7.2现代生物进化理论的主要内容第一课时课件2021-2022学年高一下学期生物人教版必修2(共27张PPT)

(共27张PPT)
第二节 现代生物进化理论的主要内容
第7章 现代生物进化理论
第1课时 种群基因频率的改变与生物进化
一.知识回顾
过度繁殖
大量个体
遗传变异
原始物种
不利变异不适应环境的个体
有利变异适应环境的个体
生存斗争
不适者被淘汰
适者生存
新物种
逐代积累
生物进化
对进化的解释局限于个体水平
在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的表现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。因此，仅仅从达尔文研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还必须研究群体的基因组成变化。
指的是种群
二.种群是生物（繁殖）进化的基本单位
二.种群是生物（繁殖）进化的基本单位
1.种群的概念：
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
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。
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
所以
三.基因库和基因频率
1.基因库的概念
一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。
其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分
2.基因频率的概念
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率叫做基因频率。
或:某种基因在某个种群中出现的比例
对于一个种群来说，理想状态下种群基因频率在世代相传中保持稳定，然而在自然条件下却受基因突变、基因重组、自然选择、迁移等的影响，种群基因频率处于不断变化之中，使生物不断向前发展进化。因此，通过计算某种群的基因频率有利于理解该种群的进化情况。
思考
引入基因频率的用途是什么？
基因型频率=
例：从蝗虫种群中随机抽出100个个体，调查发现控制翅色的基因型为AA、Aa和aa，其个体分别是30、60和10个，那么AA、Aa、aa的基因型频率？
AA的频率 = 30/100 =30%
Aa的频率 = 60/100 =60%
aa的频率 = 10/100 =10%
某基因型个体数
种群个体总数
×100 %
基因型频率：
四. 基因型频率的计算
四. 基因频率的计算
基因频率=
某种基因的数目
该基因的等位基因的总数
× 100%
（1）通过基因型个体数量计算基因频率
某种基因的数目=纯合子个体数 X 2＋杂合子个体数
该基因的等位基因的总数=个体总数 X 2
从蝗虫种群中随机抽出100个个体，调查发现控制翅色的基因型为AA、Aa和aa，其个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率分别是多少
练一练
重要
四. 基因频率的计算
从蝗虫种群中随机抽出100个个体，调查发现控制翅色的基因型为AA、Aa和aa，其个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率分别是多少
练一练
A基因的基因频率为:
A%=
A
A+a
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
=
=
2×30＋60
2×100
= 60%
a基因的基因频率为：
a%=
a
A+a
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
=
=
2×10＋60
2×100
= 40%
（2）通过基因型频率计算基因频率
四. 基因频率的计算
某种基因的基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率
A%=AA% +1/2× Aa%
A基因的基因频率为:
a基因的基因频率为：
a%= aa% +1/2× Aa%
调查发现某蝗虫种群中控制翅色的基因型为AA、Aa和aa，其基因频率分别占30%、60%和10%。那么A和a的基因频率分别是多少
练一练
A=30% +1/2 X 60% = 60%
a=10% +1/2 X 60% = 40%
四. 基因频率的计算
思考与讨论
从某蝗虫种群中随机抽出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。若该种群非常大，所有雌雄个体间随机交配并产生后代，没有迁入和迁出，无自然选择，无突变，根据孟德尔分离定律计算：
（1）该种群产生的A、a配子的比率各是多少？
（2）F1代的基因型频率各是多少？
（3）F1代种群的基因频率各是多少？
（4）将计算结果填入表格，想一想， F2代、 F3代以及若干代以后，种群的基因频率会改变吗？
四. 基因频率的计算
思考与讨论
从某蝗虫种群中随机抽出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。若该种群非常大，所有雌雄个体间随机交配并产生后代，没有迁入和迁出，无自然选择，无突变，根据孟德尔分离定律计算：
（1）该种群产生的A、a配子的比率各是多少？
（2）F1代的基因型频率各是多少？
（3）F1代种群的基因频率各是多少？
（4）将计算结果填入表格，想一想， F2代、 F3代以及若干代以后，种群的基因频率会改变吗？
四. 基因频率的计算
思考与讨论
亲代基因型频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率
子代基因型频率
子代基因频率
Aa=24%
aa=16%
AA=36%
A（60%）
a（40%）
卵细胞
精子
F1代的基因型频率
AA %=36%
Aa %=48%
aa %=16%
A（60%）
a（40%）
Aa=24%
A（ ）
A（ ）
a（ ）
a（ ）
30%
30%
30%
10%
A（ ）
60%
a（ ）
40%
AA（ ）
Aa（ ）
aa（ ）
36%
48%
16%
四. 基因频率的计算
思考与讨论
从某蝗虫种群中随机抽出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。若该种群非常大，所有雌雄个体间随机交配并产生后代，没有迁入和迁出，无自然选择，无突变，根据孟德尔分离定律计算：
（1）该种群产生的A、a配子的比率各是多少？
（2）F1代的基因型频率各是多少？
（3）F1代种群的基因频率各是多少？
（4）将计算结果填入表格，想一想， F2代、 F3代以及若干代以后，种群的基因频率会改变吗？
四. 基因频率的计算
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%
思考与讨论
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
若种群中个体间随机交配，则后代中的基因频率和基因型频率均不变
发现
五.哈迪-温伯格定律
"哈迪-温伯格定律"是指在理想状态下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，即保持着基因平衡。
群体无限大，群体所有雌雄自由交配，没有选择、迁移、突变。
处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，如果用p代表A基因的基因频率，q代表基因a的频率，那么
雄配子/雌配子 A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA (p2)
Aa (pq)
Aa (pq)
aa (q2)
(p＋q)=A%+a%=1
（p + q)2= p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1
A% a% AA% Aa% aa%
基因突变的普遍性
五.哈迪-温伯格定律
1.上述计算结果是在理想状态下（群体无限大，群体所有雌性自由交配，没有选择、迁移、突变）计算的，对自然界的种群来说，这五个条件能否都成立吗？
思考
满足这五个假设条件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。即使前4个条件可以满足，但基因突变和染色体变异总会发生的。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,也就是说种群的进化是必然的.
