1、 第六章 第3节种群基因组成的变化与物种的形成先有鸡还是先有蛋？先有鸡还是先有蛋？甲同学说：甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细当然是先有鸡蛋了，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。了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡不对，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，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。因此是先有鸡后有蛋。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
2、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。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了上的一致性，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这一重要观点。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与祖先种群形成生殖隔离生殖隔离为标志，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
3、成为一个新物种。胞成为一个新物种。问题探讨问题探讨一 种群基因组成的变化PART 01一、种群基因组成的变化一、种群基因组成的变化达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说主要内容？主要内容？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，适者生存思考：思考：1.1.自然选择自然选择直接作用直接作用的是生物的个体还是群体？的是生物的个体还是群体？2.2.自然选择自然选择直接选择直接选择的是基因型还是表型？的是基因型还是表型？生物的个体，而且是个体的表型。生物的个体，而且是个体的表型。个体最终会死亡；个体最终会死亡；个体的表型也会随着个体的死亡而消失。个体的表型也会随着个体的死
4、亡而消失。决定表型的决定表型的基因基因随着生殖而世代延续，随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散并且在群体中扩散研究生物的进化，仅研研究生物的进化，仅研究个体的表型是不够的，究个体的表型是不够的，还必须研究还必须研究_；群体基因组成的变化群体基因组成的变化(一）种群和种群基因库一）种群和种群基因库1.1.种群种群（1 1）概念）概念 生活在生活在_的的_ _ _的集合；的集合；一定区域一定区域同种生物同种生物全部个体全部个体【三个要素：三个要素：“一定区域一定区域”“”“同种同种”“”“全部全部”两个条件：两个条件：“时间时间”“”“空间空间”两个基本单位：两个基本单位：繁殖和进化的基本单位繁殖
5、和进化的基本单位】说出下列描述是不是一个种群：说出下列描述是不是一个种群：一个池塘中全部的浮游生物一个池塘中全部的浮游生物 （）一个池塘中全部的蝌蚪一个池塘中全部的蝌蚪 （）甲池塘中的鲤鱼和乙池塘中的鲤鱼甲池塘中的鲤鱼和乙池塘中的鲤鱼 （）一个森林中全部的毒蛇一个森林中全部的毒蛇 （）某农贸市场全部的鲤鱼某农贸市场全部的鲤鱼 ()()（2 2）特点）特点组成种群的个体并不是机械地集合在一起；一个种群就是一个繁殖单位，雌雄个体可通过繁殖将各自的基因遗传给后代。同时同地同种同时同地同种 同前一年的蝗虫种群相比，新形成的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？种群在基
6、因组成上会有什么变化吗？P110-111根据前面所学的遗传、变异和自然选根据前面所学的遗传、变异和自然选择的知识，尝试作出你的推测择的知识，尝试作出你的推测2 2、基因库、基因库：一个：一个种群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。一个种群都有一个基因库，种群中每个个体所含一个种群都有一个基因库，种群中每个个体所含有的基因只是基因库的一部分，个体一代代死亡，但有的基因只是基因库的一部分，个体一代代死亡，但基因库在代代相传基因库在代代相传中保留下来，并得到发展。中保留下来，并得到发展。包括基因的种类和数目包括基因的种类和数目举例：举例：这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群
7、的基这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。大。2.2.基因库基因库基因频率基因频率在一个种群基因库中，某个基因占在一个种群基因库中，某个基因占_的比值的比值全部等位基因数全部等位基因数基因频率基因频率=某基因的总数某基因的总数100%100%控制该性状的等位基因总数控制该性状的等位基因总数基因型频率基因型频率某种基因型的某种基因型的_在种群中所占的比例在种群中所占的比例个体个体基因型频率基因型频率=某基因型的个体某基因
