6.3种群基因组成的变化与物种的形成 ppt课件--2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、 拉马克进化论拉马克进化论1.1.当今所有生物都是由更古老的生物当今所有生物都是由更古老的生物进化进化而来；而来；达尔文自然选达尔文自然选择学说择学说过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存本质？研究水平？本质？研究水平？现代生物进化现代生物进化理论理论1.1.遗传变异遗传变异的认识：的认识：性状水平性状水平基因基因水平水平2.2.适应及物种形成适应及物种形成等研究：等研究：个体个体水平水平种群种群水平水平2.2.适应的形成适应的形成是由于是由于用进废退和获得性遗传用进废退和获得性遗传。第第3节节 种群基因组成的变化种群基因组成的变化 与物种的形成与物种的形

2、成 你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？这两种观点都有一定的道理，但都这两种观点都有一定的道理，但都不全面不全面。因为。因为它们它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位单位这一重要观点。这一重要观点。先有鸡还是先有蛋？先有鸡还是先有蛋？生物进化的过程生物进化的过程是是种群基因库在环境的选择作用种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成，以新种群与祖先种群形成生生殖隔离殖隔离为标志

3、，为标志，并不是在某一时刻突然有一个个并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种体或一个生殖细胞成为一个新物种。一 种群基因组成的变化(一一)种群：种群：生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物全部个体同种生物全部个体的集合。的集合。(eg(eg一片树林中的全部猕猴一片树林中的全部猕猴)一片草地上的所有蒲公英一个非洲象种群（部分个体）注：种群是生物体繁殖、进化的基本单位。注：种群是生物体繁殖、进化的基本单位。(二二)基因库：基因库：一个一个种群种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因。(eg(eg一片树林中的全部猕猴的所有基因一片树林中的全部猕猴的所有基因)种群

4、基因库的组成是种群基因库的组成是不断变化不断变化的，主要体现在的，主要体现在基因频率基因频率和和基因型频率基因型频率的改变上。的改变上。1.基因频率基因频率 在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因某个基因占占全部等位基因数全部等位基因数的比值。的比值。2.基因型频率基因型频率 在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某种基因型某种基因型占占全部个体全部个体的比值。的比值。(一般为一般为2 2个，个，egAegA、a)a)例如：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是例如：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A A，褐色的基因褐色的基因是是a a，从这个种群中随机抽取，从这个种群中随机

5、抽取100100个个体，测得基因型为个个体，测得基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。个。(1)(1)100100个体数的全部等位基因总数为个体数的全部等位基因总数为 个个200200(2)(2)A A基因为基因为 个，个，a a基因为基因为 个个2 230+60=12030+60=1202 210+60=10+60=8080A A频率频率=120120200200=60%60%a a频率频率=8080200200=40%40%AAAA基因型频率基因型频率=3030100100=30%30%AaAa基因型频率基因型频率=60%60%aa

6、aa基因型频率基因型频率=10%10%用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化假设：昆虫种群非常大假设：昆虫种群非常大；所有的雌雄个体间都能所有的雌雄个体间都能自由交配自由交配并产生后代；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；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；基因基因A和和a都不产生突变都不产生突变亲代亲代基因型基因型的比值的比值AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)配子配子的比值的比值A()A()A()A()a()a()a()a()F F1 1基因型频率基因型频率AA()AA()

7、Aa()Aa()aa()aa()F F1 1基因频率基因频率A()A()a()a()30%30%30%10%40%60%16%48%36%亲代基因频率想一想，想一想，F F2 2、F F3 3以及若干代以后，种群的基因频率会同以及若干代以后，种群的基因频率会同F F1 1一样吗？一样吗？用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化亲代亲代基因型基因型的比值的比值AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)配子配子的比值的比值A()A()A()A()a()a()a()a()F F1 1基因型频率基因型频率AA()AA()Aa()Aa()aa()

