(新教材)高中生物《种群基因组成的变化与物种的形成》完美课件人教版1

1、第3节 种群基因组成的变化与物种的形成第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 先有鸡还是先有蛋？ 甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。 乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。讨论你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？ 这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。 生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先

2、种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。问题探讨P110 先有鸡还是先有蛋？讨论 这两种观点都有一定的道第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（一）种群基因组成的变化苍鹭鸳鸯牛背鹭第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（一）种群基因组成的变一、种群和种群基因库P1101.种群： 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群 同时同地同种灰头麦鸡鸬鹚种群是繁殖的单位蒲公英一、种群和种群基因库P1101.种群： 生活在一定区域的同种一、种群和种群基因库P111 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2.基因库： 包括基因的种类和数目一

3、、种群和种群基因库P111 一个种群中全部个体所含有的全部一、种群和种群基因库P1113.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值，叫做基因频率A基因频率=A基因的个数A和a的总数 100%某基因的个数=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=A个数+a个数 =个体总数 X 2一、种群和种群基因库P1113.基因频率： 在一个种群基因库 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？A+a=1 一、种群和种群基因库P1113.基因频率：A基因的基因频率为: =30/10

4、0100% +1/260/100100% = 60%A=100%AA(AAAaaa)= 60%100%2AAAa2(AAAaaa)= 100% Aa(AAAaaa)2 1 某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位 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？A+a=1 一、种群和种群基因库P1113.基因频率：a基因的基因频率为: =10/100100% +1/260/100100% = 40%a=100%aa(AAAaaa)= 40%100%2aaAa2(AAAaaa)= 100% Aa(AAA

5、aaa)2 1 某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位一、种群和种群基因库P1114.基因型频率：基因型频率=该基因型个体数该种群个体总数 100%A基因频率=A基因的个数A和a的总数 100%=AA基因型频率+1/2Aa基因型频率一、种群和种群基因库P1114.基因型频率：基因型频率=该基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%DAA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a用数学方法讨论基因频率的变化P1111、假设上述昆虫种群非常大，

6、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，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，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？用数学方法讨论基因频率的变化P1111、假设上述昆虫种群非常用数学方法讨论基因频率的变化P111亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A( )A( )a( )a( )亲代产生配子总数A( )a( )子一代基因型频率AA( )Aa( )aa( )

7、子一代基因频率A ( )a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%60%40%自由交配配子法子一代配子 60% A40% a60% A40% a36% AA16% aa24% Aa24% Aa用数学方法讨论基因频率的变化P111亲代基因型的频率AA(3 亲代 子一代 子二代 子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%基因频率亲本与子代相同，基因型频率从子一代开始就稳定下来了用数学方法讨论基因频率的变化P111尝试计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 亲代

8、 子一代 子二代 子三代基因型频率AA30%用数学方法讨论基因频率的变化P111若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q 因为(pq)=A%+a%=1， 则（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1 。满足5个前提条件情况下：子一代配子 A=pa=qA=pa=q AA=p2 aa=q2Aa=pqAa=pq AA的基因型频率=p2； aa的基因型频率=q2； Aa的基因型频率=2pq。 用数学方法讨论基因频率的变化P111若种群中一对等位基因为A用数学方法讨论基因频率的变化P1112、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

9、条件都成立吗？你能举出哪些实例？不成立（1）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。（2）所有雌雄个体间都能自由交配并产生后代也是不现实的，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（3）由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，有的个体会迁入该种群。（4）在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。（5）基因突变每时每刻都有可能发生。虽然基因突变具有低频性，但考虑种群个体数目庞大，基因种类多，基因突变的数量也是很可观的。用数学方法讨论基因频率的变化P1112、上述计算结果是

10、建立在用数学方法讨论基因频率的变化P1113、如果该种群出现新的突变型（基因型为A2 a或A2 A2 ，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？会发生变化A2的基因频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。用数学方法讨论基因频率的变化P1113、如果该种群出现新的突二、种群基因频率的变化P112 现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。 基因突变在自然界是普遍存在的，因此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.变异不可遗传变异可遗传变异基因突变染色体

