6.3种群基因组成的变化课件（共29张PPT）2022-2023学年高一下学期生物人教版(2019)必修2

(共29张PPT)
情境·思考
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的。1850年，科学家在该地区首次发现了黑色桦尺蛾；19世纪时，该地区工业化发展迅速，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
1、黑色桦尺蛾的命运将会怎样？你能用达尔文的自然选择学说解释一下吗？
2、如果黑色个体死亡，那么在这一物种的进化历程中，这一适应环境的表现型是否还会再出现？如何才能出现？
桦尺蛾
生存斗争
过度
繁殖
自然选择下黑色变异为有利变异
黑色个体越来越多
后代主要为浅色，
并出现黑色变异个体
适者生存
个体的生命周期是有限的，决定表型的基因只有在群体中通过生殖才能延续。研究生物的进化，仅仅研究个体和表型是不够的，还需要从种群的角度研究整个群体基因组成的变化。
情境·思考
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的。1850年，科学家在该地区首次发现了黑色桦尺蛾；19世纪时，该地区工业化发展迅速，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
1、在污染严重地区，黑蛾数量的变化趋势是什么？
2、导致黑蛾数量发生变化的因素是什么？
3、在自然选择的过程中，直接选择的是基因型还是表现型？
4、自然选择直接作用的是生物的个体还是群体？
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
第6章 生物的进化
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
种群
判断下列是否属于种群：
（1）两个池塘中所有的鲫鱼。 （ ）
（2）一个池塘里所有的鱼。（ ）
（3）一个池塘中的全部蝌蚪。 （ ）
（4）某菜市场所有的白菜。 （ ）
×
×
×
×
种群中的个体并不是机械地集合在一起，一个种群其实就是一个繁殖单位，雌雄个体将可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
种群是繁殖和生物进化基本单位
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
种群的特点
一、种群和种群基因库
一、种群和种群基因库
一片草地上所有的蒲公英
生活在南极的一群帝企鹅
一片森林中全部的猕猴
1.什么是种群？
2.种群概念的三要素是什么？
3.如何判断是否为种群？
探究活动一
判断下列是否属于种群：
（1）两个池塘中所有的鲫鱼。 （ ）
（2）一片森林中的所有的蜘蛛。（ ）
（3）一个池塘中的全部蝌蚪。 （ ）
（4）某菜市场所有的白菜。 （ ）
×
×
×
×
一、种群和种群基因库
一定区域
同种生物
全部个体
任务一：找出基因库、基因频率和基因型频率的概念
基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因频率：
基因型频率：
在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
× 100%
基因型频率=
某基因型个体总数
种群全部个体数
× 100%
P111
一、种群和种群基因库
种群中基因总数越多，基因库越大，与基因种类无关。
A
A
A
a
a
a
a
a
a
a
A
a
a
A
a
a
某昆虫决定翅色的基因频率
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？
方法一：概念法
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%
基因频率计算
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
A+a=1
AA+Aa+aa=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。
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？
基因频率计算
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%
XB基因型=
Xb基因型=
提示：X染色体上基因频率计算(XBXb)
基因频率计算
假设亲代昆虫满足以下条件：
①种群数量非常大；②所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；
③没有迁入和迁出；④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，
⑤基因A和a都不产突变。根据孟德尔的分离定律计算完成下表：
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的改变
种群的基因频率和基因型频率不变
昆虫亲代的基因型频率 亲代的基因频率
亲代 AA30% Aa60% aa10% A_____ a_____
子代的基因型频率 子代的基因频率
子一代 AA_____ Aa_____ aa_____ A_____ a_____
子二代 AA_____ Aa_____ aa_____ A_____ a_____
子三代 AA_____ Aa_____ aa_____ A_____ a_____
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）
理想种群基因频率和基因型频率不变
处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的基因频率=p，a的基因频率=q。
则AA=？Aa=？aa=？
（p+q2)= p2 + 2pq + q2=1
AA基因型频率
aa基因型频率
Aa基因型频率
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的改变
A(p) a(q)
A(p) AA(p2) Aa(pq)
a (q) Aa(pq) aa(q2)
某小岛上，白化病的发病率是1%,一个白化女性与一正常男子结婚，生出白化孩子的概率是多少？
设白化病基因a的概率为q ，正常基因A的概率为p，则
aa=q2=1%
AA=p2=81% ， Aa=2pq=18%
aa
AA=
81%
81%+18%
= 9/11
Aa=
18%
81%+18%
= 2/11
生出白化孩子的概率=
q=1/10，p=9/10
2/11×1/2=1/11
运用遗传平衡公式计算基因频率
（p+q2)= p2 + 2pq + q2=1
2.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？
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的改变
种群基因频率一定会发生改变，
生物的进化是必然的
生物进化的实质是种群基因频率的改变
变异
不可遗传的变异
可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
