人教版生物必修2课件第6章第3节种群基因组成的变化与物种的形成(共45张PPT)

(共45张PPT)
第6章　生物的进化
第3节　种群基因组成的变化与物种的形成
课标要求 重难点
1．阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。 2．说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。 3．阐述变异、选择和隔离可导致新物种形成。 1．生命观念：初步运用进化与适应观，阐明可遗传的变异提供了生物进化的原材料；运用生物进化观念阐明隔离在物种形成中的作用。
2．科学思维：运用统计与概率的相关知识，解释并预测种群内某一遗传性状的分布及变化；运用分类与比较的观念，分析地理隔离和生殖隔离在物种形成中的作用。
一、种群基因组成的变化
1．种群和种群基因库
(1)种群
①概念：三要素
②特点：种群是生物________的单位。
(2)基因库：由一个种群中________个体所含有的全部基因构成。
(3)基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占________________的比值。
一定区域
同种
全部
繁殖
全部
全部等位基因数
2．种群基因频率的变化
(1)可遗传变异的来源
(2)可遗传变异提供了生物进化的原材料的原因
①可遗传变异的形成
a．基因突变产生____________
染色体变异
等位基因
b．通过____________过程中的基因重组，可以形成多种多样的__________。
②可遗传变异的结果：只提供了生物进化的__________，不能决定生物______________。
3．自然选择对种群基因频率变化的影响
(1)原因：不断淘汰发生__________的个体，选择保留发生__________的个体。
(2)选择的对象
①直接作用对象：个体的________。
②最终选择的对象：决定表型的__________。
有性生殖
基因型
原材料
进化的方向
不利变异
有利变异
表型
基因型
(3)选择的结果
①基因方面：种群的____________会发生定向改变。
②生物性状方面：导致生物朝着______________不断进化。
二、隔离在物种形成中的作用
1．物种的概念
能够在自然状态下相互交配并且产生________后代的一群生物。
2．隔离
(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下________不能自由交流的现象。
基因频率
一定的方向
可育
基因
(2)常见类型
相互交配
可育后代
同种
基因交流
3．新物种的形成过程
4．物种形成的必要条件：________。
突变
基因交流
基因频率
基因库
隔离
〔重点记忆〕
1．生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
2．一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。
3．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。
4．基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。基因突变和染色体变异统称为突变。
5．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。
6．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。
7．不同物种之间是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。
8．同种生物由于地理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作地理隔离。
9．隔离是物种形成的必要条件。
〔思考〕
1．达尔文考察了格克伦岛，这个岛屿上经常刮大风，岛上的少数昆虫翅特别发达，大多数昆虫翅退化。请思考下列问题：
(1)在这个海岛上昆虫翅长差异的根本来源是什么？(生命观念)
提示：基因突变。
(2)在这个岛屿上，为什么无翅的昆虫特别多？(科学思维)
提示：由于这个岛屿上经常刮大风，有翅能飞但翅不够强大的昆虫，就常常被大风吹到海里，因而生存和繁殖后代的机会较少，而无翅或残翅的昆虫，由于不能飞翔，就不容易被风吹到海里，因而生存和繁殖后代的机会就多。经过自然选择之后，海岛上无翅或残翅的昆虫就特别多，这种现象产生的原因是自然选择。
2．只要不同种群的基因库产生了明显差异，就一定产生新物种吗？(科学思维)
提示：不一定。不同种群的基因库产生了明显差异，不一定产生新物种，只有出现生殖隔离后才能形成新物种。
3．新物种形成的标志是什么？(生命观念)
提示：出现生殖隔离。
4．经过漫长的地理隔离，是否一定会产生生殖隔离？(科学思维)
提示：不一定产生生殖隔离。如果两个种群的生活环境都不发生变化、变化微小或发生相似的变化，则两个种群的进化方向相同，不会产生生殖隔离。
5．发现一种外形很像紫花苜蓿的植物，如何确定它和紫花苜蓿是不是同一物种？(科学探究)
提示：自然状态下，让该植物与紫花苜蓿杂交，观察是否能产生可育后代。
1．相关概念的比较
知识点?