8、型的个体种群总数种群总数100%100%将下列概念与实例连线将下列概念与实例连线 种群的基因库种群的基因库 某种群含有某种群含有AaAa个体的比例为个体的比例为10%10%种群的基因频率种群的基因频率 某种群含有某种群含有A A、B B、D200D200多种基因多种基因 种群的基因型频率种群的基因型频率 某种群中某种群中A A基因的比例为基因的比例为25%25%常染色体上常染色体上基因频率的计算基因频率的计算例例1 1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A A，决定翅，决定翅色为褐色的基因为色为褐色的基因为a a，从种群中随机抽出，从种群中随机抽出100100
9、个个体，测个个体，测知基因型为知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。个。那那么么A A和和a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？方法一：概念法：方法一：概念法：基因频率基因频率=某基因的总数某基因的总数100%100%控制该性状的等位基因总数控制该性状的等位基因总数 某种基因的个数某种基因的个数=纯合子个体数纯合子个体数 X X 2杂合子个体数杂合子个体数 控制该性状的等位基因总数控制该性状的等位基因总数=个体总数个体总数 X X 2常染色体上常染色体上基因频率的计算基因频率的计算例例1 1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为某昆
10、虫种群中决定翅色为绿色的基因为A A，决定翅，决定翅色为褐色的基因为色为褐色的基因为a a，从种群中随机抽出，从种群中随机抽出100100个个体，测个个体，测知基因型为知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。个。那那么么A A和和a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？方法一：概念法：方法一：概念法：各色昆虫=100个 颜色基因200个纯合绿色（AA）=30个杂合绿色（Aa）=60个纯合褐色（aa）=10个绿色基因30 x2+60=120个褐色基因10 x2+60=80个绿色基因频率褐色基因频率=120/200=60%=80/200=
11、40%A%=A%=100%100%2 2AAAAAaAa2(AA2(AAAaAaaa)aa)=60%=60%=40%=40%a%=a%=2 2aaaaAaAa2(AA2(AAAaAaaa)aa)100%100%方法二：通过基因型频率计算方法二：通过基因型频率计算A A基因频率基因频率 =AA=AA的基因型频率的基因型频率+1/2Aa+1/2Aa基因型频率基因型频率=30%+1/2=30%+1/260%=60%60%=60%=1010%+1/2%+1/260%=60%=4040%AAAA基因型频率为基因型频率为:3 30%0%AaAa基因型频率为基因型频率为:60%60%aaaa基因型频率为基因
12、型频率为:1 10%0%a a基因频率基因频率 =aaaa的基因型频率的基因型频率+1/2Aa+1/2Aa基因型频率基因型频率例例1 1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A A，决定翅色，决定翅色为褐色的基因为为褐色的基因为a a，从种群中随机抽出，从种群中随机抽出100100个个体，测知基个个体，测知基因型为因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。个。那么那么A A和和a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？=纯合子基因型纯合子基因型频率频率+1/21/2杂合子基因型杂合子基因型频率频率基因频率基因频
13、率A%+a%=1 AA%+Aa%+aa%=1A%+a%=1 AA%+Aa%+aa%=1等位基因的频率之和等于等位基因的频率之和等于1,1,基因型频率之和也为基因型频率之和也为1 1。1.AA1.AA、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的的基因频率是多少？（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小试牛刀小试牛刀若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：昆虫种群昆虫种群
14、数量足够大数量足够大，全部的雌雄个体间都能，全部的雌雄个体间都能自由自由交配交配并能产生后代，并能产生后代，没有迁入与迁出没有迁入与迁出，不同翅色的不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的个体生存和繁殖的机会是均等的（自然选择对自然选择对A A、a a控制控制的翅型性状没作用的翅型性状没作用）基因基因A A和和a a都不产生突变都不产生突变。根据孟。根据孟德尔的分离定律计算。德尔的分离定律计算。(1)(1)该种群产生的该种群产生的A A配子和配子和a a配子的比值各是多少？配子的比值各是多少？(2)(2)子代基因型的频率各是多少？子代基因型的频率各是多少？(3)(3)子代种群的基因频率各是多少？
15、子代种群的基因频率各是多少？(4)(4)将计算结果填入下表，想一想，子二代、子三代以将计算结果填入下表，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？及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：昆虫种群昆虫种群数量足够大数量足够大，全部的雌雄个体间都能，全部的雌雄个体间都能自由交配自由交配并能并能产生后代，产生后代，没有迁入与迁出没有迁入与迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的机会是均等的（
