6.3.1 种群基因组成的变化 课件（共36张PPT）

(共36张PPT)
种群基因组成的变化与物种的形成
（一 种群基因组成的变化）
学习目标
1、基于实例和自主学习，构建种群、基因库概念，能够独立进行基因频率、基因型频率的计算。
2、通过用数学方法讨论某昆虫种群基因频率的变化，构建出遗传平衡定律的模型，说明该模型成立的条件。
3、通过阅读课本和数学情境探讨分析，能够运用进化和适应观说明可遗传变异为生物进化提供原材料，阐明自然选择定向改变桦尺蛾种群基因频率，决定生物进化的方向。
问题探讨
白色花丛中的黄色蝴蝶（aa)群体中偶然出现一只白色蝴蝶(A_)的变异个体。
1思考：该变异对于蝴蝶的存活有什么影响？
2思考：自然选择的直接作用对象是基因型还是表型？
3思考：白色蝴蝶如果脱离种群能把它体内的白色基因传递下去吗？
问题探讨
白色花丛中的黄色蝴蝶（aa)群体中偶然出现一只白色蝴蝶(A_)的变异个体。
思考1：该变异对于蝴蝶的存活有什么影响？
白色蝴蝶能够在此环境（白花丛）下躲避天敌，增加生存并繁殖后代的机会
问题探讨
白色花丛中的黄色蝴蝶（aa)群体中偶然出现一只白色蝴蝶(A_)的变异个体。
思考2：自然选择的直接作用对象是基因型还是表型？
表型
表型
个体
死亡
消失
死亡
消失
消失
生殖-基因交流
世代延续
决定
基因
思考3：白色蝴蝶如果脱离种群能把它体内的白色基因传递下去吗？
问题探讨
种群是生物进化和繁殖的基本单位
一、种群和种群基因库
活动1、构建种群和种群基因库概念
种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
一片树林中的全部猕猴
一片草地上的所有蒲公英
1、根据以下对种群的描述回顾种群的概念
一、种群和种群基因库
活动1、构建种群和种群基因库概念
2、种群中全部个体所含有的全部基因称为？
基因库
一个种群的全部个体所含有的全部基因
思考1：每个个体都有基因库的全部基因吗？
每个个体所含的基因只是基因库的一部分
思考2：个体间差异大，对基因库有什么影响？
个体数目越多，个体间差异越大，基因库也就越大
一、种群和种群基因库
活动2、自主学习基因频率，建立计算的数学模型。
1.基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比值，叫做基因频率。
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
×100%
A基因个数 + a基因个数
A基因频率＝
A基因个数
×100%
一、种群和种群基因库
活动3、归纳总结计算基因频率的方法。
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，测得基因型为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？
一、种群和种群基因库
方法一：概念法：
分母：共100个个体，每个个体2个A/a基因，那么控制此性状
的等位基因总数共200个。
分子：A基因数 = 2×30+60=120个
a基因数 = 60+2×10=80个
60%
40%
题目信息：100个个体中，基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
A基因个数 + a基因个数
A基因频率＝
A基因个数
×100%
个体总数×2
纯合子个体数×2+杂合子个体数
个体总数×2
A基因频率＝
纯合子个体数×2+杂合子个体数
×100%
一、种群和种群基因库
活动3、归纳总结计算基因频率的方法。
拓展延伸：基因在X染色体上时的特殊情况
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？
方法二：通过基因型频率计算：
AA基因型频率为：AA%=30%
Aa基因型频率为: Aa%=60%
aa基因型频率为: aa%=10%
基因型频率=
某基因型个体总数
种群全部个体数
×100%
基因型频率：某种基因型个体占种群总数的比例。
AA个体个数 + Aa个体个数 + aa个体个数
AA基因型频率＝
AA个体个数
×100%
方法二：通过基因型频率计算：
A基因频率：
A% = 30%+1/2×60% = 60%
AA基因型频率为：AA%=30%
Aa基因型频率为: Aa%=60%
aa基因型频率为: aa%=10%
2AA+Aa
2AA+2Aa+2aa
＝
2AA
2AA+2Aa+2aa
＝
+
Aa
2AA+2Aa+2aa
＝ AA%+ Aa%
基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
a% = 10%+1/2×60% = 40%
二、种群基因频率的变化
活动1、用数学方法讨论基因频率的变化
已知：100个个体中，基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
基因频率为：A=60％ a=40％
提问:这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？
二、种群基因频率的变化
活动1、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( )
子代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子代基因频率 A( ) a( ) 30%
30%
30%
10%
前提条件
①上述昆虫种群非常大
②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，
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都不产生突变。
48%
16%
36%
40%
60%
二、种群基因频率的变化
活动1、用数学方法讨论基因频率的变化
亲代 子一代 子二代 子三代
基因型频率 AA 30%
Aa 60%
aa 10%
基因频率 A
a
36%
48%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
各代基因频率相同。基因型频率从子一代开始保持不变。需要满足题干中的5个前提条件。
