第6章第3节 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、在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的基因在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过生殖传给后代，因此研究生物的进化仅仅研究个体的表现型过生殖传给后代，因此研究生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化需要研究群体的基因组成变化。生物进化的基本单位生物进化的基本单位到底是什么？达尔文认为是个体，到底是什么？达尔文认为是个体，但现代生物进化理论认为是但现代生物进化理论认为是种群种群。（一）种群和种群基因库（

2、一）种群和种群基因库、种群的概念、种群的概念（一个种群的各个个体间（一个种群的各个个体间可以彼此交配可以彼此交配，并通过繁殖将自己，并通过繁殖将自己的的基因传递基因传递给后代。给后代。种群是生物繁殖和进化的基本单位。种群是生物繁殖和进化的基本单位。）例例.下列是一个种群的是下列是一个种群的是()()A.A.一个池塘中的全部的鱼一个池塘中的全部的鱼 B.B.一块棉田中全部害虫一块棉田中全部害虫C.C.一片森林中全部山毛榉一片森林中全部山毛榉 D.D.一块麦田中全部杂草一块麦田中全部杂草E.E.培养基中大肠杆菌菌落培养基中大肠杆菌菌落 F.F.一座山上所有桉树苗一座山上所有桉树苗C E一、种群基因

3、组成的变化一、种群基因组成的变化赤星椿象 种群是指生活在种群是指生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的生物的全部全部个体。个体。2、种群的基因库、种群的基因库 一个种群中一个种群中全部个体全部个体所含所含有的有的全部基因全部基因。3、种群的基因频率、种群的基因频率 在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基某个基因占全部等位基因数因数的比值叫做种群的基因频率。的比值叫做种群的基因频率。在一个种群基因库中，等位基因的频率之和为在一个种群基因库中，等位基因的频率之和为1 1。4、种群的基因型频率、种群的基因型频率基因频率=_某种基因的数目某种基因的数目控制同种性状的等位基因的总

4、数控制同种性状的等位基因的总数100%基因型频率基因型频率 =某基因型个体数某基因型个体数 该种群个体总数该种群个体总数 100%100%这些金鱼各自有自这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基个体间的差异越大，基因库也就越大。因库也就越大。例、在某昆虫种群中，决定翅色的基因绿色例、在某昆虫种群中，决定翅色的基因绿色(A)(A)对褐色对褐色(a)(a)为显性，随机抽出为显性，随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为A

5、AAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。求该种群中个。求该种群中A A、a a基因频率分别是多少？基因频率分别是多少？就就A A和和a a这对等位基因而言，每个个体可以看作含有这对等位基因而言，每个个体可以看作含有2 2个个基因，故这基因，故这100100个个体共有个个体共有200200个基因。个基因。A A基因的数量是基因的数量是2 230+130+160=12060=120个；个；a a基因的数量是基因的数量是2 210+110+160=8060=80个；个；A A基因的频率是基因的频率是120120200=60%200=60%；a a基因的频

6、率是基因的频率是8080200=40%200=40%；或者；或者1-60%=40%1-60%=40%。基因频率=_某种基因的数目某种基因的数目控制同种性状的等位基因的总数控制同种性状的等位基因的总数100%100%基因频率的基因频率的快捷计算：计算：一个基因的频率一个基因的频率=它的纯合子的基因型频率它的纯合子的基因型频率+1/2+1/2杂合杂合子的基因型频率子的基因型频率A频率频率=AA%+1/2Aa%a频率频率=aa%+1/2 Aa%3 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，黑色由一对等位基因控制，黑色(B

7、)(B)对红色对红色(b)(b)为显性。如果基为显性。如果基因型为因型为BBBB的个体占的个体占18%18%，基因型为，基因型为BbBb的个体占的个体占78%78%，基因型，基因型为为bbbb的个体占的个体占4%4%。基因。基因B B和和b b的频率分别为（的频率分别为（）A A18%18%、82%B82%B36%36%、64%64%C C57%57%、43%D43%D92%92%、8%8%C课本P114若在若在X染色体上，染色体上，b基因频率基因频率=100%b2基因总数女性个体数男性个体数 在调查红绿色盲时，随机抽查了在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各人，其中男女各100人。

