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52张ppt)

(共52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
阐述种群，种群基因库，种群基因频率等概念的内含。
运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。
说明隔离在物种形成中的作用。
达尔文的自然选择学说主要内容？
过度繁殖，生存斗争，遗传变异，适者生存
思考：1.自然选择直接作用的是生物的个体还是群体？
2.自然选择直接选择的是基因型还是表型？
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。
研究生物的进化，仅研究个体的表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化，这个群体就是种群。
阅读：110-112页，理解种群和基因库的概念，以及基因频率的计算。
种群基因组成的变化
1、种群的概念：
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
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青蛙
④一片草地上的全部植物
⑤一片草地上的成年梅花鹿
一片树林中的全部猕猴
是一个种群
一片水田上的所有水稻
是一个种群
判断下面例子是不是一个种群：
一、种群和种群基因库
×
√
×
×
×
2、种群的特点：
是生物繁殖和进化的基本单位,彼此可以交配，并通过繁殖讲各自的基因传给后代。
一、种群和种群基因库
3、种群基因库：
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。
4、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，叫作基因频率。
基因频率=
某基因的总数
全部等位基因的总数
×
100%
5、基因型频率：
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
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。
基因型频率=
该基因型个体数
该种群个体总数
×100%
AA基因型频率=
30
100
= 30%
Aa基因型频率=
60
100
= 60%
aa基因型频率=
10
100
= 10%
基因型频率的计算
在种群中，一对等位基因的基因型频率之和等于1。
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。
基因频率=
某基因的总数
全部等位基因的总数
×
100%
1、100个体数的全部等位基因总数为_______
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%
基因频率的计算
在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1。
方法一概念法：
方法二：通过基因型频率计算（快捷计算）
基因频率的计算
一个基因的频率=它的纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
A频率=AA% + 1/2Aa%
a频率= aa% + 1/2 Aa%
1．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
　　2. 已知人眼中的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（ 　）
　　A. 0.64和0.36
　　B. 0.36和0.64
　　C. 0.50和0.50
　　D. 0.82和0.18
A
课堂练习
15＋2＋14
200×2＋200
　　3. 某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（　 ）
　　A. 15% 　　B. 3.88% 　　C. 5.17% 　　 D. 10.3%
C
色盲（b）基因频率＝
＝5.17％
× 100%
解析：
某基因的数目
雌性个体数×2+雄性个体数
× 100%
基因频率=
课堂练习
思考·讨论
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=36%+24% a=16%+24%
A=60% a=40%
F2基因型 频率 AA( 36%) Aa(48%) aa(16%)
想一想：后续子代的种群基因频率会同子一代一样吗？
假设一个种群符合下列条件：
①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没有自然选择
⑤也没有基因突变和染色体变异。
F2基因 频率 A( ) a( )
60%
40%
A=36%+24% a=16%+24%
如果符合这5个，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是哈代－温伯格定律，也叫遗传平衡定律。
在满足上述5个条件的前提下：若种群中一对等位基因分别为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，那么遗传平衡定律可以写成：
A=p a=q
A=p
a=q
AA=p2
aa=q2
Aa=pq
Aa=pq
AA的基因型频率=p2
aa的基因型频率=q2
Aa的基因型频率=2pq
∵ (p＋q) = A%+a% = 1
∴ (p+q) 2 = p2+2pq+q2 = AA%+Aa%+aa% = 1
子一代雌配子
子一代雄配子
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）
　　上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
　　在实际中，这样的平衡是不存在的。
　　第一：足够大的种群是不存在；
　　第二：种群中充分的随机交配也是不现实的；
　　第三：基因突变每时每刻都有可能发生；
　　第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群；
　　第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。
　　所以从理论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然的。
生物进化的实质：种群基因频率的改变
想一想：
变异
2、变异的类型有那些？
不能遗传的变异
可遗传的变异
基因重组
基因突变
染色体变异
1、影响种群基因频率变化的根本原因是什么？
突变
突变和基因重组提供生物进化的原材料
基因突变产生新的等位基因，这就使种群的基因频率发生改变。
特点：
随机的、不定向的。
二、种群基因频率的变化
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
变异是不定向的
突变和重组都是随机的、不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
突变和基因重组产生进化的原材料
二、种群基因频率的变化
英19世纪曼彻斯特
英20世纪曼彻斯特
桦尺蛾
桦尺蛾
S (黑色)基因频率：
5%以下 95%以上
思考：什么原因导致桦尺蛾种群中s基因的频率越来越低？
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S),浅色（s)
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。
思考：1.什么原因导致桦尺蠖种群中s基因的频率越来越低？
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
自然选择决定生物进化的方向
自然选择使基因频率定向改变
变异是不定向的
自然选择定向
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
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。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
生物进化和繁殖的基本单位
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
　　4. 在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（　　）
　　A. 0.36、0.48 B. 0.36、0.24
　　C. 0.16、0.48 　　D. 0.48、0.36
A
课堂练习
课堂练习
5．一只果蝇的突变体在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
隔离在物种形成中的作用
曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率
发生了变化，但是并没有形成新的物种。
为什么说它们没有形成新的物种？
怎样判断两个种群是否属于同一个物种？
一、物种的概念
阅读教材P116完成下列问题
1.什么是一个物种？
2.如何判断两个生物是否是一个物种？
3、判断下列两个生物是否是同一物种
（1）马和驴 （2）狮子和老虎
（3）非洲人和欧洲人
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。
（1）能否自由交配（2）能否产生可育后代
×
√
×
种群 物种
概念
范围
要点
联系
自然状态下能够交配并产生可育后代
生活在一定区域的同种生物的全部个体
能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物
