种群基因频率改变与生物进化

1、 一个基因所控制的性状对个体生存和繁殖后代的贡献越大,拥有该基因的个体的可能越多!当然就会使越来越多的虎拥有自己的拷贝!12情景：情景：如果在如果在灰色翅灰色翅（基因型为基因型为aa)昆虫的群体中偶然昆虫的群体中偶然 出现一只绿色翅出现一只绿色翅（Aa)的的变异个体变异个体，且，且绿色比灰绿色比灰 色色更不容易被敌害发现。更不容易被敌害发现。 如果该绿色个体（如果该绿色个体（Aa）已经很好的生活下来，它体内）已经很好的生活下来，它体内的的A基因基因怎样怎样才能遗传给后代才能遗传给后代？请写出遗传图解。？请写出遗传图解。3 出现出现有利变异个体内有利变异个体内的的有利基因有利基因只有在群体只有在

2、群体中中,通过有性生殖通过有性生殖才能才能世世代延续代延续。XAAAa绿翅绿翅AA绿翅绿翅（1）P:Aa绿翅绿翅配子配子A aAF1:绿翅绿翅aa灰翅灰翅XAaAa绿翅绿翅AA绿翅绿翅（2）Aa配子配子A aA aAa绿翅绿翅P:F1:绿翅绿翅绿翅绿翅aa灰翅灰翅XAaAa绿翅绿翅（3）aa配子配子A aaP:F1:绿翅绿翅绿翅绿翅4 研究生物的进化仅仅研究个体研究生物的进化仅仅研究个体 的表现型是否与环境适应是不的表现型是否与环境适应是不 够的，还必须研究够的，还必须研究群体群体的基因的基因 组成变化。组成变化。( (一一) )种群种群是是生物进化的生物进化的基本单位基本单位这个群体就是这个

3、群体就是种群种群！5种群种群: 生活在生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的生物的全部全部个体叫做种群个体叫做种群. 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.( (一一) )种群种群是是生物进化的生物进化的基本单位基本单位62.阅读阅读114页的第三自然段，探究并回答问题。页的第三自然段，探究并回答问题。（1）种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位？地位？说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。( (一一)

4、 )种群种群是是生物进化的生物进化的基本单位基本单位7下列属于种群的是下列属于种群的是 （ ）A.一块水田里的全部水稻一块水田里的全部水稻 、水草、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜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一块朽木上的全部真菌 D. 一个池塘中全部鱼一个池塘中全部鱼下列下列关于种群的说法关于种群的说法不正确不正确的是的是 （ ） A.种群是生物进化的基本单位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同一种群的个体可

5、以自由交配BC8 性状性状是是由基因控制由基因控制的，的，因此因此研究生物的进化研究生物的进化必须必须研研究种群究种群的的基因组成和变化基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和如何分析种群的基因组成和变化？变化？由此人们提出由此人们提出基因库基因库和和基因频率基因频率的概念。的概念。9基因库基因库：一个种群一个种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因。基因频率基因频率：在在一个种群基因库一个种群基因库中，中，某个基因某个基因占占全部全部等位基因数等位基因数的比率。的比率。( (一一) )种群种群是是生物进化的生物进化的基本单位基本单位10 某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群

6、中，绿色翅的基因为A, A, 褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，调查发现，调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因频率是多少？（自读的基因频率是多少？（自读115115页）页）A=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%基因基因频率频率和和基因型基因型频率频率的计算：的计算：A A的基因频率的基因频率: :a a的基因频率的基因频率: :11 此种基因的个数=纯合子个体数 X 2杂合子个体数种群中该对等位基因的总数=个体总数 X 2=基因基因频率频率和和基因型基因型频率频率的计算：的计

7、算：12基因基因频率频率和和基因型基因型频率频率的计算：的计算：某基因型的个体数某基因型的个体数个体总数个体总数基因型频率基因型频率=基因频率基因频率= 纯合子频率纯合子频率+1/2杂合子频率杂合子频率13例:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，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：基因频率基因频率= =某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数= =纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率= 40%

