6.3隔离在物种形成中的作用（第2课时)课件2021-2022学年高一下学期生物人教2019版必修2(共29张PPT)

(共29张PPT)
课本P111 思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的变化
1.假设的昆虫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，
④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）
⑤ A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。
二、【思考·讨论 】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%
60%
60%
40%
40%
36%
36%
48%
48%
16%
16%
思考+总结：
①自由交配时，基因频率 ，基因型频率 。
② 若为自交，基因频率 ，基因型频率 。
③ 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？
不变 不变
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？
不变 改变
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）：
可用数学方程式表示：(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1
（其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率）
p+q永远为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。
雌配子 雄配子 A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
方法四：
利用遗传平
衡定律计算
由此可见，如果满足上述五个条件（见课本），则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变，这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。
2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？3.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？基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体有益还是有害。突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。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。②作用：
1.可遗传变异①来源：
三、种群基因频率的变化影响因素
基因突变和染色体变异统称为突变。
基因突变、基因重组、染色体变异
（1）基因突变：
（2）基因重组：
产生新的等位基因，使种群的基因频率发生变化。
产生更多基因型，产生更多性状
（3）染色体变异：
改变基因的数目或者排列顺序
提供了生物进化的原材料。
2.生物生存的环境
突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。
思考：现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蛾基因频率变化的原因。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(SS+Ss)个体每年减少10%，黑色ss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%
13.0%
升高
26%
61.0%
26.0%
74.0%
14.6%
29.3%
56.1%
29.3%
70.7%
降低
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 会影响，因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。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？是表型。例如，天敌看到的是桦尺蛾的体色，而不是控制体色的基因。讨论：长满地衣的树干上的桦尺蛾
黑褐色树干上的桦尺蛾
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
问题：桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低？
假设：根据前面所学的你能做出假设吗？
四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。
变异是不定向的
自然选择是定向的
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的改变
生物朝着一定方向缓慢进化
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。
自然选择决定生物进化的方向
四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。
1.生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本单位）
2.基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系
3.突变和基因重组产生生物进化的原材料 (突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境）
4.自然选择决定生物进化的方向（使基因频率定向改变）
5.生物进化的实质是种群基因频率的改变
总结
步骤4 培养 将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16 h
步骤5 因变量观测 观察培养基上纸片附近是否出现________，并测量、记录________的直径，并取平均值
步骤6 重复实验 从__________的菌落上挑出细菌，接种到已灭菌的_______________中培养，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
抑菌圈
抑菌圈
抑菌圈边缘
液体培养基
2.实验步骤
步骤1 分组、编号、做标记 用记号笔在培养皿的______画两条相互______的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①～④
步骤2 接种 取少量细菌的培养液，用________________(或无菌棉签)均匀地涂抹在____________上