比较种群与物种
较小范围内的同种生物的个体
分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
一定区域
同种生物
全部个体
1.一个物种可以包括多个种群
2.同一物种的不同种群在一定条件下可以进行基因交流
1.如果有两个小种群的动物，在形态结构上相近，它们必须具备下列哪一特征，才能归为一个物种：( ）
A.它们必须分布在同一地理区域
B.它们的基因一定要相同
C.它们的毛色一定要相同
D.能相互交配繁殖并产生可育后代
D
活学活用
1.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？
不是
因为后代三倍体西瓜不可育
2.三倍体西瓜是一个新物种吗？
不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。
活学活用
不同物种之间_____是不能交配的，即使交配成功，也_____产生可育的后代；
一般
不能
生殖隔离
在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？
不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如，两个池塘里的鲤鱼。
二、隔离及其在物种形成中的作用
同一种生物由于地理上的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，叫做地理隔离。
东北虎
华南虎
由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。
二、隔离及其在物种形成中的作用
生殖隔离（不能相互交配、交配也不能产生可育后代）
地理隔离（由于地理障碍，种群间不能发生基因交流）
隔离：
隔离的实质：
阻止种群间的基因交流
地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？对生物的进化有何作用呢？
不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
二、隔离及其在物种形成中的作用
思考 讨论
加拉帕戈斯群岛主要由13个岛屿组成，不同岛屿的环境有较大差别，该群岛上生活着13种地雀，这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在着生殖隔离，推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，13种地雀是由同一种地雀的13个种群进化而来的.
这些地雀的祖先都来自南美大陆的同一种地雀，什么原因导致每个岛上的地雀种类不同呢？
【重点突破】地理隔离和生殖隔离的联系
二、隔离及其在物种形成中的作用
【重点突破】地理隔离和生殖隔离的联系
1.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
2．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？
3．如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
不一样。因为突变是随机发生的。
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。
不会。如果没有地理隔离，个体间就会有基因的交流,就难以形成生殖隔离。
地雀祖先
甲岛地雀
乙岛地雀
丙岛地雀
丁岛地雀
……
突变和基因重组
自然选择
甲岛地雀1
乙岛地雀2
丙岛地雀3
丁岛地雀4
种群基因库改变
……
地理隔离
不同
不同
有差异
出现生殖隔离
不同物种
阻断基因交流
基因频率向不同方向发生改变
久而久之
形成明显差异
二、隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离→生殖隔离（新物种形成）
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
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)
2.自然选择(决定生物进化、物种形成的方向)
3.隔离(物种形成的必要条件)
新物种
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
小结：
物种的形成是否都需要经过地理隔离？
思考：
不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。
结
论
不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离，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.
自然选择2
自然选择1
地理隔离
原种
变异1
变异2
变异类型1
变异类型2
新物种1
新物种2
生殖 隔离
物种形成的比较常见的方式：
（1）渐变式（主要方式）
多倍体的形成不需经地理隔离
（2）爆发式：无需地理隔离
物种形成 生物进化
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进化不一定产生新物种，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
新物种形成和生物进化的关系
1.外表相近但种类不同的鱼在生殖期间将卵和精子释放在同一水域中，但一种鱼的精子不能进入另一种鱼的卵，这种现象属于：( ）
A.生殖隔离
B.地理隔离
C.形态各异
D.不在同一水层
A
当堂练习：
2．下列关于隔离的叙述，不正确的是（ ）
A．新物种的形成往往要有隔离存在
B．地理隔离是指由于地理障碍，使不同区域种群彼此无法交配
C．生殖隔离专指种群间的个体不能自由交配
D．经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是常见的物种形成方式
C
当堂练习：
2．图是某海岛上蜥蜴形成新物种的过程，下列有关说法正确的是（ ）
A．图示是通过长期地理隔离达到生殖隔离的过程
B．岛上蜥蜴产生了适应环境的定向变异
C．自然选择过程中直接受选择的是基因型
D．蜥蜴新物种的形成不影响岛上其他生物种群的进化
A
当堂练习：
3．如图是我国黄河两岸a、b、c、d4个物种及其演化关系的模型，请据图分析下列说法错误的是（ ）
A．由a物种进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程
B．黄河北岸的b物种迁移到黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，其原因在于二者间已形成生殖隔离
C．c物种的种群基因频率发生了变化，则该物种一定在进化
D．判断d物种是否是不同于b物种的新品种的方法是观察两个物种的生物能否交配
D
当堂练习：
总结
现代生物进化理论基本观点
自然选择学说
隔离
核心
种群
生物进化的基本单位
生物进化的实质
种群基因频率的改变
进化的原材料
突变和基因重组
决定进化的方向
自然选择
物种形成的三个环节
物种形成的必要条件
探究抗生素对细菌的选择作用
实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，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。
通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
实验目的
探究 实践
探究 实践
1、用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号
实验步骤
2、将细菌涂布在培养基平板上
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
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
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
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
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
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。
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
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
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，有利或有害取决于所处的环境条件，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故为有利变异。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。
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。
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？
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
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？
结论：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
例：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