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（课件共25张ppt）

(共25张PPT)
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
先有鸡还是先有蛋？
甲同学说：当然是先有鸡了，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。
你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？
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不是以个体为单位，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。
即：个体不是进化的基本单位，而是以种群为进化的基本单位。
一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上就没有贡献，如：骡。
即：种群是生物繁殖的基本单位。
研究对象从以生物个体为单位，发展到以种群为基本单
位。这样就形成了以自然选择学说为核心
现代生物进化理论
极大丰富和发展了达尔文的自然选择学说。
(一)种群是生物进化和繁殖的基本单位
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。
种群中个体的特点：
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。
个体之间有年龄和性别差别。
同一物种
判断下列是否属于种群
（1）一个池塘中的全部鱼
（2）一个池塘中的全部鲤鱼
（3）两个池塘内的全部鲤鱼
（4）一片草地上的全部草
（5）一片草地上的成年梅花鹿
（6）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜
否
是
否
否
否
是
如果同种生物的两个异性个体（如：东北虎和华南虎）相距遥远，没有机会交配，它们分别属于 个种群，它们是独立进化的，假以时日，有可能变为两个物种。
两
回顾：达尔文自然选择学说的主要内容
1、过度繁殖
2、生存斗争
3、遗传变异
4、适者生存
具有有利变异的个体，
生存并留下后代的机会多
生物的个体，其表型
群体基因组成的变化
自然选择
基因库:
一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。
基因频率：
在一个种群基因库中，某个基因数占全部等位基因数的比率。
帝企鹅种群
基因型频率：
在一个种群中，某基因型个体占种群内全部个体的比率。
种群基因组成的变化
种群基因库
例:如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基因的基因频率为:
a基因的基因频率为：
= 纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率
40%
60%
基因频率=
某基因的数目
该基因与其等位基因的总数
× 100%
假设：某种群满足以下条件，则种群的基因频率在每一代中是否改变？
5、等位基因不发生突变
4、生存能力相同（没有自然选择）
3、没有迁入和迁出
2、种群中个体能自由交配并产生后代
1、该种群非常大
亲代基因型 频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
亲代基因频率 A（ ） a（ ） 配子概率 A( ) A( ) a( ) a( )
子一代基因型 频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A ( ) a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
p+q = 1
(p+q )2
=p2+2pq+q2
= 1
AA= p2 Aa= 2pq aa=q2
P表示基因A的频率，q表示基因a的频率
60%
40%
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%
40%
在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
结论：在满足上述五个条件的情况下，各等位基因的基因频率在亲子代之间稳定不变。基因型频率从子一代开始，保持不变。
由此可见，如果满足上述五个条件，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，我们称为遗传平衡。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。
假设的种群满足以下五个条件：
①种群足够大；
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。
对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
种群基因频率的变化
影响种群基因频率变化的因素
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。
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。
它能够作为生物进化的原材料呢？能决定生物进化的方向么？
黑褐色树干上的桦尺蠖
英20世纪曼彻斯特
长满地衣的树干上的桦尺蠖
英19世纪曼彻斯特
从基因看
从性状看
从基因看
自然选择对种群基因频率变化的影响
（三）自然选择决定生物进化的方向
生物进化的实质：
种群基因频率的定向改变
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
探究抗生素对细菌的选择作用
实验原理
方法步骤
讨论
1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
因为抑菌圈边缘的菌落接触一定量的抗生素，并能够在这样的环境下生存，说明这些菌落中的细菌具有一定的抗药性。
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？
在本实验条件下是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。
同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，其基因组成可能会朝不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。
它们是同一个物种吗？
如何判断两个种群的生物是否属于同一个物种？
同一物种能成功交配并产生可育后代。
不能成功交配或即使交配成功，后代也是不可育的，则是两个不同的物种。
♀
♂
×
由于是杂交的原因，公骡的生殖器
官因缺少某种激素而不能产生成熟
的精子，而母骡的生殖器官虽能产
生卵细胞，但缺乏助孕素，因而卵
细胞也不能成熟，骡便没有繁殖后
代的能力。
（公驴与母马交配生出骡子，而公马与母驴交配则生出骒骣 kè chǎn）
物种的概念
物种：能给自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
物种与种群的区别：
① 同一物种可以分布在不同区域；种群是同一区域内的同一物种的全部个体。
② 种群是物种繁殖和进化的基本单位。
1、中国大陆上所有老虎是一个种群还是一个物种？
物种
2、两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？
是一个物种，属于两个种群。
♂
♀
×
生殖隔离：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。
♂
♀
×
♂
♀
狮虎兽不育
虎狮兽不易成活
东北虎
华南虎
地理隔离：同一种生物由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，而分成不同的种群，使得种群间不能相遇而不能交配（不能发生基因交流）的现象。
　　隔离：指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢？
（1）当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群呢？
（2）如果大河很快干涸，两群老鼠还能交配吗？
两个种群。
可以。
（3）若是几千年后，大河才干涸，两群各自都发生了变化的老鼠会合在一起时，还能发生交配吗？这说明什么？
（4）是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？
不能，因为产生了生殖隔离。说明地理隔离可能导致生殖隔离。
隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流。
同一种群
不同种群
不同的突变和基因重组
不同的自然环境选择
种群的基因库改变
不同物种
地理隔离
生殖隔离
加拉帕戈斯群岛的地雀新物种是如何形成的？
隔离在物种形成中的作用
经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。
物种形成的方式有多种，有些物种，如：多倍体，不需要经过地理隔离就可以迅速形成。
（四）隔离导致物种形成
隔离是物种形成的必要条件
生物进化不一定要形成新物种，但形成新物种一定发生了生物进化
物种形成的三个环节：
突变和基因重组、自然选择和隔离