1、AAAAAaAaaaaaaaAAAAAAaa 第六章 第3节种群基因组成的变化与物种的形成 阐述阐述种群种群，种群基因库种群基因库，种群基因频率种群基因频率等概念的内含。等概念的内含。运用运用数学方法数学方法讨论种群基因频率的变化。讨论种群基因频率的变化。阐明阐明自然选择自然选择对种群基因频率变化的影响。对种群基因频率变化的影响。说明说明隔离隔离在物种形成中的作用。在物种形成中的作用。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？
2、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亡而消失。决定表型的决定表型的基因随着生殖而世代延续，基因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，仅研究个体的表型是研究生物的进化，仅研究个体的表型是不够的，还必须不够的，还必须研究研究群体基因组成的变群体基因组成的变化化，这个群体就是，这个群体就是种群种群。阅读：阅读：110-112110-112页，理解页
3、，理解种群和基因库种群和基因库的概念，以及的概念，以及基因频率基因频率的计算。的计算。种群基因组成的变化种群基因组成的变化1、种群的概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。一个池塘中的全部鱼一个池塘中的全部鱼 一个池塘中的全部鲤鱼一个池塘中的全部鲤鱼两个池塘内的全部青蛙两个池塘内的全部青蛙一片草地上的全部植物一片草地上的全部植物一片草地上的成年梅花鹿一片草地上的成年梅花鹿一片树林中的全部猕猴是一个种群一片水田上的所有水稻是一个种群判断下面例子是不是一个种群：一、种群和种群基因库2、种群的特点：是生物繁殖和进化的基本单位,彼此可以交配，并通过繁殖讲各自的基因传给后代。一、种群和种群
4、基因库3、种群基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。4、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。基因频率基因频率=某基因的总数某基因的总数全部等位基因的总数全部等位基因的总数100%5、基因型频率：基因型频率基因型频率=该基因型个体数该基因型个体数该种群个体总数该种群个体总数100%一、种群和种群基因库在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。基因型频率基因型频率=该基因型个体数该基因型个体数该种群个体总数该种群个体总数1
5、00%AA基因型频率=30100=30%Aa基因型频率=60100=60%aa基因型频率=10100=10%基因型频率的计算基因型频率的计算在种群中，在种群中，一对等位基因一对等位基因的基因型频率之和等于的基因型频率之和等于1。在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。基因频率基因频率=某基因的总数某基因的总数全部等位基因的总数全部等位基因的总数100%1、100个体数的全部等位基因总数为_2002、A基因为_个，a基因为_ 个230+60=120210+60=80A频率=120200
6、=60%a频率=80200=40%基因频率的计算基因频率的计算在种群中，在种群中，一对等位基因一对等位基因的基因频率之和等于的基因频率之和等于1。方法二：通过基因型频率计算（快捷计算）基因频率的计算基因频率的计算一个基因的频率=它的纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率A频率=AA%+1/2Aa%a频率=aa%+1/2 Aa%1 1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，黑色位基因控制，黑色(B)(B)对红色对红色(b)(b)为显性。如果基因型为为显性。如果基因型为BBBB的个体占的个体占18%18%
7、，基因型为，基因型为BbBb的个体占的个体占78%78%，基因型为，基因型为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%C64%C57%57%、43%D43%D92%92%、8%8%C2.已知人眼中的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（）A.0.64和0.36 B.0.36和0.64C.0.50和0.50 D.0.82和0.18A课堂练习1521420022003
8、.某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（）A.15%B.3.88%C.5.17%D.10.3%C色盲（b）基因频率5.17 100%解析：某基因的数目某基因的数目雌性个体数雌性个体数2+雄性个体数雄性个体数 100%基因频率基因频率=课堂练习思考讨论亲代基因亲代基因型的比值型的比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的配子的比值比值A()A()a()a()F1基因型基因型频率频率AA()Aa()aa()F1基因基因频率频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40
9、%A=36%+24%a=16%+24%A=60%a=40%F2基因型基因型频率频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)想一想：后续子代的种群基因频率会同子一代一样吗？群体数量足够大，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，没有自然选择也没有基因突变和染色体变异。F2基因基因频率频率A()a()60%40%A=36%+24%a=16%+24%如果符合这5个，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是哈代温伯格定律，也叫遗传平衡定律。在满足上述在满足上述5 5个条件的前提下：若种群中一对等位基因分别为个条件的前提下：若种群中一对等位基因分别为A
