河南省郑州市第一中学人教版高中生物必修二课件：7．2．1种群基因频率的改变与生物进化（共49张PPT）

(共50张PPT)
达尔文的自然选择学说主要内容:
过度繁殖
生存斗争
遗传变异
适者生存
回顾所学
选择的结果
选择的基础
选择的手段
进化的内因

第7章 现代生物进化理论
第2节 现代生物进化理论的主要内容
一 种群基因频率的改变与生物进化
思维碰撞
情景：假如在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。
讨论：
1.该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？


2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给后代？


3.如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？
绿色个体即使不被捕食者捕食，也可能因其他原因中途夭折。
只有在群体中通过有性生殖，才能将基因传给子代，将基因A保留下来。
不一定
种群
一 、种群是生物进化的基本单位
1.种群
⑴概念
是指生活在 ________
的 _____ 生物的_____
个体。
一定区域
同种
全部
⑵实例
一片草地上的所有蝗虫
判断下列是否属于一个种群
（1）一个池塘中的全部鱼
（2）一个池塘中的全部鲤鱼
（3）两个池塘内的全部青蛙
（4）一片草地上的全部植物
（5）一片草地上的成年梅花鹿
否
是
否
否
否
种群的判断原则：同一地区，同种生物，全部个体，
注意一些笼统的词，如：鱼，羊，鼠，蛇，牛等等。
一 、种群是生物进化的基本单位
1.种群
⑴概念
⑵实例
⑶特点
是生物_________的基本单位
繁殖
交配
产卵
种群内个体彼此可以交配，实现基因交流。
P114
思考：如何分析种群的基因组成和变化呢？
一 、种群是生物进化的基本单位
2.基因库
一个种群的全部个体
所含的全部基因叫做
这个种群的基因库。
3.基因频率
在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因数的比率
4.基因型频率
在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。
例：从某种种群中随机抽200个体，测知基因型为AA、Aa、aa个体分别为60、100、40，其中A的基因频率是多少？AA，Aa的基因型频率？
解：这200个个体共有400个基因。
其中： A基因：2×60+100=220个。
A基因的频率：220÷400=55%。
AA基因型的频率：60÷200=30%
Aa基因型的频率：100÷200=50%
例2：在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型AA的个体占14%，基因型Aa的个体
占76%，基因A和a的频率分别是多少？
一个种群中一对等位基因的基因频率之和等于1
基因频率=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率
A=52%
a=48%
例3：在对某工厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人，那么这个群体中色盲基因的频率为？
6%
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%那么A、a的基因频率分别是？
探究活动：用数学方法讨论基因频率的改变
60%和40%
这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？
假设该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;
④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同(也就是说自然选择对A、a控制的翅色性状没有作用);
⑤没有基因突变和染色体变异。
教材P115 思考与讨论 用数学方法讨论基因频率的变化
30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
A 60%
a 40%
卵子
A 60%
a 40%
精子
36%
AA
24%
Aa
24%
Aa
16%
aa
种群中所有个体随机交配时，运用棋盘法解答：
亲代基因型的频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比率 A( ) A( ) a( ) a( )
子一代基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A ( ) a( )



