6.3.1种群基因组成的变化（第1课时）人教版（2019）必修2 (课件共17张PPT)

(共17张PPT)
第六章 第3节
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
复习回顾
达尔文自然选择学说对长颈鹿形成的解释：
1.自然选择直接作用的对象是什么？
直接作用对象：个体表型
2.这个颈长的个体会永远存活吗？
不会
3.个体死亡，表型消失，自然选择的作用消失了吗？为什么？
没有
4.研究生物的进化，仅研究个体和表型够吗？
不够的，还必须研究群体基因组成的变化
→种群是生物进化的基本单位
一、种群和种群基因库
1.种群:
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
一片树林中的全部猕猴
一片草地上的所有蒲公英
一个培养皿中大肠杆菌
判断下列情况是否属于种群：
一个池塘中的全部鱼（ ） 一个池塘中的全部鲤鱼（ ）
两个池塘内的全部草鱼（ ） 一片草地上的成年梅花鹿（ ）一个学校的所有人（ ） 一个菜市场中的全部鲤鱼( )
×
√
×
×
×
×
一、种群和种群基因库
2.种群基因库
(1)基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因
(2)基因频率：
在基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值
基因频率 ＝
该基因的总数
该等位基因的总数
×100%
(A%)
(A的个数)
(A和a总个数)
(3)基因型频率：
在基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值
基因型频率 ＝
特定基因型个体数
该种群个体总数
×100%
(AA%)
(AA的个数)
(AA、Aa和aa总个数)
一、种群和种群基因库
这100个个体共有_____个基因，其中：
A基因的数量=___________________个
a基因的数量=____________________个
A基因的频率=____________________%
a基因的频率=____________________%
例1：在某昆虫种群中，决定体色为黑色的基因是A，决定体色为褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取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。
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。
AA基因型频率为：
Aa基因型频率为：
aa基因型频率为：
A基因的频率=____________________
a基因的频率=____________________
30/100 = 30%
60/100 = 60%
10/100 = 10%
200
2×30+60=120
2×10+60=80
120÷200=60
80÷200=40
30%+30%= 60%
10%+30%= 40%
一、种群和种群基因库
例2：某学校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，那么XB、Xb的基因频率是多少？
XB的基因频率为:
XB%=
Xb的基因频率为:
Xb%=
×100%
2×XBXB＋XBXb＋XBY
2×女数＋1×男数
= 70%
×100%
2×XbXb＋XBXb＋XbY
2×女数＋1×男数
= 30%
注意
伴性遗传，男性中基因每个个体含有一个基因，女性中每个个体有2个基因
一、种群和种群基因库
——用数学方法讨论基因频率的改变
1.假设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，没有迁入和迁出，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。
亲代基因型比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A( ) A( ) a( ) a( )
子一代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A( ) a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
(1)根据孟德尔分离定律，完成下表。
一、种群和种群基因库
(2)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？
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。
(3)要使种群的基因频率不发生改变，此种群应具备哪些条件？
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 60%
a 40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
一、种群和种群基因库
遗传平衡定律（哈代 — 温伯格定律）：
例1：设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
当群体满足以下五个条件：
①种群非常大； 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基因不产生突变
种群的基因频率将不会改变
(p+q)2=p2+2pq+q2=1
AA 基因型的频率
Aa 基因型
的频率
aa 基因型的频率
一、种群和种群基因库
(4)同时具备以上条件的种群存在吗？这说明了什么？
不存在。自然界种群的基因频率一定发生改变。
无法进化
先打破平衡
种群较小
不自由交配
有迁入、迁出
有自然选择
有基因突变
遗传平衡
生物怎么进化？
基因频率发生改变
进化
生物进化：种群基因频率一定会改变
二、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。
1.基因频率变化的原因
基因突变
染色体变异
基因重组
变异
可遗传变异
不可遗传变异
突变
生物进化的原材料
2.生物进化的原材料：可遗传变异。其来源分为突变和基因重组。
二、种群基因频率的变化
生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？
3.突变作为进化原材料的原因
种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。
例：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
×108
= 2 .6×107（个）
突变的多害少利是绝对的吗？
“利”和“害”都是相对于环境而言的。
突变和重组都是随机的，不定向，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
——探究自然选择对种群基因频率变化的影响
英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)浅色(s)
19世纪中叶以前
20世纪中叶
s>95%
s<5%
工业污染
桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低？
1.提出问题：
自然选择可以使种群的基因频率定向改变。
2.作出假设：
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%
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
(1) 树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
自然选择使基因频率定向改变
(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？
种群基因频率改变导致生物进化
结论：自然选择决定生物进化的方向
讨论：
会，因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多个体可能没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
表现型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蠖时，看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
3.自然选择决定生物进化的方向
不定向的变异
不利变异（基因）
有利变异（基因）
淘汰
种群的基因频率定向改变
生物定向进化
多次选择和积累，通过遗传
自然选择
小结：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
决定生物进化的方向
生物进化的实质：
种群基因频率的定向改变
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
课堂小结
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
基因频率的定向改变
突变和基因重组
自然选择