1、课本课本P111 P111 思考思考讨论讨论 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 1.1.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：昆虫群体昆虫群体数量足够大数量足够大，全部的雌雄个体间都全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代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，AAAA、AaAa、aaaa三种基因型昆虫的三种基因型昆虫的生存能力完全相同生存能力完全相同（也就是说自然选择对（也就是说自然选择对A A、a a控制的翅型性状没作用）控制的翅型性状没作用）A A和和a a都都不产生突变不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。即没有基因突变
2、和染色体变异。二、二、【思考思考讨论讨论 】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子一代子一代子二代子二代子三代子三代基因型基因型频率频率AAAA30%30%AaAa60%60%aaaa10%10%基因基因频率频率A A60%60%a a40%40%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%60%60%60%60%40%40%40%40%36%36%36%36%48%48%48%48%16%16%16%16%思考思考+总结总结：自由交配时，基因频率自由交配时，基因频率 ，基因型频率，基因型频率 。若为自交，基因频率若为自交，基因频率 ，基因型频率，基
3、因型频率 。设设A A的基因频率为的基因频率为p,ap,a的基因频率为的基因频率为q q，自由交配时，子代基因型情况？，自由交配时，子代基因型情况？不变不变 不变不变想一想，子二代、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？想一想，子二代、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？不变不变 改变改变遗传平衡定律遗传平衡定律（哈代（哈代-温伯格定律）：温伯格定律）：可用数学方程式表示：可用数学方程式表示：(p(pq)q)2 2=p=p2 22pq2pqq q2 2=1=1（其中其中p p代表代表A A基因的频率，基因的频率，q q代表代表a a基因的频率基因的频率）p+q
4、p+q永远为永远为1 1，p p2 2代表代表AAAA的频率，的频率，q q2 2代表代表aaaa的频率，的频率，2pq2pq代表杂合子代表杂合子AaAa的频率。的频率。雌配子雌配子雄配子雄配子A(p)A(p)a(q)a(q)A(p)A(p)a(q)a(q)AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)方法四：方法四：利用遗传平利用遗传平衡定律计算衡定律计算由此可见，如果满足上述五个条件（见课本），则亲代和子代每一种基因的频率都不会由此可见，如果满足上述五个条件（见课本），则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变，这就是改变，到再下一代
5、也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变，这就是哈代哈代温伯格平衡温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。，也叫遗传平衡定律。2.2.上述计算结果是建立在上述计算结果是建立在5 5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5 5个条件都成立吗？个条件都成立吗？3.3.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），也就是产生新的等位），也就是产生新的等位基因基因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的频率可能会怎样变化？的频率可能会怎
6、样变化？基因基因A A2 2的频率是增加还是减少，要看的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体有益还是有害这一突变对生物体有益还是有害。突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。遗传平衡遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是是不存在不存在的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说也就是说种群的进化是必然的种群的进化是必然的。作用：作用：1.1.可遗传变异来源：可遗传变异来源：三、种群基因频率的变化影响因素三、种
