湖南省邵东县第三中学高中生物 7.2.1基因频率的改变与生物进化课件 新人教版必修2.ppt

第七章现代生物进化理论 第二节现代生物进化理论的主要内容 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 种群的概念 种群是生活在一定区域的同种生物的全部个体 种群是生物繁殖的基本单位 个体间彼此交配 通过繁殖将自己的基因传递给后代 生活在这里的每一种动物 植物和微生物都构成一个种群 生物个体通过繁殖将自己的基因传递给后代 一 种群是生物进化的基本单位 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 个体间的差异越大 基因库也就越大 一个种群中全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库 其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分 一 种群是生物进化的基本单位 3 在一个种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比率叫基因频率 生物进化其实就是种群基因频率改变的过程 在一个种群中 某基因型个体占全部个体的比率 基因型频率 a的频率 60 a的频率 40 a基因数 2 30 60 120个 a基因数 60 2 10 80个 此种基因的个数种群中该对等位基因的总数 此种基因的个数 纯合子个体数x2 杂合子个体数 种群中该对等位基因的总数 个体总数x2 通过基因型个体数量计算基因频率 在有性生殖过程中 如果符合以上的理想条件 1 该种群产生的a配子和a配子的比率各是多少 a60 a40 a60 a40 36 24 16 aa aa aa 24 aa 假设115页题目中的种群满足以下五个条件 昆虫群体数量足够大 没有迁入与迁出 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代 aa aa aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同 也就是说自然选择对a a控制的翅型性状没有作用 a和a都不产生突变 即没有基因突变和染色体变异 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 30 30 30 10 36 48 60 40 16 36 48 16 60 40 4 在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下 计算子二代 子三代的基因频率与基因型频率 分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗 满足五个假设条件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 这也从反面说明了在自然界中 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 5 上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的 对自然界的种群来说 这五个条件都能成立吗 特别是如果第 点假设 基因a和a都不产生突变 即没有基因突变和染色体变异 成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背 与基因突变的普遍性相违背 6 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 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 用数学方法讨论基因频率的变化 遗传平衡定律遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的 这一定律又称哈代 温伯格定律 它是指在一个极大的随机交配的种群中 在没有突变 选择和迁移的条件下 种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化 保持平衡 若种群中一等位基因为a和a 设a的基因频率 p a的基因频率 q 因为 p q a a 1 则 p q 2 p2 2pq q2 aa aa aa 1 aa的基因型频率 p2 aa的基因型频率 q2 aa的基因型频率 2pq 练习 1 抽样调查某地100位女性和100位男性发现 女性中有5位色盲患者和20位携带者 男性中有15位色盲患者 则该地色盲基因的频率约是多少 2 在一个足够大的种群中 a的频率是0 4 a的频率是0 6 若各种条件稳定不变 则该种群中aa aa aa的基因型频率各是 该种群中所有成熟个体自由交配一次 产生的后代个体中a的频率是 a的频率是 0 160 480 36 0 40 6 3 下列关于基因库的叙述正确的是 a一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库b一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库c一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库d一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡 c 4 aa aa aa的个体分别占24 72 4 那么a a的基因频率是多少 a 36 和64 b 57 和43 c 24 和72 d 60 和40 d 某种基因的基因频率 某种基因的纯合子频率 1 2杂合子频率 通过基因型频率计算基因频率 a 24 1 2x72 60 5 据调查得知 某学校的学生中各血型的比率如下 iaia20 iai30 ibib10 ibi20 iaib10 ii10 计算ib的基因频率 10 1 2 10 20 25 二 突变和基因重组产生进化的原材料 某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型 由于突变和基因重组 桦尺蠖形成了不同的体色 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 自然界中生物的自然突变频率很低 而且一般对生物体是有害的 为什么还能够改变种群中的基因频率呢 例如 果蝇约有104对基因 假定每个基因的突变率都是10 5 若有一个中等数量的果蝇种群 约有108个个体 那么每一代出现基因突变数是多少呢 2 104 10 5 个体 108 种群 2 107 实例 在经常刮大风的海岛上 无翅或残翅的昆虫特别多 突变的有利和有害并不是绝对的 它取决于生物的生存环境 基因突变产生的等位基因 通过有性生殖过程中的基因重组 可以形成多种多样的基因型 从而使种群出现大量的可遗传变异 由于基因突变和重组都是随机的 不定向的 因此它们只是提供生物进化的原材料 不能决定生物进化的方向 探究自然选择对种群基因频率的影响 s s s s 19世纪 20世纪 70 7 26 29 2 14 7 56 1 60 9 26 1 73 9 29 3 13 1 升高 降低 某海岛上生活着一种昆虫 经调查翅的长度和个体数的关系 纵坐标为个体数量 横坐标为翅的长度 后来该小岛上经常刮大风 若干年后再进行调查 你认为最能代表此时情况的曲线是 选择并解释 a b c d d 突变 许多等位基因 基因重组 许多基因型 大量可遗传的变异 no 变异是不定向的 那 谁决定的呢 形成了进化的原材料 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 自然选择决定生物进化的方向 由于突变和基因重组 桦尺蠖出现不同的体色 黑 s基因频率从5 95 95 5 探究活动 现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因 1870年桦尺蠖的基因型频率为ss10 ss20 ss70 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蠖的生存 使得种群中浅色个体每年减少10 黑色个体每年增加10 以后的几年内 桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢 70 7 26 29 3 14 6 56 1 60 9 26 1 73 9 29 3 13 1 升高 降低 3 在这个探究实验中根据上面的数据分析 变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响 变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗 4 在自然选择中 直接受选择的是基因型还是表现型 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 天敌看到的是桦尺蠖得体色 表现型 而不是控制体色的基因 自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向 桦尺蠖 深色 浅色 栖息环境浅色 个体多 个体少 栖息环境深色 s基因频率降低s基因频率升高 浅色 深色 s基因频率又降低s基因频率又升高 s基因频率95 s基因频率95 原因是 淘汰不利变异基因 积累有利变异基因 结论 自然选择决定生物进化的方向 结果是 使基因频率定向改变 变异是不定向的 自然选择 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 生物朝一定方向缓慢进化 自然选择决定生物进化的方向 影响基因频率的因素 突变 基因重组和自然选择 生物进化的实质就是 种群是生物进化的单位 也是生物 的单位 繁殖 生物进化 种群基因频率变化 种群基因频率发生变化的过程 小结 小结 自然选择决定生物进化的方向 种群中产生的变异是 的 经过长期的自然选择 其中不利变异被不断淘汰 有利变异逐渐 从而使种群的基因频率发生 改变 导致生物朝向一定方向进化 可见 生物进化的方向是由 决定的 不定向 积累 定向 自然选择 种群中产生的变异 自然选择方向 不定向 定向 1 某岛屿上存在着尺蛾的两个变种 该地区原为森林 后建设成工业区 下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比 这些变化产生的原因是 a 灰尺蛾迁离 黑尺蛾迁入b 工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾c 自然选择作用d 人工选择的作用2 用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程 1 狼群中存在不同类型的个体 如有跑得快的 有跑得慢的 它说明生物具有 的特性 而这种特性是生物进化的 2 随着环境的改变 食物稀少 跑得快 凶猛的狼才能获得食物生存下去 这样 食物 环境对狼起了 作用 而这种作用是 的 它决定着生物进化的 c 变异 原材料 选择 方向 定向的 3 某工厂有男女职工各200名 对他们进行调查时发现 女性色盲基因的携带者为15人 患者5人 男性患者11人 那么这个群