6.3 第1课时 种群基因组成的变化及探究抗生素对细菌的选择作用 (共31张PPT)课件 2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第二册

(共31张PPT)
第6章 生物的进化
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
1.阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵，会用数学方法讨论自然选择使种群基因频率发生改变的过程。（科学思维、科学探究）
2.阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。（生命观念、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。（科学思维、社会责任）
4.明确隔离在物种形成中的作用。（生命观念、科学思维）
第1课时 种群基因组成的变化及探究抗生素对细菌的选择作用
一、种群和种群基因库
1.种群:生活在一定区域的______生物__________的集合。
2.种群基因库:一个种群中______个体所含有的______基因。
3.基因频率:在一个种群基因库中，某个基因占________________的比值。
4.基因型频率：某特定基因型的个体在全部个体中所占的比值。
同种
全部个体
全部
全部
全部等位基因数
二、种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率
变化的影响
1.种群基因频率的变化
（1）可遗传变异来源于突变（包括__________和____________）和__________。
（2）可遗传变异的形成、特点和作用
形成: .__________产生新的等位基因； .通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成
多种多样的________。
特点:随机的、__________。
作用:提供生物进化的________，不能决定生物进化的______。
（3）变异的有利和有害是相对的，是由__________决定的。
基因突变
染色体变异
基因重组
基因突变
基因型
不定向的
原材料
方向
生存环境
2.自然选择对种群基因频率变化的影响
（1）原因:在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群
中相应基因的频率会__________；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种
群中相应基因的频率会______。
（2）结果:在自然选择的作用下，________________会发生定向改变，导致生物朝着
一定的方向不断进化。
不断提高
下降
种群的基因频率
三、探究抗生素对细菌的选择作用
1.实验目的：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。
2.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_______
__。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，________有可能存活下来。
耐药性
耐药菌
3.实验步骤
步骤1 分组、编 号、做标记 用记号笔在培养皿的______画2条__________的直线，将培养
皿分为4个区域，分别标记为①~④
步骤2 接种 对照组:取少量细菌的培养液，用______________（或无菌棉
签）均匀地涂抹在______________
步骤3 自变量控制 实验组:用无菌的镊子先夹取1张____________的纸片放在
___________的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在________
_____的中央，盖上皿盖
底部
相互垂直
无菌的涂布器
培养基平板上
不含抗生素
①号区域
②~④号区域
步骤4 培养 将培养皿倒置于 的恒温箱中培养
步骤5 因变量观测 观察培养基上纸片附近是否出现________。如果有，测量和记
录每个实验组中________的直径，并取平均值
步骤6 重复实验 从____________的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的________
_____中培养，重复步骤 。如此重复几代，记录每一代培
养物抑菌圈的直径
抑菌圈
抑菌圈
抑菌圈边缘
液体培养基
续表
任务1 探究种群基因组成的变化
活动1 阅读课本P110~111，用数学方法理解种群基因频率的变化，结合材料回答问题
某桦尺蛾种群中，黑色体色的基因为 ，浅色体色的基因为 ，抽样调查100个个
体，测得基因型为 、 、 的个体数分别为10、20、70个。假设该桦尺蛾种群数
量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同体色
的个体生存和繁殖的机会是均等的， 和 基因都不产生突变。
1.哪些因素会导致种群的基因库发生改变？
提示 基因突变，染色体变异，自然选择，种群个体的迁入、迁出等都会使种群的基因库发生改变。