二、种群基因频率的变化
活动1、用数学方法讨论基因频率的变化
当群体满足以下五个条件（理想种群）：
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自然选择对性状没有作用；
⑤基因A和a都不产生突变
二、种群基因频率的变化
活动1、用数学方法讨论基因频率的变化
遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么：
理想种群的基因频率代代不变，即处于遗传平衡
aa 基因型频率
AA 基因型频率
Aa 基因型频率
( p + q )2 = p2 + 2pq + q2
二、种群基因频率的变化
活动2、思考生物进化的原材料
思考1：上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
种群数量有限、雌雄个体间不能充分自由交配、存在迁入和迁出、存在自然选择、突变会发生
遗传平衡群体
无法进化
自然界种群
种群基因频率改变
种群基因频率不变
进化
二、种群基因频率的变化
活动2、思考生物进化的原材料
思考2：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，种群的基因频率会变化吗？
基因突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。
基因突变可以为生物进化提供原材料
思考3：除基因突变外，还有什么能为生物进化提供原材料呢？
二、种群基因频率的变化
活动2、思考生物进化的原材料
可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
突变和基因重组提供生物进化的原材料
二、种群基因频率的变化
活动2、思考生物进化的原材料
基因突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
形成了进化的原材料
种群中出现大量可遗传的变异
疑问1：基因重组不产生新基因，如何提供生物进化的原材料？
二、种群基因频率的变化
活动2、思考生物进化的原材料
疑问2：生物自发突变的频率很低，为什么还能为生物进化提供原材料？
【例如】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，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：
2×1.3× 104 × 10－5
个体（2.6×10-1）
× 108
种群
=2 .6×107（个）
二、种群基因频率的变化
活动2、思考生物进化的原材料
疑问3：突变对生物是有利的还是有害的？
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。
环境：刮大风的岛上
残翅
无翅
有翅
二、种群基因频率的变化
活动2、思考生物进化的原材料
思考：环境（自然选择），对种群的基因频率有什么影响呢？
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
活动：探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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
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
①
现
象
②提出问题
桦尺蛾种群中s基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越低呢
③做出假设
树皮黑褐色的环境下，黑色体色的桦尺蛾个体数量逐年增加，控制黑色的S基因频率逐年上升，而浅色体色的桦尺蛾由于不适应树皮黑褐色的环境，易被天敌发现，浅色体色的桦尺蛾个体数量逐年减少，控制浅色的s基因频率逐年下降(减少)。
④讨论探究思路
频率 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%
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蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。
第一年：
取100个个体
SS=10个
Ss=20个
Ss=70个
第二年：
SS=10×1.1=11个
Ss=20×1.1=22个
ss=70×0.9=63个
96个
SS频率=11÷96=11.5%
Ss频率=22÷96=22.9%
ss频率=63÷96=65.6%
S频率=11.5%+ ×22.9%=23%
s频率=65.6%+ ×22.9%=77%
计算结果保留一位小数
频率 第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10% 11.5% 13.1% 14.7%
Ss 20% 22.9% 26% 29.2%
ss 70% 65.6% 60.9% 56.1%
基因 频率 S 20% 23% 26.1% 29.3%
s 80% 77% 73.9% 70.7%
⑤结果与结论
升高
降低
⑤结果与结论
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
进化的原材料
某种自然选择
自然选择之后的个体
生物朝一定方向缓慢进化
种群基因频
率发生定向改变
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
变异
自然选择
（不定向）
（定向）
二、种群基因频率的变化
活动2、思考影响种群基因频率的变化的因素
思考：环境（自然选择），对种群的基因频率有什么影响呢？
自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生定向改变，导致桦尺蛾朝着一定的方向不断进化。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
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。
自然选择决定生物进化的方向。
课堂小结