象海豹
五.小结与练习
1、种群是生物进化的单位，也是生物（ ）的单位。
2、影响基因频率的因素：
3、生物进化的实质就是：
基因突变、基因重组、染色体变异和自然选择。
种群基因频率发生变化的过程。即：种群基因频率的改变。 生物进化=种群基因频率变化。
繁殖
小结
据调查得知，某小学的学生中基因型比率为：XBXB：XBXb：XbXb：XBY：XbY=44％：5％：1％：43％：7％，则Xb的基因频率为
练习
根据种群中某基因频率=
种群中该基因总数
种群中该对等位基因总数
×100%
Xb基因频率=
b基因总数
(B+b)基因的总数
×100%
=
5+1×2+7
44×2+5×2+1×2+43+7
×100%
=
9.3%
六.突变和基因重组产生进化的原材料
基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化。
可遗传的基因突变才有可能会在种群中传递下去
可遗传的变异
来源
基因突变
基因重组
染色体变异
突变
六.突变和基因重组产生进化的原材料
基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化，但是自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多数是有害的，为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？
思考
种群是由许多个体组成的，每个个体的每个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。
例：果蝇约有104对基因，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× 104 × 10－5× 108=2 ×107
个体
群体
有害和有利并不是绝对的，往往取决于生物的生存环境，因此选择是定向。
注意
六.突变和基因重组产生进化的原材料
基因突变
新基因
基因重组
多种基因型
大量的可遗传变异
基因突变产生了许多新的等位基因，再通过基因重组，就出现了更多的基因型，但这些都是随机的，不定向的。因此，突变和基因重组只产生生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
变异的根本来源
变异的主要来源
表现型越多
进化
七.自然选择决定生物进化的方向
被迫“黑化”的扑棱蛾子
桦尺蠖广布于欧亚大陆和北美。在工业革命之前，桦尺蛾的翅面多为苍白色，当它们停歇在桦树白色的树皮或者树干附生的地衣上时，与环境几乎融为一体工业革命之后，工厂的煤烟熏黑了树干，杀死了树干上附生的地衣，白色的桦尺蠖在这种环境就变得非常显眼。1848年，研究者在英国的曼彻斯特采集到了第一只全黑色的桦尺蠖。此后，黑色型越来越多，主要集中在工业污染区。到了19世纪末期，黑色桦尺蠖占了98%的比例，剩余的是很小部分白色和中间色型的蛾子。仅仅40年时间，这种蛾子的色型就随着环境产生了巨大的变化。
七.自然选择决定生物进化的方向
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%
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%
19世纪中叶前
20世纪中叶
七.自然选择决定生物进化的方向
19世纪中叶前
20世纪中叶
（1）根据前面所学的你能做出假设吗？
假设：自然选择可以使种群的基因频率定向改变
(2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10% ； Ss20%； ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，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，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
七.自然选择决定生物进化的方向
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10%
Ss 20%
ss 70%
基因 频率 S 20%
s 80%
11.5%
22.9%
65.6%
23%
77%
升高
降低
13.1%
26%
60.9 %
26.1%73.9%
14.7%
29.2%
56.1%
29.3%70.7%
(3)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？
七.自然选择决定生物进化的方向
变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加。
许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。
(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？
天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因
自然选择使基因频率定向改变
自然选择决定生物进化的方向
七.自然选择决定生物进化的方向
变异是不定向的
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
种群的基因频率发生定向改变
生物朝一定方向缓慢进化
自然选择
种群中产生的变异是（ ）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（ ），从而使种群的基因频率发生（ ）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（ ）决定的。
不定向
积累
定向
自然选择
人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患病的概率是多少？
妻子：
∵患者发病率为19%→正常人概率为81%
∴aa=81%→a=90%、A=10%
∴AA=1% Aa=18% aa=81%
而妻子只能为AA或Aa，其AA：Aa=1：18，
∴妻子为AA=1/19 Aa=18/19
丈夫：aa（正常）
妻子×丈夫
AA=1/19 aa
Aa=18/19
Aa=1/19+18/19×1/2
=10/19
练一练