11、变异基因重组突变二、种群基因频率的变化P112 现代遗传学研究表明，可遗二、种群基因频率的变化P112 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：果蝇一组染色体上约有1.3104个基因，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？21.3 104 10-5=2.6 107二、种群基因频率的变化P112 自然界中生物的自然突变二、种群基因频率的变化P112某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型有利与有害是不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。突变产生的变异有利或有害是绝对

12、的吗？二、种群基因频率的变化P112某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类二、种群基因频率的变化P112 突变和基因重组都是随机的、不定向的，那么，种群基因频率的变化是否也是不定向的呢？ 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，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。二、种群基因频率的变化P112 突变和基因重组都是随机的探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎

13、都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。 19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。三、自然选择对种群基因频率的影响P112-P113探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响 英探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对种群基因频率的影响P112-P113提出问题桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？作出假设根据前面所学知识作出假设：树皮黑褐色的环境下，黑色体色的桦尺蛾个体数量

14、逐年增加，控制黑色的S基因频率逐年上升，而浅色体色的桦尺蛾由于不适应树皮黑褐色的环境，浅色体色的桦尺蛾个体数量逐年减少，控制浅色的s基因频率逐年下降（减少）。探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对种群基因频率的影响P112-P113讨论探究思路你可以用创设数字化问题情境的方法来探究。以下问题情境供参考。创设情境示例（其中数字是假设的）：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss 70%，S基因的频率为20%。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蛾的生存，使得种群中浅色个体每年

15、减少10%，黑色个体每年增加10%。第210年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？提示：不同年份该种群的个体总数可能有所变化。探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对种群基因频率的影响P112-P113第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%12.9%14.3%Ss20%22.9%25.8%29.7%ss70%65.6%61.3%56.0%基因频率S20%23%26%29%s80%77%74%71%假设：第1年桦尺蛾种群个体总数为100个，则第1年SS的个体数为10个，Ss的个体数为

16、20个，Ss个体数为70个。浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，则第2年SS个体数为11个，Ss个体数为22，ss个体数为63个。第3年SS个体数为12个，Ss个体数为24个，ss个体数为57个。第4年SS个体数为13个，Ss个体数为27个，ss个体数为51个。升高降低探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对种群基因频率的影响P112-P1133.根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，比如，把浅色个体每年减少的数量百分比定高一些，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与步骤2中所得的数据进行比

17、较。分析结果，得出结论分析计算结果是否支持你作出的假设，得出结论。探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对种群基因频率的影响P112-P113自然选择使种群的基因频率定向改变，自然选择决定生物进化的方向桦尺蛾深色浅色栖息环境浅色（多）（少）栖息环境深色浅色深色s基因频率降低S基因频率升高s基因频率95%S基因频率95%（减少）（增多）探究实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对讨论1.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？2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？会。因为

18、树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。是表型（体色）而不是基因型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。讨论2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什三、自然选择对种群基因频率的影响P114 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，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。 因此，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

19、方向不断进化。生物进化的实质是基因频率的改变种群基因频率的改变，标志着生物的进化。突变和重组不定向，自然选择定向，基因频率改变定向三、自然选择对种群基因频率的影响P114 在自然选择的练习与应用P114正确错误正确DCC练习与应用P114正确错误正确DCC练习与应用P1141.如选择育种，杂交育种2.若气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数也会迅速增加，否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝练习与应用P1141.如选择育种，杂交育种2.若气候等其他条练习与应用P114练习与应用P114练习与应用P114（1）二者存在正相关的关系。依据调查数据（2）随着抗生素人均使

20、用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。（3）由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也很快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物，将细菌耐药率控制在较低水平。（4）提示：合理使用抗生素，防止滥用抗生素。练习与应用P114（1）二者存在正相关的关系。依据调查数据第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（二）隔离在物种形成中的作用第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（二）隔离在物种形成中 曼彻斯特地区的桦尺