16、自然选择对自然选择对A A、a a控制的翅型性状没作用控制的翅型性状没作用）基因基因A A和和a a都不产生突变都不产生突变。思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变亲代（亲代（P P）基因型的频率）基因型的频率AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)亲代（亲代（P P）配子的比值）配子的比值A()A()A()A()a()a()a()a()A()A()a()a()子一代（子一代（F F1 1）基因型频率）基因型频率AA()AA()Aa()Aa()aa()aa()子一代（子一代（F F1 1）配子的比值）配子的比值A
17、()A()a()a()个体间自由交配的情况下，个体间自由交配的情况下，子二代、子三代的基因频率与基因型频率是什么情况？子二代、子三代的基因频率与基因型频率是什么情况？30%30%30%30%30%30%10%10%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%60%60%40%40%亲代基因频率亲代基因频率F F1 1基因频率基因频率 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%基因频基因频率率A A60%60%a a40%40%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%36%
18、36%16%16%48%48%60%60%60%60%40%40%40%40%36%36%48%48%16%16%请同学们对上面表格进行分析，基因频率和基因型频率有什么规律？请同学们对上面表格进行分析，基因频率和基因型频率有什么规律？此条件下，亲代、子一代到若干代，种群的基因频率相同此条件下，子一代到若干代，种群的基因型频率相同这个规律我们称为“遗传平衡定律”或“哈代-温伯格定律”（亲代可能相同可能不同）3.3.遗传平衡定律（哈遗传平衡定律（哈迪迪-温伯格定律）温伯格定律）遗传平衡定律是由英国数学家遗传平衡定律是由英国数学家哈迪哈迪和德国医生和德国医生温伯格温伯格分别于分别于19081908年
19、和年和19091909年独立证明的，这一定律又称哈迪年独立证明的，这一定律又称哈迪温伯格定律，他温伯格定律，他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合五个条件五个条件的情况下，的情况下，种群的种群的基因频率基因频率和和基因型频率基因型频率可以世代相传不发生变化可以世代相传不发生变化（从（从F1F1往往后开始不变）后开始不变），保持，保持平衡平衡哈迪哈迪-温伯格定律温伯格定律成立的条件成立的条件种群非常种群非常_所有的雌雄个体间都能所有的雌雄个体间都能_并产生后代并产生后代没有没有_和和_不同个体不同个体_和和_的机会是的机会是_的的没有没有_大大自由交配
20、自由交配迁入迁入迁出迁出生存生存繁殖繁殖均等均等*即没有自然选择即没有自然选择基因突变基因突变在符合遗传平衡的某种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，因为(pq)=A%+a%=1，则（p+q2)=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。Aa=AA=A=pa=qp2pq q2Aa=pq aa=卵子精子A=pa=qAA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。如果等位基因不止如果等位基因不止2 2个，如前一章所述的身高、体色个，如前一章所述的身高、体色等涉及多个等位基因的性状，哈代等涉及多个等位基因的性状，哈代-温伯格定律也同温伯格定
21、律也同样适用，但公式就要相应调整。例如，样适用，但公式就要相应调整。例如，有有3 3个等位基个等位基因时，公式就应改为：因时，公式就应改为：(p+q+r)(p+q+r)2 2=p=p2 2+q+q2 2+r+r2 2+2pq+2pr+2qr=1+2pq+2pr+2qr=1已知某种群中基因型为AA的个体占X%，则：基因频率的计算基因频率的计算方法一：概念法：方法一：概念法：方法二：通过基因型频率计算方法二：通过基因型频率计算方法三：遗传平衡定律（哈迪方法三：遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律）温伯格定律）例例1 1、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制
22、深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有640640只浅色的蛾和只浅色的蛾和360360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？那么有多少只杂合子的蛾？aa=640/（640+360）=0.64a=因为因为所以：所以：0.8A=1-0.8=0.2则则:Aa=2pq=20.80.2=0.32Aa的个体数的个体数=0.32(640只只+360只只)=320只只因此可得人群中因此可得人群中 a a的基因频率的基因频率=_=_；A A的基因频率的基因频率=_=_；AA AA的基因型频率的基因型频率=_=_；AaAa的