8、人。女性患者女性患者1人，携带者人，携带者3人，男性患者人，男性患者4 人。色盲基因的频率为人。色盲基因的频率为多少？多少？Xb=12+3+4 1002+100 100%=3%5、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；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不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的；基因基因A A和和a a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：亲代基因型频率亲代基

9、因型频率 AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)配子的比率配子的比率A()A()A()A()a()a()a()a()子代基因型频率子代基因型频率 AA()AA()Aa()Aa()aa()aa()子代基因频率子代基因频率A()A()a()a()30%30%30%30%30%30%10%10%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%雄配子雄配子雌配子雌配子A(60%)a(40%)A(60%)a(40%)Aa(24%)AA(36%)Aa(24%)aa(16%)子代基因型的频率的计算规律：子代基因型的频率的计算规律：亲代亲代子一代子一代

10、 子二代子二代 子三代子三代基因基因型频型频率率AA30%Aa60%aa10%基因基因频率频率A60%a40%36%48%16%36%16%48%40%36%48%16%(4)计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率计算子二代、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？分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？子代的基因频率和基因型频率相同子代的基因频率和基因型频率相同 雄配子雄配子雌配子雌配子A(60%)a(40%)A(60%)a(40%)Aa(24%)AA(36%)Aa(24%)aa(16%)pqpqp2pqq2pq(p+q)2 =p2 +2pq+q2 =1 (A

11、%+a%)2=AA%+Aa%+aa%=1子代基因型的频率的计算规律：子代基因型的频率的计算规律：亲代基因频率亲代基因频率子一代基因型频率子一代基因型频率哈温定律哈温定律(遗传平衡定律遗传平衡定律)：其中其中 P P：显性基因的频率，：显性基因的频率，q q：隐性基因的频率，：隐性基因的频率，p p2 2：显性纯合体的基因型频率，：显性纯合体的基因型频率，q q2 2：隐性纯合体的基因型频率，：隐性纯合体的基因型频率，2pq:2pq:含一对等位基因的杂合体的基因型频率。含一对等位基因的杂合体的基因型频率。种群足够大；种群足够大；所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；所有的雌雄个体间都能自由交配

12、并产生后代；没有迁入和迁出；没有迁入和迁出；自然选择不起作用（所有个体生存能力相同）；自然选择不起作用（所有个体生存能力相同）；没有突变。没有突变。遗传平衡是一种理想状态，而事实上在遗传平衡是一种理想状态，而事实上在自然界自然界中这种状态是不可能存在的中这种状态是不可能存在的。所以，。所以，种群的基因频种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。（二）突变与基因重组产生进化的原材料（二）突变与基因重组产生进化的原材料 基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基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变化。因频率发生变化

13、。基因突变和染色体变异统称突变，突基因突变和染色体变异统称突变，突变和基因重组都会使种群的基因频率发生改变变和基因重组都会使种群的基因频率发生改变，产生新，产生新的性状。的性状。为什么突变与基因重组能产生进化的原材料？为什么突变与基因重组能产生进化的原材料？(1)(1)在种群的每一代都会产生大量的突变。在种群的每一代都会产生大量的突变。(2)(2)突变是有害还是有利往往取决于生物的生存环境。突变是有害还是有利往往取决于生物的生存环境。(3)(3)新的等位基因可通过有性生殖过新的等位基因可通过有性生殖过程形成多种基因型，从而使种群出现程形成多种基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。大量的可遗传

14、变异。由于由于突变和基因重组突变和基因重组具有普遍性、具有普遍性、不定向性不定向性、随、随机性等特点。因此它们机性等特点。因此它们只是提供了生物进化的原材料，只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向不能决定生物进化的方向。（三）自然选择决定了生物进化的方向（三）自然选择决定了生物进化的方向探究探究:自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择对种群基因频率变化的影响（1 1）根据前面所学的知识你能做出假设吗？）根据前面所学的知识你能做出假设吗？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 用数学方法探究基因频率变化的原因用数学方法探究基因频率变化的原因 187