8、= 40% =30/100=30/100100%100% +1/2+1/260/10060/100100% = 60%100% = 60% =10/100=10/100100%100% +1/2+1/260/10060/100100% = 40%100% = 40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%= 100% 100%= 60%= 60%2aaAa2(AAAaaa)100%100%143. 用数学方法讨论基因频率的改变(5)(6)(1)(2)(3)(4)15假设假设115115页题目中的种群满足以下页题目中的种群满足以下五个五个条件条件：昆虫昆虫群体数量群体数量足够足够大

9、大全部的全部的雌雄个体间雌雄个体间都能都能自由交配并自由交配并能产生后代，能产生后代，没有没有迁入迁入与与迁出迁出AAAA、AaAa、aaaa三种基因型昆虫的三种基因型昆虫的生存能力完全相生存能力完全相同同 （也就是说自然选择对（也就是说自然选择对A A、a a控制的翅型性状控制的翅型性状没有作用）没有作用）A A和和a a都都不产生突变不产生突变, ,即没有基因突变和染色体即没有基因突变和染色体变异。变异。1630%30%30%10%36%48%60%40%16%亲代基因型亲代基因型的频率的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A( ) A( ) a( ) a(

10、)子代基因型子代基因型的频率的频率AA( ) Aa( )aa( )子代种群的子代种群的基因频率基因频率A ( )a( ) A 60%a 40%卵细胞卵细胞精子精子A 60%a 40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一代基因型频率17 亲代亲代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因基因型频型频率率AA30%Aa60%aa10%基因基因频率频率A60%a40%36%48%16%36%16%48%40%36%48%16%(4)在讨论题在讨论题2中的群体满足中的群体满足五个条件五个条件的情况下的情况下,计计算算子二代子二代、子三代子三代的的基因频率基因频率与与基因型频率基因型频率 ;

11、分析分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？一下各代基因频率与基因型频率相同吗？18基因频率和基因型频率的关系转换 设一对等位基因为A和a，其频率分别为p与q（p+q=1）。亲代AA和aa自然交配后F1袋具有AA、Aa、aa三种基因型，其频率如下列公式：(p(A)+q(a)2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)，即AA的基因型频率为：p2， Aa的基因型频率为：2pq， aa的基因型频率为：q2， 产生A配子频率为： A=p2+1/22pq=p2+pq=p(p+q)=p 产生a配子频率为： a=q2+1/22pq=q2+pq=q(q+p)=q 可知F1的基因型频率没有改变19遗传平衡公

12、式：遗传平衡公式：哈迪哈迪- -温伯格定律温伯格定律但要应符合但要应符合5 5个条件个条件（1 1）等位基因）等位基因的频率之和等于的频率之和等于1 1：p+q=1即即AA%+Aa%+aa%=1即即A%+a%=1 (p+q)2=p2+2pq+q2，（2 2）各基因型频率）各基因型频率之和等于之和等于1 1：20下列关于基因库的叙述正确的是下列关于基因库的叙述正确的是 ( )( )A A一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种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群的基因库B B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种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

13、群的基因库C C一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种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群的基因库D D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而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消减和灭亡 C21 AA AA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占24%24%、72%72%、4%4%那么那么 A A、a a的基因频率的基因频率是多少？是多少？ （ ） A. 36%A. 36%和和64% B. 57%64% B. 57%和和43% 43% C. 24% C. 24%和和72% D. 60%72% D. 60%和和40%40%DA=24% 72

14、% = 60% 从从某生物种群中随机抽某生物种群中随机抽1000个个体，测知个个体，测知基因基因型型为为BB、Bb、bb的个体分别为的个体分别为300个、个、600个和个和100个。在这个。在这1000个个体中：个个体中： B基因有基因有 个，其基因频率为个，其基因频率为 ； b基因有基因有 个，其基因频率为个，其基因频率为 。1200800604022 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。假设有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体是哈迪-温伯格平衡，那么杂合子蛾的频率为多少？0.32设显性基因频率为P,隐性基因频率为q。根据 哈迪-温伯格定律 （p+q)2