23、基因型频率的基因型频率=_=_；aa aa的基因型频率的基因型频率=_=_；例例2 2：在在非洲人群非洲人群中，约每中，约每1000010000个人中有个人中有1 1个人患囊性个人患囊性纤维原癌纤维原癌，该病属于，该病属于常染色体遗传常染色体遗传。一对。一对正常夫妇生正常夫妇生有一患病的孩子有一患病的孩子。此后，该妇女与。此后，该妇女与另一健康男性另一健康男性再婚，再婚，他们所生的孩子患此病的概率是（他们所生的孩子患此病的概率是（）A.1/25 B.1/50 C.1/100 D.1/202A.1/25 B.1/50 C.1/100 D.1/202D D由题干可得该病为常染色体隐性遗传病由题干可
24、得该病为常染色体隐性遗传病因此正常男子是因此正常男子是AaAa的概率为的概率为Aa/Aa/（AA+Aa),AA+Aa),算出来为算出来为_，则后代出现则后代出现aaaa的概率是的概率是_；在一个较大的人群中，可默认符合遗传平衡定律在一个较大的人群中，可默认符合遗传平衡定律即即aaaa的基因型频率为的基因型频率为1/100001/100001/1001/10099/10099/10099/1000099/100002 299991/100001/100001/100001/100002/1012/1011/2021/202例例2 2、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
25、200人，其中男女各人，其中男女各100100人。女性患者人。女性患者1 1人，携带者人，携带者3 3人，男性患者人，男性患者4 4人。色盲基人。色盲基因的频率为多少？因的频率为多少？=1 12+3+4 2+3+4 1001002+1002+100 100%100%=3%3%基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目控制该性状的等位基因总数控制该性状的等位基因总数 100%100%X染色体上染色体上基因频率的计算基因频率的计算概念法：概念法：X Xb b基因频率基因频率=色盲基因的总数色盲基因的总数（2 2女性个体数女性个体数+男性个体数）男性个体数）100%100%*Y Y染色体上没有等位基
26、因！染色体上没有等位基因！小试牛刀小试牛刀2.2.对某校学生进行对某校学生进行血友病血友病遗传病调查研究后发现：遗传病调查研究后发现：100100名名女生中有患者女生中有患者3 3人、携带者人、携带者1515人；人；100100名男生中有患者名男生中有患者6 6人，人，那么该群体中血友病基因的频率是那么该群体中血友病基因的频率是()()A.4.4%B.5.1%C.9%D.10.2%A.4.4%B.5.1%C.9%D.10.2%C C5.据调查，某校学生中基因型的比例为XB XB（42.32%）、XB Xb（7.36%）、XbXb（0.32%）、XBY（46%）、Xb Y（4%），则该地区 XB
27、和 Xb 的基因频率分别是（）A.6%、8%B.8%、92%C.78%、92%D.92%、8%D三种解法都可对于伴对于伴X X染色体遗传，染色体遗传，雌性群体中雌性群体中X XB B基因频率与雄性群体基因频率与雄性群体X XB B基因频率基因频率和种群和种群X XB B基因频率相等基因频率相等2.在伴X遗传中，在整个群体中、雄性群体中、雌性群体中XB的频率均为p，Xb的频率均为q。则各基因型频率和基因频率的关系如下表：位于位于X染色体上的基因频率和基因型频率染色体上的基因频率和基因型频率交配方式基因频率基因型频率自交自由交配（处于遗传平衡时）自交VS自由交配 基因频率和基因型频率的变化规律改变
28、纯合子增多杂合子减少不改变不改变不改变思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变思考讨论：用数学方法讨论基因频率的改变3 3、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因基因A2A2，种群的基因频率会变化吗？基因，种群的基因频率会变化吗？基因A2A2的频率可的频率可能会怎样变化？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。突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因基因A2A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物的频率是增加还是减少，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。体是有益还是有害的，这往往取
29、决于生物生存的环境。第一：足够大的种群是不存在第一：足够大的种群是不存在，而根据概率原理，当，而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。在实际中，遗传平衡是不存在的。在实际中，遗传平衡是不存在的。原因如下：原因如下：第二：种群中充分的随机交配也是不现实的，也就第二：种群中充分的随机交配也是不现实的，也就是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不是均等的。是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不是均等的。例如，在生殖季节，为了争
