6.3种群基因组成的变化与物种的形成课件（共52张PPT）2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共52张PPT)
复习巩固
1.达尔文的生物进化论主要由 和 两大学说组成。
2. 是研究生物进化最直接、最重要的证据。
3.生物有共同祖先的证据有：____、__________、______ 、_________ 。
4.化石的概念？
4.细胞在代谢上得共同点有？
5.细胞有共同的物质和结构基础、不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点说明________________，其差异的大小揭示了___________________。
共同由来学说
自然选择学说
化石
化石
比较解剖学
细胞和分子水平的证据
胚胎学
指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。
都有呼吸作用，代谢中的酶类非常相似，都有相同的能量“货币”—ATP，
绿色植物能进行光合作用，等等。
生物有共同的原始祖先
亲缘关系的远近
复习巩固
1.适应的含义？
2.适应的特点？
3.拉马克认为适应形成的原因？
4.达尔文自然选择学说的主要内容？
5.达尔文自然选择学说的意义？
6.达尔文自然选择学说的局限性？
①是指生物的形态结构适合于完成一定的功能；
②是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
普遍性、相对性
用进废退和获得性遗传
过度繁殖、生存斗争、
遗传变异、适者生存
①使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
②揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先。
③科学地解释了生物的多样性和适应性是进化的结果。
达尔文对于遗传和变异的认识还局限于性状水平，不能科学地
解释遗传和变异的本质。
6.3 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
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。
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。
自然选择直接作用的是生物个体的表型。个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而时代延续，并在种群中扩散，因此生物进化还必须研究群体的基因组成变化。
1.种群
概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.
一、种群是生物进化的基本单位
卧龙自然保护区 猕猴
特点：
①种群中的个体并不是机械 地集合在一起。
②一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
③种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传。
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）两个池塘内的全部青蛙
（4）一片草地上的全部植物
（5）一片草地上的成年梅花鹿
√
×
×
×
×
2.基因库与基因频率
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因频率可用抽样调查的方法来获得，并且，A%+a%=1。
基因频率:指某种基因占全部等位基因的比例。
基因频率＝
某基因数
全部等位基因数
100％
×
例: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
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
× 100%
方法二：通过基因型频率计算
基因频率=
纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率
AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a的基因频率是多少？
1.假设某种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不突变，根据孟德尔的分离定律计算。
(1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？
(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)将计算结果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
用数学方法讨论基因频率的变化
亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A ( ) A ( ) a ( ) a ( )
A ( ) a ( )
子代基因型频率 AA ( ) Aa ( ) aa ( )
子代基因频率 A ( ) a ( )
48%
30%
30%
30%
10%
36%
16%
60%
40%
60%
40%
没有自然选择
基因频率亲本与子代相同，基因型频率从子一代开始稳定不变。
满足遗传平衡的条件
1.种群很大
2.随机交配
3.没有基因突变
4.没有个体迁入迁出
5.没有自然选择
若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，
a的基因频率=q ，则：
(p＋q)=1 (p＋q)2=1
p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1
AA的基因型频率= p2
Aa的基因型频率= 2pq
aa的基因型频率= q2
遗传平衡定律
2、上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。5个条件为：
①昆虫群体数量足够大；②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；③没有迁入与迁出；④说自然选择对体色性状没有作用
⑤基因A和a都不产生突变产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？
对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如:翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些
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
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利的还是有害的。
二、种群基因频率的变化
前面学习我们已经知道，基因突变在自然界是普遍存在的。
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。
现代遗传学研究表明，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。
可遗传变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。
例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2× 104 × 10－5
× 108
= 2 ×107
个体
种群
1．种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定向
2．种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向
