等位基因总数
× 100%
①若某基因位于常染色体上
1. 兔脂肪白色（F）对淡黄色（f）为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是（ ）
A. 15%、85% B. 25%、75%
C. 35%、65% D. 45%、55%
B
(2021广东省生物高考真题）
【例3】某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的基因频率为多大？
6%
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
人数 180 15 5 189 11
②若某基因只位于X染色体上
某基因的数目
雌性个体数×2+雄性个体数
× 100%
基因频率=
例4：调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
比例(%) 42.32 7.36 0.32 46 4
则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(　　)
A.6%、8% B.92%、8%
C.78%、92% D.8%、92%
B
【例1】假如一个昆虫种群中有AA占30％，Aa60％，aa占10％。
那么A、a的 基因频率是多少？
A=AA%+1/2Aa%
a=aa%+1/2Aa%
=30%+30%=60%
=10%+30%=40%
基因频率=纯合子频率+1/2杂合子频率
方法二：通过基因型频率计算
【练】AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a的基因频率是多少？（ ）
A. 36%和64% B. 57%和43% C. 24%和72% D. 60%和40%
D
只能用于位于常染色体上或X、Y同源区段上
AA+Aa+aa=
1
A+a=
1
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，不同翅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？
用数学方法讨论基因频率的变化
亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A( ) A( ) a( ) a( )
子代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子代基因频率 A( ) a( )
(二）用数学方法讨论基因频率的变化
亲代 子一代 子二代 子三代
基因型频率 AA 30%
Aa 60%
aa 10%
基因频率 A 60%
a 40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
1. 遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
各代基因频率相同吗？基因型频率相同吗？这有什么前提条件吗？
各代基因频率相同。基因型频率从子一代开始保持不变。需要满足上述5个前提条件。
(二）用数学方法讨论基因频率的变化
当群体满足以下五个条件：
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自然选择对性状没有作用； ⑤基因A和a都不产生突变
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么
种群的基因频率将不会改变
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 ＝ 1
AA=p2 Aa=2pq aa=q2
(二）用数学方法讨论基因频率的变化
1. 遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
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 自然选择对性状没有作用 ⑤ 基因A和a都不产生突变。 对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？
用数学方法讨论基因频率的改变
遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
(二）用数学方法讨论基因频率的变化
可用数学方程式表示：
雌配子 雄配子 A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
设A的基因频率为p,a的基因频率为q，自由交配时，子代基因型情况？
方法三：通过遗传平衡定律计算
(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1
(A＋a)2=AA＋Aa＋aa=1
p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。
1. 在某一种群中，经过调查得知，隐性性状（等位基因用A、a表示）约占9％，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别约为（ ）
A.0.9、0.82 B.0.36、0.55
C.0.49、0.42 D.0.18、0.73
C
方法三：通过遗传平衡定律计算
2.蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55％，无条纹个体占15％，若蜗牛间进行自由交配得到Fl，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是（ ）
A．30％，21％ B．30％，42％
C．70％，21％ D．70％，42％
D
3. 已知某一动物种群中仅有Aa和AA两种基因型的个体(基因型为aa的个体在胚胎期致死)，Aa∶AA＝1∶1，且该种群中雌雄个体比例为1∶1，个体间可以自由交配，则该种群自由交配产生的成活子代中能稳定遗传的个体所占比例是(　 　)
A.5/8 B.3/5 C.1/4 D.3/4
因此能稳定遗传的个体AA所占的比例＝(9/16)÷(9/16＋6/16)＝3/5，B正确。
B
交配方式 基因频率 基因型频率
自交
自由交配 （处于遗传平衡时）
自交VS自由交配 基因频率和基因型频率的变化规律
改变
纯合子增多杂合子减少
不改变
不改变
不改变
注意：遗传平衡所指的种群是理想的种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这也从反面说明，在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
遗传平衡群体
无法进化
怎样进化
先打破平衡
种群较小
不自由交配
有突变
有自然选择
有迁入、迁出
基因频率发生改变
能使种群基因频率发生变化的因素有许多，我们着重学习突变和基因重组及自然选择。
(三）种群基因频率的变化
例: 果蝇一组染色体上约有1.3×104基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2×1.3× 104
× 108
种群
= 2.6 ×107（个）
个体
× 10-5
种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内部都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。
(三）种群基因频率的变化
思考：自然界中自发突变的频率很低，那么为什么突变还能够作为进化的原材料？
突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？
某海岛上残翅和无翅的昆虫
突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的 。
在正常情况下，残翅和无翅很难生存下去；
生存环境
在经常刮大风的海岛上，因不能飞行而避免了淹死。
(三）种群基因频率的变化
思考：基因突变大都是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料？
突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现大量可遗传的变异
形成了进化的原材料
突变和基因重组都是随机的、不定向的
影响种群基因频率变化的因素
（不能决定生物进化的方向）
可遗传变异的特点
思考：为什么突变和重组只是提供生物进化原材料？
由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定种群基因频率的变化方向，即不能决定生物进化的方向。
那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
(三）种群基因频率的变化
由于突变，桦尺蠖出现不同体色
s
S
长满地衣的树干上的桦尺蠖
19世纪，桦尺蠖种群中
黑色基因（S）频率为5%，
浅灰色基因（s）频率为95%
95%
5%
黑褐色树干上的桦尺蠖
20世纪，桦尺蠖种群中
黑色基因（S）频率为95%，
浅灰色基因（s）频率为5%
S
s
95%
5%
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
桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
作出假设
1870年桦尺蛾的基因型频率为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%，以后的几年内，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
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%
**计算过程注意重新计算单位一
假设该种群共有100个个体，则在第一年中
SS：10个 Ss：20个 ss: 70个