步骤3 自变量控制 用无菌的镊子先夹取1张__________的纸片放在
的中央，再分别夹取1张________纸片放在
的中央，盖上皿盖　　　　　　　　　　　　　　　　　　
对照组
①号区域
②～④号区域
实验组
底部
垂直
无菌的涂布器
培养基平板
不含抗生素
抗生素
一、探究抗生素对细菌的选择作用
3.实验结果
与区域①相比，区域②③④纸片周围会出现抑菌圈；②③④区域抑菌圈的平均直径逐代越来越 。
小
4.实验结论
①细菌耐药性的出现是发生了 ；
②抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐
可遗传的变异
升高
思考：
(1)细菌耐药性变异的产生与抗生素有关吗？为什么？
(2)细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗？为什么？
(3)为什么培养基中抗生素滤纸片周围会出现抑菌圈？
(4)为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
(5)抗生素滤纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小？
无关。因为抗生素并非诱变因子
不是。因为细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
因为滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈
抑菌圈边缘抗生素浓度低，可能存在具有耐药性的细菌
因为经过抗生素的持续多代筛选，细菌的耐药性越来越强。
（不定项）滥用抗生素往往会导致细菌产生耐药性，下列叙述错误的是(　　)
A.种群是细菌进化的基本单位
B.细菌的抗药性变异来源于细菌的染色体变异
C.抗生素的定向选择使细菌的抗药基因频率增大
D.细菌的定向变异决定细菌的进化方向
种群是生物进化的基本单位，A正确；细菌没有染色体，不能进行有性生殖，其抗药性变异来源于细菌的基因突变，B错误；抗生素对细菌种群中存在的不定向变异进行了定向的选择，使细菌的抗药基因频率增大，C正确；变异是不定向的，自然选择决定生物的进化方向，D错误。
答案　BD
二、物种和隔离
1.物种的概念　能够在自然状态下 并且产生 的一群生物。
相互交配
可育后代
2.隔离
不同物种
相互交配
可育的后代
同一种生物
基因交流
阅读教材116页完成填空
★骡子为异源二倍体，两个染色体组分别来自马和驴，无同源染色体，不能进行减数分裂产生配子，无法通过有性生殖产生后代。
1.（多选）下列关于物种和隔离的叙述，错误的是(　　)
A.物种是生物分类的基本单位
B.二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种
C.不同的物种之间不一定存在着生殖隔离
D.虽然马和驴交配能产生骡，但其属于不同物种
　二倍体西瓜与四倍体西瓜之间存在着生殖隔离，属于不同的物种，B错误；不同物种之间一定存在着生殖隔离，C错误。
答案　BC
三、隔离及其在物种形成中的作用
______隔离
阻断________
突变、基因重组和__________
种群_______出现差异
差异进一步加大
______隔离
新种形成
地理
自然选择
基因频率
基因库
生殖
基因交流
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
_________朝着不同方向发生改变
阅读教材117页完成填空
2.结论：隔离是物种形成的 条件。
必要
新物种形成的过程
自然选择2
自然选择1
地理隔离
原种
变异1
变异2
基因频率的定向改变
变异类型1
变异类型2
新物种
新物种
生殖 隔离
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
① 渐变式（绝大多数）
突变和基因重组
1.新物种形成的过程
三、隔离在物种形成中的作用
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自然选择导致种群基因频率的定向改变
③隔离是物种形成的必要条件
(1)三倍体西瓜是不是一个独立的新物种，为什么？
(2)四倍体西瓜是一个独立的新物种吗？为什么？
(3)四倍体西瓜形成过程中，有没有经过地理隔离？
（4）新物种的形成一定要经过地理隔离吗？
不是。因为三倍体减数分裂时会联会紊乱，无法产生正常的有性生殖细胞，因此无法自由交配并产生可育后代。
是。因为四倍体西瓜之间可以自由交配，并能产生可育后代
没有
不一定。新物种的形成包括渐进式和爆发式两种方式，前者一定要经过地理隔离，后者则不经过地理隔离。
【归纳总结】
(1)渐变式物种形成过程的概念模型：
(2)爆发式物种形成过程的概念模型：
3.下列关于物种和隔离的叙述，错误的是(　　)
A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
B.隔离阻止了种群间的基因交流
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D.对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
　地理隔离是一个量变的过程，只有足够长时间后才能产生生殖隔离，D错误。
答案　D
4.（不定项）某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，一万年后，两个种群已经发生明显的分化。经过长期演化两个种群可能形成两个物种，下列说法错误的是(　　)
A.物种的形成必须通过a才能最终达到c
B.b表示自然选择过程
C.①②③④⑤⑥为生物进化提供原材料
D.c表示地理隔离
AD
5.无子西瓜的培育过程如图所示。根据图解，结合你所学过的生物学知识，下列叙述中正确的是(　　)
A.①过程只能用秋水仙素处理，它的作用主要是抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成
B.由三倍体种子发育成无子西瓜，与中心体有密切的关系
C.四倍体西瓜与二倍体西瓜不存在生殖隔离，它们属于同一物种
D.无子性状的产生属于可遗传变异，但不能通过有性生殖传递给子代
D
(2)爆发式物种形成过程的概念模型：
(3)物种、种群与隔离之间关系的概念模型：
【归纳总结】　地理隔离和生殖隔离的比较
(1)图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。
(2)图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。
(3)地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。
(1)能进行交配的就是同一个物种吗？
　不一定。
(2)长期的地理隔离是否一定会形成生殖隔离？
　不一定。只要基因库的差异没有大到使种群个体间不能交配或能交配不能产生可育后代，就不会形成生殖隔离。
(3)新物种的形成一定要经过地理隔离吗？
　不一定。新物种的形成包括渐进式和爆发式两种方式，前者一定要经过地理隔离，后者则不经过地理隔离。
课堂小结
地理隔离
生殖隔离
隔离