36%
48%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
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？
如果满足上述五个条件，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代的遗传中是 或者说保持着基因平衡。
稳定不变的
哈代－温伯格平衡(遗传平衡定律)
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%
遗传平衡定律——哈代—温伯格定律
内容：在理想状态下，各等位基因的频率和基因
型频率在遗传中是稳定不变的，及保持着基因平
衡。
此时各基因频率和各基因型频率存在如下等式关
系并且保持不变
若用p代表基因A的频率，q代表基因a的频率，
则：∵ p+q =1， ∴（p+q）2=p2+2pq+q2=1；
其中：
p2代表纯合子（AA）的频率
q2代表纯合子（aa）的频率
2pq代表杂合子（Aa）的频率
在自然条件下，哈代-温伯格定律所需的五个条件是难以全部同时满足的，因而种群的基因频率必定发生改变。而生物进化的实质就是种群的基因频率发生改变，所以进化是必然要发生的。
例4.已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗
传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000.请
问，在人群中苯丙酮尿症致病基因的基因频率以
及携带此隐性基因的杂合基因型频率各是多少？
a%=1%
Aa的频率为1.98%
注意：遗传平衡在自然状态下无法达到，但在一个足
够大的种群中，如果个体间是自由交配的且没有明显
的自然选择的话，我们往往近似地看做符合遗传平衡。
如人类种群、果蝇等比较大的种群中，一些单基因性
状的遗传是可以应用遗传平衡定律的
例5.某地区10000人中有一个白化病患者，求该地区一
对正常夫妇生下一个白化病小孩的几率？
aa的概率为1/10201
例6.蜗牛的有条纹（A）对无条纹（a）为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹（AA）个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是（ ）
A.30%，21% B.30%，42%
C.70%，21% D.70%，42%
D
从理论上讲，在一个大的种群中，如果没有突变和迁移，
只要个体间可以自由交配，这个种群经过一代就可以达
到遗传平衡。
生物进化的实质是种群基因频率的改变
如果种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
基因突变产生新的等位基因，可使种群的基因频率会变化。
基因A2的频率可能增加或减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。
基因频率的变化能反映生物进化的方向。进化过程中基因频率逐渐增大，反映这一性状对环境的适应能力强。
例7.某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：
(1)植物的A、a基因频率分别___________。
(2)若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占________、________。这时，A、a的基因频率分别为________、________。
(3)依据现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化_______________。原因是_________。
55% 45%
42.5%
32.5%
没有发生进化
基因频率没有改变
55% 45%
达尔文曾指出：
可遗传的变异是生物进化的原材料。
情景：假如在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。
达尔文曾指出：
可遗传的变异是生物进化的原材料。
达尔文曾指出：可遗传的变异是生物进化的原材料。
可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
突变和基因重组产生进化的原材料
二、 突变和基因重组产生进化的原材料
思考：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？
例题：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2× 104 × 10－5
个体
× 108
种群
= 2 ×107
情景：在某海岛上短翅的昆虫中有时会出现长翅和无翅的突变类型。
突变的有害和有利并
不是绝对的，它取决
于生物的生存环境。
长满地衣的树干上的桦尺蠖
“探究自然选择对种群基因频率的影响”
三 、自然选择决定生物进化的方向
探究：自然选择对种群基因频率的影响
假设因为环境影响，种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%
自然选择使基因频率定向改变。
结论: 自然选择决定生物进化的方向
第1年 第2年 第3年 第4年
基因型频率 SS深 10
10% 11 11.5% 12.1
13% 13.3
14.6%
Ss深 20
20% 22
22.9% 24.2
26% 26.6
29.3%
ss浅 70
70% 63
65.6% 56.7
61% 51
56.1%
总数 100 96 93 90.9
基因
频率 S 20% 23% 26% 29.3%
s 80% 77% 74% 70.7%
例：用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。
(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有______的特性，而这种特性是生物进化的 。