15、=P2+2pq+q2=1 因为 q2=640/(640+369)=0.64所以 q=0.8又因为 P+q=1所以 p=1q=10.8=0.2根据定律，杂合子在群体的频率应为 2pq=2*0.8*0.2=0.3223某某工厂有男女职工各工厂有男女职工各200200名，对他们进行调查时发名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为现，女性色盲基因携带者为1515人，女性患者人，女性患者1 1人，人，男性患者男性患者1414人，这个群体中人，这个群体中色盲基因色盲基因的频率应为的频率应为（ ）。）。 A A、15% B15% B、3.88% C3.88% C、5.17% D5.17% D、10.3

16、%10.3%课后思考课后思考24 满足五个假设条件满足五个假设条件的种群是理想的种群的种群是理想的种群, ,在自然条件下在自然条件下, ,这样的种群是这样的种群是不存在不存在的的. .这也从这也从反面说明了反面说明了在自然界中在自然界中, ,种群的基因频率种群的基因频率迟早迟早要发生变化要发生变化, ,也就是说也就是说种群的进化是必然的种群的进化是必然的. .（5 5）上述计算结果是在上述计算结果是在满足五个假设条件满足五个假设条件的基础上的基础上计算的，计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？吗？特别是如果第点假设（基因特别是如果第点假设（基因

17、A A和和a a都不产生突都不产生突变变, ,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面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？我们所学的基因突变的哪个特性相违背？与基因突变的与基因突变的普遍性普遍性相违背。相违背。251.1.基因突变基因突变在自然界是普遍存在的，因此在自然界是普遍存在的，因此基基因突变因突变产生产生新的等位基因新的等位基因，这就可能使种群，这就可能使种群的的基因频率发生变化基因频率发生变化。影响影响种群基因频率变化种群基因频率变化的的根本原因根本原因是什么？是什么？变异变异 不能遗传的变异不能遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异基因突变染

18、色体变异基因重组262.2.个体个体的突变率的突变率很低很低，但，但种群种群的突变率的突变率高高 例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，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？ 2 104 105个体 108种群= 2 107273.3.突变突变有害有利有害有利取决于取决于生存的环境条件生存的环境条件284.基因突变产生新的等位基因，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，从而是种群出现大量可遗传变异。结论：结论：突变突变和和基因重组基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料29基因基因 重组重组突变突变新的等位

19、基因新的等位基因多种多样多种多样的基因型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形成了形成了进化的原材料进化的原材料, ,不能决定生物进化的方向不能决定生物进化的方向结论：结论：突变突变和和基因重组基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料1 1种群中突变的特点：种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定突变数很大、随机、不定2 2种群基因重组的结果：种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向产生更多可遗传变异、不定向30（1）根据前面所学的你能做出假设吗？“探究自然选择自然选择对种群基因频率的影响”黑褐色树干上的桦尺蠖自然选择自然选择可以使可

20、以使种群的基因频率种群的基因频率定向改变定向改变312）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SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，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？第1年第2年第3年第4年基因基因型频型频率率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%2

21、9.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低32(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)在自然选择种，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变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，基因频率减少，S基因频率增加基因频率增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食已被天敌捕食天敌看到的是天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因制体色的基因33 桦尺蠖桦尺蠖深色深色浅色浅色栖息环境浅色栖息环境浅色（个体多）（个体多）（个体少）（个体少）栖息环境深色栖息环境深色s基因频率降低基因频率降低S基因频率升高基因频率升高浅色浅色深色深色s基因频率又降低基因频率又降低S基因频率又升高基因频率又升高s基因频率基因频率95%S基因频率基因频率95%34三、三、自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向自然选择自然选择导致导致35现代生物进化理论现代生物进化理论：核心：核心：基本观点：基本观点：自然选择学说自然选