人教版高中生物必修二7.2.1 现代生物进化理论的主要内容课件（31张ppt）

第二节
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
一、种群是生物进化的基本单位
一片树林中的全部猕猴
一片草地的所有蒲公英
生活在一定区域的同种生物的全部个体
1.种群概念和特点：
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
范围
同种
全部
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，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
⑴个体间可以自由交配；⑵产生可育的后代
种群是生物进化的基本单位，
也是生物繁殖的基本单位。
特点：
思考：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？
（1）基因库:一个种群中全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库。
这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。
其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。个体间的差异越大，基因库也就越大。
不会因个体死亡而消失。
2.种群基因库和基因频率：
（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率叫基因频率。
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。
人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择来改变基因频率。从图中看，显然红色基因的频率显著提高了。
A的频率=
2×30 + 60
___________
200
=
60%
a的频率=
60 + 2×10
__________
200
=
40%
Eg1:某昆虫种群中，绿色翅的基因为A，褐色翅的基因位a，从种群中随机抽出100个个体，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60和10个，那么A和a的基因频率分别是多少？
A的频率 + a率 = 1
×100%=
2AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
种群基因频率的计算
种群基因频率的计算
1.根据概念计算
若已知种群中AA、Aa和aa各基因型个体的数目，计算种群中A的基因频率。
A的基因频率=
= ×100%
2AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
A
A＋a
×100%
a的基因频率？
某基因频率=

=
某个基因的数目
等位基因的总数
×100%
纯合子个体数×2+杂合子个体数
总个体数×2
×100%
Eg2: 从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占4%，基因A和基因a的频率分别是多少？
a=1-60%=40%
A=24%+1/2×72%
=60%
种群基因频率的计算
2.根据基因型频率计算
A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率
若已知种群中AA、Aa和aa各基因型频率，计算种群中A的基因频率。
a的基因频率？
某基因频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
a的基因频率=1-A%
Eg3: 抽样调查某地女性和男性各100名发现：女性中有5位色盲患者和20位携带者，男性中有15位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？
5×2 + 20 + 15
100×2 + 100
× 100% = 15%
Xb=
种群基因频率的计算
3.X染色体上基因频率计算
Xb总数
2×女性个体数+男性个体数
×100%
Xb=
Eg4: 据调查，某校学生中基因型的比例是XBXB（42.32%）、XBXb（7.36%）、 XbXb （0.32%） XBY（46%）、 XbY（4%），则该地区 XB和 Xb 的基因频率分别是 （ ）
A.6%、8% B.8%、92%
C.78%、92% D.92%、8%
D
42.32×2 + 7.36 + 46
50×2 + 50
× 100% = 92%
XB=
思考与讨论：用数学方法讨论基因频率的改变
群体满足以下五个条件：
①种群是足够大的
②种群个体间的自由交配是随机的并能产生后代
③没有迁入与迁出
④没有自然选择
⑤没有突变产生
遗传平衡状态
亲代基因型的频率
AA
(30%)
Aa
(60%)
aa
(10%)
配子的比率
A( )
A( )
a( )
a( )
子代基因型的频率
AA( )
Aa( )
aa( )
子代种群的基因频率
A ( )
a( )
1.根据孟德尔的分离定律完善下表
30%
30%
30%
10%
36%
48%
60%
40%
16%
在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，则产生的雌雄配子为：
卵子
精子
A（ ）
a（ ）
A（ ）
a（ ）
36%
24%
16%
AA
Aa
Aa
24%
aa
60%
60%
40%
40%
亲代产生配子的概率=亲代基因的频率
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%
36%
48%
16%
60%
40%
60%
40%
60%
40%
36%
48%
16%
36%
48%
16%
2.在讨论群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？
总结：（1）若种群中个体间随机（自由）交配，则后代中的基因频率和基因型频率均不变；
（2）若种群中个体自交，则后代中的基因频率 ，而基因型频率 。
不变
发生改变
Eg6:某植物大种群中，AA个体占16﹪，aa个体占36﹪。该种群随机交配产生的后代中，AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为 （ ）
A.增大、不变、不变、不变
B.不变、增大、增大、不变
C.不变、不变、增大、不变
D.不变、不变、不变、增大
C
若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q 。因此(p＋q)=A%+a%=1。
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）
雌配子雄配子
A（ p ）
a（ q ）
A（ p ）
a（ q ）
AA = p2；Aa = 2pq；aa = q2
AA p2
Aa pq
Aa pq
aa q2
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 = AA%+Aa%+aa%=1
随机交配的种群
A
Eg7:豚鼠的种群是自由交配的，其中黑毛对白毛是显性，如果基因库中，90％是显性基因B，10％是隐性基因b，则种群中基因型BB、Bb、bb的频率分别是（ ）
A.81％、18％、1％ B.45％、40％、15％
C.18％、81％、1％ D.45％、45％、10％
Eg8:在某一种群中，已调查得知，隐性性状者占16%（等位基因用A、a表示），那么AA、Aa二种基因型个体的频率分别为（ ）
A.0.36、0.48 B.0.36、0.24
C.0.16、0.48 D.0.48、0.36
A
A
群体满足以下五个条件：
①种群是足够大的
②种群个体间的自由交配是随机的并能产生后代
③没有迁入与迁出
④没有自然选择
⑤没有突变产生
那么，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）
遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的，所以种群基因频率迟早要发生变化，种群的进化是必然的。
基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生改变。
二、 产生进化的原材料
1.可遗传变异来源：
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
2.可遗传的变异是生物进化的原材料
（3）结果：只是产生了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
（1）原因：基因突变产生新的基因，通过有性生殖过程的基因重组，可以形成多种多样的基因型。
（2）特点：可遗传变异是随机的、不定向的
突变和基因重组
自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？
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。
2× 104 × 10-5
个体
× 108
种群
=2 ×107
Eg7: 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)，那么每一代出现的基因突变数是多少呢？
有翅的昆虫中有时候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，无翅或残翅的昆虫特别多。
生物突变的有利和有害并不是绝对的，往往取决于是生物的生存环境
某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是( )
选择并解释
A
B
C
D
D
长翅的和残翅的易生存下来，中等翅的易被淘汰
s
s
长满地衣的树干上的桦尺蠖
19世纪
黑褐色树干上的桦尺蠖
s
s
20世纪
探究：自然选择对种群基因频率变化的影响
1.根据前面所学的知识做出假设：
。
自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变
2.假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色s个体每年减少10%，黑色S个体每年增加10%。该种群每年的基因型频率是多少？基因频率是多少？
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
提示：假设第1年种群个体数为100个，当黑色 （表现型）个体每年增加10%时，基因型为SS （黑色）个体第2年将会增加到11个，基因型为Ss（黑色）个体第2年将增加到22个，基因型为ss（浅色）个体第2年将减少到63个。第2年种群个体总数为96个。
4.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？
天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因。
3.在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？
变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加。
会有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食
三、 决定生物进化的方向
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进化。
1.生物进化的实质：
种群基因频率的变化
变异 不定向
自然选择
自然选择
（定向）
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
种群基因频率发生定向改变
生物朝着一定方向进行发展
导致
生物的进化并不一定要求产生新物种
原因：
结果：
总结：
1.生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本单位）
2.种群的概念和特点
3.基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系
4.生物进化的实质是种群基因频率的改变
5.突变和基因重组产生生物进化的原材料(突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境）
6.自然选择决定生物进化的方向（使基因频率定向改变）