6.3.1 种群基因组成的变化 (人教版2019必修2)(课件共34张PPT)

(共34张PPT)
新人教版必修2
《遗传与进化》
第3节 第1课时种群基因组成的变化
第6章生物的进化
【答案】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。
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
新课引入
先有鸡还是先有蛋
先有鸡还是先有蛋
▲01
自然选择直接作用的是生物的个体，而且
是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个 体是长生不死的，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 世代延续，并且在群体中扩散。
研究生物的进化，仅研究个体和表型是不
够的，还必须研究群体基因组成的变化。种群 在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代
种群是生物进化的基本单位
新课引入
相传。
4 ▲02
自然选择与种群基因频率的变化有什 么关系
种群的基因频率为什么会发生改变
本节聚焦
课本第110页
为什么说种群是生物进化的基本单位
探究抗生素对细菌的选择作用
Part One
种群与种群基因库
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。
种群和种群基因库
一个非洲象种群(部分个体)
一片草地上的所有蒲公英
一片树林中的全部猕猴
1.种群
种群和种群基因库
种群的三个要素
同一区域(区域可大可小，大到地球，小的可以是一个池塘)
同一物种的生物
全部个体
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
否 是 否 否 否
4.基因频率
在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基因频率。
基因型频率 二 数 ×100%
种群全部个体数
某基因型个体总
种群和种群基因库
3.种群基因库
在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。
一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。
5.基因型频率
4▲07
种群和种群基因库 种群基因频率的改变与生物进化
A基因 B基因 C基因
A 2 B b C 心
20% 80% 50% 50% 70% 30%
20A+80a+50B+50b+70C+30c 十 -
且 基 因 B 基 因 C 基 因
A B b C
50% 5 50% 5 7 % 3
5 A 十 5 a 十 5 0E 十 5 0b 十 下 0C 十 3 c 十 - = -
基因频率
基因库
▲08
假设该种群数量为100,基因型AA的个体为30,Aa 个体为60,aa 个体为10,
那么控制此性状的等位基因总数200个。
A基因数=2×30+60=120个
a基因数=60+2×10=80个
种群和种群基因库
例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a, 调查发现AA、
Aa、aa 的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a 的基因频率是多少
① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1,基因型频率之和也等于1 。
② 一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有
和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A 和a都不产突变，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
)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
一样吗
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()
种群和种群基因库
6. 遗传平衡定律(哈代一温伯格定律)
用数学方法讨论基因频率的变化
(4
会同子一代
假设
迁入
资料探究
亲代 子 一 代 子二代
子 三 代
基因型频率 AA 30% 36% 36%
36%
Aa 60% 48% 48%
48%
aa 10% 16% 16%
16%
基因频率 A 60% 60% 60%
60%
a 40% 40% 40%
40%
各代基因频率相同吗 基因型频率相同吗 这有什么前提条件吗
各代基因频率相同。基因型频率从子一代开始保持不变。需要满足上述5
个前提条件。
种群和种群基因库
6. 遗传平衡定律(哈代一温伯格定律)
▲11
当群体满足以下五个条件：
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
设A的基因频率为p, a 的基因频率为q; 则有p+q=1, 那么
种群和种群基因库
AA=p Aa=2pq aa=q
6.遗传平衡定律(哈代一温伯格定律)
种群的基因频率将不会改变
(p+q) =p +2pq+q =1
▲12
Part Two
种群基因频率的变化
用数学方法讨论基因频率的改变
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 自然选择对性状没有作用 ⑤ 基 因A 和a都不产生突变。对自然界的种群来说，这
5个条件都成立吗
遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种
群是不存在的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生 变化，也就是说种群的进化是必然的。
种群基因频率的变化
资料探究
3.如果该种群出现新的突变型(基因型为A a 或A A ), 也就是产生新的等
位基因A , 种群的基因频率会变化吗 基因A 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A 的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益
还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。
种群基因频率的变化
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。
种群基因频率的变化
基因突变
染色体变异
不可遗传的变异
可遗传的变异
基因重组
突变
变异
4 ▲16
种群基因频率的变化
影响种群基因频率变化的因素 ① 突 变
思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么,
它为何还能够作为生物进化的原材料呢
由于种群是由许多个体组成，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。
【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：
1.3×10 ×10-5×10 = 2.6×107 ( 个 )
个 体 (1.3×10-1 )
种群
4▲17
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。
种群基因频率的变化
影响种群基因频率变化的因素 ②基因重组
猫由于基因重组而产生的毛色变异
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。
【例如】有翅的昆虫中有时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，这类昆虫却因为不 能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
种群基因频率的变化
影响种群基因频率变化的因素 ③生物的生存环境
某海岛上残翅和无翅的昆虫
4 ▲19
Part Three
自然选择对种群基因频率的影响
自然选择对种群基因频率的影响
资料探究 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾(其幼虫叫桦尺蠖)。它们夜间活动，白天栖息在
树干上。杂交实验表明，桦尺蛾
的体色受一对等位基因S和s控制，
黑色(S) 对浅色(s)是显性的。在
19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是
浅色型的，该种群中S 基因的频率 长满地衣的树干上的桦尺蛾 黑色树干上的桦尺蛾
很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S 基因的频率上
升到95%以上。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的 发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
4▲21
自然选择对种群基因频率的影响
资料探究 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,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 (计算结果填入下表)
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%
升高
S 80% 77% 73.9% 70.7%
降低
▲22
自然选择对种群基因频率的影响
资料探究 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
根据上述计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，比如，把浅色个体
每年减少的数量百分比定高些，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与步骤2 中所得的数据进行比较。
讨论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
在自然选择过程中，直接受选择的是生物的表现型；
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。
自然选择对种群基因频率的影响
变异是不定向的 自然选择是定向的 不利变异被淘汰，有利变
异逐渐积累
种群的基因频率
发生定向的改变 生物朝着一定方向缓慢进化
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。
1 . 变异是不定向的，自然选择是定向的(自然选择决定生物进化的方向)。
2.自然选择导致基因频率发生改变。
3.生物进化的实质是基因频率的定向改变。
Part Four
探究抗生素对细菌的选择作用
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
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。
探究抗生素对细菌的选择作用
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
实验原理
4▲26
①培养皿分区、标号。
②涂布平板。
③将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置。
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、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。
探究抗生素对细菌的选择作用
实验步骤
4 ▲27
①你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法
支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。
②在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的
在本实验条件下， 一般来说是有利的，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。
③滥用抗生素有什么后果
促进耐药菌的产生。
探究抗生素对细菌的选择作用
结果分析
4▲28
课堂小结
什么是种群与种群基因库
自然选择对种群基因频率变化的影响
种群基因频率的计算
▲29
Part Five
课堂练习
课堂练习
1.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( D )
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
4▲31
2.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( C )
A.18% 、82% B.36% 、64%
C.57% 、43% D.92% 、8%
课堂练习
4▲32
课堂练习
3.一只果蝇的突变体在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( c )
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
4 ▲33