新人教版必修2种群基因组成的变化(46张)课件

1、第3节种群基因组成的变化与物种的形成第1课时种群基因组成的变化 基础预习初探问题一:什么是种群?什么是种群的基因库?1.下列实例属于一个种群的是_。(填序号)一个池塘里的所有的鲫鱼一片森林中的全部猕猴一片草地上所有的山羊一块田里的老鼠一片池塘里所有的鱼2.种群的基因库:依据基因库的概念,判断下列说法的正误:(1)控制果蝇眼色的全部基因构成基因库。( )提示:基因库指一个种群的全部基因,而非某一对等位基因。(2)生活在同一地域的东北虎的全部基因构成一个种群基因库。( )(3)秦岭地区所有金丝猴的全部基因构成基因库。( )3.基因频率的计算公式:问题二:生物进化的原材料有哪些?自然选择对种群基因频

2、率变化有什么影响?1.可遗传变异的来源2.可遗传变异是生物进化原材料的原因:(1)基因突变产生_,基因重组产生_(2)可遗传变异的两大特点 (3)可遗传变异的结果:提供_的原材料。新的等位基因新的基因型。生物进化3.自然选择对种群基因频率变化的影响:(1)原因:不断淘汰具有_的个体,选择保留具有_的个体。(2)选择的对象。直接作用对象:个体的_最终选择的对象:决定表型的_(3)选择的结果。生物性状方面:朝着_变异的方向不断进化。基因方面:种群_会发生_改变。不利变异有利变异表型。有利基因频率定向基因。【小思考】自然选择如何决定生物进化的方向?提示:自然选择可以使适应环境的性状保存下来,不适应环

3、境的性状被淘汰,这样生物就朝着有利变异的方向定向进化。核心互动探究探究点一种群和种群基因库1.种群的概念(生命观念):【实例情境】一片草地上所有的蒲公英是一个种群;一片果园里所有的狗尾草也是一个种群。结合上述实例和种群概念分析,判断是否属于种群时,有哪些必备的要素?提示:三个要素:一定区域(一片草地、一片果园)、同种生物(蒲公英、狗尾草)、全部个体(所有)。2.种群基因频率的计算分析(科学思维):(1)根据概念计算。若已知种群中基因型为AA、Aa和aa的个体数目分别为a1、a2、a3,如何计算种群中A的基因频率?提示:A的基因频率=若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个

4、体数分别为a1、a2、a3、a4、a5,试求XB的基因频率。提示:XB的基因频率= (2)根据基因型频率计算。若已知AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3,如何计算A的基因频率?提示:A的基因频率=AA的基因型频率+ Aa的基因型频率=P1+ P2(3)应用。在对某厂职工进行遗传学调查时发现,在男女各400名职工中,女性色盲基因的携带者为30人,患者为10人,男性患者为22人。那么这个群体中色盲基因频率为多少?提示:色盲基因频率=100%= 100%=6%。【探究总结】常染色体上基因频率与基因型频率的计算设有N个个体的种群,AA、Aa、aa的个体数分别是n1、n2、n3,A、a的基

5、因频率分别用PA、Pa表示,AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示,则:由以上公式可得出下列结论:(1)在种群中一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。(2)一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的基因型频率+ 杂合子的基因型频率。【定向训练】1.下列有关种群的叙述中,不正确的是()A.种群是生物进化的基本单位B.种群内的个体彼此可以交配C.种群是同种个体的机械集合D.种群是生物繁殖的基本单位【解析】选C。同一种群的不同个体相互联系,并通过交配保持一个共同的基因库,因此种群不是同种个体的机械集合。2.人工建立一个数量足够大的果蝇实验群体,雌雄个体数量相当且均为

6、杂合子。已知某隐性基因纯合致死,则预测该隐性基因频率的变化曲线是(纵坐标表示该隐性基因频率)()【解析】选C。思路一:分析法,开始时雌雄果蝇均为杂合子,所以隐性基因的基因频率为0.5,又因为隐性基因纯合致死,所以隐性基因的基因频率逐渐降低,但因为杂合子的存在,隐性基因不会消失。思路二:计算法,子一代中1/4的个体死亡,此时基因频率显性基因为2/3,隐性基因为1/3;子二代1/9个体死亡,此时基因频率显性基因为3/4、隐性基因为1/4;依此类推,隐性基因频率下降但不为0。【易错警示】(1)杂合子连续自交时,尽管基因频率不变,但后代的基因型频率会发生改变,表现为纯合子所占比例不断增大,杂合子所占比

