6.3.1 种群基因组成的变化与物种的形成 课件(共27张PPT)人教版（2019）必修2

(共27张PPT)
种群基因组成的变化与物种的形成
（第1课时）
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。
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。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、种群和种群基因库
（一）种群：
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
一片草地上的所有蒲公英
一片树林中的全部猕猴
一个池塘里面所有的鱼、一片森林里所有的蘑菇是一个种群吗？
一、种群和种群基因库
（一）种群：
黔灵山中的全部金丝猴是一个种群
万峰林八卦水田上的所有水稻是一个种群
种群是生物进化的基本单位
一、种群和种群基因库
1、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。
2、在自然界中，物种是以一个个种群存在的，种群是生物繁殖、进化的基本单位。
3、种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
蝗虫产卵
（一）种群：
一、种群和种群基因库
种群的三个要素
同一区域
同一物种的生物
全部个体
（二）种群和种群基因库
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因
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率。
基因型频率：某基因型个体数占群体内全部个体数的比率。
蝗虫繁殖时，新老种群在基因组成上有变化吗？
蝗虫产卵
例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。
A基因的数量：2×30+60=120个
a基因的数量：2×10+60=80个
A基因的频率：120÷200=60%
a基因的频率：80÷200=40%
基因型频率=
________________
该基因型个体数
该种群个体总数
×100%
基因频率=
________________________
某种基因的数目
控制同种性状的等位基因的总数
×100%
（二）种群和种群基因库
例1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出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。那么A和a的基因频率是多少？
A基因频率为:
a基因频率为：
= 40%
A% =
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
a% =
= 60%
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
方法一：概念法：
（二）种群和种群基因库
方法二：通过基因型频率计算
A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
A基因频率= 30%+1/2×60% = 60%
a基因频率 = 10%+1/2×60% = 40%
AA基因型频率为: 30%
Aa基因型频率为: 60%
aa基因型频率为: 10%
a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率
① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
② 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
（二）种群和种群基因库
b基因频率= ×100%
例2、在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4 人。色盲基因的频率为多少？
Xb =
1×2+3+4
100×2+100
×100% =
3%
基因频率=
某基因的数目
控制该性状的等位基因总数
× 100%
（二）种群和种群基因库
1.假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变,根据孟德尔的分离定律计算：
(1)该种群产生的A配子和a配子的比率是多少
(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)将计算结果填入右表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群基因频率是否不变
用数学方法讨论基因频率的变化
亲代基因型的比值 AA Aa aa
配子的比值 A（ ） A（ ） a（ ） a（ ）
子代基因型频率 AA（ ） Aa（ ） aa（ ）
子代基因型频率 A（ ） a（ ） 30%
36%
60%
30%
30%
10%
48%
16%
40%
思考·讨论
说明：
种群足够大也称“无遗传漂变”，满足5 个条件的种群称为遗传平衡群体/ 种群
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？你能举出哪些实例？
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？
用数学方法讨论基因频率的变化
答案：这5个条件不可能同时成立，例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
答案：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益的还是有害的。
思考·讨论
遗传平衡定律：哈代-温伯格定律
在理想条件下，一个进行有性生殖的自然种群中，当只有一对等位基因（A、a）时，该种群的基因频率（包括基因型频率）可以代代稳定不变，保持平衡：（配子法）
卵细胞 精子 60%（A） 40%(a)
60%(A)
40%(a)
36%(AA)
24%(Aa)
16%(aa)
24%(Aa)
q(a)
p(A)
q(a)
p(A)
pp(AA)
pq(Aa)
qq(aa)
pq(Aa)
AA%= p2 Aa%= 2pq aa%=q2
（p + q）2=p2+ 2pq + q2 =1
A%+a%=p+q=1
（二）种群和种群基因库
①种群非常大；
②雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
③没有迁入与迁出；
④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力相同（自然选择对这一相对性状没有作用）
⑤不发生突变。
遗传平衡定律：哈代-温伯格定律
在理想条件下，一个进行有性生殖的自然种群中，当只有一对等位基因（A、a）时，该种群的基因频率（包括基因型频率）可以代代稳定不变，保持平衡：
对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
在自然条件下，哈迪-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。
（二）种群和种群基因库
所有的变异都能产生导致基因频率的变化吗？
生物的变异
不可遗传变异
可遗传变异
基因突变
基因重组
染色体变异
突变
突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗？
种群基因频率的变化
进化的原材料
基因突变产生新的等位基因，可使种群的基因频率发生变化
（三）种群基因组成的变化
1、影响种群基因频率变化的因素
【例如】果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：
生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？（教材P112）
①突变和基因重组：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，但是由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变。
2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（个）
1、影响种群基因频率变化的因素
②生物的生存环境：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。
某海岛上残翅和无翅的昆虫
超级细菌的产生
1、影响种群基因频率变化的因素
③有性生殖过程中的基因重组：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
金丝猴由于基因重组而产生的毛色变异
探究·实践---探究自然选择对种群基因频率变化的影响
有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。杂交实验表明，其体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。
2、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： 自然选择可以使种群的基因频率定向改变 。
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％。S基因的频率为20%。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％。
2、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
第一年 第二年 第三年 第四年 …….
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%
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
根据计算结果，对环境的选择作用大小进行适当调整(10%调整20%)，与原表格对比。
2、自然选择对种群基因频率变化的影响
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
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。
2、自然选择对种群基因频率变化的影响
不定向变异
种群的基因频率定向改变
自然选择
不利变异（基因）
有利变异（基因）
通过生存斗争实现
淘汰
多次选择、积累、遗传
生物定向进化
一、种群基因组成的变化
决定方向
课堂总结
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
一、种群基因组成的变化
1.桦尺蛾的体色受一对等位基因控制,其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组,分别迁移到A、B两个区域,A地是煤炭工业重镇,B地是闭塞的山区,数年后抽样调查,结果如下表所示。下列有关说法中不正确的是(　　)。
A.A地S基因的频率为89%,B地S基因的频率为6%
B.A地的大部分s基因突变为S基因,故S基因的频率升高
C.从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
D.从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
B
区域 SS(%) Ss(%) ss(%)
A 80 18 2
B 2 8 90
即时训练
2.下列关于种群基因频率的叙述,错误的是(　　)。
A.基因频率是指某个基因在某个种群中出现的比例
B.基因频率越大,突变率越高
C.基因突变、基因重组和自然选择会造成基因频率的改变
D.自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展
B
即时训练
即时训练
3.据调查,某学校的学生中,基因型的比例为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%),则在该地区XB和Xb的基因频率分别为(　　)。
A.6%、8%　　　　　　B.8%、92%
C.78%、92% D.92%、8%
D