生物：第7章《现代生物进化理论》课件（新人教版必修2）.ppt

现代生物进化论,一、种群基因频率的改变与生物进化,（一）种群是生物进化的基本单位：,1、种群概念：,生活在一定区域的同种生物的全部个体。,卧龙自然保护区猕猴,例：判断下列是否属于种群(),（1）一个池塘中的全部鲤鱼（2）一个池塘中的全部鱼（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的全部蒲公英,1、3,2、种群的特点：,种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实行基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后代。,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？,人们为什么要提出“种群”这个概念呢？,自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。,3、基因库：,一个种群中全部个体所含有的全部基因。,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率。,概念：,例:从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?,解:,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,基因频率=,=纯合子频率+1/2杂合子频率,=40%,=30/100100%+1/260/100100%=60%,=10/100100%+1/260/100100%=40%,A%=,a%=,100%,=60%,思考与讨论：,有数学方法讨论基因频率的变化1、假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：(1)该种群产生的A配子和a配子的比率是多少？(2)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？(4)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？,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,2、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？3、如果该种群出现新的突变型，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？,由此可见，如果满足上述五个条件，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。这就是哈代温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。这是因为，第一：足够大的种群是不存在，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存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。,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会是均等的。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AA，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是aa（可能是由于本身基因型的关系，而导致性状上的差异），那么A的基因频率将越来越大。,第三：基因突变每时每刻都有可能发生。虽然每一个基因突变的频率很低很低，但一个种群中有很多很多的基因，所以基因的实际突变数是较大的，而且经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生影响，使基因的频率发生改变。如由a突变成A的数或a突变成其它复等位基因的数相对较大，则a的基因频率将越来越小。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，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的改变。,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。如基因型为aa的个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，不能适应变化了的环境，在自然选择中处于不利地位，则a的基因频率也会越来越小。由于上述五方面的因素，种群基因频率的改变是客观的，亲代和子代之间基因频率的差异可能是微妙的，但经过代代的遗传，当这一差异由量变的积累而达到质的差异时，该种群就渐变成另外一个不同的种群了。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。,二、突变和基因重组产生进化的原材料,第2节现代生物进化理论的主要内容,1.影响种群基因频率变化的根本原因是什么？,变异,2.变异的类型有那些？,3.影响种群基因频率变化的根本原因是什么？,不能遗传的变异,可遗传的变异,基因突变基因重组染色体变异,？,2种群基因重组的结果：产生更多变异(基因型)、不定向,（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料,1.基因突变的特点：普遍存在，随机发生，突变频率很低，多数对生物体是有害的，不定向的,基因突变与基因频率改变有什么关系？为什么？,3.基因突变和染色体变异统称为突变。,人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从图中看，显然红色基因的频率显著提高了。,某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型,基因突变与基因频率改变有什么关系？为什么？,基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。,在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？,种群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，这样每一代就会产生大量的突变。如果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变频率是105，对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说每一代出现的基因突变数是：21041051082107（个）,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,突变,基因重组,新的等位基因,多种多样的基因型,种群中出现大量可遗传的变异,变异是不定向的,形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向,由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色（黑色S、浅色s）,英19世纪曼彻斯特,英20世纪曼彻斯特,S(黑色)基因频率：,桦尺蠖,桦尺蠖,5%以下95%以上,未形成生殖隔离，还有基因交流,原因是：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结果是：使基因频率定向改变。,（三）自然选择决定生物进化的方向,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%,色盲（b）基因频率,15214,2002200,5.