6.3种群基因组成的变化与物种的形成 课件(共44张PPT) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2（共44页）

(共44张PPT)
第六章 生物的进化
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成
AA
AA
Aa
Aa
aa
aa
aa
AA
AA
AA
aa
问题探讨
假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。
讨论：
1.超猴使猕猴种群强大起来，但没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，这能不能说猕猴群体进化了？
2.假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群体中扩散开来？
不能
能
具有有利变异表型的个体通过繁殖将控制有利变异的基因在群体扩散，生物才能进化
※种群是生物进化的基本单位。
一 种群基因组成的变化
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。
一片树林中的全部猕猴是一个种群
一片草地上的所有蒲公英是一个种群
（1）一个池塘中的全部鱼
（2）一个池塘中的全部鲤鱼
（3）两个池塘内的全部鲤鱼
（4）一片草地上的成年梅花鹿
否
是
否
否
一、种群和种群基因库 P110
2、种群的特点：
※种群是生物繁殖的基本单位。
种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实行基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？
一、种群和种群基因库 P110
3、种群的基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因
其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分
这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，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。
基因频率=
某基因的总数
全部等位基因的总数
×
100%
1、100个体数的全部等位基因总数为_______
200
2、A基因为___________ 个，a基因为___________ 个
2×30+60=120
2×10+60=80
A频率=
120
200
= 60%
a频率=
80
200
= 40%
2
4、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
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，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。
基因型频率=
该基因型个体数
该种群个体总数
×100%
AA基因型频率=
30
100
= 30%
Aa基因型频率=
60
100
= 60%
aa基因型频率=
10
100
= 10%
5、基因型频率：
快捷计算：
一个基因的频率=它的纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
A频率=AA% + 1/2Aa%
a频率= aa% + 1/2 Aa%
例1．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（ ）
A．18%、82% B．36%、64% C．57%、43% D．92%、8%
C
P114
提示：X染色体上基因频率计算(XBXb)
XBXb基因型=
XBXb的总数
个体总数
×100%
XB基因型=
Xb基因型=
例2:某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11人，求XB,Xb的频率。
解:
×100%
5×2 ＋15 ＋11
200×2 ＋200
Xb%=
= 6%
XB%=1—6%
= 94%
思考·讨论
亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的 比值 A( ) A( ) a( ) a( )
F1基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
F1基因 频率 A( ) a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
A=36%+24% a=16%+24%
A=60% a=40%
F2基因型 频率 AA( 36%) Aa(48%) aa(16%)
想一想：后续子代的种群基因频率会同子一代一样吗？
1、如果一个种群符合下列条件：
①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没有自然选择
⑤也没有基因突变和染色体变异。
F2基因 频率 A( ) a( )
60%
40%
A=36%+24% a=16%+24%
如果符合这5个，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一代代稳定不变，保持平衡。
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 p + q = 1 ，且：
aa 基因型的频率
AA 基因型的频率
Aa 基因型的频率
( p + q )2 = p2 + 2pq + q2=1
如果一个种群符合下列条件：
①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没有自然选择 ⑤也没有基因突变和染色体变异。
遗传平衡定律（哈代 — 温伯格定律）：
如果一个种群符合下列条件：
①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没有自然选择 ⑤也没有基因突变和染色体变异。
理想种群
所以，种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
思考·讨论
2、对于自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？
不可能都成立
3 .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，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2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A2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，这取决于生物生存的环境。
思考·讨论
二、种群基因频率的变化 P112
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
特点：
随机的、不定向的。
（突变和基因重组）
　　
　　如果果蝇一组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率是10－5，对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说每一代出现的基因突变数是：
　　
知识海洋
在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，那么，它为什么还能作为生物进化的原材料呢？
2×1.3× 104 × 10-5
× 108
=2.6 ×107
由此可见，虽然基因突变频率很低，但放到种群中每一代都会有可观的变异量，虽然大多数都是有害的，但是总会出现一些更适应环境的变异，在自然选择过程中被保留下来并逐代积累。
基因突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现多种多样的可遗传的变异类型
形成了进化的原材料，不能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
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，树干上长满了浅色的地衣，桦尺蛾几乎都是浅色的，该种群中黑色（S）的基因频率很低，在5%以下
20世纪中叶，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，黑色（S）基因的频率上升到95%以上。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
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？
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，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
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。
讨论
