6.3.1种群基因组成的变化课件(共33张PPT)2022—2023学年高一下学期生物人教版必修2

(共33张PPT)
种群基因组成的变化与物种形成
种群足够大;
1
种群中个体间的交配是随机的；
2
没有基因突变发生；
3
没有迁入和迁出；
4
没有自然选择。
5
假设某种群满足以下五个条件：
对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
无法进化
先打破平衡
种群较小
不自由交配
有突变
有选择
有迁入、迁出
遗传平衡
生物怎么进化？
基因频率发生改变
阅读教材P112-114,完成下面的问题：
1、导致基因频率变化的原因可能有哪些？
2、甲海岛海风很大，乙海岛基本无风，都可以生活某昆虫，已知控制昆虫的有翅的基因B，无翅的基因b。现将纯合有翅和无翅按1:1比例分别放养在两个海岛上，一段时间后推测两个海岛上的B和b基因的频率如何变化？
基因突变、基因重组、染色体变异、自然选择
甲海岛：B基因频率降低，b基因频率上升
乙海岛：B基因频率上升，b基因频率降低
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
突变和基因重组为进化提供原材料。
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。
　　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。
　　
在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，那基因突变为什么还能作为生物进化的原材料呢？
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，对一个中等大小的种群（约有108个个体）来说，每一代出现的基因突变数将是：
2×1.3×104×10－5×108＝2.6×107（个）
种群由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，每一代会产生大量的突变。
例如:有翅的昆虫，有时候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，这里昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
突变的有利和有害
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。
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？
自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生了定向改变。
为什么桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率越来越低了呢？
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
提出问题
作出假设
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：
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
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？
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
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？
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？
会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
直接受选择的是表型（体色），而不是基因型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
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
自然选择决定生物的进化方向
实质
生物进化的实质是基因频率的改变
种群基因频率的改变，标志着生物的进化。
2、影响基因频率的因素：
基因突变、基因重组和自然选择
3、生物进化的实质就是：
1、种群是生物进化的单位，也是生物繁殖的单位。
种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率的改变，标志着生物的进化。
3.某地区有一种桦尺蠖，其体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性。有关说法正确的是(　　)
A．黑色基因和浅色基因哪种更能被淘汰或被保留取决于环境条件的选择
B．显性基因的基因频率总是越来越高
C．环境直接选择的是生物的基因型
D．深色环境下浅色基因将逐渐消失
A
4.农业生产中长期使用某种杀虫剂后，害虫的抗药性增强，杀虫效果下降，原因是(　　)
A．杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生
B．杀虫剂对害虫具有选择作用，使抗药性害虫的数量增加
C．杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达
D．抗药性强的害虫所产生的后代都具有很强的抗药性
B
5.某昆虫的a基因是抗药性基因,研究人员从农场的某昆虫群体中随机捕捉100只,aa、Aa和AA的个体数分别为16、48、36。在使用农药杀虫的若干年后,再从该农场中随机捕捉100只该昆虫,aa、Aa和AA的个体数分别为64、20、16。下列叙述正确的是(　　)
A.Aa个体的子代出现AA、Aa和aa是基因重组的结果
B.A基因频率从60%降至26%,说明昆虫发生了进化
C.三种基因型频率均发生了变化,说明选择直接作用于昆虫的基因型
D.抗药性昆虫数量逐渐增多是人工选择的结果
B
实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
目的要求
通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
材料用具
经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。
实验步骤
①培养皿分区、标号
③将不含抗生素的纸片和含抗生素纸片分别放在平板的不同位置
②涂布平板
④将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12~16 h
⑤观察细菌的生长状况，是否有抑菌圈？测量并记录
⑥从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养。重复步骤②~⑤。
①
②
③
④
实验步骤
用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号
将细菌涂布在培养基平板上
①号区域中央放置不含抗生素纸片②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片
将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h
观察并测量抑菌圈直径,并取平均值
从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
第一代
第三代
第二代
直径逐代变小，说明抗生素对细菌有选择作用，
细菌存活率高， 细菌存活率低。
含
含
含
不
含
含
含
不
含
含
含
不
耐药
不耐药
结果分析
实验过程：
思考1：在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？
抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;说明在细菌在抗生素的选择作用下，细菌的抗药性逐渐增强。
抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代
1 2.26 1.89 1.62
2 2.41 1.91 1.67
3 2.42 1.87 1.69
平均值 2.36 1.89 1.66
组别
结果分析
实验过程：
思考2：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。
思考3：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？
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。
结果分析
实验过程：
思考4：滥用抗生素的现象十分普遍。你认为这些做法会有什么后果？
滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。
结论：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。
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．从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ）
（2）基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（ ）
（3）生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（ ）
√
X
√
2．种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ）
A．一个湖泊中的全部鱼
B．一片森林中的全部蛇
C．一间屋中的全部蟑螂
D．卧龙自然保护区中的全部大熊猫
D
3．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的频率分别为（ ）
A．18%、82% B．36%、64%
C．57%、43% D．92%、8%
C
4．一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ）
A．突变是不定向的
B．突变是随机发生的
C．突变的有害或有利取决于环境条件
D．环境条件的变化对突变体都是有害的
C
不定向的变异
不利变异（基因）
有利变异（基因）
淘汰
种群的基因频率定向改变
生物定向进化
生物进化的实质：
引起基因频率改变的因素：
突变、自然选择等。
种群基因频率的改变
多次选择和积累，通过遗传
自然选择
【注意】：种群基因型频率发生变化，生物不一定进化
小结（自然选择决定进化的方向）
种群中产生的变异 ，自然选择方向 。
不定向
定向
根据上述所学内容，归纳：现代生物进化理论的主要内容：
⑴种群是生物进化的基本单位
⑵突变和基因重组产生进化的原材料
⑶进化的实质是种群基因频率的改变
⑷自然选择决定生物进化的方向
通过生存斗争实现
直接受选择的是生物个体的表型