2.该种群中 、 基因的频率各是多少？子一代基因型频率是多少？
提示 基因的频率 ， 基因的频率
。子一代基因型频率： 占 ， 占
， 占 。
3.子一代种群的基因频率各是多少？
提示 子一代种群中， 基因的频率为 ， 基因的频率为
。
4.子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会与子一代一样吗？请完成下表：
亲代基因型的比值
配子的比值
子一代基因型频率
子一代基因频率
子二代基因型频率 （_ _________） （_ _____） （_ _____）
子二代基因频率 （_ _____） （_ ____）





[答案] 子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。
认知生成
比较项目 含义 变化后与进化的关系
基因型频率 生物不一定进化
基因频率 生物进化
基因库 一个种群中全部个体所含有 的全部基因 可导致生物进化，它的变化是形
成新物种的前提
例1 桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，其中黑色 对浅色 为显性。将某桦尺蛾
种群分成两组，分别迁移到甲、乙两个区域中，甲地是煤炭工业重镇，乙地是闭塞的
山区，数年后抽样调查，结果如下表所示。下列有关说法不正确的是( ) 。
区域
甲 80 18 2
乙 2 8 90
B
A.甲地 基因的频率为 ，乙地 基因的频率为
B.甲地的大部分 基因突变为 基因，故 基因的频率升高
C.从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
D.从上述材料得知生物进化的实质是种群基因频率的变化
[解析] 由题表数据可知，甲地种群内 基因的频率
， 基因的频率
；而乙地种群内 基因的频率
， 基因的频率
，A正确。甲地种群内控制黑色的 基因的频率较高，而乙地种群内
控制浅色的 基因的频率较高，这些不同与这两个种群的生活环境有关，甲地种群生
活在污染严重的环境中，而乙地种群生活在基本未受污染的环境中，B不正确，C、D
正确。
对点练1 （不定项）下列关于种群基因频率的叙述，错误的是( ) 。
AB
A.基因频率是指某个基因型在某个种群中出现的比例
B.基因频率越大，突变率越高
C.基因突变、基因重组和自然选择会导致基因频率的改变
D.自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展
[解析] 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率，A错误；基因频率越大，突变的个体数越多，而突变率一般是不变的，B错误；由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率总是在不断变化的，C正确；基因频率的定向改变是由自然选择决定的，D正确。
活动2 阅读课本P112~114，理解自然选择对种群基因频率变化的影响
1.上图中桦尺蛾发生了什么变化？发生这种变化的原因是什么？
提示 在树干变黑的环境下，浅色桦尺蛾易
被天敌发现和捕食，基因型为 的个体越
来越少，基因型为 和 的个体越来越
多，决定黑色性状的 基因频率越来越高，
决定浅色性状的 基因频率越来越低。发
生这种变化的原因是环境发生了改变。
2.对桦尺蛾种群来说，在自然选择过程中直接受选择的是___________，因为天敌看到
的是性状，而不是控制性状的基因。
表型
3.所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？
提示 不是。只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成，才能改变基因频率。
4.桦尺蛾种群中发生的可遗传变异有___________（包括基因突变和染色体变异）和
__________。
突变
基因重组
5.突变具有低频性，它还能为生物进化提供原材料吗？为什么？
提示 能。虽然突变的频率低，但一个种群往往由许多个体组成，而每个个体的细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量突变。
6.有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代，因此不能为生物进化提供原
材料”，这种说法_____________（填“正确”或“不正确”），因为___________________
_____________________________________________________________。
不正确
发生在体细胞中的突变，
可以通过无性繁殖的方式传递给后代，能为生物进化提供原材料
7.生物进化的实质是什么？如何判断一个种群是否发生了进化？
提示 生物进化的实质是种群基因频率的改变。 判断的依据是种群基因频率是否发生改变。
例2 19世纪英国工业革命之前曼彻斯特地区的桦尺蛾以灰色为主。工业革命污染后，
当地桦尺蛾体色几乎全为黑色。下列有关叙述正确的是( ) 。
D
A.工业革命污染导致桦尺蛾种群出现黑色变异
B.桦尺蛾种群的全部基因型构成了该种群的基因库
C.不同体色桦尺蛾的同时存在体现了物种的多样性
D.自然选择是适应性进化的唯一因素，自然选择的方向有可能发生改变
