6.3种群基因组成的变化与物种的形成学案

6.3种群基因组成的变化与物种的形成学案
【学习目标】
1.认同种群是生物繁殖和进化的基本单位，理解基因频率和基因型频率的概念；基于分析和概括，理解突变和重组是不定向的，只能为进化提供原材料，而自然选择是定向的，决定着生物进化的方向。(生命观念)
2.利用数学方法，探讨自然选择会导致种群基因频率发生定向改变。(科学思维)
3.通过探究抗生素对细菌的选择作用，理解耐药菌的出现是可遗传变异的结果，耐药菌比例的增大是抗生素选择的结果，初步建立合理使用抗生素的科学观念。(社会责任)
【学习重难点】
1、教学重点
（1）可遗传的变异和自然选择在生物进化中的作用
（2）隔离在物种形成中的作用
2、教学难点
（1）自然选择对种群基因频率的影响
【预习新知】
种群和种群基因库
1．种群的含义和特点
(1)含义
①范围：________。
②组成：________生物的________个体。
(2)特点
①不是__________在一起。
②彼此可以交配，并通过繁殖将__________传给后代。
种群基因频率的变化
1．种群基因频率的变化
(2)可遗传变异是进化的原材料：
①可遗传变异的形成：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。
③可遗传变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定__生物进化的方向__。
(3)可遗传的变异的利害性：变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
(4)种群基因突变数＝个体基因数×突变率×个体数
自然选择对种群基因频率变化的影响
(1)选择的对象：
①直接作用对象：个体的表型。
②最终选择的对象：决定表型的基因。
(2)选择的结果：
①生物性状方面：朝着一定的方向不断进化。
②基因方面：种群基因频率会发生定向改变。
物种的概念
1.物种的概念：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
2.隔离的概念：不同物种之间一边是不能相互交配的，即使交配成功， ，这种现象叫做生殖隔离。
隔离及其在物种形成中的作用
1．隔离：
(1)含义：__________的个体，在自然条件下基因不能________的现象。
(2)常见类型
项目 类型　　 发生范围 结果
生殖隔离 ________间 ①不能________ ②即使交配成功，也不能产生________
地理隔离 ______生物 使种群间不能发生________
2.隔离在物种形成中的作用
(1)新物种的形成过程

(2)结论：______是形成新物种的必要条件。
【易错提示】
（1）一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率（ ）
（2）在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化（ ）
（3）若亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变（ ）
（4）种群是生物进化的基本单位，自然选择的直接选择对象是个体的表型（ ）
答案：（1）×（2）×（3）×（4）√
解析：（1）基因频率是指一个种群中某基因占全部等位基因数的比值。
（2）影响基因频率的因素不只是环境，还有基因突变、生物的迁移等。
（3）如杂合子Aa自交后代，基因频率不变，而基因型频率改变。
【深化探究】
知识点一　种群基因组成的变化
1．相关概念的比较
比较项目 含义 变化后与进 化的关系
基因型频率 ×100% 生物不一定进化
基因频率 ×100% 生物进化
基因库 种群中全部基因 可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提
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方向的原理分析
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。
知识点二　基因频率和基因型频率的有关计算
1．基因频率的计算
(1)某基因频率＝×100%。
例如，A%(A的基因频率)＝×100%。
(2)已知基因型频率计算基因频率
①常染色体上基因频率的计算
一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率。
例如，A%(A的基因频率)＝AA%(AA的基因型频率)＋1/2Aa%(Aa的基因型频率)。
②X染色体上基因频率的计算
如某种群中基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY，
b%(Xb的基因频率)＝×100%。
(3)基因频率与基因型频率的计算公式
设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。
雄配子 雌配子 A(p) a(q)
A(p) AA(p2) Aa(pq)
a(q) Aa(pq) aa(q2)
2.遗传平衡定律的适用条件
(1)种群非常大。
(2)种群中个体间的交配是随机的并产生后代。
(3)没有基因突变发生。
(4)没有迁入和迁出。
(5)不同性状的个体生存和繁殖的机会是均等的。
3．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，且纯合子增多，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
知识点三　隔离与物种的形成
1．地理隔离和生殖隔离的比较
(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。
(3)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。
2．物种形成的方式
(1)渐变式
(2)爆发式
杂种植株异源多倍体
爆发式物种形成是在一个较短时间内完成的，主要起源于个体的染色体变异或远缘杂交以及染色体加倍等，如六倍体普通小麦的形成。