可以增加基因型的类型，但不能产生新基因
能够产生新的等位基因
基因突变的特点：
普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性。
二、种群基因频率的变化
突变和基因重组为进化提供原材料。
　　种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。
　　如果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变频率是10－5，对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说每一代出现的基因突变数是：
　　
在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？
二、种群基因频率的变化
2×1.3× 104
× 108
种群
= 2.6 ×107（个）
个体
× 10-5
1．种群突变：每一代就会有大量的变异
2．种群基因重组：产生更多可遗传变异
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。
例如有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
既然突变多数有害,为什么还能对生物进化有意义
二、种群基因频率的变化
突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。
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
形成了进化的原材料,
不能决定生物进化的方向
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？
二、种群基因频率的变化
探究 实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
长满地衣的灰色树干
工业革命前
灰色(ss)桦尺蛾多
S频率低，s频率高
黑色
桦尺蛾
浅色桦尺蛾
工业革命后
环境污染的黑色树干
黑色(S_)桦尺蛾多
S频率高，s频率低
黑色
桦尺蛾
浅色桦尺蛾
长满地衣的树干上的桦尺蛾
黑色树干上的桦尺蛾
为什么桦尺蛾种群中s基因的频率越来越低了呢？
自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生了定向改变。
提出问题
作出假设
探究 实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
制定并实施方案
假如1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss 70%，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，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。
第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？
创设数字化问题情境并进行计算。
依题意知：S对s为显性。假设该种群中SS为10个，Ss为20个，ss为70个。
当SS、Ss分别增加10%，ss减少10%时，
基因型频率：
SS：10×（1+10%）＝11
Ss：20 ×（1+10%）＝22
ss：70×（1－10%）＝63
SS：11/（11+22+63）＝11/95＝11.5%
Ss：22/96＝22.9%
ss：63/96＝65.6%
第二年个体数：
探究 实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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%
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
探究 实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
制定并实施方案
创设数字化问题情境并进行计算。
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型 频率 SS 10%
Ss 20%
ss 70%
基因频率 S 20%
s 80%
13.0%
26.1%
60.9%
26.1%
73.9%
16.4%
32.7%
50.9%
32.7%
67.3%
19.7%
39.4%
40.9%
39.4%
60.6%
如果对环境的作用大小进行调整：假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少20%，黑色个体每年增加20%。
第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？
探究 实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
浅色个体每年减少10%；
黑色个体每年增加10%。
浅色个体每年减少20%；
黑色个体每年增加20%。
分析结果，得出结论
自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生了定向改变。
改变幅度增大
探究 实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
探究 实践
环境
个体
种群
基因频率
栖息环境浅色
栖息环境深色
浅色出生率降低，深色出生率上升
浅色多，黑色少
浅色少，黑色多
s基因频率下降，S基因频率上升
尝试从环境、个体和种群三个方面解释桦尺蛾s基因频率下降，S基因频率上升的原因。
(不利于浅色个体生存)
变异是不定向的
自然选择
不利变异
不断淘汰
有利变异
积累加强
种群基因频率定向改变
生物进化
导致
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。
自然选择决定生物的进化方向
实质
课堂小结
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
1. 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
课堂小测
2. 一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体是哈代-温伯格平衡，那么杂合子蛾的频率为多少？
0.32
q2=640/(640+360)=0.64
q=0.8
p==0.2
课堂小测
3.已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000。请问在人群当中，该病致病基因的基因频率以及携带此隐性基因的杂合基因型频率各是多少？
4.在某人群中，约每10000个人中有1个人患囊性纤维原癌，该病属于常染色体遗传。一对正常夫妇生有一患病的孩子。此后，该妇女与另一健康男性再婚，他们所生的孩子患此病的概率是（ ）
A.1/25 B.1/50 C.1/100 D.1/202
D
1/100
99/5000