15、01870年桦尺蛾的基因型频率年桦尺蛾的基因型频率SS10%SS10%；Ss20%Ss20%；ss70%ss70%，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色浅色个体每年减少个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，桦尺蛾种群每，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？年的基因型频率与基因频率是多少呢？第1年第2年第第3年年第第4年年基因基因型频型频率率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S20%20%23%23%s

16、80%80%77%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低(1)(1)变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？(2)(2)在自然选择中，在自然选择中，直接直接受选择的是基因型还是表型？受选择的是基因型还是表型？有影响。有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。卵前就已被天敌捕食。表型，因天敌看到的是桦尺蠖的体色（表型）表型，因天敌看到的是桦尺蠖的体色（表型）而不是控制体色的基因。而不是控制体色的基因。（变异是不定向的）（变异

17、是不定向的）自然选择自然选择不利变异被淘汰不利变异被淘汰,有有利变异逐渐积累利变异逐渐积累种群的基因频率种群的基因频率发生定向改变发生定向改变生物朝一定方生物朝一定方向缓慢进化向缓慢进化（三）自然选择决定了生物进化的方向（三）自然选择决定了生物进化的方向（生物进化的实质）（生物进化的实质）理想条件下种群的基因频率理想条件下种群的基因频率没有没有改变，生物改变，生物没有没有进化。自然选择导致种群基因频率进化。自然选择导致种群基因频率发生发生改变，改变，生物生物开始开始进化。进化。突变和基因重组为生突变和基因重组为生物进化提供原材料物进化提供原材料“探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择

18、作用”（一）实验原理：（一）实验原理：一般情况下，一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌一定浓度的抗生素会杀死细菌，但，但变异的细菌变异的细菌可可能产生能产生耐药性耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。生素，耐药菌有可能存活下来。（二）目的要求：（二）目的要求：通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。（三）方法步骤：（三）方法步骤：(1)(1)用记号笔在培养皿的底部画用记号笔在培养皿的底部画 的直线，

19、的直线，将培养皿分为将培养皿分为4 4个区域，分别标记为个区域，分别标记为。2 2条相互垂直条相互垂直(3)(3)用无菌的镊子先夹取用无菌的镊子先夹取1 1张张 的纸片放在的纸片放在号区域的中央，再分别号区域的中央，再分别夹取夹取1 1张张 纸片放在纸片放在号区域的中央，盖上皿盖。号区域的中央，盖上皿盖。(2)(2)取少量细菌培养液，用取少量细菌培养液，用 (或无菌棉签或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。均匀地涂抹在培养基平板上。无菌的涂布器无菌的涂布器不含抗生素不含抗生素含抗生素含抗生素(4)(4)将培养皿倒置于将培养皿倒置于 中培养中培养 h h。(5)(5)观察培养基上细菌的生长状况。

20、纸片附近是否出现了观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了？如？如果有，测量和记录每个实验组中果有，测量和记录每个实验组中 ，并取平均值。，并取平均值。(6)(6)从从 的菌落上挑取细菌，接种到的菌落上挑取细菌，接种到 中培中培养，然后重复步骤养，然后重复步骤(2)(2)(5)(5)。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。直径。3737的恒温箱的恒温箱12121616 抑菌圈抑菌圈抑菌圈的直径抑菌圈的直径抑菌圈边缘抑菌圈边缘已灭菌的液体培养基已灭菌的液体培养基（四）（四）实验结果实验结果：结果表明，抑菌圈直径随着传代次数增加而结果表明，抑菌圈

21、直径随着传代次数增加而_减小减小第一代第一代第二代第二代第三代第三代 抑菌圈的逐代缩小说明细菌对抗生素的抗性逐代抑菌圈的逐代缩小说明细菌对抗生素的抗性逐代_增强增强（一）（一）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？在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故对故对细菌为细菌为有利变异。但细菌的这种变异对人类是有害的。有利变异。但细菌的这种变异对人类是有害的。抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌。可能存在具有耐药性的细菌。（二）在本

22、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？（二）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？你怎么理解变异是有利还是有害的？滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。断增强，导致抗生素药物失效。（三）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（三）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；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为烦，就直接吃抗生素；有的禽畜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

