6.3种群基因组成的变化与物种的形成第1课时 种群基因组成的变化 ppt课件-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、3.种群基因组成的变化与物种的形成第六章 生物的进化本节目录本节目录问题探讨种群和种群基因库用数学方法讨论基因频率的变化种群基因频率的变化探究自然选择对种群基因频率变化的影响练习与应用探究抗生素对细菌的选择作用问题探讨物种的概念隔离及其在物种形成中的作用本堂小结练习与应用问题探讨问题探讨先有鸡还是先有蛋？甲同学说：当然是先有蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。讨论讨论你同意哪位同学的观点？你的答案和理你同意哪位同学的观点？你

2、的答案和理由是什么？由是什么？问题探讨问题探讨这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，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。问题探讨问题探讨 为什么说种群才是生物进化的基本单位呢？为什么说种群才是生物进化的基本单位呢？在自然界，个体都会死亡，个体的表型会随着个体的死亡而消失，在自然界，个体都会死亡，个体的表型会随着个体的死亡而消失，而决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，

3、并且在群体中扩而决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。因此研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，散。因此研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还须研还须研究群体中基因组成的变化。究群体中基因组成的变化。种群和种群基因库种群和种群基因库生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群种群。例如一片树林中的全部猕猴；一个草地上的所有蒲公英。种群中的个体并不是机械地集合不是机械地集合在一起，而是彼此间可以交配彼此间可以交配并通过繁殖将各自的基因传给后代，因此种群也是生物繁殖的基本单位。种群和种群基因库种群和种群基因库种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。种群在繁

4、衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。例如，所有蝗虫都会在秋风中死去，有些个体成功地完成生殖，死之前在土壤中埋下受精卵，部分受精卵会成功地发育成蝗虫。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？蝗虫产卵蝗虫产卵种群和种群基因库种群和种群基因库 一个种群中全部个体所含有的全一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的部基因，叫做这个种群的基因库基因库。在一个种群基因库中，某个基因在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做占全部等位基因数的比值，叫做基因频率。基因频率。某昆虫决定翅色的基因频率某昆虫决定翅色的基因频率种群和种群基因库种群和种群基因库在

5、某昆虫种群中，决定翅色基因为绿色的基因是A，决定翅色基因为褐色的是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA，Aa，aa的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因，那么，这100个个体共有200个基因。可得：A基因是数量是2*30+60=120；a基因是数量是2*10+60=80；A基因的频率是120/200=60%；a基因的频率是80/200=40%。种群和种群基因库种群和种群基因库这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？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思考讨

6、论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。(1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？A配子占60%，a配子占40%。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思考讨论1.(2)子代基因型的频率各是多少？(3)子代种群的基因频率各是多少？子代的基因型频率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%。子代种群的基因频率：A占60%，a占40%。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思考讨论1.(4)将计算结果填入右表，想一想，子二

7、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？种群的基因频率会同子一代一样。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种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。这种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是就是遗传平衡定律遗传平衡定律，也称，也称哈代哈代温伯格平衡。温伯格平衡。遗传平衡 定律需要满足的条件：种群是极大的；种群个体间的交配是随机的，种群中每个个体与其他个体的交配机会是相等的；没有突变发生；种群之间不存在个体的迁移或基因交流；没有自然选择;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

8、的变化思考讨论2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。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思考讨论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的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。种群基因频率的变化种群基因频率的变化基因突变产生新的等位基

9、因，这就可以使种群的基因频率发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。生变化。种群基因频率的变化种群基因频率的变化由于自然界中基因自发突变频率很低，而且多数对生物体是有害的。那基因突变为什么还能够作为生物进化的原材料呢？果蝇1组染色体上约有1.3104个基因，假定每个基因的突变率都是10-5，对一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说，每一代出现基因突变数将是：1.3104210-5108=2.6107(个)，由此可知每一代会由此可知每一代会产生大量的突变。产生大量的突变。种群基因频率的变化种群基因频率的变化突变的有害和有利不是绝对的，这取决于生物的生存环境。突变的有

10、害和有利不是绝对的，这取决于生物的生存环境。基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，形成多种的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变形成多种的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。异类型。(突变和基因重组都是随机的、不定向的突变和基因重组都是随机的、不定向的)例如：有刺的昆虫中有时会出现蚕食和无刺的突例如：有刺的昆虫中有时会出现蚕食和无刺的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去，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，这类昆虫却因为不但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞

11、行而避免被海风吹到海里淹死。能飞行而避免被海风吹到海里淹死。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讨论（书P113页）长满地衣的树干上的桦尺蛾长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾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讨论（书P113页）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，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。探究自然选择对种群基因频率变化的

12、影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响讨论（书P113页）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？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。练习与应用练习与应用一、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8%，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

13、群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（）练习与应用练习与应用一、概念检测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 （D D）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练习与应用练习与应用一、概念检测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(C C)A.18%、82%B.36%、64%C.57%、43%D.92%、8%练习与应用练习

