6.3种群基因组成的变化与物种的形成（第1课时）课件(共30张PPT)-2025-2026学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共30张PPT)
第3节 种群基因组成的变化
与物种的形成 （第1课时）
目标
01
02
03
教学目标
运用数学思维阐释生物进化的原因。（科学思维）
引导人们关注不正确使用抗生素带来的危害，关注人体健康。（社会责任）
理解种群是生物进化的基本单位。
（生命观念）
情境导入
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，那该猴的出现在进化史上有没有意义呢？为什么
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，若干年后，超猴的表型（基因）能否在群体中扩散开来？你认为研究进化应该以个体还是群体为单位呢？
进化的基本单位：种群（群体基因组成的变化）
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。
●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）两个池塘内的全部鲤鱼
（4）一池塘中内的全部成年鲤鱼
（5）一个奶牛场中的全部奶牛
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：
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
探究活动二：概念巩固
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？
AA基因型频率为:30%
Aa基因型频率为: 60%
aa基因型频率为: 10%
A=
30×2+60
200
×100%
= 60%
a=
60+10×2
200
×100%
= 40%
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
一、种群和种群基因库
例2.某种群中基因型XBXB有20个， XBY有5个， XBXb有20个， XbY有5个，计算下列基因频率和基因型频率：
（1）基因型频率： XBXB _______ XbY _______
（2）基因频率：XB______ Xb_______
40%
10%
XBXB基因型频率= XBXB个体数/所有个体=20/（20+5+20+5）=40%
XbY基因型频率= XbY个体数/所有个体=5/（20+5+20+5）=10%
XB基因频率= XB基因数/（ XB基因数+ Xb基因数）
XB基因频率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=56/90=72.2%
72.2%
27.8%
探究活动二：概念巩固
一、种群和种群基因库
探究活动三：用数学方法讨论基因频率的变化
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%
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？
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%
一、种群和种群基因库
3：若基因型为aa的褐色个体在绿色的树叶上容易被天敌发现，假如从亲代开始褐色个体繁殖前全部被天敌吃掉，请完成表格：
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 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（ ） 一、种群和种群基因库
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）
A=P， a=q
p+q=1
（p+q）2=p2+ 2pq + q2 =1
（其中AA= p2 Aa= 2pq aa=q2）
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。
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
探究活动三：
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？
2.基因突变和种群基因频率的变化有什么关系？
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？
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？
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？
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。
【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）
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？
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
基因重组
影响种群基因频率的因素
二、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。
二、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。
二、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
制定并实施研究方案：
1. 创设数字化的问题情境。
2. 计算，将计算结果填入表中。
3. 根据计算结果，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中所得数据进行比较。
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%。
第一年 第二年 第三年 第四年 …….
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S（黑） 20% 23%
S（浅） 80% 77%
升高
降低
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
二、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
分析结果：
S（深色）基因的频率逐渐上升，s（浅色）基因的频率逐渐下降
在黑色背景下，浅色桦尺蛾被天敌发现和捕食的几率大于黑色的桦尺蛾，但不影响桦尺蛾的生存和繁殖，直接受选择的是表现型
得出结论
在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向
二、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
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？
树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，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。
二、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
3.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？
发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
4.根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？
自然选择决定生物进化的方向
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
二、自然选择对种群基因频率变化的影响
●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
结论：
与社会的联系
碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005-2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。
年份 2005 2006 2007 2008
住院患者该类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
思考：
1.表中数据说明抗生素的人均使用量和细菌对该抗生素的耐药率之间是什么关系呢？
2.你能从进化的角度解释细菌耐药率产生的原因吗？
3.我们应该怎么做呢？
合理使用抗生素！
正相关
变异
抗生素选择
细菌朝耐药率高的方向进化
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
练习与应用
一、概念检测
1.从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程，判断下列相关表述是否正确。
(1）某地区红绿色盲患者在男性中约占，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。( )
(2)基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的,不受环境的影响。( )
(3)生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。( )
√
×
√
练习与应用
2.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（ ）
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
D
练习与应用
3．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
练习与应用
4.一只果蝇的突变体在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（ ）
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
C