种群基因组成的变化
要点归纳
2．突变和基因重组产生进化的原材料
(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。
(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(3)变异的有利和有害是相对的，由生存环境决定。
3．自然选择决定生物进化的方向
(1)区分自然选择的直接对象、间接对象与根本对象
①自然选择的直接对象是生物的变异性状(表型)。
②自然选择的间接对象是相关的基因型。
③自然选择的根本对象是与变异性状相对应的基因。即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。
(2)选择的因素：生物所处的自然环境。
(3)选择的手段：生存斗争，包括种内斗争、种间斗争、生物与无机环境之间的斗争。
(4)选择的结果
①从生物个体角度看：导致生物个体生存或死亡。
②从基因角度看：导致控制该性状的基因频率上升或下降。
4．变异先于环境选择
(1)变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不能定向诱发基因突变。
(2)变异是不定向的，而自然选择能定向改变种群基因频率，从而使种群发生定向进化。
(3)生物体内产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择和种群繁衍，控制有利变异的基因不断积累，控制不利变异的基因逐渐被淘汰，种群的基因频率发生定向改变，从而导致生物沿着一定方向缓慢进化。因此，生物进化的方向是由自然选择决定的。
如下图所示：
[特别提醒]　进化中的“定向”与“不定向”
(1)变异是不定向的。
(2)自然选择是定向的。
(3)种群基因频率的变化是定向的。
(4)生物进化是定向的。
知识点?
基因频率和基因型频率的有关计算
要点归纳
3．根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
　　雄配子 雌配子 A(p) a(q)
A(p) AA(p2) Aa(pq)
a(q) Aa(pq) aa(q2)
1．地理隔离与生殖隔离
(1)区别
知识点?
物种和隔离
要点归纳
地理隔离 生殖隔离
概念 同种生物由于地理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 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代
地理隔离 生殖隔离
特点 自然条件下不能进行基因交流，一定条件下可以进行基因交流 不能发生基因交流
结果 形成不同的亚种 形成不同的物种
举例 东北虎和华南虎 马和驴
(2)联系
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。
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；长期的地理隔离通常会形成生殖隔离，生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段。
2．物种形成的两种方式
(1)渐变式：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种(物种形成的主要方式)
(2)骤变式：主要是通过异源多倍体的染色体变异的方式形成新物种，一旦出现就形成生殖隔离(基因频率改变)。此种方式多见于植物，如：
3．物种形成的三个环节
(1)内容
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的方向。
③隔离是物种形成的必要条件。
(2)关系
4．物种形成与生物进化的关系
项目 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后生物与原生物的关系 出现生殖隔离，属于不同物种，是质变 基因频率改变，属于同一物种，是量变
二者联系 ①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化
[归纳总结]　进化和物种形成的判断方法
(1)进化取决于种群基因频率是否发生改变。只要种群的基因频率发生改变，生物就一定发生了进化。
(2)物种形成取决于是否形成生殖隔离。
①进化是量变，进化不一定形成新物种。
②物种形成是质变，新物种形成一定发生了进化。
(3)新物种形成不一定经过地理隔离，但不管哪种方式都需要达到生殖隔离才能完成新物种的形成。
自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律
交配方式 基因频率 基因型频率
自交 不改变 改变，纯合子增多，杂合子减少
自由交配 处于遗传平衡 不改变 不改变
不处于遗传平衡 不改变 改变
(1)某种群的所有个体自交，若没有进行选择，则自交后代的基因频率不变，基因型频率会改变，并且杂合子的基因型频率降低，纯合子的基因型频率升高。