21、蛾，虽然基因频率发生了变化，但是并没有形成新的物种。 为什么说它们没有形成新的物种？ 怎样判断两个种群是否属于同一个物种？ 曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了变化一、物种的概念P116 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。 马 马和驴是不是同一个物种呢？ 驴 骡一、物种的概念P116 能够在自然状态下相互交配并且产一、物种的概念P116 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，这种现象叫作生殖隔离。 骡是不育的，因此，马和驴之间存在生殖隔离，它们属于两个物种。 马 驴 骡一、物种的概念P116 不同物种之间一般是不能相互交配二、隔

22、离及其在物种形成中的作用P116 同种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。二、隔离及其在物种形成中的作用P116 同种生二、隔离及其在物种形成中的作用P116东北虎华南虎 由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。二、隔离及其在物种形成中的作用P116东北虎华南虎 二、隔离及其在物种形成中的作用P116生殖隔离地理隔离 隔离：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。隔离的实质：种群间基因不能自由交流 地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？ 对生物的进化有何作用呢？二、隔离及其在物种形成中的

23、作用P116生殖隔离地理隔离 二、隔离及其在物种形成中的作用P116二、隔离及其在物种形成中的作用P116二、隔离及其在物种形成中的作用P117二、隔离及其在物种形成中的作用P117二、隔离及其在物种形成中的作用P117加拉帕戈斯群岛的地雀二、隔离及其在物种形成中的作用P117加拉帕戈斯群岛的地雀二、隔离及其在物种形成中的作用P117 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。讨论1 不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？不一样。因为突变是随机发

24、生的。讨论2二、隔离及其在物种形成中的作用P117 二、隔离及其在物种形成中的作用P117讨论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？不同岛屿的自然环境条件不一样，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。讨论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。二、隔离及其在物种形成中的作用P117讨论3 二、隔离及其在物种形成中的作用P118地雀甲岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀突变和基因重组不定向 环境不同，自然选择不同 甲岛地雀1乙岛地雀2丙岛地雀3丁岛地雀4种群基因库形成明显差别，出现生

25、殖隔离隔离是物种形成的必要条件地理隔离新物种形成的标志：出现生殖隔离二、隔离及其在物种形成中的作用P118地雀甲岛地雀突变和基因二、隔离及其在物种形成中的作用P118自然选择2自然选择1地理隔离原种变异1变异2基因频率的定向改变变异类型1变异类型2新物种1新物种2生殖 隔离物种形成的比较常见的方式：通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？二、隔离及其在物种形成中的作用P118自然选择2自然选择1地不是。多倍体的形成不需经地理隔离。物种A物种B杂交杂种植物染色体加倍异源多倍体二、隔离及其在物种形成中的作用P118通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？

26、不是。多倍体的形成不需经地理隔离。物种A物种B杂交杂种植物染二、隔离及其在物种形成中的作用P118物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。二、隔离及其在物种形成中的作用P118物种形成本身表示生物类小结突变和基因重组种群基因频率改变积累基因库的差别种群间生殖隔离标志着地理隔离时间扩大自然选择物种形成导致导致小结突变和基因重组种群基因频率改变积累基因库的差别种群间生殖教材练习与应用P118正确正确D教材练习与应用P118正确正确D教材练习与应用P118不育的。由斑马和驴的染色体数目可知，斑驴兽为53条染色体（奇数），杂交后代联会紊乱，无法通过减数分裂产生正常配子。教材练习与应用P118不育的。由斑马和驴的染色体数目可知，斑教材练习与应用P118（1）从科研角度，可以帮助人们更多了解生命奥秘；（2)从生命伦理角度，狮虎杂交后代易出现免疫力低、夭折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；（3）从生物学角度，狮和虎的自然分布区不同，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合他们天然分布