8、aa()F F1 1基因频率基因频率A()A()a()a()F F2 2基因型频率基因型频率AA()AA()Aa()Aa()aa()aa()F F2 2基因频率基因频率A()A()a()a()30%30%30%10%40%60%16%48%36%亲代基因频率40%60%16%48%36%若满足上述五个条件，若满足上述五个条件，则则子代间子代间的的基因型频率基因型频率和和基因频率基因频率都是都是稳定稳定不变不变的，即保持遗传平衡状态。的，即保持遗传平衡状态。这就是这就是哈代哈代-温温伯伯格定律格定律，也叫也叫遗传遗传平衡定律平衡定律。对自然界的种群来说，这对自然界的种群来说，这5 5个条件都成立

9、吗？你能举出哪些实例？个条件都成立吗？你能举出哪些实例？用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化如果该种群出现新的突变型（基因型为如果该种群出现新的突变型（基因型为A A2 2a a或或A A2 2A A2 2），也就是产生新），也就是产生新的等位基因的等位基因A A2 2，种群的基因频率会发生变化吗？基因，种群的基因频率会发生变化吗？基因A A2 2的频率可能会的频率可能会怎样变化？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。基因突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A A2 2的频率的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。是上升还是

10、下降，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。不能，例如拟态、保护色或警戒色个体被天敌发现的机会较小。不能，例如拟态、保护色或警戒色个体被天敌发现的机会较小。补充：基因频率的计算公式A基因频率基因频率=A基因总数基因总数该种群个体数该种群个体数2100%A基因频率基因频率=AA%+1/2Aa%;a基因频率基因频率=aa%+1/2 Aa%1.1.基因在常染色体上基因在常染色体上（1 1）通过基因个数计算）通过基因个数计算（2 2）通过基因型频率计算）通过基因型频率计算（3 3）通过遗传平衡定律计算）通过遗传平衡定律计算(5(5个条件之一：种群内个体个条件之一：种群内个体自由交配自由交配)设设A

11、A的基因频率为的基因频率为p p，a a的基因频率为的基因频率为q q；A(p)a(q)A(p)a(q)AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)遗传平衡公式：遗传平衡公式：则则AA=p2 Aa=2pq aa=q2 (p+q)2 =p2 +2pq+q2 1 补充：基因频率的计算公式1.已知人的褐眼已知人的褐眼(A)对蓝眼对蓝眼(a)是显性。在一个有是显性。在一个有30000人的群体中，蓝眼的人的群体中，蓝眼的有有3600人，褐眼的有人，褐眼的有26400人人(其中纯合子有其中纯合子有12000人人)。那么，在这个人群。那么，在这个人群中中A、a的基因频率分别是（的基因频率分别是（）A.6

12、4%和和36%B.36%和和64%C.50%和和50%D.82%和和18%2.某小麦种群中某小麦种群中TT个体占个体占20%，Tt个体占个体占60%，tt个体占个体占20%，由于某种病，由于某种病害导致害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是（的基因频率分别是（）A.50%、50%B.50%、62.5%C.62.5%、50%D.50%、100%3.已知白化病的发病率为已知白化病的发病率为1/10000，求白化病致病基因频率和携带者基，求白化病致病基因频率和携带者基因型频率分别为多少？因型频率分别为多少？补充：基因频率的计算公式2.2.

13、基因在基因在X X染色体上染色体上某基因频率某基因频率=该基因总数该基因总数女性个体数女性个体数2 2+男性个体数男性个体数100%4.在一次红绿色盲的调查中，共调查男女各在一次红绿色盲的调查中，共调查男女各200名，调查发现，女性红名，调查发现，女性红绿色盲基因的携带者有绿色盲基因的携带者有15人，患者有人，患者有5人，男性患者有人，男性患者有11人。那么这人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是（个群体中红绿色盲基因的频率是（）A.4.5%B.6%C.9%D.7.8%1.1.突变产生的突变产生的 ，这就可以使种群的基因频率发生变化；，这就可以使种群的基因频率发生变化；2.2.提供生物进化的提

