6.3种群基因组成的变化与物种的形成课件（第1课时） 2024-2025学年人教版（2019）高中生物必修二(共26张PPT)

(共26张PPT)
第3节 种群基因组成的变化
与物种的形成 （第1课时）
一、种群和种群基因库
探究活动一（阅读P110）：
1.什么是种群？
2.种群概念的三要素是什么？
3.如何判断是否为种群？
1.种群
①定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
●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）一池塘中内的全部成年鲤鱼
（4）一个奶牛场中的全部奶牛
一、种群和种群基因库
资料1
许多昆虫的寿命不足一年，所有的蝗虫都会在秋风中死去，其中有些个体成功的完成生殖，死前在土壤中埋下受精卵，来年春夏之交部分受精卵成功的发育成蝗虫。
一个种群就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
结论
1.为什么现代生物进化理论把研究对象由个体变成种群？
思考
Thinking
一、种群和种群基因库
探究活动一：
1.什么是种群？
2.种群概念的三要素是什么？
3.如何判断是否为种群？
1.种群
①定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
②特点：
a.种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是雌雄个体可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
b.种群是生物进化和繁殖的基本单位。
一、种群和种群基因库
2.相关概念（阅读P111）：
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
②基因频率
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
③基因型频率
在一个种群中，某基因型个体占种群内全部个体的比值。
基因频率＝
该基因的总数
全部等位基因的总数
×100%
①基因库
一、种群和种群基因库
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，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么各种基因型频率是多少？A和a的基因频率是多少？
探究活动二：概念巩固
抽样的个体总数为 ____个。
AA基因型的数量= ____个；则AA基因型频率= ____________。
Aa基因型的数量= ____个；则Aa基因型频率= ____________。
aa基因型的数量= ____个；则aa基因型频率= ____________。
100
30
60
10
30÷100=30%
60÷100=60%
10÷100=10%
某昆虫决定翅色的基因频率
A=

一、种群和种群基因库
探究活动二：概念巩固
这100个个体共有____个基因，其中：
A基因的数量=_____________个；A基因的频率=______________。
a基因的数量=_____________个；a基因的频率=______________。
200
2×30+60=120
2×10+60=80
120÷200=60%
80÷200=40%
某昆虫决定翅色的基因频率
① 在种群中，基因型频率之和等于1，一对等位基因的基因频率之和也等于1。
②某个基因的频率(常)=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
一、种群和种群基因库
这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？
思考
Thinking
一、种群和种群基因库
1.假设上述昆虫种群非常大，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都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算填入下表。
亲代基因型的比值 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%
60%
40%
36%
48%
16%
探究活动二：用数学方法讨论基因频率的变化
注：基因型频率＝　　　　　　　　×100%
该基因型个体数
该种群个体总数
一、种群和种群基因库
2.想一想，子二代、子三代及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
亲代 子一代 子二代 子三代 …….
基因型频率 AA 30% 36%
Aa 60% 48%
aa 10% 16%
基因频率 A 60% 60%
a 40% 40%
36%
48%
40%
16%
60%
遗传平衡
36%
48%
40%
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
基因型频率相同吗？各代基因频率相同吗？
探究活动二：用数学方法讨论基因频率的变化
一、种群和种群基因库
亲代 子一代 子二代 子三代 …….
基因型 频率 AA 30% 36%
Aa 60% 48%
aa 10% 16%
基因 频率 A 60% 60%
a 40% 40%
36%
48%
40%
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
假设A=P， a=q则有P+q=1
AA= p2
Aa= 2pq
aa=q2
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）
探究活动二：用数学方法讨论基因频率的变化
（p+q）2=p2+ 2pq + q2 =1
一、种群和种群基因库
满足以下条件：
①种群足够大；
②雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
③没有迁入与迁出；
④三种基因型昆虫的生存能力相同
⑤不发生突变。
假设A=P， a=q则有P+q=1
（p+q）2=p2+ 2pq + q2 =1
（其中AA= p2 Aa= 2pq aa=q2）
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）
一、种群和种群基因库
迁出
迁入
突变
自然选择
死亡
无生育能力
种群基因池
对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
种群的基因频率必然会发生变化
二、种群基因频率的变化
1.变异的类型有哪些？能够为生物进化提供原材料的是什么变异？
变异
不可遗传的变异
可遗传的变异
突变
基因突变
染色体变异
基因重组
能够为生物进化提供原材料的是 。
可遗传的变异
二、种群基因频率的变化
2.基因突变和种群基因频率的变化有什么关系？
基因突变是自然界中普遍存在的。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。
3.生物自发突变的概率很低，且大多是有害的，能为进化提供原材料吗？
为什么？
可以。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，每一代就会产生大量的突变。
二、种群基因频率的变化
4.突变的有利和有害是绝对的吗？为什么？
5.综上所述，你认为影响基因频率的因素有哪些？（外因和内因）
突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。
自然选择（环境）
突变和基因重组
影响种群基因频率的因素
外因
内因
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响
基因 基因频率
19世纪中叶以前 20世纪中叶
S（黑） 5%以下 95%以上
S（浅） 95%以上 5%以下
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾。它们夜间活动，白天休息在树干上。杂交实验表明，其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基因频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见类型，S基因的概率上升到95%。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。
资料2
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响
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
作出假设
　　黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
讨论探究思路
　　假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第2～10年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？
　　提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化。
创设数字化的问题情境。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
制定并实施研究方案
创设数字化的问题情境。
计算，将计算结果填入表中。
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%
12.98%
93.2
26.18%
96
60.84%
91.18
11.46%
22.92%
65.62%
22.92%
77.08%
26.07%
73.93%
14.60%
29.44%
55.96%
29.32%
70.68%
13.31
26.84
51.03
11
22
63
12`.1
24.4
56.7
10
20
70
100
假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。
升高
降低
探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响
S（深色）基因的频率和s（浅色）基因的频率发生了怎样的变化？
　　提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响
根据提供的资料，讨论并回答下列问题：
1. 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？
2. 根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
3.根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？
直接受选择的是表型（体色），而不是基因型。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蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
自然选择决定生物进化的方向
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响
变异是
不定向的
自然选择
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
导致
实质
●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。
●自然选择决定生物进化的方向
●进化的实质：种群基因频率的定向改变
得出结论:
突变、基因重组
直接受选择的是表型
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
【探究·实践】探究抗生素对细菌的选择作用
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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。
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。
材料用具
经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。
自变量：有无抗生素
观察指标
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
【探究·实践】探究抗生素对细菌的选择作用
方法步骤
分区：用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿
分为4个区域，分别标记为①~④。
接种：取少量细菌培养液，用无菌涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹
在培养基平板上。
设置变量：用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区
域的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央，盖上皿盖。
培养：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。
观察：观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈 如果有，测量和记录每
个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值。
重复实验：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，然后重
复步骤2~5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。
注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
【探究·实践】探究抗生素对细菌的选择作用
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？
2．在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？
实验结果：抗生素纸片周围出现抑菌圈，在连续培养几代后，抑菌圈的直径____________。
实验结论：这说明抗生素对细菌产生了选择作用。
越来越小
有
无
结果和结论
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
【探究·实践】探究抗生素对细菌的选择作用
为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？
因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
讨论
在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，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。
课堂小结
生物进化的基本单位
生物进化的原材料
决定生物进化的方向
生物进化的实质
种群
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率的定向改变