10、 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，那么遗传平衡定律可以写成：，那么遗传平衡定律可以写成：A=pA=pa=qa=qA=pA=pa=qa=qAA=pAA=p2 2 aa=q aa=q2 2Aa=pqAa=pqAa=pqAa=pq AA AA的基因型频率的基因型频率=p p2 2 aa aa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=2pq2pq (p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1 (p+q)(p+q)2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+Aa%+aa%=1=AA%+Aa%+a
11、a%=1 子一代雌配子子一代雌配子子一代雄配子子一代雄配子遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？在实际中，这样的平衡是不存在的。第一：足够大的种群是不存在；第二：种群中充分的随机交配也是不现实的；第三：基因突变每时每刻都有可能发生；第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群；第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。所以从理论上分析，种群基因频率的改变是不可避免的，生物的进化是必然的。生物进化的实质：种群基因频率的改变想一想：变异 2、
12、变异的类型有那些？不能遗传的变异可遗传的变异基因重组基因突变染色体变异1、影响种群基因频率变化的根本原因是什么？突变突变和基因重组提供生物进化的原材料基因突变产生新的等位基因，这就使种群的基因频率发生改变。特点：随机的、不定向的。二、种群基因频率的变化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种群中出现大量可遗传的变异可遗传的变异变异是变异是不定向不定向的的突变和重组都是随机的、不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？突变和基因重组产生进化的原材料二、种群基因频率的变化英英1919世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特英英2020世纪曼彻斯特
13、世纪曼彻斯特桦桦尺尺蛾蛾桦桦尺尺蛾蛾S(黑色黑色)基因频率：基因频率：5%5%以下 95%95%以上思考：什么原因导致桦尺蛾种群中s基因的频率越来越低？三、自然选择对种群基因频率变化的影响英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S),浅色（s)变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。思考：1.什么原因导致桦尺蠖种群中s基因的频率越来越低？三、自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择决定生物进化的方向自然选择使基因频率定向改变变异是不定向的自然选择定向不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变生
14、物朝一定方向缓慢进化 在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。三、自然选择对种群基因频率变化的影响生物进化和繁殖的基本单位生物进化的实质生物进化的原材料决定生物进化的方向种群基因频率的改变突变和基因重组自然选择4.在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（）A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36A课堂练习课堂练习5一只果蝇的突变体在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
15、（）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C隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用 曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了变化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断两个种群是否属于同一个物种？一、物种的概念阅读教材P116完成下列问题1.什么是一个物种？2.如何判断两个生物是否是一个物种？3、判断下列两个生物是否是同一物种（1）马和驴 （2）狮子和老虎（3）非洲人和欧洲人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。（1）能否自由交配（2）能否产生可育后代种群种群物种物种概念概念
16、范围范围 要点要点联系联系自然状态下能够交配自然状态下能够交配并产生可育后代并产生可育后代生活在一定区域的同生活在一定区域的同种生物的全部个体种生物的全部个体能够在自然状况下相互交配并能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物且产生可育后代的一群生物比较种群与物种比较种群与物种较小范围内的同较小范围内的同种生物的个体种生物的个体分布在不同区域内的分布在不同区域内的同同种生物的许多种群种生物的许多种群组成组成一定区域一定区域同种生物同种生物全部个体全部个体1.1.一个物种可以包括多个种群一个物种可以包括多个种群2.2.同一物种的不同种群在一定条件下可以进行基同一物种的不同种群在一定条件下