[解析] 变异是不定向的，黑色变异本来就存在，环境起了选择的作用，使得黑色个体数量增多，A错误；桦尺蛾种群的全部个体所含有的全部基因构成了该种群的基因库，B错误；灰色桦尺蛾与黑色桦尺蛾为同一物种，不能体现物种的多样性，C错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，自然选择通过定向改变种群的基因频率使生物朝着一定的方向进化，自然选择不是进化的唯一因素，但却是适应性进化的唯一因素，若环境发生了改变，则自然选择的方向有可能发生改变，D正确。
对点练2 （2023·台州统考）某种昆虫的翅长由多对等位基因控制，该种昆虫的一个种
群从大陆迁移到某海岛上，经调查其翅长和个体数的关系如图甲所示，若干年后翅长
与个体数的关系如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是( ) 。
D
A.该海岛环境最初适合中等翅长昆虫生存
B.控制该种昆虫翅长的全部等位基因组成一个基因库
C.突变和基因重组使昆虫种群产生定向变异
D.自然选择导致该昆虫种群基因频率发生定向改变
[解析] 分析图甲，该昆虫由大陆迁移到海岛上时，中等翅长的个体最多，说明大陆环境适合中等翅长昆虫生存，而不能说明海岛环境最初适合中等翅长昆虫生存，A错误；一个种群中全部个体所含有的全部基因，构成这个种群的基因库，B错误；突变和基因重组可以使种群产生变异，但变异是不定向的，C错误；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，D正确。
任务2 探究抗生素对细菌的选择作用
活动3 阅读课本P115，探究抗生素对细菌的选择作用
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？抗生素纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小？
提示 一定浓度的抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘的抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。因为经过抗生素的持续多代筛选，细菌的耐药性越来越强，抗生素抑制细菌生长的作用越来越弱，抑菌圈的直径越来越小。
2.在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？你怎么理解变异是有利的还是有害的？
提示 有利的，基因突变具有随机性和不定向性，突变的有利或有害取决于生物所处的环境条件，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故为有利变异。有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。
3.滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？
提示 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，导致抗生素失效。另外，滥用抗生素，会大量杀死体内正常细菌，造成体内菌群失调。
例3 （2023·广西联考）国家多次下达“抗生素使用限令”，其原因是抗生素的使用是一
把双刃剑，在杀死部分细菌的同时也会使细菌产生耐药性，致使现在细菌的耐药性越
来越强，有效的药物越来越少，如再不采取行动，终将面临“无药可用”的窘境。下列
叙述不正确的是( ) 。
C
A.滥用抗生素导致细菌耐药性增强是自然选择的结果
B.细菌一般只能发生基因突变，偶尔也可能发生基因重组
C.滥用抗生素是对细菌的有利基因进行选择，且决定了新基因的产生
D.滥用抗生素可使细菌耐药基因频率提高，使细菌朝耐药性逐渐增强的方向进化
[解析] 滥用抗生素导致细菌耐药性增强是抗生素发挥选择作用的结果，A正确；细菌属于原核生物，其变异方式一般只有基因突变，其不含染色体，所以没有染色体变异，偶尔可以发生基因重组，如肺炎链球菌 型菌向 型菌的转化，B正确；抗生素对细菌变异进行选择，但不决定新基因的产生，C不正确；抗生素对细菌变异的选择导致细菌耐药基因频率提高，最终细菌朝耐药性增强的方向进化，D正确。
对点练3 （2023·湖南联考）联合国环境规划署发布的一份报告指出，气候变化及其他
环境因素可能使细菌增强对抗生素的抵抗能力，产生更多的“超级细菌”。如果不采取
措施遏制微生物耐药性增强趋势，预计到2050年，每年与微生物耐药性相关联的死亡
人数将上升至1000万人。下列说法正确的是( ) 。
D
A.耐药性是滥用抗生素诱发基因突变所致
B.即使使用新品种抗生素，也无法影响“超级细菌”的进化
C.细菌耐药性的增强仅与滥用抗生素有关
D.耐药性基因频率的改变会导致生物朝着一定的方向进化
[解析] 基因突变具有不定向性，抗生素只是起到选择作用，A错误；使用新品种抗生素可能会杀死部分“超级细菌”，进而影响“超级细菌”的进化，B错误；气候变化及其他环境因素可能增强细菌的耐药性，C错误；种群的基因频率改变，会导致生物进化，D正确。
课堂小结
课堂小测
判断正误。
（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）从根本上讲，没有突变，就没有生物的进化。( )
√
（4）突变具有低频性，不能为生物进化提供原材料。( )
×