7、群基因频率的变化影响因素基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变、基因重组、染色体变异基因突变、基因重组、染色体变异（1 1）基因突变：）基因突变：（2 2）基因重组：）基因重组：产生新的产生新的等位基因，等位基因，使种群的基因频率发生变化。使种群的基因频率发生变化。产生更多产生更多基因型，产生更多性状基因型，产生更多性状 （3 3）染色体变异：）染色体变异：改变基因的数目或者排列顺序改变基因的数目或者排列顺序 提供了生物进化的原材料。提供了生物进化的原材料。2.2.生物生存的环境生物生存的环境突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于突变的有害和有利也不是绝对
8、的，这往往取决于生物的生存生物的生存环境环境。思考：思考：现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蛾基因频率变化的原因。现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蛾基因频率变化的原因。18701870年桦尺蛾的基因型频率为年桦尺蛾的基因型频率为SS10%SS10%；Ss20%Ss20%；ss70%ss70%，在树干变黑这一环境，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，使得种群中浅色条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色(SS+Ss)(SS+Ss)个体每年减少个体每年减少10%10%，黑色黑色ssss个体个体每年增加每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蛾种群，以后的几年内
9、，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？每年的基因型频率与基因频率是多少呢？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%13.0%13.0%升高升高26%26%61.0%61.0%26.0%26.0%74.0%74.0%14.6%14.6%29.3%29.3%56.1%56.1%29.3%29.3%70.7%70.7%降低降低1.1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅
10、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?会影响，因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。会影响，因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。2.2.在自然选择过程中，在自然选择过程中，直接受选择直接受选择的是基因型还是表型？为什么？的是基因型还是表型？为什么？是表型。例如，天敌看到的是桦尺蛾的体色，而不是控制体色的基因。是表型。例如，天敌看到的是桦尺蛾的体色，而不是控制体色的基因。讨论：7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问题：问题：桦尺蛾种群中桦尺蛾种群中s s基因的频率为什么越来越低？基因的
11、频率为什么越来越低？假设：假设：根据前面所学的你能做出假设吗？根据前面所学的你能做出假设吗？四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。变异变异是是不定向不定向的的自然选择自然选择是是定向定向的的不利变异被淘汰不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累有利变异逐渐积累种群的基因频率种群的基因频率发生发生定向定向的改变的改变生物朝着一定方生物朝着一定方向缓慢向缓慢进化进化生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。四、探究自然选择对种群基
12、因频率变化的影响。1.1.生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本单位）2.2.基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系3.3.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）4.4.自然选择决定生物进化的方向（使基因频率定向改变）5.5.生物进化的实质是种群基因频率的改变总结总结步骤4培养将培养皿倒置于37 的恒温箱中培养1216 h步骤5因变量观测观察培养基上纸片附近是否出现_，并测量、记录_的直径，并取平均值步骤6重复实验从_的菌落上挑出细菌，接种到已灭菌的_中培养，重复步骤25。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径抑菌圈抑
13、菌圈抑菌圈边缘液体培养基2.实验步骤实验步骤步骤1分组、编号、做标记用记号笔在培养皿的_画两条相互_的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为步骤2接种取少量细菌的培养液，用_(或无菌棉签)均匀地涂抹在_上步骤3自变量控制用无菌的镊子先夹取1张_的纸片放在的中央，再分别夹取1张_纸片放在的中央，盖上皿盖对照组对照组号区域号区域号区域号区域实验组实验组底部垂直无菌的涂布器培养基平板不含抗生素抗生素一、一、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3.实验结果实验结果与区域与区域相比，区域相比，区域纸片周围会出现抑菌圈；纸片周围会出现抑菌圈；区域抑菌圈的平均直区域抑菌圈的平均直径逐代越来越