17、可以进行基因交流因交流1.如果有两个小种群的动物，在形态结构上相近，它们必须具备下列哪一特征，才能归为一个物种：(）A.它们必须分布在同一地理区域B.它们的基因一定要相同C.它们的毛色一定要相同D.能相互交配繁殖并产生可育后代D活学活用活学活用1.1.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？不是不是因为后代三倍体西瓜不可育因为后代三倍体西瓜不可育2.2.三倍体西瓜是一个新物种吗？三倍体西瓜是一个新物种吗？不是。不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育配并产生可育后代，而三
18、倍体是不可育的，因此三倍的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。体西瓜不是一个新物种。活学活用活学活用不同物种之间不同物种之间_是不能交配的，即使是不能交配的，即使交配成功，也交配成功，也_产生可育的后代；产生可育的后代；一般一般不能不能生殖隔离生殖隔离在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？不是，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。二、隔离及其在物种形成中的作用 同一种生物由于地理上的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，叫做地理隔离。东北虎华南虎 由于长期地理隔离而没有相互交配
19、，没有基因交流，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。二、隔离及其在物种形成中的作用生殖隔离（不能相互交配、交配也不能产生可育后代）地理隔离（由于地理障碍，种群间不能发生基因交流）隔离：隔离的实质：阻止种群间的基因交流 地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？对生物的进化有何作用呢？不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。二、隔离及其在物种形成中的作用思考讨论 加拉帕戈斯群岛主要由加拉帕戈斯群岛主要由1313个岛屿组成，个岛屿组成，不同岛屿的环境不同岛屿的环境有较大有较大差别，该群岛上生活着差别，该群岛上生活着1313种地雀，这些地雀的种地雀，这些地雀的喙差别很大喙差别很大，不同种
20、，不同种之间存在着之间存在着生殖隔离生殖隔离，推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，1313种地雀是由种地雀是由同一种地雀同一种地雀的的1313个种群进化而来的个种群进化而来的.这些地雀的祖先都来自南美大陆的同一种地雀，什么原因导致每个岛上这些地雀的祖先都来自南美大陆的同一种地雀，什么原因导致每个岛上的地雀种类不同呢？的地雀种类不同呢？【重点突破】地理隔离和生殖隔离的联系二、隔离及其在物种形成中的作用【重点突破】地理隔离和生殖隔离的联系1.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？2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
21、会产生什么影响？3如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？不一样。因为突变是随机发生的。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。不会。如果没有地理隔离，个体间就会有基因的交流,就难以形成生殖隔离。地雀地雀祖先祖先甲岛地雀甲岛地雀乙岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀丁岛地雀突突变变和和基基因因重重组组 自自然然选选择择 甲岛地雀甲岛地雀1 1乙岛地雀乙岛地雀2 2丙岛地雀丙岛地雀3 3丁岛地雀丁岛地雀4 4种种群群基基因因库库改改变变地理隔离地理隔离不同不同 不同不同 有有差差异异 出现生殖隔离出现生殖隔离 不不同同物物种种阻断基因交
22、流阻断基因交流 基因频率向基因频率向不同方向发不同方向发生改变生改变久久而而久久之之形成明显差异形成明显差异 二、隔离及其在物种形成中的作用地理隔离生殖隔离（新物种形成）同一物种地理隔离，阻隔基因交流突变、基因重组种群基因库出现明显差异自然选择，基因频率发生改变生殖隔离，新物种形成的标志物种形成的三个环节1.1.突变和基因重组突变和基因重组(产生进化的产生进化的原材料原材料)2.2.自然选择自然选择(决定决定生物进化、物种形成的方生物进化、物种形成的方向向)3.3.隔离隔离(物种形成的物种形成的必要条件必要条件)新物种加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式小结：小结：物种
23、的形成是否都需要经过地理隔离？物种的形成是否都需要经过地理隔离？不同物种间都存在着生殖隔离不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须物种的形成必须经过经过生殖隔离生殖隔离，但不一定要经过但不一定要经过地理隔离地理隔离。不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离，例如二不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离，例如二倍体植株染色体加倍成了四倍体植株，二者杂交后代倍体植株染色体加倍成了四倍体植株，二者杂交后代产生的三倍体植株是高度不育的，存在生殖隔离产生的三倍体植株是高度不育的，存在生殖隔离.自然选自然选择择2 2自然选自然选择择1 1地理隔离地理隔离原原种种变异变异1 1变异变异2 2变异类型变异类型
24、1 1变异类型变异类型2 2新物种新物种1 1新物种新物种2 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：（1 1）渐变式（主要方式）渐变式（主要方式）多倍体的形成不需经地理隔离（2 2）爆发式：）爆发式：无需地理隔离无需地理隔离物种形成物种形成生物进化生物进化标志标志变化后生物变化后生物与原生物的与原生物的关系关系二者联系二者联系生殖隔离的出现生殖隔离的出现基因频率改变基因频率改变与原物种属于不同物种与原物种属于不同物种只有不同种群的基因库产生了明显只有不同种群的基因库产生了明显差异，差异，出现生殖隔离才能形成新物种出现生殖隔离才能形成新物种；进化不一定产生新物种