23、么后果？这些做法会有什么后果？细菌抗药性的来源有细菌抗药性的来源有_基因突变基因突变 实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理进行高温灭菌处理!曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了很大变化，曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了很大变化，但并没有形成新的物种，这是为什么呢但并没有形成新的物种，这是为什么呢?怎样判断两个种群是怎样判断两个种群是否属于一个物种？否属于一个物种？二、二、隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用 能够在能够在自然状态自然状态下相互下相互交配交配并且产生并且产生可育后代可育后代的的一群生物，称为一个物种。一群

24、生物，称为一个物种。1 1、物种的概念、物种的概念646263马马驴驴骡子骡子体细胞染色体数：体细胞染色体数：它们是同一个物种吗？它们是同一个物种吗？马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力生殖能力,骡也不是一个物种。骡也不是一个物种。全世界的人都是一个物种吗全世界的人都是一个物种吗？人都是一个物种，人都是一个物种，无论什么肤色的人结婚，无论什么肤色的人结婚，都能产生具有生殖能力都能产生具有生殖能力的后代。的后代。同一种生物由于同一种生物由于地理上的障碍地理上的障碍而分成而分成不同的种群不同的种群，使得种群间使得种群间不能发生

25、基因交流不能发生基因交流的现象。的现象。4 4、地理隔离地理隔离不同不同种群间的个体，在种群间的个体，在自然条件自然条件下下基因不能自由交基因不能自由交流流的现象。的现象。2 2、隔离隔离常见类型常见类型地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离 不同物种之间一般是不同物种之间一般是不能相互交配不能相互交配的，即使交配成的，即使交配成功，功，不能不能产生产生可育的后代可育的后代的现象。的现象。3 3、生殖隔离生殖隔离 加拉帕戈斯群岛的地雀是通过长期加拉帕戈斯群岛的地雀是通过长期地理隔离地理隔离形成形成新物种，新物种，产生生殖隔离产生生殖隔离的著名实例。的著名实例。同一物种同一物种地理隔离地理隔离，阻隔基

26、因交流阻隔基因交流突变、基因重组突变、基因重组种群基因库出现明显差异种群基因库出现明显差异自然选择自然选择，基因频率发生改变，基因频率发生改变生殖隔离生殖隔离，新物种形成的标志，新物种形成的标志物种形成的三个环节物种形成的三个环节：突变和基因重组产生突变和基因重组产生进化的原材料进化的原材料自然选择导致种群基自然选择导致种群基因频率的定向改变因频率的定向改变隔离隔离是物种形成的必是物种形成的必要条件要条件新物种新物种5 5、隔离在物种形成中的作用、隔离在物种形成中的作用（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？不同岛屿的自然环境条件不一

27、样，因此环境的作用会有差不同岛屿的自然环境条件不一样，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。别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。不一样。因为突变是随机发生的。不一样。因为突变是随机发生的。（3）岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对）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？种群基因频率的变化会产生什么影响？（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。（1）设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群

28、岛后，先）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？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。是不一样的。经过经过长期长期地理隔离而达到生殖隔离地理隔离而达到生殖隔离,比较常见。比较常见。渐变式：渐变式：骤变式：骤变式：环境条件骤变导致环境条件骤变导致短时间短时间内形成新物种。内形成新物种。例：多倍体植物的形成例：多倍体植物的形成7 7、物种形成的方式、物种形成的方式8

29、 8、物种形成和生物进化的区别、物种形成和生物进化的区别任何基因频率的改变，不论大小，都属进化。任何基因频率的改变，不论大小，都属进化。物种形成过程基因频率改变，标志是生殖隔离出现。物种形成过程基因频率改变，标志是生殖隔离出现。判断：隔离是新物种形成的必要条件，也是进化的必要条件判断：隔离是新物种形成的必要条件，也是进化的必要条件.地理隔离一旦形成，就能产生新的物种吗？地理隔离一旦形成，就能产生新的物种吗？不能，物种形成的标志是生殖隔离，如果仅有地理隔离，不能，物种形成的标志是生殖隔离，如果仅有地理隔离，一旦发生某些变化，两个分开的种群重新相遇，可能再融合一旦发生某些变化，两个分开的种群重新相遇，可能再融合在一起进行基因交流。在一起进行基因交流。