14、径逐代越来越。小4.4.实验结论实验结论细菌耐药性的出现是发生了细菌耐药性的出现是发生了；抗生素的选择作用导致了耐抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐药菌比例的逐渐可遗传的变异升高思考：思考：(1)(1)细菌耐药性变异的产生与抗生素有关吗？为什么？细菌耐药性变异的产生与抗生素有关吗？为什么？(2)(2)细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗？为什么？细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗？为什么？(3)(3)为什么培养基中抗生素滤纸片周围会出现抑菌圈？为什么培养基中抗生素滤纸片周围会出现抑菌圈？(4)(4)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？(5)(5)抗生素
15、滤纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小？抗生素滤纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小？无关。因为抗生素并非诱变因子不是。因为细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。因为滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈抑菌圈边缘抗生素浓度低，可能存在具有耐药性的细菌因为经过抗生素的持续多代筛选，细菌的耐药性越来越强。（不定项）（不定项）滥用抗生素往往会导致细菌产生耐药性，下列叙述错误的是滥用抗生素往往会导致细菌产生耐药性，下列叙述错误的是()A.种群是细菌进化的基本单位种群是细菌进化的基本单位B.细菌的抗药性变异来源于细菌的细菌的抗药性变异来源于细菌的染
16、色体变异染色体变异C.抗生素的定向选择使细菌的抗药基因频率增大抗生素的定向选择使细菌的抗药基因频率增大D.细菌的定向变异决定细菌的进化方向细菌的定向变异决定细菌的进化方向种群是生物进化的基本单位，种群是生物进化的基本单位，A正确；细菌没有染色体，不能进行有性生殖，其抗药性正确；细菌没有染色体，不能进行有性生殖，其抗药性变异来源于细菌的基因突变，变异来源于细菌的基因突变，B错误错误；抗生素对细菌种群中存在的不定向变异进行了；抗生素对细菌种群中存在的不定向变异进行了定向的选择，使细菌的抗药基因频率增大，定向的选择，使细菌的抗药基因频率增大，C正确；变异是不定向的，自然选择决定正确；变异是不定向的，
17、自然选择决定生物的进化方向，生物的进化方向，D错误。错误。答案答案BD二、二、物种和隔离物种和隔离1.物种的概念物种的概念能够在自然状态下能够在自然状态下并且产生并且产生的一群生物。的一群生物。相互交配可育后代2.隔离隔离不同物种相互交配可育的后代同一种生物基因交流阅读教材116页完成填空骡子为异源二倍体，两个染骡子为异源二倍体，两个染色体组分别来自马和驴，无同色体组分别来自马和驴，无同源染色体，不能进行减数分裂源染色体，不能进行减数分裂产生配子，无法通过有性生殖产生配子，无法通过有性生殖产生后代。产生后代。1.（多选）多选）下列关于物种和隔离的叙述，错误的是下列关于物种和隔离的叙述，错误的是
18、()A.物种是生物分类的基本单位物种是生物分类的基本单位B.二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种C.不同的物种之间不同的物种之间不一定不一定存在着生殖隔离存在着生殖隔离D.虽然马和驴交配能产生骡，但其属于不同物种虽然马和驴交配能产生骡，但其属于不同物种二倍体西瓜与四倍体西瓜之间存在着生殖隔离，属于不同的物种，二倍体西瓜与四倍体西瓜之间存在着生殖隔离，属于不同的物种，B错误错误；不同物种之间一定存在着生殖隔离，不同物种之间一定存在着生殖隔离，C错误错误。答案答案BC三、隔离及其在物种形成中的作用三、隔离及其在物种形成中的作用_隔离阻断_突变、基因重组和_种群_出现
19、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加拉帕戈斯群岛的地雀群岛的地雀的形成方式的形成方式_朝着不同方向发生改变阅读教材117页完成填空2.2.结论：隔离是物种形成的结论：隔离是物种形成的条件。条件。必要新物种形成的过程新物种形成的过程自然选择自然选择2 2自然选择自然选择1 1地理地理隔离隔离原原种种变异变异1 1变异变异2 2基因频率的定向改变基因频率的定向改变变异变异类型类型1 1变异变异类型类型2 2新物种新物种新物种新物种生殖生殖 隔离隔离新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。渐变式（绝