(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了______作用，而这种作用是______的，它决定着生物进化的______。
变异
原材料
选择
方向
定向的
回顾：现代生物进化理论的内容
种群是生物
进化的基本
单位
一、种群基因频率的改变与生物进化
基因库
基因频率
突变和重组为
生物进化提供
原材料
自然选择决定
生物进化的方向
生物进化的实质是种群基因频率
的定向改变
19世纪中叶以前
S：5%以下
20世纪中叶
S：95%以上
桦尺蠖
这两种桦尺蠖是不是同一物种？
第7章 现代生物进化理论
第2节 现代生物进化理论的主要内容
二 隔离与物种的形成
物种: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。
阅读课本119页,理解物种的概念,并分析以下生物是否属于同一物种
是 否 否
马
驴
骡
分析讨论：不同“人种”通过婚配能否将本人
种的基因传播到其他人种中去? 马和驴通过
交配繁殖能否将本物种的基因输入到对方物
种中去?
黑色人种AA
白色人种aa
混血儿Aa
可育
…
共同的基因库
马AA
驴bb
骡Ab
不能建立共同的基因库
死亡
结论：不同物种之间不能进行基因交流
白色人种aa
不可育
隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自 由交流的现象。
不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育后代的现象。
同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
阅读课本119页,理解隔离的概念,并找出常见
的隔离类型有哪些？
1.阅读以下资料，分析相关生物的隔离类型？
问题分析
春天花园里万紫千红,各种植物竞相开花。花粉在空气中飘散,但是花粉只有落在同种植物的雌蕊上才能完成受精作用,结出丰硕的果实。
自然界中老虎和狮子各有天性，相互之间并不亲近，然而在人类的影响或主使之下雄狮和雌虎交配产生了后代——狮虎兽。
国内第一只狮虎兽“利利”诞生于法国，是由雄非洲狮“哈里”与雌东北虎“珍珍”在1981年一个极其偶然的机会生下,落户在四川雅安的碧峰峡生态动物园。然而“利利”在这个世界上生活了20年,却终生不育。
2.造成生殖隔离和地理隔离的主要原因是否相同？这些隔离产生的原因是来自于生物的内因、外因?
思考
地理隔离：由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍
生殖隔离：由于季节隔离；形态隔离；行为隔离；不亲和性；杂种不活；杂种不育等。
3.在地理隔离中如果将隔离因素撤除后生物之间还有可能进行基因交流吗?如果可以基因交流，种群将怎样发展？(以东北虎和华南虎为例分析)
问题分析
形成共有的基因库共同进化
繁衍生息
可育后代
探究：隔离在物种形成中的作用
阅读以下资料，分析讨论相关问题
问题分析
1.加拉帕戈斯群岛与南美洲大陆之间的海峡，以及各岛屿之间的海峡,能不能造成生物之间的地理隔离?
2.加拉帕戈斯群岛上各岛屿的地理环境条件,以及生活的植被类型对岛屿上动物的生存是否造成影响,能否造成该岛屿上动物的”环境选择”?
资料2 达尔文在环球考察中观察到,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。
问题分析
1.推测加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀，最早可能来自于哪里?在此之前它们有可能是同一种群吗?
2.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后先在两个岛屿上形成两个初始种群.这两个种群的个体数量都不多，它们的基因频率一样吗?
3.不同岛屿上的地雀在繁衍生息的过程中产生突变的情况是否相同?它们之间是否相互影响?
4.对不同岛屿上的地雀种群来说,环境选择的方向、选择的结果是否相同?这对种群基因频率的变化会产生什么影响?
变异、选择
变异A
基因频率改变
种群A
地
理
隔
离
自然选择
差异不断积累
生殖隔离
变异类型A
新物种A
变异、选择
变异B
基因频率改变
种群B
自然选择
差异不断积累
变异类型B
新物种B
同一种群（共同的基因库）
试着画出新物种形成的流程图
原物种
地理隔离
种群1
自然选择
生殖隔离
新物种1
变异1
种群2
变异类型1
基因频率改变
……
自然选择
新物种2
变异2
变异类型2
基因频率改变
……
任务5
经过长期的地理隔离而达到生殖隔离
隔离是物种形成的必要条件
1. 判断下列表述是否正确
（1）发生在生物体内的基因突变,有可能使种群的基因频率发生变化。 ( )
（2）两个种群间的生殖隔离一旦形成,这两个种群就属于两个物种。 （ ）
（3）物种大都是经过长期的地理隔离，最后出现生殖隔离而形成的。 （ ）

当堂检测
思考：
二倍体西瓜和四倍体西瓜是同一个物种吗？为什么？
不是。二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交的后代（三倍体西瓜）是不育的。即二者存在生殖隔离。
物种的形成还可以不经过地理隔离，并且在很短时间内达到生殖隔离。如四倍体西瓜的形成。
2.不同生物的细胞色素c与人的比较
依据表中资料找出，与人的亲源关系最近﹑最远的生物。
生物名称 氨基酸
差别 生物名称 氨基酸
差别
黑猩猩
猕猴
袋鼠
豹
马
鸡
响尾蛇 0
1
10
1l
12
13
14 金枪鱼
鲨鱼
天蚕蛾
小麦
链孢霉
酵母菌 21
23
31
35
43
44
现代生物进化理论的基本观点
2.进化的基本单位是：
种群
1 .现代生物进化理论的核心：
3.进化的实质是：
种群基因频率的定向改变
自然选择学说
4.物种形成的基本环节是：
隔离——
提供进化的原材料
突变和基因重组——
使基因频率定向改变，决定进化的方向。
自然选择——
物种形成的必要条件