高中生物 第7章 现代生物进化理论 第2节 现代生物进化理论的主要内容教学课件 新人教版必修2.ppt

现代生物进化理论的主要内容 种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向隔离导致物种形成 1 什么叫做种群 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群 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 一 种群是生物进化的基本单位 判断下列是否属于种群 1 一个池塘中的全部鱼 2 一个池塘中的全部鲤鱼 3 两个池塘内的全部鲤鱼 4 一片草地上的全部草 5 一片草地上的成年梅花鹿 6 一块稻田里的全部幼蚜 有翅 无翅的成蚜 否 是 否 否 否 是 下列属于种群的是 a 一块水田里的全部水稻 水草b一块稻田里的全部幼蚜 有翅 无翅的成蚜c一块朽木上的全部真菌d 一个池塘中全部鱼下列关于种群的说法不正确的是 a 种群是生物进化的基本单位b 种群是生物繁殖的基本单位c 中国大陆上所有老虎是一个种群d 同一种群的个体可以自由交配 b c 基因库 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 基因频率 该基因的总数 该等位基因的总数 基因型频率 该基因型个体数 该种群个体总数 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 2 基因库与基因频率 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 2 基因频率的计算 某昆虫种群中 绿色翅的基因为a 褐色翅的基因位a 调查发现aa aa aa的个体分别占30 60 10 那么a a的基因频率是多少 自读115页 a a 1 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 a 24 1 2x72 60 基因频率 纯合子频率 1 2杂合子频率 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 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 在5种上述条件下 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 叫做哈代 温伯格定律 也叫遗传平衡定律 设a的基因频率 p a的基因频率 q p q 1 p q 2 p2 2pq q2 1 aa的基因型频率 aa的基因型频率 aa的基因型频率 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 2 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 练习例 一个随机交配的群体 某一对相对性状中 显性性状表现型的频率是0 19 则杂合子aa的频率是 a0 1b0 6c0 9d0 18 d 4 在某植物种群中随机抽样调查得知 其中基因型为aa的个体占30 基因型为aa的个体占20 则 该种群中基因a和a的基因频率依次是和 若该植物自交 后代中基因型为aa aa的个体分别占和此时 基因a和a的基因频率依次是和 根据现代生物进化理论 你认为该植物在这两年中是否发生了进化 由此可知 生物进化的实质是 55 45 42 5 32 5 55 45 基因频率的改变 提示 2 50 aa 50 1 4aa1 2aa1 4aa 12 5 aa12 5 aa 没有进化 2 一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的 控制深颜色的等位基因是显性的 假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾 群体呈遗传平衡 那么有多少只杂合子的蛾 1 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 那么这个群体中色盲基因的频率是多少 6 320只 15 5 2 11 200女 2 200男 1 因 aa q2 640 640 360 0 64 a q 0 8又因q p 1 则a p 1 q 1 0 8 0 2 aa 2pq 2 0 8 0 2 0 32 aa的个体数 0 32 640只 360只 320只 二 突变和基因重组产生进化的原材料 普遍性 随机性 低频性 少利多害性 不定向性 2 基因突变的的特点和意义分别是什么 意义 自然状态下 突变频率很低 但却是普遍存在的 它是新基因产生的途径 是生物变异的根本来源 是生物进化的原始材料 1 什么是突变 自然界 生物自发突变的频率很低 而且突变大多数是有害的 为什么还能够作为生物进化的原材料的呢 1 种群是由许多个体组成的 每个个体的每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率是10 5 一个约有109个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是 2 104 10 5 109 2 108 二 突变和基因重组产生进化的原材料 2 突变的有害和有利并不是绝对的 它取决于生物的生存环境 3 突变和基因重组只产生生物进化的原材料 不能决定生物进化的方向 19世纪 桦尺蠖种群中黑色基因 s 频率为5 浅灰色基因 s 频率为95 20世纪 桦尺蠖种群中黑色基因 s 频率为95 浅灰色基因 s 频率为5 三 自然选择对种群基因频率的影响 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 13 1 升高 26 60 9 26 1 73 9 14 6 29 3 56 1 29 3 70 7 降低 讨论2 在自然选择过程中 直接受选择的是基因型还是表现型 为什么 是表现型 比如 天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因 讨论1 树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗 为什么 会 因为浅色不适应环境 在未产卵生殖之前就有大量的个体可能被天敌所捕食 从而使其生殖率下降 1 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 2 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 有 许多浅色个体能可在没有交配 产卵前就已被天敌捕食 天敌看到的是桦尺蠖的体色 表现型 而不是控制体色的基因 结论 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 三 自然选择决定了生物进化的方向 突变和基因重组为生物进化提供了原材料 