7、例不断减小。(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时,自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。(3)基因频率相同的两个种群,它们的基因型频率不一定相同;当基因型频率发生改变时,基因频率不一定发生改变。探究点二种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响1.种群基因频率的变化(科学思维):【材料情境】在一个种群中随机抽出一定数量的个体,其中基因型AA的个体占24%,基因型Aa的个体占72%。一年后,种群中基因型AA的个体占48%,基因型Aa的个体占24%,据此回答下列问题:(1)突变具有低频性,能为生物进化提供原材料吗?提示:突变的频率虽

8、然很低,但一个种群往往由许多个体组成,而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变,可以为生物进化提供原材料。(2)突变大多数对生物体是不利的,能为进化提供原材料吗?提示:生物变异是否有利,取决于它们的生存环境,微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。(3)生物变异和自然选择哪个能决定生物进化的方向?为什么?提示:自然选择决定生物进化的方向。因为生物进化的方向是定向的,生物变异是不定向的,而自然选择是定向的,所以生物进化的方向是由定向的自然选择所决定的。(4)这一年间种群是否发生了进化?提示:该种群中基因A和基因a的频率分别为:A%=AA%+1/2Aa%

9、=60%;a%=aa%+1/2Aa%=40%。一年后,A%=AA%+1/2Aa%=60%;a%=aa%+1/2Aa%=40%;种群的基因频率没有变化,生物没有进化。2.自然选择对种群基因频率变化的影响(科学思维):【材料情境】1870年的英国曼彻斯特地区,桦尺蛾种群的基因型频率如下:SS 10%、Ss 20%、ss 70%。黑色基因S对浅色基因s为显性。工业发展导致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,几年后,种群的基因频率变化如下:第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%

10、56.1%基因频率S20%22.95%26.1%29.3%s80%77.05%73.9%70.7%阅读上述材料,探究下面的问题:(1)工业污染前后桦尺蛾种群的基因频率发生了怎样的变化?提示:工业污染前,浅色桦尺蛾不易被捕食,浅色(s)基因频率高,黑色(S)基因频率低,工业污染后,树皮被熏成黑色,黑色个体不易被捕食,浅色基因频率降低,黑色基因频率升高。(2)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?提示:会影响。这是因为许多浅色个体可能没有交配、产卵就已被天敌捕食。(3)据以上内容可知,自然选择的实质是_。种群基因频率的定向改变【探究总结】1.生物进化的原材料:基因突变、基因重组和染

11、色体变异。2.生物进化实质:种群基因频率的改变。3.自然选择决定生物进化方向的原理分析:【定向训练】1.在一次大风暴后,有人搜集了100只受伤的麻雀,并把它们饲养起来,结果活下来64只。在死去的个体中,大部分是个体比较大、变异类型特殊的,下列有关叙述正确的是()A.突变和基因重组决定生物进化的方向B.自然选择会改变种群的基因频率C.特殊的变异类型都是不利的D.不产生变异的生物才能生存【解题指南】 (1)抓准题眼:“大风暴”中“个体比较大、变异类型特殊”不利于存活。(2)扫清障碍:变异普遍存在,利与害取决于环境;进化的实质在于基因频率的改变。【解析】选B。突变和基因重组为生物进化提供原材料,不决

12、定生物进化的方向,A错误;自然选择通过定向改变种群的基因频率决定生物进化的方向,B正确;变异是不定向的,可能是有利的,也可能是有害的,利与害取决于环境,C错误;变异是普遍存在的,产生有利变异的个体会存活下来,产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰,D错误。2.现代生物进化理论与达尔文进化理论观点不同的是()A.可遗传的变异是生物进化的原材料B.自然选择决定生物进化的方向C.种群基因频率的改变是生物进化的实质D.自然选择是环境对生物的选择【解析】选C。达尔文进化理论认为遗传和变异是生物进化的内在因素,生物产生了变异以后,由自然选择决定其生存或淘汰,因此自然选择决定生物进化的方向,而自然选择是环境