(2)某种群的所有个体随机交配，在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不改变。
1．(2022·山东青岛期末)下列有关种群基因库的叙述，错误的是 (　　)
A．一个种群的基因库包括这个种群中全部个体所含有的全部基因
B．种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因
C．生物的个体总是要死亡的，但是基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
D．基因突变可以改变基因库的组成
B
[解析]　一个种群的基因库包括这个种群全部个体所含有的全部基因，A正确；种群基因库含有该种群全部个体的全部基因，但是每个个体不一定含有种群基因库的全部基因，B错误；基因库会通过种群个体的繁殖而代代相传，C正确；基因突变能产生新基因，可以改变基因库的组成，D正确。
2．(2022·山东省泰安市新泰市二中高一测试)武夷山自然保护区以山貌雄伟和生物多样性而闻名于世，为世界罕见的动物基因库，其中白鹇由80年代初的几百只增加到现在的一万多只，该保护区白鹇数量上升一定会导致 (　　)
A．种群基因库增大 B．基因突变频率提高
C．种群基因频率定向改变 D．基因产生定向突变
A
[解析]　由种群基因库的概念可知，基因库大小与种群数量有关，种群数量增加，种群基因库增大，A正确；提高基因突变频率的因素是辐射、紫外光等物理因素、化学因素和生物因素，在自然保护区、人工饲养等条件不可能提高基因突变的频率，B错误；该保护区白鹇数量上升但该种群基因频率不一定发生定向改变，C错误；基因突变是不定向的，D错误。故选A。
3．(2022·吉林省舒兰市第一高级中学高一期末)在某一地区，生物学家发现两个形态特征相近而鸣叫声音不同的青蛙种群。生物学家将这两个类型的青蛙通过人工授精的方式取得受精卵，发现绝大多数的受精卵在胚胎发育的早期死亡。实验结果表明这两个类型的青蛙 (　　)
A．存在地理隔离 B．存在亲缘关系
C．属于同一物种 D．存在生殖隔离
[解析]　不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。由题意知，通过人工授精的方式取得的受精卵绝大多数在胚胎发育的早期死亡，表明这两个类型的青蛙之间存在生殖隔离，D项正确，A、B、C项错误。
D
4．(2022·广西梧州市高一期末)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的频率分别是 (　　)
A．18%、82% B．36%、64%
C．57%、43% D．92%、8%
[解析]　种群中B基因频率为18%＋1/2×78%＝57%，b基因频率为4%＋1/2×78%＝43%，C正确。故选C。
C
5．(2022·江苏省宿迁市高一下学期期末)下列有关现代生物进化理论的叙述，错误的是 (　　)
A．群落是生物进化的基本单位
B．生殖隔离是新物种形成的标志
C．突变和基因重组为生物进化提供了原材料
D．自然选择使种群基因频率发生定向改变
[解析]　种群是生物进化的基本单位，A错误；隔离是新物种形成的必要条件，生殖隔离是新物种形成的标志，B正确；突变和基因重组具有不定向性，为生物进化提供了原材料，C正确；自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，D正确。故选A。
A
6．(2022·山东省泰安市新泰市二中高一测试)已知蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的。研究人员调查了某地区的1 000只蜗牛，对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行了统计，结果如下表所示， 请分析回答：
有条纹(显性) 无条纹(隐性) 合计
存活个体数 178 211 389
空壳数 332 279 611
合计 510 490 1 000
(1)在这1 000只蜗牛中，aa的基因型频率为________；如果Aa的基因型频率为42%，则a基因的基因频率为________。
(2)根据表中数据推断，壳上__________(有条纹、无条纹)的蜗牛更易被鸟捕食。经多个世代后，该种群中a基因的基因频率将会________ (增大、减小)，这种基因频率的改变是通过____________实现的。
49%
70%
有条纹
增大
自然选择
[解析]　(1)在1 000只蜗牛中，隐性的无条纹个体为490个，aa的基因型频率为490/1 000×100%＝49%；如果Aa的基因型频率为42%，则a基因的基因频率为49%＋42%/2＝70%。
(2)据表可知，蜗牛空壳中大部分为有条纹类型，说明壳上有条纹的蜗牛更易被鸟捕食。经多个世代后，由于自然选择作用，该种群中A基因逐渐被淘汰，基因频率将下降， a基因的基因频率将会增大。