30、夺异性配偶，雄性海象之间例如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后结果常常是强要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争失败，有的大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是数是AAAA，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是aaaa（可能是由于本身基因型的关系，而导致
31、性状上的差（可能是由于本身基因型的关系，而导致性状上的差异），那么异），那么A A的基因频率将越来越大。的基因频率将越来越大。第三：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体第三：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，相反的可能，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群有的同种的外来个体会迁入该种群，使种，使种群中各种基因型的比例发生变化，而导致种群基因频率群中各种基因型的比例发生变化，而导致种群基因频率的改变。的改变。第四：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终第四：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。对种群发挥作用。如基因型为如基因型为aaaa的个体由于本身基因的的个
32、体由于本身基因的原因，在特定的环境条件下，而导致性状缺陷，不能适原因，在特定的环境条件下，而导致性状缺陷，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则a a的的基因频率也会越来越小。基因频率也会越来越小。第五：基因突变每时每刻都有可能发生。第五：基因突变每时每刻都有可能发生。虽然每虽然每一个基因突变的频率很低，但一个种群中有很多的基一个基因突变的频率很低，但一个种群中有很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的，而且经过代代因，所以基因的实际突变数是较大的，而且经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生影响，使的遗传基因突变必然对种群的基因频
33、率产生影响，使基因的频率发生改变。如由基因的频率发生改变。如由a a突变成突变成A A的数或的数或a a突变成其突变成其它等位基因的数相对较大，则它等位基因的数相对较大，则a a的基因频率将越来越小。的基因频率将越来越小。遗传平衡：遗传平衡：种群基因频率和基因型频率不发生变化种群基因频率和基因型频率不发生变化注意：遗传平衡所指的种群是理想的种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这也从反面说明，在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。引起基因频率变化的因素有哪些呢？引起基因频率变化的因素有哪些呢？（二）（二）种群基因频率的变化种群基因频率的变化1.1.改变改变种
34、群基因频率的原因种群基因频率的原因基因突变、自然选择、迁入和迁出等基因突变、自然选择、迁入和迁出等2.2.基因突变怎样使种群的基因频率发生变化基因突变怎样使种群的基因频率发生变化基因突变产生新的等位基因基因突变产生新的等位基因除了基因突变之外，其他变异能够影响基因频率的改变吗？除了基因突变之外，其他变异能够影响基因频率的改变吗？3.3.可遗传变异可遗传变异(1)(1)可遗传变异的来源（种类）可遗传变异的来源（种类）突变突变基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异(2)(2)可遗传变异的作用可遗传变异的作用可遗传变异提供了进化的原材料可遗传变异提供了进化的原材料*思考：自然界中自发突
35、变的频率很低，那么为什么突变思考：自然界中自发突变的频率很低，那么为什么突变还能够作为进化的原材料？还能够作为进化的原材料？2 2 1.3 1.3 10104 4 10 10-5 -5 10108 8 =2.610=2.6107 7（个）（个）计算：果蝇计算：果蝇1 1组染色体约有组染色体约有1.31.310104 4个基因，假定每个基因的突个基因，假定每个基因的突变频率都为变频率都为1010-5-5，对于一个中等大小的果蝇种群（约有，对于一个中等大小的果蝇种群（约有10108 8个个个个体）来说，每一代可能出现突变的基因个数是多少？体）来说，每一代可能出现突变的基因个数是多少？个体基因数个体
36、基因数 突变率突变率 个体数种群基因突变数个体数种群基因突变数 对每个基因来说突变率很低，但由于对每个基因来说突变率很低，但由于种群种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，内都有成千上万个基因，这样，这样，每一代就会产每一代就会产生大量的突变。生大量的突变。思考：基因突变大都是有害的，为什么还能为生物思考：基因突变大都是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料？进化提供原材料？但是在经常刮大风的海岛上，这但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了类昆虫却因为不能飞行而避免了被风吹到海里淹死。被风吹到海里淹死。例如，有