3．物种形成与生物进化的比较
项目 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后生物和原来生物的关系 新物种形成，生殖隔离，质变，属于不同的物种 生物进化，基因频率改变，量变，仍属于一个物种
联系 (1)生物进化不一定导致新物种的形成； (2)新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了
【巩固训练】
1.下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是( )
A. 生物性状的改变一定引起生物的进化
B. 基因频率改变不一定导致新物种的产生
C. 生物表型的改变一定引起基因频率的变化
D. 种群基因频率的改变不一定引起生物的进化
2.盲鳗生活在海底，主要以海底的腐肉为食。海底终日无阳光，盲鳗的眼睛发生了退化。下列相关叙述正确的是( )
A.盲鳗种群进化的实质是种群基因频率的改变
B.盲鳗种群中每个个体均含有这个物种的全部基因
C.黑暗环境诱导了盲鳗眼睛的退化，这本质上也是一种进化
D.基因突变的利与弊是相对的，基因突变决定了盲鳗种群的进化方向
3.某河马初始种群中，等位基因E和e的基因频率均为50%，一段时间后，e基因频率变为20%、E基因频率变为80%。据此判断，下列叙述错误的是( )
A.该初始种群中80%个体的表型更适应环境
B.在这段时间里，该河马种群发生了进化
C.该种群所处环境可能发生了较大变化
D.显性基因E所控制的性状更适应环境
4.下列关于生物遗传、变异与进化的叙述正确的是( )
A.在环境条件保持稳定的前提下，种群的基因频率也会发生变化
B.有害突变不能成为生物进化的原材料
C.自然选择获得的优良性状都可以通过遗传在后代中积累
D.种群基因型频率的改变标志着该种群发生了进化
5.云南一亚洲象群北迁南归入选“2021年中国野生动植物保护十大事件”，该亚洲象群于2022年2月返回原自然保护区，并与另一亚洲象群合群活动。下列相关叙述正确的是( )
A.所有成年亚洲象构成了一个种群
B.每头亚洲象都是生物进化的基本单位
C.两象群属于同一物种，故不存在生殖隔离
D.每头亚洲象都含有该种群基因库的全部基因
6.抗虫作物对害虫的生存产生压力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高，导致作物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因抗虫棉保持抗虫效果，农业生产上会采取一系列措施。以下措施不能实现上述目标( )
A.在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子
B.大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂
C.转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植
D.转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带
参考答案
1.答案：B
解析：A项，生物进化的实质是种群基因频率的改变，种群基因频率的改变一定引起生物的进化，而不是生物性状的改变引起生物的进化，故A错误；
B项，突变与基因重组、自然选择与隔离是形成物种的三个环节基因频率改变不一定导致新物种的产生，故B正确；
C项，生物表现型的改变不一定引起基因频率的变化，故C错误；
D项，种群基因频率的改变一定引起生物的进化，故D错误。
综上所述，本题的正确答案为B。
2.答案：A
解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，A正确；盲鳗种群中每个个体一般不会含有该物种的全部基因，B错误；盲鳗的眼睛出现了退化并不是黑暗环境诱导的结果，而是环境对生物的性状进行选择的结果，C错误；基因突变的利与弊是相对的，基因突变具有不定向性，自然选择决定了盲鳗种群的进化方向，D错误。
3.答案：A
解析：该初始种群中，等位基因E和e的基因频率均为50%，一段时间后，e基因频率变为20%、E基因频率变为80%，说明该种群所处环境可能发生了较大变化，E基因控制的性状在此过程中更适应新的环境，初始种群中基因型为E_的个体占1-50%×50%=75%，A错误，C、D正确；在这段时间里，e基因频率变为20%、E基因频率变为80%，种群的基因频率发生改变，说明该河马种群发生了进化，B正确。
4.答案：A
解析：种群的基因频率发生变化的原因有基因突变、个体迁移和自然选择等，则在环境条件保持稳定的前提下，种群的基因频率也会发生变化，A正确。有害突变和有利突变是相对的，都可以作为生物进化的原材料，B错误。个体并不是直接把性状传递给后代，传递的是基因，并不是所有的优良性状都能遗传给后代，C错误。种群基因频率（而非基因型频率）的改变标志着该种群发生了进化，D错误。
5.答案：C
解析：A、一个种群应该包括是所有年龄段的个体，生活在同一区域的所有亚洲象构成了一个种群，A错误;
B、生物进化的基本单位是种群，B错误;
C、物种是指能够自由交配并产生可育后代的群体，即不存在生殖隔离，两象群属于同一物种，故不存在生殖隔离，C正确;
D、种群中的全部个体含有种群基因库的全部基因，D错误。
6.答案：B
解析：A、在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子，非转基因作物的存在不会对害虫生存产生压力，A不符合题意；B、大面积种植转基因作物并使用杀虫剂会导致害虫大量死亡，抗性基因频率会越来越高，因为能生存的大多数都具有抗性基因，B符合题意；C、转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植也会减少转基因作物的数量，减少对害虫的杀伤力，C不符合题意；D、转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带会使一部分害虫体内的非抗性基因保留下来，不至于抗性基因越来越高，D不符合题意。故选B。