【同步课件】6.3 种群基因组成的变化（第1课时）（高中生物人教版2019必修2）(共23张PPT)

(共23张PPT)
6.3.1 种群基因组成的变化
第6章 生物的进化
长颈鹿
的祖先
过度繁殖
大量长颈鹿
生存斗争
长颈长腿的长颈鹿存活
适者生存
现代长颈鹿
后代长颈鹿出现差异
(长颈长腿)
遗传变异
1、用自然选择学说解释长颈鹿的长颈形成的原因
温故知新
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，长颈长腿的个体会从此消失吗？为什么？
没有，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
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 种群 基因组成的变化
→种群是生物进化的基本单位
判断以下例子是否属于种群，并且说出判断依据
（1）两个池塘内的全部鲤鱼
（2）一个池塘中的全部鱼
（3）一个池塘里的全部青蛙
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
否
否
否
否
同种生物（鱼的种类有很多）
全部个体（还要包括蝌蚪）
同一区域
自由交配
（4）一个菜市场中的全部鲤鱼
☆种群是可进行基因交流的群体，是生物繁殖与进化的基本单位。
种群和种群基因库
2、种群的基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因
注意范围是种群不是物种。
基因库包含了种群中全部个体的全部基因，无论“优劣”。
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
该基因的总数
该等位基因的总数
×100%
特定基因型个体数
该种群个体总数
×100%
3、基因频率：
种群和种群基因库
(A%)
(A的个数)
(A和a总个数)
(AA%)
(AA的个数)
(AA、Aa和aa总个数)
基因频率 ＝
基因型频率 ＝
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。
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%
种群和种群基因库
② 一个基因的频率：①概念法
②= 该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
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
= 210/300
×100%
2×XbXb＋XBXb＋XbY
2×女数＋1×男数
= 90/300
注意
伴X遗传中，女性中基因是成对存在的，男性中基因不是成对存在的，每个个体含有一个该基因
种群和种群基因库
= 70%
= 30%
亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
亲代基因频率 A（ ） a( )
子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A（ ） a( )
子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子二代基因频率 A（ ） a( )
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
根据计算结果，想一想子二代、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。
假设：①昆虫种群数量非常大；②所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；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。
活动1
用数学方法讨论基因频率的变化
一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？
种群基因频率的变化
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
种群的基因频率将不会改变
例1：设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q =
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
(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
遗传平衡定律
种群基因频率的变化
1
不存在。自然界种群的基因频率一定发生改变。
无法进化
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
1、同时具备以上条件的种群存在吗？这说明了什么？
种群基因频率的变化
生物进化的实质： 发生改变
种群基因频率
变异
可遗传的变异
不可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
※可遗传的变异提供生物进化的原材料,其来源分为突变和基因重组。
基因突变：
产生新的等位基因，可直接改变种群基因频率
染色体变异：
改变基因数目或排列顺序，可能直接改变种群基因频率
基因重组：
产生更多基因型和性状组合，不直接改变基因频率，但不同性状对环境的适应能力不同，可影响基因频率的变化
2、导致基因频率变化的原因可能有哪些？
种群基因频率的变化
3、生物自发突变的频率很低，它为何还能作为生物进化的原材料呢？
种群基因频率的变化
【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）
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
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
正常环境
残翅、无翅
难以生存
有害突变
刮风海岛
避免吹进海里淹死
有利突变
4、自然界中生物的突变一般对生物体是有害的。为什么它还能作为生物进化的原材料呢？
种群基因频率的变化
长满地衣的灰色树干
工业革命前
灰色(ss)桦尺蛾多
工业革命后
环境污染的黑色树干
黑色(S_)桦尺蛾多
S频率低，s频率高
S频率高，s频率低
观察现象
提出问题
作出假设
桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
自然选择对种群基因频率变化的影响
突变和重组都是不定向的，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
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%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S 20% 23%
s 80% 77%
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
自然选择对种群基因频率变化的影响
(1)请分析S、s基因产生的原因，并分析可遗传变异在生物进化中的意义。
基因突变；可遗传变异产生了大量的不定向的变异，为生物的进化提供了原材料。
自然选择使种群的基因频率发生定向改变，自然选择决定了生物的进化方向。
自然选择作用的对象：
直接对象： 间接对象： 根本对象：
表型
基因型
基因
发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
表型。因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因。
(3)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？
(4)桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
(2)自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用？
自然选择对种群基因频率变化的影响
原种群
不定向变异
突变,基因重组
不同性状
自然选择：
直接选择:
根本选择:
不利变异
不断淘汰
有利变异
积累加强
种群基因频率定向改变
(生物进化的实质)
生物定向进化
有利变异的基因频率不断增大
有害变异的基因频率逐渐减小
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。
定向的
小结：
自然选择对种群基因频率变化的影响
个体的表型
基因
自然选择对种群基因频率变化有什么影响？
探究抗生素对细菌的选择作用
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
基因频率的改变
突变和基因重组
自然选择
1、课本p114
2、大本p106-p110
作业
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，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
实验原理
目的要求
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。
抑菌圈
（直径越大，抗生素的作用越强）
自变量：
因变量：
有无抗生素
细菌是否被杀死（有无抑菌圈）
探究抗生素对细菌的选择作用
实验步骤
1
2
3
4
5
6
分区
接种
设置变量
培养
观察
重复实验：
第二代、第三代
①
②
③
④
①区放置不含抗生素
②③④区放含有抗生素的纸片
观察有无抑菌圈
测量抑菌圈直径
→判断是否抑菌
→判断抑菌强弱
探究抗生素对细菌的选择作用
实验结果和结论
1．在培养基上是否有细菌生长 在放有抗生素纸片的区域呢
有
无
2．在连续培养几代后：
（1）抑菌圈的直径发生了什么变化？
越来越小
抗生素对细菌抑制作用越来越弱，抗生素对细菌有选择作用
（2）这说明抗生素对细菌产生了什么作用？
探究抗生素对细菌的选择作用
讨论
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
2.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。抗生素只有筛选的作用，不会影响变异的发生。
3.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？
有利，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。
4.滥用抗生素有什么后果？
促进耐药菌的产生。
如有不当之处
敬请批评指正
谢谢聆听