20、大多数）突突变变和和基基因因重重组组1.新物种形成的过程新物种形成的过程三、三、隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用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突变和基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料自然选择自然选择导致种群基因频率的定向改变导致种群基因频率的定向改变隔离隔离是物种形成的必要条件是物种形成的必要条件(1)(1)三倍体西瓜是不是一个独立的新物种，为什么？三倍体西瓜是不是一个独立的新物种，为什么？(2)(2)四倍体西瓜是一个独立的新物种吗？为什么？四倍体西瓜是一个独立的新物种吗？为什么？(3)(3)四倍体西瓜形成过程中，有没有经过地理隔离？四倍体西瓜形成过程中，
21、有没有经过地理隔离？（4 4）新物种的形成一定要经过地理隔离吗？新物种的形成一定要经过地理隔离吗？不是。因为三倍体减数分裂时会联会紊乱，无法产生正常的有性生殖细胞，因此不是。因为三倍体减数分裂时会联会紊乱，无法产生正常的有性生殖细胞，因此无法自由交配并产生可育后代。无法自由交配并产生可育后代。是。因为四倍体西瓜之间可以自由交配，并能产生可育后代是。因为四倍体西瓜之间可以自由交配，并能产生可育后代没有没有不一定。新物种的形成包括渐进式和爆发式两种方式，前者不一定。新物种的形成包括渐进式和爆发式两种方式，前者一定要经过地理隔离，后者则不经过地理隔离。一定要经过地理隔离，后者则不经过地理隔离。【归纳
22、总结】【归纳总结】(1)渐变式物种形成过程的概念模型：渐变式物种形成过程的概念模型：(2)爆发式物种形成过程的概念模型：爆发式物种形成过程的概念模型：3.下列关于物种和隔离的叙述，错误的是下列关于物种和隔离的叙述，错误的是()A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因B.隔离阻止了种群间的基因交流隔离阻止了种群间的基因交流C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离不同的物种之间必然存在着生殖隔离D.对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离地理隔离是一个量变的过程，只有足够长时间后才能产生生殖隔离，地理隔离是一个量变的过
23、程，只有足够长时间后才能产生生殖隔离，D错误。错误。答案答案D4.（不定项）不定项）某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，一万年后，两个种群某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，一万年后，两个种群已经发生明显的分化。经过长期演化两个种群可能形成两个物种，下列说法错误已经发生明显的分化。经过长期演化两个种群可能形成两个物种，下列说法错误的是的是()A.物种的形成必须通过物种的形成必须通过a才能最终达到才能最终达到cB.b表示自然选择过程表示自然选择过程C.为生物进化提供原材料为生物进化提供原材料D.c表示表示地理地理隔离隔离AD5.5.无子西瓜的培育过程如图所示。根据图解，结合你所学过的
24、生物学知识，下列叙述无子西瓜的培育过程如图所示。根据图解，结合你所学过的生物学知识，下列叙述中正确的是中正确的是()A.A.过程只能用秋水仙素处理，它的作用主要是抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成过程只能用秋水仙素处理，它的作用主要是抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成B.B.由三倍体种子发育成无子西瓜，与中心体有密切的关系由三倍体种子发育成无子西瓜，与中心体有密切的关系C.C.四倍体西瓜与二倍体西瓜不存在生殖隔离，它们属于同一物种四倍体西瓜与二倍体西瓜不存在生殖隔离，它们属于同一物种D.D.无子性状的产生属于可遗传变异，但不能通过有性生殖传递给子代无子性状的产生属于可遗传变异，但不能通过有性生殖传
25、递给子代D(2)爆发式物种形成过程的概念模型：爆发式物种形成过程的概念模型：(3)物种、种群与隔离之间关系的概念模型：物种、种群与隔离之间关系的概念模型：【归纳总结】地理隔离和生殖隔离的比较【归纳总结】地理隔离和生殖隔离的比较(1)图中图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。以再融合在一起。(2)图中图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。种的相对稳定。(3)地理隔离是物种形成的
26、量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。(1)能进行交配的就是同一个物种吗？能进行交配的就是同一个物种吗？不一定。不一定。(2)长期的地理隔离是否一定会形成生殖隔离？长期的地理隔离是否一定会形成生殖隔离？不一定。只要基因库的差异没有大到使种群个体间不能交配或能交配不能产生可不一定。只要基因库的差异没有大到使种群个体间不能交配或能交配不能产生可育后代，就不会形成生殖隔离。育后代，就不会形成生殖隔离。(3)新物种的形成一定要经过地理隔离吗？新物种的形成一定要经过地理隔离吗？不一定。新物种的形成包括渐进式和爆发式两种方式，前者一定要经过地理隔离，不一定。新物种的形成包括渐进式和爆发式两种方式，前者一定要经过地理隔离，后者则不经过地理隔离。后者则不经过地理隔离。课堂小结课堂小结地理隔离生殖隔离隔离