14、供生物进化的原材料原材料；突变突变(和和 )和和 基因重组基因重组3.3.突变的有利和有害突变的有利和有害 ，往往取决于生物的，往往取决于生物的 ；4.4.突变和重组都是突变和重组都是 、。新的等位基因新的等位基因可遗传变异可遗传变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异不是绝对的不是绝对的生存环境生存环境随机的随机的不定向的不定向的探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响提出问题：桦尺蛾种群中提出问题：桦尺蛾种群中s基因（决定基因（决定浅色浅色性状）的频率为什么越来越低呢？性状）的频率为什么越来越低呢？作出假设：作出假设：。探究思路：探究思路：创设数字化问题情景

15、创设数字化问题情景的方法探究的方法探究 1870年，桦尺蛾种群基因型频率为年，桦尺蛾种群基因型频率为SS10，Ss20，ss70。在树干在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得使得浅色个体每年减少浅色个体每年减少10，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10。以后的几年内，桦尺以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择可以使种群的基因频率定向改变第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年第第4 4年年基因型基因型

16、频率频率SSSS10%10%11.5%11.5%SsSs20%20%22.9%22.9%ssss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S S20%20%23%23%s s80%80%77%77%升高升高13.0%26%61.0%26.0%74.0%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低降低探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响 1.1.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？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？2.2.在自然选择在自然选择过程过程中，直接受选择的是基因型还是表型？中，直接受选择的是基因型

17、还是表型？为什么？为什么？会，浅色个体易被天敌捕食，导致个体数减少，进而影响出生率。会，浅色个体易被天敌捕食，导致个体数减少，进而影响出生率。表型，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是体色而不是控制体色的基因。表型，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是体色而不是控制体色的基因。探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响结论：在自然选择的作用下，种群的基因频率发生定向改变，结论：在自然选择的作用下，种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。导致生物朝着一定的方向不断进化。生物进化的实质：种群基因频率的改变生物进化的实质：种群基因频率的改变探究抗生素对细菌的

18、选择作用探究抗生素对细菌的选择作用(一一)实验原理和目的：第实验原理和目的：第1、2自然段；自然段；(二二)材料用具材料用具液体培养基液体培养基固体培养基平板固体培养基平板(三三)自变量：自变量：纸片中是否含有抗生素；纸片中是否含有抗生素；探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用(四四)实验步骤实验步骤1.用记号笔在培养皿的用记号笔在培养皿的底部画线底部画线，将培养基分为将培养基分为4个区，个区，标号标号2.将少量细菌培养液将少量细菌培养液均匀均匀涂在涂在培养基平板上培养基平板上探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用(四四)实验步骤实验步骤3.号区域的中央放置号区域的

19、中央放置不含抗生不含抗生素纸片素纸片和号区域的中央分和号区域的中央分别放置别放置含有抗生素含有抗生素的纸片的纸片4.将培养皿将培养皿倒置倒置于于37的恒的恒温箱中培养温箱中培养1216h探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用(四四)实验步骤实验步骤5.观察并测量观察并测量抑菌圈直径抑菌圈直径,并并取平均值取平均值6.从抑菌圈从抑菌圈边缘的菌落边缘的菌落上挑取上挑取细菌培养，并重复以上步骤细菌培养，并重复以上步骤探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用(五五)结果与结论结果与结论 1.1.在培养基上是否有细菌生长？在放有抗生素纸片的区域呢？在培养基上是否有细菌生长？在放

20、有抗生素纸片的区域呢？2.2.在在连续培养几代后，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？素对细菌产生了什么作用？有有变小变小没有没有选择作用选择作用结论：抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌的抑制作用越来越弱。结论：抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌的抑制作用越来越弱。探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用(六六)讨论讨论 1.1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？2.2.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？在本实验的培养条件下，耐药菌所

21、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？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。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。有利有利是否利于生物在特定环境中生存和繁殖。是否利于生物在特定环境中生存和繁殖。1.由于人类对抗生素的滥用，致使一些致病细菌具有广泛的耐药性，由于人类对抗生素的滥用，致使一些致病细菌具有广泛的耐药性，甚至出现了无药可治的甚至出现了无药可治的“超级细菌超级细菌”。根据达尔文的进化论分析，耐。根据达尔文的进化论分析，耐药细菌产生的主要原因是药细菌产生的主要原因是（）A.抗生素使具有耐药变异的细菌抗生素使具有耐药变异的细菌存活存活下来