14、与应用一、概念检测4.一种果蝇的突变体在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 （C C）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练习与应用练习与应用二、拓展应用1.举出人为因素导致种群基因频率定向改变的实例。如选择育种和杂交育种。练习与应用练习与应用二、拓展应用2.如果将一个濒临灭绝的生物种群释放到一个新的环境中，那里有充足的食物，没有天敌，这个种群将发生怎样的变化？请根据所学知识作出预测。如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数会迅速增加

15、。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝。练习与应用练习与应用二、拓展应用3.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为20052008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。据表回答下列问题。（1）这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间是否存在关联？依据是什么？二者存在正相关的关系。依据是调查数据。练习与应用练习与应用二、拓展应用3.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为20052008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。据表回答下列问题。（2）

16、试从进化的角度解释耐药率升高的原因。随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。练习与应用练习与应用二、拓展应用3.（3）我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床 应用监测网和细菌耐药监测网，并要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。例如，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构应及时将这一预警信息进行通报。请分析这一要求的合理性。由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医

17、院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物，将细菌耐药率控制在低水平。练习与应用练习与应用二、拓展应用3.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为20052008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。据表回答下列问题。（4）人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，你可以做些什么呢？合理使用抗生素，防止滥用抗生素。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讨论（书P115页）1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？抗生素能够杀死细菌,抑

18、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。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讨论（书P115页）2.你的数据是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？说说你的理由。支持。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。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讨论（书P115页）3.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？有利的,变异的有利或有害取决于生物所处的环境条件,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。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讨论（

19、书P115页）4.你认为你的数据和结论是有效的？（提示：将你的数据和结论与其他同学的进行比较。）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讨论（书P115页）5.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；有的禽兽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？请你查阅资料，举出更多滥用抗生素的实例。大量使用抗生素会带来较强毒副作用，直接伤害身体，尤其是对儿童听力；会使细菌产生耐药性；抗生素用得过多过滥，会大量杀灭体内正常细菌，让致病菌乘虚而入，可以造成人的死亡等。问题探讨问题探讨同种生物的不同种群，由于突变和选择的因素不同，其基因组成可能

20、会朝着不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。但是，它们并不一定分化为不同的物种。那么，如何判断两个种群是不是同一个物种呢？它们是它们是同一个物种同一个物种吗？吗？物种的概念物种的概念在遗传学和生物进化论的研究中，把能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种的一群生物称为一个物种。例如任何一种金鱼都可以与野生鲫鱼杂交，并产生可育后代。物种的概念物种的概念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，这种现象叫作生殖隔离生殖隔离。例如，马和驴虽然能够交配，但是产生的后代骡是不骡是不育的育的，因此，马和驴

21、之间存在生殖隔离马和驴之间存在生殖隔离，属于两个物种。而金鱼与鲫鱼不存在生殖隔离金鱼与鲫鱼不存在生殖隔离，亲缘关系极为密切。马驴骡子隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如，两个池塘里的鲤鱼就是两个种群。不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象统称为隔离。隔离地理隔离：地理隔离：同种生物由于地理障碍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。生殖隔离：生殖隔离：不同物种不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代不能产生可

22、育后代的现象。隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用由于长期由于长期地理隔离地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖隔离生殖隔离，它，它们形成两个不同的亚种。们形成两个不同的亚种。隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用 东北虎东北虎 华南虎华南虎隔离的实质：种群间基因不能自由交流。隔离的实质：种群间基因不能自由交流。隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用加拉帕戈斯群岛是太平洋中靠近南美洲的一群火山岛，达尔文在环球考察时曾从这里发现有13种地雀，它们喙的差别很大，不同种之间存在生殖隔离，达尔文推测这些地雀最初来

23、自南美大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。加拉帕戈斯群岛地雀喙的演变隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用思考讨论1.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？由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用思考讨论2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？3.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？不一样。因为突变是随机发生的。不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会

24、有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用思考讨论4.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。隔离及其在物种形成中的作用隔离及其在物种形成中的作用从加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式中，能得出生殖隔离是物种形成生殖隔离是物种形成的标志。隔离是物种形的标志。隔离是物种形成的必要条件。成的必要条件。本堂小结本堂小结练习与应用练习与应用一、概念检测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 之间由于地理隔

25、离而逐渐形成了生殖隔离。(）练习与应用练习与应用一、概念检测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(D D)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练习与应用练习与应用二、拓展应用1.斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的吗？你能从染色体组的角度作出解释吗？斑马和驴杂交产生的后代是不育的。由题中所给斑马和驴的染色体数可知，

26、其杂交后代的染色体数为53条（不是偶数），杂交后代无法通过减数分裂产生正常的配子。练习与应用练习与应用二、拓展应用2.在自然界，狮和虎是不可能相遇的。在动物园里，一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法，目的是获得有观赏价值的杂交后代狮虎兽或虎狮兽，你对这种做法有什么看法？练习与应用练习与应用二、拓展应用2.从科学研究角度看，这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘；从生命伦理角度看，狮虎杂交后代中容易出现免疫力低、天折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；从生物学角度看，狮和虎的自然分布区不同，狮分布在草原上，虎分布在森林里，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合它们天然分布区和习性特点的生活环境，将二者分区域饲养，以体现对自然和生命的尊重。