1、第三节第三节 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成1 1、种群、种群生活在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个体全部个体叫做种群叫做种群.下列属于种群的是（）下列属于种群的是（）A.一块棉田中的害虫一块棉田中的害虫B.一片森林中的全部山毛榉一片森林中的全部山毛榉C.一座高山上的鸟一座高山上的鸟D.一口池塘中的单细胞藻类一口池塘中的单细胞藻类 B2 2、基因库、基因库一个种群一个种群中全部个体所含有的中全部个体所含有的全部基因全部基因，叫作这个，叫作这个种群的基因库种群的基因库.基因频率：基因频率：在一个种群基因库中，某基因占全部在一个种群基因库中，某基因
2、占全部等位基因的比率叫做基因频率。等位基因的比率叫做基因频率。基因型频率基因型频率：在一个种群基因库中，某种基因型在一个种群基因库中，某种基因型占全部个体的比率。占全部个体的比率。基因型频率基因型频率=基因频率基因频率=该基因的数目该基因的数目全部等位基因数全部等位基因数 100%100%基因频率的计算：基因频率的计算：某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,A,褐色翅的基因位褐色翅的基因位a a，调查发现调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？A=A=30302+
3、60 2+60 _ _ _ _ 200 200=60%60%200 200a=a=10102+60 2+60 _ _ _=40%40%A的基因频率的基因频率=AA的基因型频率的基因型频率+1/2Aa基因型频率基因型频率 A A =30%+1/2=30%+1/260%=60%60%=60%AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占24%24%、72%72%、4%4%、那么、那么A A、a a的基因频率是多少？（的基因频率是多少？（）A.36%A.36%和和64%B.57%64%B.57%和和43%43%C.24%C.24%和和72%D.60%72%D.60%和和40%40%D D用数学
4、方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变假设的昆虫群体满足以下五个条件：假设的昆虫群体满足以下五个条件：昆虫种群足够大，昆虫种群足够大，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入与迁出，没有迁入与迁出，没有自然选择没有自然选择没有突变没有突变若种群中一对等位基因为若种群中一对等位基因为A A和和a a，设，设A A的基因频率的基因频率=p=p，a a的基因频率的基因频率=q=q，(p(pq)=1q)=1，则（则（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+Aa%+aa%=1=AA%+Aa%+aa%=1。A
5、AAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2；aaaa的基因型频率的基因型频率=q=q2 2；AaAa的基因型频率的基因型频率=2pq=2pq。满足满足5 5个前提条件情况下：个前提条件情况下：根据孟德尔的分离定律试计算：根据孟德尔的分离定律试计算：亲代基因型的频率亲代基因型的频率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()亲代产生配子总数亲代产生配子总数A()A()a()a()子一代基因型频率子一代基因型频率AA()AA()Aa()Aa()aa()aa()子一代基因频率子一代基因频率A
6、()A()a()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%60%40%利用遗传平衡定律求基因型频率利用遗传平衡定律求基因型频率某昆虫种群中某昆虫种群中有一对等位基因有一对等位基因AaAa，A A的基因频率的基因频率为为10%10%，a a的基因频率为的基因频率为90%90%，那么，那么AAAA、AaAa、aaaa三三种基因型频率分别是多少种基因型频率分别是多少?AA=1%Aa=18%aa=81%遗传平衡定律是由英国数学家哈迪和德国医生温伯遗传平衡定律是由英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别于格分别于19081908年和年和19091909年独立证明的，这一定律又称哈年独立证明的
7、，这一定律又称哈迪迪温伯格定律。他们指出，一个有性生殖的自然种温伯格定律。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合五个条件的情况下，种群的基因频率和基群中，在符合五个条件的情况下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。哈迪哈迪温伯格平衡定律温伯格平衡定律思考思考如果如果:该种群出现新的突变型性（基因型为该种群出现新的突变型性（基因型为A2a或或A2A2），也就是产生新的等位基因），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会，种群的基因频率会发生变化吗？基因发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？的频率可能会怎样变化？突变产生
8、的新基因会使种群的基因频率突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化发生变化。基因基因A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体的频率是上升还是下降，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。是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基基因突变和染色体变异统称为突变因突变和染色体变异统称为突变。基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变在自然界是普遍存在的，因此基基因突变产生新的等位基因因突变产生新的等位基因,这就可
9、能使种群的这就可能使种群的基因频率发生变化基因频率发生变化.种群基因频率的变化：种群基因频率的变化：思考：所有的变异都能导致基因频率的变化吗思考：所有的变异都能导致基因频率的变化吗 为什么为什么?1.1.不遗传的变异不能改变基因频率不遗传的变异不能改变基因频率;2.2.基因突变是基因频率改变的主要因素基因突变是基因频率改变的主要因素;3.3.染色体结构的变异不一定影响基因频率染色体结构的变异不一定影响基因频率;4.4.基因重组只影响基因型频率基因重组只影响基因型频率,不影响基不影响基因频率因频率;某海岛上的昆虫出某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型现残翅和无翅类型有利与有害是有利与有害是相对的而不
10、是绝对的相对的而不是绝对的这往往取决于生物的这往往取决于生物的生存环境。生存环境。突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？由于突变和基因重组都是由于突变和基因重组都是随机的、不随机的、不定向的定向的，因此它们只是提供了生物进化的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，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！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 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。在19
11、世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。提出问题桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？作出假设根据前面所学知识作出假设：在树皮裸露并熏成黑褐色的环境下，黑色体色的桦尺蛾个体数量逐年增加，控制黑色的S基因频率逐年上升（增加），而浅色体色的桦尺蛾由于不适应树皮裸露并熏成黑褐色的环境，浅色体色的桦尺蛾个体数量逐年减少，控制浅色的s基因频率
12、逐年下降（减少）。2 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？、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的体色而不是控制体色的基因。而不是控制体色的基因。讨论：讨论：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、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？什么？树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率
