1、新人教版必修2遗传与进化第3节 第1课时 种群基因组成的变化第6章 生物的进化 新课引入先有鸡还是先有蛋？先有鸡还是先有蛋？甲同学说：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，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：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，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？【答案】这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，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这一重要观点。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
2、变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。新课引入 自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。种群是生物进化的基本单位种群的基因频率为什么会发生改变？1自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？2为什么说种群是生物进化的基本单位？3本节聚焦课本第110页探究抗生素对细菌的
3、选择作用41.种群u 定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。一个池塘中的全部鱼 一个池塘中的全部鲤鱼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成年梅花鹿u 特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。种群是物种繁衍、进化的基本单位。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。种群和种群基因库2.种群基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。判断：1.一只小狗的全部基因是一个基因库()2.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因()种群和种群基因库3.基因频率4.基因型频率在一个种群中，某基因型个体占全部
4、个体的比率。在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基因频率。A+aA100%A%AA+Aa+aaAA100%AA%种群和种群基因库某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别有30、60、10个，lAA、Aa、aa的基因型频率是多少？l那么A、a的基因频率是多少？种群和种群基因库A基因频率为:a基因频率为：=40%A%=100%2AAAa2(AAAaaa)a%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%A基因的数量：230+60=120个a基因的数量：210+60=80个A基因的频率：120200=60%a基因的频率：80200=40%在
5、种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率A基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率A基因频率=30%+1/260%=60%a基因频率=10%+1/260%=40%AA基因型频率为:30%aa基因型频率为:10%a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率Aa基因型频率为:60%调查色盲遗传时，将调查数据统计在如下表格中,请你推算该种群中Xb的基因频率.类型XBXBXBXbXbXbXBYXbY数量30200464XbXB+XbXb=100=20+4302+202+46+4100=16种群和种
6、群基因库 假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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，基因迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和和a都不产突变，根据孟都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。德尔的分离定律计算。(1)该种群产生的该种群产生的A配子和配子和a配子的比值各是多少？配子的比值各是多少？(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)子代种群的基因频率各是多少？子代种群的基因频率各是多少？(4)将计算结果填入下表，想一想，子二代
7、、子三代以及若干代以后，种群的基因频率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？会同子一代一样吗？用数学方法讨论基因频率的变化亲代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()aa()子代基因频率A()a()5.遗传平衡定律（哈代温伯格定律）种群和种群基因库 亲代子一代 子二代 子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%5.遗传平衡定律（哈代温伯格定律）遗传平衡
8、定律（哈代温伯格定律）1.各代基因频率相同吗？基因型频率相同吗？这有什么前提条件吗？各代基因频率相同。基因型频率从子一代开始保持不变。需要满足上述5个前提条件。种群和种群基因库5.遗传平衡定律（哈代温伯格定律）遗传平衡定律（哈代温伯格定律）当群体满足以下五个条件：当群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大；昆虫群体数量足够大；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产生后代；并能产生后代；没有迁入与迁出；没有迁入与迁出；自然选择自然选择对性状没有作用；对性状没有作用；基因基因A和和a都不产生都不产生突变突变 设设A的基因频率为的基因频率为p，a的基因频率为的基因频率为q；则
9、有；则有p+q=1，那么，那么种群的基因频率将不会改变种群的基因频率将不会改变 (p+q)2 =p2 +2pq+q2 1 AA=p2 Aa=2pq aa=q2 种群基因频率的变化 2.上述计算结果是建立在上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。个假设条件基础上的。5个条件为：昆虫群体数量足够个条件为：昆虫群体数量足够大；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；自然选择对性状没有作用自然选择对性状没有作用 基因基因A和和a都不产生突变。都不产生突变。对自然界的种群来说，这对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？个条
10、件都成立吗？用数学方法讨论基因频率的改变 遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。种群基因频率的变化3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2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。种群基因频率的变化 基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。可遗传的
11、变异变异不可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变 由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。思考：思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料生物进化的原材料呢？呢？【例如】果蝇【例如】果蝇1 1组染色体上约有组染色体上约有1.31.310104 4个基因，假定每个基因的突变频率都为个基因，假定每个基因的突变频率都为1010-5-5，对一个约有对一个约有10108 8个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突
12、变数是：个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：21.310410-5108=2.6107（个）种群基因频率的变化种群中出现大量的可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组提供进化的原材料变异能不能决定生物进化的方向？为什么？种群基因频率的变化 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树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因S和和s控制，黑色控制，黑色(S)对浅色对浅色(s)是显性是显性的。的。探究自然选择对种群基因频率变化的影
13、响探究自然选择对种群基因频率变化的影响种群基因频率的变化自然选择对种群基因频率的影响 假设假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为基因的频率为20%。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，使得种群中浅色个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，使得种群中浅色个体每年减少体每年减少10%,黑色个体每年增加黑色个体每年增加10%。第。第210年间，该种群每年的基因型频率各是多少？年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？（计算结果填入下表）每年的基因频率
14、是多少？（计算结果填入下表）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第第1年年第第2年年第第3年年第第4年年基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低 讨论讨论1.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？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？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 会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食
15、的概率增加，会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其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，影响出生率。个体数减少，影响出生率。种群基因频率的变化 讨论讨论 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？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 在在自然选择自然选择过程中，直接受选择的是过程中，直接受选择的是生物的表现型生物的表现型；基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦基因型并
16、不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。种群基因频率的变化自然选择对种群基因频率的影响变异是不定向的自然选择是定向的不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向的改变生物朝着一定方向缓慢进化生物进化的生物进化的实质实质是种群基因频率的定向改变。是种群基因频率的定向改变。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
17、中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。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。探究抗生素对细菌的选择作用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。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。探究抗生素对细菌的选择作用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
18、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。滥用抗生素有什么后果？使耐药菌大量积累。人们根据自己的需要，把某些比较合乎要求的变异个体挑选出来，让它们保留后代，把其他变异个体淘汰，不让它们传流后代。经过连续数代的选择，人类所需要的变异被保留下来，而且得以积累，微小变异成为显著变异，从而培育出新品种。人工选择人工培育的各种类型的鸡人工选择红似火、白如雪、蓝若繁星、橙似黄花课堂练习1.种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（）A一个湖泊中的全部鱼B一片森林中的全部蛇C一间屋中的全部蟑螂D卧龙自然保护区中的全部大熊猫D课堂练习2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(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（）A18%、82%B36%、64%C57%、43%D92%、8%C课堂练习3.一只果蝇的突变体在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（）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