22、下来B.耐药细菌的繁殖能力比不耐药细菌的强耐药细菌的繁殖能力比不耐药细菌的强C.细菌为了适应环境，产生了耐药性变异细菌为了适应环境，产生了耐药性变异D.抗生素的广泛使用诱导产生了耐药细菌抗生素的广泛使用诱导产生了耐药细菌A二 隔离在物种形成中的作用 1.1.物种：物种：能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配相互交配并且产生并且产生可育后代可育后代的一群生物；的一群生物；2.2.不同物种的生物存在不同物种的生物存在生殖隔离生殖隔离。理解：不能相互交配理解：不能相互交配 不能产生后代不能产生后代 后代不可育后代不可育egeg开花时间不同开花时间不同egeg受精卵不发育受精卵不发育egeg后代不能

23、产生正常的配子后代不能产生正常的配子例如：马和驴；例如：马和驴；二倍体西瓜和四倍体西瓜等二倍体西瓜和四倍体西瓜等1.1.地理隔离：同种生物由于地理隔离：同种生物由于 而分成不同的种群，使得种群而分成不同的种群，使得种群间间 的现象。的现象。2.2.隔离：不同群体间的个体，在隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能交流自然条件下基因不能交流的现象；的现象；包括包括地理地理隔离隔离和和生殖生殖隔离隔离。那么，地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？那么，地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？地理障碍地理障碍不能发生基因交流不能发生基因交流隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用1.1.设想南美洲

24、大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿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？频率一样吗？讨论讨论由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能不一样。由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能不一样。2.2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？不一样。因为突变是随机发生的，是不定向的。不一样。因为突变是随机发生的，是不定向的。隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用3.3.对不同

25、岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？基因频率的变化会产生什么影响？讨论讨论4.4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？不会。因为个体间有基因的交流。不会。因为个体间有基因的交流。不同岛屿的不同岛屿的自然环境条件不一样自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。种群基因频率朝不同的方向改变。egeg加拉帕格斯群岛上地雀的形成过程加拉帕格斯群岛上地雀的形成过程（地理隔离（

26、地理隔离生殖隔离）生殖隔离）地理隔离地理隔离不能发生基因交流不能发生基因交流出现不同的出现不同的突变突变和基因重组和基因重组食物和栖息条件不食物和栖息条件不同，同，自然选择自然选择所起所起的作用有差别的作用有差别逐渐出现逐渐出现生殖隔离生殖隔离新物种形成新物种形成标志基因库形成明显基因库形成明显的差异的差异物种形成的三个环节物种形成的三个环节:1.1.提供提供生物进化的生物进化的原材料原材料；2.2.使基因频率产生使基因频率产生定向改变定向改变；3.3.是物种形成的是物种形成的必要必要条件条件。突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择隔离隔离egeg八倍体小黑麦八倍体小黑麦（无需地理隔离无

27、需地理隔离）AABBDD（普通小麦）（普通小麦）RR（黑麦）（黑麦）ABD配子配子R 配子配子ABDR（不育）（不育）AABBDDRR（八倍体小黑麦）（八倍体小黑麦）（可育）（可育）秋水仙素处理秋水仙素处理注：注：A、B、D、R各各代表一个染色体组代表一个染色体组生物进化生物进化物种形成物种形成标志标志变化后生物与原变化后生物与原生物的关系生物的关系二者联系二者联系生殖隔离的出现生殖隔离的出现基因频率改变基因频率改变与原物种属于不同物种与原物种属于不同物种只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才能形成新物种；生殖隔离才能形成新物种；进化是量变，进化是量变，进化不一定产生新物种进化不一定产生新物种；物种形成是质变，物种形成是质变，新物种的产生一定存在进化新物种的产生一定存在进化。可能属于同一物种，可能属于同一物种，也可能属于不同物种也可能属于不同物种