25、，新物种的进化不一定产生新物种，新物种的产生一定存在进化产生一定存在进化可能属于同一物种，可能属于同一物种，也可能属于不同物种也可能属于不同物种新物种形成和生物进化的关系新物种形成和生物进化的关系1.外表相近但种类不同的鱼在生殖期间将卵和精子释放在同一水域中，但一种鱼的精子不能进入另一种鱼的卵，这种现象属于：(）A.生殖隔离 B.地理隔离C.形态各异 D.不在同一水层A当堂练习：当堂练习：2下列关于隔离的叙述，不正确的是（）A新物种的形成往往要有隔离存在B地理隔离是指由于地理障碍，使不同区域种群彼此无法交配C生殖隔离专指种群间的个体不能自由交配D经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是常见的物种形成
26、方式C当堂练习：当堂练习：2图是某海岛上蜥蜴形成新物种的过程，下列有关说法正确的是（）A图示是通过长期地理隔离达到生殖隔离的过程B岛上蜥蜴产生了适应环境的定向变异C自然选择过程中直接受选择的是基因型D蜥蜴新物种的形成不影响岛上其他生物种群的进化A当堂练习：当堂练习：3如图是我国黄河两岸a、b、c、d4个物种及其演化关系的模型，请据图分析下列说法错误的是（）A由a物种进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程B黄河北岸的b物种迁移到黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，其原因在于二者间已形成生殖隔离Cc物种的种群基因频率发生了变化，则该物种一定在进化D判断d物种是否是不同于b物种的新品
27、种的方法是观察两个物种的生物能否交配D当堂练习：当堂练习：总结总结现代现代生物生物进化进化理论理论基本基本观点观点自然选择学说自然选择学说隔离隔离核心核心种群种群生物进化的生物进化的基本单位基本单位生物进化的生物进化的实质实质种群基因频率的改变种群基因频率的改变进化的进化的原材料原材料突变和基因重组突变和基因重组决定进化的决定进化的方向方向自然选择自然选择物种形物种形成的三成的三个环节个环节物种形成的物种形成的必要条件必要条件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实验原理实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细
28、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。中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，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。实验目的实验目的探究实践探究实践1、用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号实验步骤实验步骤2、将细菌涂布在培养基平板上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探究实践3、号区域的中央放置不含抗生素纸片和号区域的中央分别放置含有抗生素的
29、纸片4、将培养皿倒置于37的恒温箱中培养1216h实验步骤实验步骤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探究实践5、观察并测量抑菌圈直径,并取平均值6、从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤实验步骤实验步骤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探究实践实验结果和结论：实验结果和结论：抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。抑菌圈直径抑菌圈直径/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66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探究实践1、为什么要
30、从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？有利的，基因突变具有随机性和不定向性，有利或有害取决于所处的环境条件，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。有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。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，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。2、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？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探究实践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。3、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。你认为这些做法会有什么后果？结论：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。探究抗生素对细菌的选择作用例：使用某种农药防治某种农业害虫，开始效果很显著，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