13、，这是因为树干变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。出生率。桦尺蠖桦尺蠖深色深色浅色浅色栖息环境浅色栖息环境浅色（个体多）（个体多）（个体少）（个体少）栖息环境深色栖息环境深色浅色浅色深色深色s s基因频率降低基因频率降低S S基因频率升高基因频率升高s s基因频率基因频率95%95%S S基因频率基因频率95%95%（个体减少）（个体
14、减少）（个体增多）（个体增多）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：生物进化的实质是基因频率的改变种群基因频率的改变，标志着生物的进化。种群基因频率的改变，标志着生物的进化。探究抗生素对细菌的选择作用实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。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。实验步骤培养皿分区、标号。将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置。涂布平板。目的要求 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。【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精
15、品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2实验步骤将培养皿倒置于37 的恒温箱中培养1216 h。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养。重复步骤。观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2结果分析你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？在本实验条件下，一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。滥用抗生素
16、有什么后果？促进耐药菌的产生。【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2四、课堂小结【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2第二课时第二课时 隔离在物种形成过程中的作用隔离在物种形成过程中的作用【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2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称为一个物种。思考：马和驴是不是同一个物种呢？骡是不育的，因此，马和驴之间存在生殖隔离，它们属于两个物种。不
17、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。【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2地理隔离：同种生物由于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，叫作地理隔离。地理隔离和生殖隔离之间有没有什么联系呢？隔离的实质：阻止种群间的基因交流隔离地理隔离生殖隔离【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件
18、2思考讨论隔离在物种形成中的作用 这是达尔文在环球考察中观察到的现象。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。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160-950km。不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。这些岛屿是500万年前由海底的火山喷发后形成的，比南美洲大陆的形成晚得多。因此，可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。【新教材生物】种群基因
19、组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2 隔离阻断突变、基因重组和 向不同方向发生改变种群 出现差异差异进一步加大隔离新种形成地理自然选择基因频率基因库生殖基因交流加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2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？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
20、率的变化会产生什么影响？4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？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。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，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。不会。因为个体间有基因交流。【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2自然选择2自然选择1地理隔离原种变异1变异2基因频率的定向改变变异类型1变异类型2新物种1新物种2生殖生殖 隔离隔离物种形成的比较常见的方式：物种形成的比较常见的方式：隔离是物种形成的必要条件。【新教材生物】
21、种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？不是。多倍体的形成不需经地理隔离。物种物种A物种物种B杂交杂交杂种植物杂种植物染色体加倍染色体加倍异源多倍体异源多倍体【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2原始种群原始种群地理隔离地理隔离小种群小种群 基因频率的改变基因频率的改变（基因库形成明显差异）（基因库形成明显差异）新物种新物种突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择生殖隔离生殖隔离四、物种形成的方式四、物种形
22、成的方式【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2（2）爆发式：无需地理隔离）爆发式：无需地理隔离 爆发式物种形成爆发式物种形成是在一个较短时间是在一个较短时间内完成的，而且内完成的，而且不不需经过地理隔离需经过地理隔离。例如，多倍体植物例如，多倍体植物的形成就是如此。的形成就是如此。AABBCC（普通小麦）（普通小麦）DD（黑麦）（黑麦）ABC配子配子D配子配子ABCD（不育）（不育）AABBCCDD（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例：八倍体小黑麦的培育例：八倍体小黑麦的培育【新教材生物
23、】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2思考：生物的进化和物种的形成是一回事思考：生物的进化和物种的形成是一回事吗？吗？不是。不是。进化进化的实质是的实质是基因频率基因频率发生改变，发生改变，物种物种形形成的实质是产生了成的实质是产生了生殖隔离生殖隔离。生物进化不一定导致新物种的形成，生物进化不一定导致新物种的形成，新物种一旦形成，说明生物一定发生了进化。新物种一旦形成，说明生物一定发生了进化。【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件21 1、突变和基因重组突变和基因重组产
24、生进化的原材料产生进化的原材料2 2、自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向(定向定向)3 3、隔离隔离导致物种的形成导致物种的形成生殖隔离是物种的形成标志生殖隔离是物种的形成标志现代进化论解释物种形成的基本环节【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2下图表示渐进式新物种形成的基本环节，对图示的相关分析正确的是（）A图中表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料B图中表示地理隔离，地理隔离使种群间基因交流受阻C图中表示生殖隔离，指两种生物不能交配且不能产生可育后代D种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成B【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2【新教材生物】种群基因组成的变化与物种的形成精品课件2