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
形成了进化的原材料
突变和基因重组都是随机的、不定向的
影响种群基因频率变化的因素
（不能决定生物进化的方向）
可遗传变异的特点
思考：为什么突变和重组只是提供生物进化原材料？
由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定种群基因频率的变化方向，即不能决定生物进化的方向。
那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
由于突变，桦尺蠖出现不同体色
s
S
长满地衣的树干上的桦尺蠖
19世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为5%，浅灰色基因（s）频率为95%
95%
5%
黑褐色树干上的桦尺蠖
20世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为95%，浅灰色基因（s）频率为5%
S
s
95%
5%
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
桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
作出假设
创设情境
1870年桦尺蛾的基因型频率为SS10%，Ss20%，ss70%，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%，以后的几年内，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
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%
**计算过程注意重新计算单位一
假设该种群共有100个个体，则在第一年中
SS：10个 Ss：20个 ss: 70个
第二年时，由于浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%
SS：10x（1+10%）=11个
Ss：20x（1+10%）=22个
ss: 70x（1-10%）=63个
SS+Ss+ss=96个
SS：11/ 96=11.5%
Ss：22/ 96 =22.9%
ss: 63/96=65.6%
70.7%
26%
29.3%
14.6%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？
这是因为种群是由许多个体组成的，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。
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。
①生物进化以种群为单位，每一代会产生大量的突变。
②突变的有害与否取决于生物生存的环境。
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
三、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，种群的基因频率会_____________，导致生物_______________________。
发生定向改变
朝着一定的方向不断进化
1、自然选择改变种群基因频率的过程：
在自然选择的作用下，具有__________的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因的频率会不断_____；
相反，具有__________的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会____；　　
有利变异
提高
不利变异
下降
2、生物进化的实质：
种群基因频率在自然选择作用下的定向改变
4、生物进化的方向是指 。
适应环境的方向
3、“自然选择”中的自然是指 。
环境
课堂小结
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
引起基因频率改变的因素：
突变、选择、迁移等
【注意：种群基因型频率发生变化，生物不一定进化】
课前提问
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
引起基因频率改变的因素：
突变、选择、迁移等
【注意：种群基因型频率发生变化，生物不一定进化】
【例】使用某种农药防治某种农业害虫，开始效果很显著，长期使用后，效果越来越差，原因是（ ）
A.害虫对农药进行了定向选择
B.害虫对农药逐渐适应
C.农药刺激害虫产生了变异
D.农药对害虫的变异进行了定向选择
D
第六章 生物的进化
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成
二、隔离在物种形成中的作用
不是，不能互相交配。
思考：孔雀和巨嘴鸟是同一个物种吗？
一、物种的概念
能够在 下 并且____________
的一群生物。
自然状态
相互交配
产生可育后代
阅读P116第1自然段
思考：怎样判断两个种群是不是同一个物种？
马的染色体数是64条
驴的染色体数是62条
骡子的染色体数是63条
骡子不能生骡子,只能由马和驴交配而产生
马和驴不是同一个物种，因为他们的后代骡没有生殖能力
思考：马和驴是不是同一个物种呢？
虽然老虎和狮子可以交配生出狮虎兽，但是狮虎兽不可育，所以老虎和狮子属于不同物种；
思考：狮虎兽和骡是一个新物种吗？为什么？
不是。因为它不能繁殖后代
全世界的人都是一个物种吗？
人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。
两个鱼塘的鱼都是鲤鱼
1、它们是属于一个种群还是两个种群？
2、两个鱼塘的鲤鱼能够自由发生基因交流吗？为什么？
情境：情境：
两个种群
不能，由于地理上的障碍
分布在不同自然区域的种群，由于高山、河流和沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相遇而不能交配。
东北虎
华南虎
地理隔离
1.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？
不是
因为后代三倍体西瓜不可育
2.三倍体西瓜是一个新物种吗？
不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。
活学活用
不同物种之间_____是不能交配的，即使交配成功，也_____产生可育的后代；
一般
不能
生殖隔离
二、隔离
1.概念：
在________下，________________的现象统称为隔离
自然状态
2.种类：_______、_______
基因不能自由交流
地理隔离
生殖隔离
（1）地理隔离概念
（2）生殖隔离概念
_____生物由于_______而分成不同的_____，使得_____间__________________的现象
同种
地理障碍
种群
种群
不能发生基因交流
________之间一般是不能__________的（即不能进行基因交流）,即使交配成功，也不能____________
不同物种
相互交配
产生可育的后代
地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？
对生物的进化有何作用呢？
在一个山谷中,有一个鼠种群“快乐”地生活着。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配,繁衍后代。后来由于地质和气候的变化,山谷中形成一条汹涌的大河。鼠种群的个体,一半在河这边,一半在河那边。就这样过了几千年。
后来,河流干涸了,两个鼠种群又相遇了。它们发现彼此大不相同。它们之间还能繁殖后代吗
经过长期的地理隔离，导致生殖隔离。
三、隔离在物种形成中的作用
思考 讨论