自然选择可以使基因频率发生定向改变 导致生物朝着一定的方向不断进化 原因 淘汰不利变异基因 积累有利变异基因 结果 使基因频率定向改变 在自然选择的作用下 具有有利变异的个体有更多的机会产生后代 种群中相应的基因频率会不断提高 相反 具有不利变异的个体留下后代的机会少 种群中相应的基因频率会下降 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 3 自然选择决定生物进化的方向 生物的变异是不定向的 自然选择是定向的 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 定向 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 自然选择方向是 的 不定向 积累 自然选择 定向 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 四 隔离与物种的形成 问题 曼彻斯特地区的华尺蠖的基因频率发生了很大的改变 但是否形成了新的物种 为什么 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 简称 种 它们仍是同一个种 因未形成生殖隔离 还有基因交流 1 物种的概念 地理隔离 不同物种之间一般是不能够相互交配的 即使交配成功 也不能够产生可育的后代 这种现象叫生殖隔离 生殖隔离 由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象 2 隔离 种类 指不同种群间的个体 在自然条件下基因不能自由交流的现象 概念 东北虎和华南虎之间存在什么隔离 马和驴之间存在什么隔离 不是 因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力 马和驴是不是一个物种 不同物种之间一般是不能相互交配的 即使交配成功 也不能产生可育的后代 这种现象叫生殖隔离 例一个山谷中的一个鼠群被一条大河分成两个种群 这种现象称 经过长时间以后 大河干涸后 这两个种群再重新相遇时 却出现了很大的差异 即形成了两个不同的物种 它们之间已经形成了生殖隔离 此时它们之间还能进行自由交配吗 地理隔离 不能 同一个物种因地理因素分成许多不同的种群 它们之间因不能相遇而相互不能进行基因交流 这种现象称地理隔离 东北虎 华南虎 注 不同种群之间一旦产生殖隔离 就不会有基因交流了 于是就形成了两个不同的种 由于地理隔离形成了两个不同虎亚种 地理隔离 生殖隔离 长期 加拉帕戈斯群岛的地雀 由于地理隔离而形成生殖隔离 形成了不同的物种 其过程十分缓慢 物种形成的比较常见的方式 不同小岛上的植被不同 果实大小不同所致 自然选择2 自然选择1 地理隔离 物种形成的比较常见的方式 原种 变异1 变异2 变异类型1 变异类型2 新物种 新物种 生殖隔离 新物种的形成 是否都需要经过地理隔离 多倍体的形成不需经地理隔离 地理隔离阻断基因交流在不同的突变基因重组和自然选择作用下基因频率向不同方向发生改变种群的基因库出现差异差异进一步加大生殖隔离新物种形成 地理隔离是形成物种的量变阶段 生殖隔离是形成物种的质变阶段 隔离是物种形成的必要条件 不同物种间都存在着生殖隔离 物种的形成必须经过生殖隔离 但不一定要经过地理隔离 1 设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后 先在两个岛屿上形成两个初始种群 这两个种群的个体数量都不多 它们的基因频率一样吗 由于这两个种群的个体数量都不够多 基因频率可能是不一样的 2 不同岛屿上的地雀种群产生的突变情况是一样的吗 为什么 不一样 因为突变是随机发生的 资料分析 阅读教材120页 资料分析 并讨论 不同岛屿的地形和植被条件不一样 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 4 如果这片海域只有一个小岛 还会形成这么多种地雀吗 不会 因为个体间有基因的交流 3 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会产生什么影响 现代生物进化理论的基本内容也有四点 1 种群是生物进化的单位 2 突变和基因重组产生进化的原材料 3 自然选择决定生物进化的方向 4 隔离导致物种形成 现代进化论解释物种形成的基本环节 1 突变和基因重组产生进化的原材料 2 自然选择决定生物进化的方向 定向 3 隔离导致物种的形成 三 共同进化与生物多样性的形成 任何一个物种都不是单独进化的 不同 之间 与 之间在相互影响中不断进化和发展 这就是共同进化 物种 生物 无机环境 一 共同进化 捕食者的存在是否对被捕食者有害无益 捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老 病弱或年幼的个体 客观上起到促进种群发展的作用 精明的捕食者 策略 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉 否则自己也无法生存 收割理论 捕食者往往捕食个体数量多的物种 这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面 为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性 共同进化的含义1 不同物种间的共同进化 根瘤菌 与豆科植物共生 形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌 共同进化 地球形成时原始大气中是没有氧气的 但是随着光合细菌的出现 使得大气中有了氧气 共同进化的含义2 生物和无机环境间也存在共同进化 不同物种之间 生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展 这就是共同进化 通过漫长的共同进化过程 地球上不仅出现了千姿百态的物种 而且形成了多种多样的生态系统 也就是形成了生物的多样性 综上所述 2 生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 物种多样性 基因多样性 生态系多样性 二 生物多样性的形成 1 内容 基因多样性 物种多样性 生态系统多样性 3层次 2 形成生物多样性的原因 长期自然选择 共同进化达到结果 3 研究生物进化的主要依据 化石 化石 埋藏在地层中的古代生物的遗体 遗迹和遗物 石化后形成的 是研究生物进化最直接的证据 2 生物多样性的形成的进化历程 生物的进化历程可概括为 从原核生物到真核生物 从无性生殖到有性生殖 由简单到复杂 由水生到陆生 由低等到高等 地球上最早出现的生物是 厌氧单细胞生物 三 生物进化理论的不断发展 生物进化是如此复杂的 现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多 因此现代生物进化理论是不断发展的 中性进化理论 间断平衡学 理论 1 最早出现的生