13、对生物的选择,由于达尔文没有研究透遗传和变异的本质,因此也就不知道生物进化的实质是基因频率的改变。【补偿训练】腕足类动物海豆芽,从4亿年前出现至今面貌基本没变,又没有灭绝,对此现象的合理解释是()A.自然选择对其不发生作用B.海豆芽在漫长的年代中基因频率发生了较大变化C.海豆芽很少变异,适应性强D.海豆芽的生活环境基本没有改变【解析】选D。自然选择决定了生物进化的方向,该生物的“面貌基本没变”,说明其生存环境基本没变,基因频率也基本没变,所以性状基本没变。情境素养探究【生活情境】杂交实验表明,桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)为显性。在19世纪中叶以前,桦尺蛾种群中S基

14、因的频率很低,在5%以下,到了20世纪中叶上升到95%以上。试分析产生这一变化的原因:(1)在19世纪时,桦尺蛾的栖息地曼彻斯特地区树干上长满了浅色的地衣,在此环境条件下,种群中s的基因频率高的原因是什么?提示:浅色型桦尺蛾(ss)与环境色彩一致,不易被天敌所食,后代繁殖个体多,导致s基因频率高。(2)随着工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生存,树皮裸露,并被煤烟熏成黑褐色,在此环境条件下,种群中S的基因频率升高的原因是什么? 提示:黑色型桦尺蛾(SS或Ss)的黑色成了一种保护色,黑色型个体逐渐增多,导致S基因频率升高。【史料情境】达尔文考察了格克伦岛,这个岛屿上经常刮大风,岛上的少数昆虫翅

15、特别发达,大多数昆虫翅退化。请思考下列问题:(1)在这个海岛上昆虫翅长差异的根本来源是什么?提示:基因突变。(2)在这个岛屿上,为什么无翅的昆虫特别多?提示:由于这个岛屿上经常刮大风,那些有翅能飞但翅膀不够强大的昆虫,就常常被大风吹到海里,因而生存和繁殖后代的机会较少,而无翅或残翅的昆虫,由于不能飞翔,就不容易被风吹到海里,因而生存和繁殖后代的机会就多。经过一段时间的自然选择之后,海岛上无翅或残翅的昆虫就特别多,这种现象产生的原因是自然选择。课堂素养达标1.随着科学发展,人们对生物进化的认识不断深入,形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。下列关于现代生物进化理论内容的相关叙述,合理的是

16、_。环境通过选择个体的表型而使生物发生进化基因突变会导致基因频率的改变大肠杆菌可以通过基因重组而发生进化自然选择能定向改变种群的基因频率抗生素能诱导细菌发生基因突变产生抗药性,而使细菌发生进化【解析】选。环境无法识别生物的基因型,是通过选择表型来选择适应环境的个体的,正确;基因突变会产生新的等位基因,从而使基因频率发生改变,正确;基因重组只发生在有性生殖过程中,大肠杆菌不进行有性生殖,不能发生基因重组,错误;自然选择能使基因频率发生定向改变,从而使种群发生定向进化,正确;抗生素能选择具有抗药性的细菌,但不会诱导细菌基因突变,即环境选择变异而非诱导变异,错误。2.下列关于种群的叙述中,错误的是

17、()A.种群是生物进化和繁殖的基本单位B.一片森林中的全部鸟是一个种群C.一个种群中的全部基因构成该种群的基因库D.种群内的个体会死亡,但基因库却可在代代相传的过程中得到保持和发展【解析】选B。一片森林中的全部鸟一般都由多种不同的鸟组成,属于不同的物种,不能构成一个种群。3.下列有关种群基因库的叙述中,不正确的是()A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B.生物的个体总是要死亡的,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因D.基因突变可以改变种群基因库的组成【解析】选C。基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因,由于不同个体之间在基因上具有差异,

18、所以不可能每个个体都含有种群基因库的全部基因,A正确、C错误;种群是生物繁殖的基本单位,所以基因库不会因个体死亡而消失,会代代相传,B正确;可遗传的变异均可能改变基因库的组成,D正确。4.在一个种群中基因型为TT的个体占49%,Tt的个体占42%,tt的个体占9%。T基因和t基因的基因频率分别是()A.70%、30%B.49%、42%C.49%、9%D.42%、58%【解析】选A。T基因的基因频率是TT+Tt/2=49%+42%1/2=70%;t基因的基因频率是1-70%=30%。【补偿训练】某种有翅昆虫有时会出现残翅的突变类型,残翅昆虫在大陆上难以生存,但在常刮大风的海岛上,残翅昆虫在种群中的比例却上升。下列对该现象的有关叙述中,与现代生物进化理论观点不符的是()A.昆虫适应海岛环境而产生了残翅变