加拉帕戈斯群岛主要由13个岛屿组成，不同岛屿的环境有较大差别，该群岛上生活着13种地雀，这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在着生殖隔离，推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，13种地雀是由同一种地雀的13个种群进化而来的
这些地雀的祖先都来自南美大陆的同一种地雀，什么原因导致每个岛上的地雀种类不同呢？
隔离在物种形成中的作用
1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
由于这两个种群的个体数量都不够多，
基因频率可能是不一样的。
讨论：
2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
不一样。因为突变是随机发生的。
3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？
不同岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
不会。因为个体间有基因的交流。
5.加拉帕戈斯岛的地雀说明了什么？
说明通过地理隔离形成新物种。
6.地理隔离在物种形成过程中起到了什么作用？
地理隔离造成自然选择方向不同（由于环境不同），从而促使不同种群的遗传组成朝着不同的方向发展，并逐步出现生殖隔离。
7.地理隔离一旦形成，就能形成新的物种吗？
不能。只有生殖隔离形成，才能成为新的物种。
8.物种形成的必要条件是什么？
隔离
地雀祖先
甲岛地雀
乙岛地雀
丙岛地雀
丁岛地雀
……
突变和基因重组
自然选择
甲岛地雀1
乙岛地雀2
丙岛地雀3
丁岛地雀4
种群基因库改变
……
地理隔离
不同
不同
有差异
出现生殖隔离
不同物种
阻断基因交流
基因频率向不同方向发生改变
久而久之
形成明显差异
地理隔离→生殖隔离（新物种形成）
加拉帕戈斯群岛上13种地雀形成的过程图解
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
同一物种
地理隔离，阻隔基因交流
突变、基因重组
种群基因库出现明显差异
新物种
自然选择，基因频率发生改变
生殖 隔离
物种形成的三个环节
①突变和基因重组
②自然选择
③隔离
小结：
新物种形成的标志：
出现生殖隔离
物种形成的基本环节
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、物种形成的方向)
3.隔离(物种形成的必要条件)
新物种形成的标志:
生殖隔离的形成
注意
地理隔离是形成物种的量变阶段，
生殖隔离是形成物种的质变阶段，
只有地理隔离，而没有生殖隔离，不产生新的物种。
物种形成的关键是生殖隔离。
种群 物种
概念
范围
要点
联系
自然状态下能够交配并产生可育后代
生活在一定区域的同种生物的全部个体
能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物
比较种群与物种
较小范围内的同种生物的个体
分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
一定区域
同种生物
全部个体
1.一个物种可以包括多个种群
2.同一物种的不同种群在一定条件下可以进行基因交流
物种的形成是否都需要经过地理隔离？
思考：思考：
不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。
结
论结
论
不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离，例如二倍体植株染色体加倍成了四倍体植株，二者杂交后代产生的三倍体植株是高度不育的，存在生殖隔离
生殖隔离
种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能产生可育的后代
求偶方式不同
繁殖期不同
开花季节不同
花的形态不同
植物
动物
生殖隔离
自然选择2
自然选择1
地理隔离
原种
变异1
变异2
变异类型1
变异类型2
新物种1
新物种2
生殖 隔离
物种形成的比较常见的方式：
（1）渐变式（主要方式）
多倍体的形成不需经地理隔离
（2）爆发式：无需地理隔离
物种形成 生物进化
标志
变化后生物与原生物的关系
二者联系
生殖隔离的出现
种群基因频率改变
与原物种属于
不同物种
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才能形成新物种；
②进化不一定产生新物种，新物种的产生一定存在进化
物种形成和生物进化的比较
可能属于同一物种，
也可能属于不同物种
种群基因组成的变化
隔离在物种形成中的作用
种群基因组成的变化与物种的形成
种群、基因库、基因频率的概念
基因频率和基因型频率的计算
物种的概念
隔离的概念及种类
隔离对物种形成的作用
影响基因频率变化的因素
自然选择决定生物进化的方向
总结
现代生物进化理论基本观点
自然选择学说
隔离
核心
种群
生物进化的基本单位
生物进化的实质
种群基因频率的改变
进化的原材料
突变和基因重组
决定进化的方向
自然选择
物种形成的三个环节
物种形成的必要条件
基于生物学事实和证据，运用模型与建模，体现了科学思维的核心素养。
1.下列属于同一物种的是（　　）
生活在同一森林中的所有食草动物
B. 培养在同一培养皿中的大小两种草履虫
C. 种在同一块地里的二倍体水稻和四倍体水稻
D. 生活在某一池塘的鲫鱼
物种是指分布在一定的自然区域，具有一定形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代的一群生物个体。简而言之，判断是否属于同一物种关键看是否发生了生殖隔离。
D
2.下列关于新物种形成的叙述，与事实不相符的是（　　）
新物种可以在亲本物种所在地区产生
B. 一个新物种可以扩展形成多个基因库
C. 四倍体与二倍体杂交得到的三倍体西瓜是新物种
D. 异地的物种形成需要种群间遗传差异的不断积累
C
二倍体西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜，二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交后代为三倍体，三倍体不可育，不能称为新物种。
3. 如图表示渐进式新物种形成的基本环节。对图示的相关分析
正确的是（ ）
A．图中①表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料
B．图中②表示地理隔离，地理隔离使种群间基因交流受阻
C．图中③表示生殖隔离，指两种生物不能交配且不能产生可育后代
D．种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成
B
3.马达加斯加岛与非洲大陆只隔一条狭窄的海峡，但两地生物种类却有许多不同，造成这种现象的原因是（　　）
它们的祖先不同 B. 自然选择的方向不同
C. 变异的方向相同 D. 岛上的生物未进化
掌握物种形成的三个基本环节，明确生物进化的方向是自然选择决定的，并理论联系实际，作出合理的解释。
B
物种形成的三个基本环节： X是突变和基因重组（变异）、Y是自然选择、Z是生殖隔离。
4.回答下列有关生物进化的问题。
（1）如图表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化的基本环节，X、Y分别是________________________ 、____________ 。
（2）该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为______，这是生物进化的___________。
（3）小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的______。
基因库
突变和基因重组（变异）
自然选择
种群
基本单位
成功成才，
用光明指引，靠努力实现。