37、翅的昆虫中有时会出现例如，有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。虫在正常情况下很难生存下去。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？突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的 。生存环境某海岛上残翅和无翅的昆虫突变突变基因重组基因重组新的等位基因新的等位基因多种多样的基因型多种多样的基因型种群中出现大量可遗传的变异种群中出现大量可遗传的变异形成了进化的原材料形成了进化的原材料 突变和基因重组都是突变和基因重组都是随机的、不定向随机的、不定向的的 影响种群基因频率变化的因素影响种群基
38、因频率变化的因素（二）（二）种群基因频率的变化种群基因频率的变化（不能决定生物进化的方向）（不能决定生物进化的方向）(3)(3)可遗传变异的特点可遗传变异的特点思考：为什么突变和重组只是提思考：为什么突变和重组只是提供供生物进化生物进化原材料？原材料？由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定种群基因频率的变化方向，即不能决定生物进化的方向。那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？由于由于突变突变，桦尺蠖出现不同体色，桦尺蠖出现不同体色sS1919世纪，桦尺蠖种群中黑色世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（基因（S
39、 S）频率为）频率为5%5%，浅灰色，浅灰色基因（基因（s s）频率为）频率为95%95%95%5%黑褐色树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖2020世纪，桦尺蠖种群中黑色基世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（因（S S）频率为）频率为95%95%，浅灰色基，浅灰色基因（因（s s）频率为）频率为5%5%Ss95%5%探究实践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蠖种群中的桦尺蠖种群中的S S基因为什么越来越高？基因为什么越来越高？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作出假设创设情境示例18701870年桦尺蛾的基因型频率
40、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条件，在树干变黑这一环境条件下，假如下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中，使得种群中浅色个体每年减少浅色个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加黑色个体每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频，以后的几年内，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？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
41、.9%ssss70%70%65.6%65.6%基因频基因频率率S S20%20%23%23%s s80%80%77%77%*计算过程注意重新计算单位一计算过程注意重新计算单位一假设该种群共有100个个体，则在第一年中SS：10个 Ss：20个 ss:70个第二年时，由于浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%SS：10 x（1+10%）=11个 Ss：20 x（1+10%）=22个 ss:70 x（1-10%）=63个SS+Ss+ss=96个SS：11/96=11.5%Ss：22/96=22.9%ss:63/96=65.6%70.7%70.7%26%26%29.3%29.3%14.6%1
42、4.6%56.1%56.1%60.9%60.9%26.1%26.1%73.9%73.9%29.3%29.3%13.1%13.1%升高升高降低降低得出结论：得出结论：环境环境的选择作用使的选择作用使s s基基因频率越来越低因频率越来越低分析结果，得出结论分析结果，得出结论在在_的作用下，种群的基因频率的作用下，种群的基因频率_，导致，导致生物生物_。自然选择自然选择发生定向改变发生定向改变朝着一定的方向不断进化朝着一定的方向不断进化(三三)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 在自然选择的作用下，种群的基因频率会在自然选择的作用下，种群的基因频率会_，导致生物，导致生
43、物_。发生定向改变发生定向改变朝着一定的方向不断进化朝着一定的方向不断进化1 1、自然选择改变种群基因频率的过程：、自然选择改变种群基因频率的过程：在自然选择的作用下，具有在自然选择的作用下，具有_的个体有更多的的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因的频率会不断机会产生后代，种群中相应的基因的频率会不断_；相反，具有相反，具有_的个体留下后代的机会少，种群的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会中相应基因的频率会_；有利变异有利变异提高提高不利变异不利变异下降下降2 2、生物进化的实质：生物进化的实质：种群基因频率在自然选择作用下种群基因频率在自然选择作用下的定向改变的定向改变4