第二年时，由于浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%
SS：10x（1+10%）=11个
Ss：20x（1+10%）=22个
ss: 70x（1-10%）=63个
SS+Ss+ss=96个
SS：11/ 96=11.5%
Ss：22/ 96 =22.9%
ss: 63/96=65.6%
70.7%
26%
29.3%
14.6%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
(1) .树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
【自然选择使基因频率定向改变】
(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？
种群基因频率发生变化导致生物进化
结论：自然选择决定生物进化的方向
讨论：
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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，许多个体可能没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
表现型，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蠖时，看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
自然选择条件下种群基因频率
理想条件下种群基因频率
得出结论：环境的选择作用使s基因频率越来越低
分析结果，得出结论
在________的作用下，种群的基因频率_____________，导致生物_______________________。
自然选择
发生定向改变
朝着一定的方向不断进化
3.自然选择决定生物进化的方向
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
小结：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
生物进化的实质：
种群基因频率的改变
【注意：不是基因型频率】
(四）探究自然选择对种群基因频率变化的影响
1.在对某植物的某一种群进行的调查中发现，基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为10%和70%(各种基因型个体生存能力相同)，第二年对同一种群进行的调查中，发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%，在这一年中，该植物种群是否发生了进化？________，理由是___________________ _________________________________。
解析：
①第一年 DD：10% dd： 70%，则Dd：20%
D的基因频率为10%＋20%×1/2＝20%，d的基因频率为80%；
②第二年DD：4% dd： 64%，则Dd：32%
D的基因频率为4%＋32%×1/2＝20%，d的基因频率为80%。
否
该植物种群的基因频率没有发生变化，说明该植物种群没有进化
2.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程
（1）狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有 的特性，而这种特性是生物进化的 。
（2）随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了 作用，而这种作用是 的，它决定着生物进化的 。
变异
原材料
选择
定向
方向
3. 使用某种农药防治某种农业害虫，开始效果很显著，长期使用后，效果越来越差，原因是（ ）
A.害虫对农药进行了定向选择
B.害虫对农药逐渐适应
C.农药刺激害虫产生了变异
D.农药对害虫的变异进行了定向选择
D
课堂总结
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
实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素会__________，但变异的细菌可能产生_________
在实验室______________时，如果向培养基中添加________，_______有可能存活下来
杀死细菌
耐药性
连续培养细菌
抗生素
耐药菌
探究抗生素对细菌的选择作用
实验目的
通过观察细菌在_____________的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的______作用
含有抗生素
选择
经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡糖球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。
牛肉膏蛋白胨液体培养基
涂布器
材料用具
探究抗生素对细菌的选择作用
方法步骤
(1)用记号笔在培养皿的底部画
的直线，将培养
皿分为4个区域，分别标记为①～④。
2条相互垂直
(3)用无菌的镊子先夹取1张________ 的纸片放在①号区域的中央，再分别夹取1张 纸片放在②～④号区域的中央，盖上皿盖。
(2)取少量细菌培养液，用_____________ (或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。
无菌的涂布器
不含抗生素
抗生素
(4)将培养皿倒置于 中培养 h。
(5)观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了 ？如果有，测量和记录每个实验组中 ，并取平均值。
(6)从 ___的菌落上挑取细菌，接种到_ ___________ 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。
37℃的恒温箱
12～16
抑菌圈
抑菌圈的直径
抑菌圈边缘
已灭菌的液体培养基
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？
结果和结论:
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
在放有抗生素纸片的周围区域没有细菌生长，形成了抑菌圈
抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;
第1代
第2代
第3代
说明在抗生素对细菌的选择作用下，细菌的抗药性逐渐增强。
抑菌圈直径/cm
第一代 第二代 第三代
1 2.26 1.89 1.62
2 2.41 1.91 1.67
3 2.42 1.87 1.69
平均值 2.36 1.89 1.66
思考讨论
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑选细菌？
因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌
2.在本实验的培养条件下，耐药菌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？
在本实验的条件下，耐药菌产生的耐药性变异对它是有利的；
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；
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？
这些做法都会促进耐药菌的产生，增强某些细菌的耐药性
练习与应用 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。
（1）某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ）
（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
√
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
一、概念检测
练习与应用
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
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
一、概念检测
练习与应用
一、概念检测
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
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
练习与应用
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(　　)
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
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
一、概念检测
练习与应用
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
拓展应用
1、如选择育种和杂交育种。
2、如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝。
3、（1）二者存在正相关的关系。依据是调查数据。
（2）随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。
（3）由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物，将细菌耐药率控制在低水平。
（4）合理使用抗生素，防止滥用抗生素。