3.桦尺蛾的深色性状是不是总是对它的生存有利？
不是，变异的有利有害取决于它所生存的环境。
变异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。
某海岛上残翅和无翅的昆虫
二、种群基因频率的变化 P112
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
※自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
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。
※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
探究抗生素对细菌的选择作用
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。
通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
实验目的
探究 实践
探究 实践
1、用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号
实验步骤
2、将细菌涂布在培养基平板上
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
3、①号区域的中央放置不含抗生素纸片和②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片
4、将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
5、观察并测量抑菌圈直径,并取平均值
6、从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
实验结果和结论：
抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。
抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代
1 2.26 1.89 1.62
2 2.41 1.91 1.67
3 2.42 1.87 1.69
平均值 2.36 1.89 1.66
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
有利的，基因突变具有随机性和不定向性，有利或有害取决于所处的环境条件，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故为有利变异。有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。
抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
2、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？
探究抗生素对细菌的选择作用
探究 实践
滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。
3、滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？
结论：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。
探究抗生素对细菌的选择作用
二 隔离在物种形成中的作用
·PART 02·
一、物种的概念
1、概念：
能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
同一物种可以分布在不同区域，构成不同的种群。
①全世界的人都是一个物种吗？
人都是一个物种，无论什么肤色的人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。
一、物种的概念
马（2n=64)
驴（2n=62)
②马跟驴是一个物种吗？
马和驴不是一个物种，
因为马与驴交配产生的
后代骡没有生殖能力。

骡子（2n=63)骡是不育的
不同物种之间一般是不能交配的，即使交配成功也不能产生可育后代，这种现象叫做生殖隔离。
（1）生殖隔离
哪些情况会导致生殖隔离呢？
荇菜与梅花因花期不同而出现生殖隔离
孔雀与巨嘴鸟因求偶方式不同二出现生殖隔离
狮子与老虎因杂种不育而形成生殖隔离
曼陀罗的花粉在其他植物的花的柱头上不能完全萌发成为花粉管，使得两性生殖细胞不能融合而形成生殖隔离
不同物种个体间因生殖隔离而不能进行基因交流。
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
东北虎
华南虎
（2）地理隔离
二、隔离及其在物种形成中的作用
1.隔离的概念:
在自然状态下，基因不能自由交流的现象统称为隔离
2.隔离的种类：
（1）生殖隔离
（2）地理隔离
不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功，也不能产生可育的后代。如马和驴.
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。如东北虎和华南虎.
地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？
由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成不同亚种，最终形成生殖隔离。
二、隔离及其在物种形成中的作用
达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。
加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160~950km。
不同岛屿的环境有较大差别
二、隔离及其在物种形成中的作用
在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。
这些地雀的喙差别很大，不同种之间
存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲
大陆上，却看不到这13种地雀的
踪影。
加拉帕戈斯群岛的地雀
原始种群
地理隔离
多个小种群
突变和基因重组
自然选择
基因频率改变
生殖隔离
不同的
新物种
二、隔离及其在物种形成中的作用
加拉帕戈斯群岛的地雀是通过长期地理隔离形成新物种，产生生殖隔离的著名实例。
同一物种
地理隔离，阻隔基因交流
突变、基因重组
种群基因库出现明显差异
自然选择，基因频率发生改变
生殖隔离，新物种形成的标志
物种形成的三个环节
①突变和基因重组产生进化的原材料
②自然选择导致种群基因频率的定向改变
③隔离是物种形成的必要条件
新物种
二、隔离及其在物种形成中的作用
1、经过漫长的地理隔离，一定会形成生殖隔离吗？
不一定
如果两个种群生活环境都不发生变化，或者变化很小，两个种群的进化方向相同，有可能不会产生生殖隔离
2、新物种形成一定要经过地理隔离吗？
不一定
不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离。
例如二倍体植株染色体加倍成了四倍体植株，二者杂交后代产生的三倍体植株是高度不育的，存在生殖隔离
思考：
练习与应用
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
1．判断下列与隔离有关的表述是否正确。
（1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（ ）
（2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间犹豫地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ）
√
√
一、概念检测
练习与应用
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
2．19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ ）
A．两者尚未形成两个物种
B．两者的外部形态有明显差别
C．两者之间已经出现生殖隔离
D．两者的基因库向不同方向改变
D
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
【高中生物新教材】种群基因组成的变化与物种的形成PPT教学课件1
一、概念检测
练习与应用
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
1.不育的。由斑马和驴的染色体数目可知，斑驴兽为53条染色体（奇数），杂交后代联会紊乱，无法通过减数分裂产生正常配子。
2.
（1）从科研角度，可以帮助人们更多了解生命奥秘；
（2)从生命伦理角度，狮虎杂交后代易出现免疫力低、夭折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；
（3）从生物学角度，狮和虎的自然分布区不同，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合他们天然分布区和习性特点的生活环境，将二者分区饲养，以体现对自然和生命的尊重。
二、拓展应用