44、4、生物进化的方向是指、生物进化的方向是指 。适应环境的方向适应环境的方向3 3、“自然选择自然选择”中的自然是指中的自然是指 。环境环境 自然选择自然选择使种群的基因频率定向改变使种群的基因频率定向改变，故，故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。(三三)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变异是变异是不不定向定向的的自然自然选择选择淘汰不利变异淘汰不利变异积累有利变异积累有利变异种群的基因频率种群的基因频率发生发生定向定向改变改变生物朝生物朝一定方一定方向向缓慢进化缓慢进化自然选择决定生自然选择决定生物进化的方向物进化的方向种群基因频率的改变种
45、群基因频率的改变生物进化的实质：生物进化的实质：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。引起基因频率改变的因素：突变、选择、迁移等【注意：种群基因型频率发生变化，生物不一定进化】某植物种群，某植物种群，AAAA基因型个体占基因型个体占30%30%，aaaa基因型个体占基因型个体占20%20%，据此回答下面的问题，据此回答下面的问题（1 1）该植物的）该植物的A A、a a基因频率分别是基因频率分别是_、_（2 2）若该植物自交一代，）若该植物自交一代，F F1 1中中AAAA、aaaa基因型个体分别占基因型个体分别占_、_ 这时，这时，A A和和a a的基因
46、频率分别是的基因频率分别是_、_（3 3）依现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发）依现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化？为什么？生了进化？为什么？55%55%45%45%42.5%42.5%32.5%32.5%55%55%45%45%没有发生进化没有发生进化种群基因频率没有发生改变种群基因频率没有发生改变课堂总结生物进化的基本单位生物进化的基本单位生物进化的实质生物进化的实质生物进化的原材料生物进化的原材料决定生物进化的方向决定生物进化的方向种群种群基因频率的改变基因频率的改变突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择 随堂检测【例】使用某种农药防治某种农业害虫，开始效果很
47、显著，长期使用后，效果越来越差，原因是（）A.害虫对农药进行了定向选择B.害虫对农药逐渐适应C.农药刺激害虫产生了变异D.农药对害虫的变异进行了定向选择D实验原理实验原理 一般一般情况下，情况下，一定浓度一定浓度的抗生素会的抗生素会_，但，但变异的细菌可能产生变异的细菌可能产生_ 在实验室在实验室_时，如果向培养基中添加时，如果向培养基中添加_，_有可能存活下来有可能存活下来杀死细菌杀死细菌耐药性耐药性连续培养细菌连续培养细菌抗生素抗生素耐药菌耐药菌探究抗生素对细菌的选择作用实验目的实验目的 通过观察细菌在通过观察细菌在_的培养基上的生长的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的状况，探究抗生素
48、对细菌的_作用作用含有抗生素含有抗生素选择选择材料用具材料用具 经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡糖球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。牛肉膏蛋白胨液体培养基牛肉膏蛋白胨液体培养基涂布器涂布器方法步骤方法步骤(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，将培养的直线，将培养皿分为皿分为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
49、_ 的纸片的纸片放在放在号区域的中央，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，盖上皿号区域的中央，盖上皿盖。盖。(2)(2)取少量细菌培养液，用取少量细菌培养液，用_ (或或无无菌棉签菌棉签)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抗生素抗生素(4)(4)将培养皿倒置于将培养皿倒置于 中培中培养养 h h。(5)(5)观察培养基上细菌的生长状况。纸观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了片附近是否出现了？如果？如果有，测量和记录每个实验组有，测量和记录每个实验组中中 ，并取平均值。，并取平均值。(
50、6)(6)从从 _的菌落上挑取的菌落上挑取细菌，接种到细菌，接种到_ 中培养，然后重复步骤中培养，然后重复步骤(2)(2)(5)(5)。如。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。圈的直径。3737的恒温箱的恒温箱121216 16 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1.1.在培养基上是否有细菌生长在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢？在放有抗生素纸片的区域呢？结果和结论结果和结论:2.2.在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明
