种群基因组成的变化与物种的形成【核心素养提升+备课精讲精研】 高一生物 课件（人教版2019必修2）

种群基因组成的变化与物种的形成AAAAAaAaaaaaaaAAAAAAaa项目自然选择学说拉马克进化学说区别变异适应环境进化方向联系变异是不定向的，本来就有；环境和生物都不决定变异的方向适者生存，不适者被淘汰自然选择决定变异是定向的，环境和生物意愿可决定变异的方向环境和生物意愿决定的变异都适应环境生物自身决定认为生物不是神造的，而是由更古老的生物进化来的，即简单→复杂、低等→高等，且都是“渐变”的结果自然选择学说与拉马克进化学说的比较问题探讨先有鸡还是先有蛋？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。

你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？都不全面。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。21目录种群基因组成的变化隔离在物种形成中的作用种群和种群基因库种群基因频率的变化自然选择对种群基因频率变化的影响物种的概念隔离及其在物种形成中的作用aa表现型自然选择的直接作用对象是基因型还是表现型？A假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。讨论：1.超猴使其所在的群体强大起来，但它却没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，这能不能说猕猴群体进化了？不能假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。讨论：2.假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群体中扩散开来？能生物进化的基本单位是个体还是种群？种群一.种群和种群基因库生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群。1.种群：☆种群是可进行基因交流的群体，是生物繁殖与进化的基本单位。一片树林中的全部猕猴（）一个草地上的所有蒲公英（）一个湖泊中的全部鱼（）卧龙自然保护区中的全部大熊猫（）农贸市场上售卖的鸡群()一片草地上的成年野兔(

)√√√×××性别比例年龄组成一个种群中全部个体所含有的全部基因。注意范围是种群不是物种。基因库包含了种群中全部个体的全部基因，无论“优劣”。一.种群和种群基因库2.基因库：3.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基因频率

＝×100%该基因的总数该等位基因的总数基因型频率＝×100%特定基因型个体数该种群个体总数11①若某基因位于常染色体上【例1】某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a，从种群中随机抽出100个个体,调查发现AA、Aa、aa的个体分别有30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？解法1：翅色基因总数：纯合绿色（AA）=30个杂合绿色（Aa）=60个纯合褐色（aa）=10个绿色基因频率褐色基因频率A=30x2+60=120个a=10x2+60=80个a=80/200=40%A=120/200=60%一.种群和种群基因库4.基因频率的计算200个12①若某基因位于常染色体上【例1】某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a，从种群中随机抽出100个个体,调查发现AA、Aa、aa的个体分别有30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？解法2：个体总数：AA基因型频率Aa基因型频率aa基因型频率绿色基因频率A=AA+½Aa=60%褐色基因频率a=aa+½Aa=40%=30%=60%=10%一.种群和种群基因库4.基因频率的计算100个2.某昆虫体色受一对等位基因A和a控制，黑色(A)对浅色(a)是显性。该种群第一年AA、Aa和aa基因型的个体比例是1∶3∶6，则该种群中A的基因频率为：25%

1.

(2021广东）兔脂肪白色（F）对淡黄色（f）为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是：25%、75%一.种群和种群基因库4.基因频率的计算②若某基因只位于X染色体上【例2】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基因频率为多大？XBXB180人XBXb15人XbXb5人XBY189人XbY11人一.种群和种群基因库基因的总数：色盲基因的总数：色盲基因的基因频率：XB+Xb=200×2+200×1=600Xb=15×1+5×2+11×1=3636÷600=6%4.基因频率的计算3.调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：

则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是：92%、8%基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY比例(%)42.327.360.324644.基因频率的计算一.种群和种群基因库Xb=4.基因频率的计算一.种群和种群基因库【例3】经过调查，某地区隐性遗传病白化病的发病率是16%，一对表型正常的夫妇在进行遗传咨询时，发现丈夫的母亲是白化病患者，那么请估算该对夫妇所生子女患病的概率是多少？丈夫的基因型为Aa该地区：aa=16%a=40%则：AA=36%Aa=48%妻子的基因型是Aa的概率：Aa/(AA+Aa)=4/7子女患病，基因型为aa的概率：4/7×1/4

=1/7假设的昆虫群体满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④没有自然选择（不同翅色的个体生存和繁殖机会是均等的）⑤

A和a都不产生突变,

即没有基因突变和染色体变异。根据孟德尔的分离定律计算：一.种群和种群基因库用数学方法讨论基因频率的变化亲代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)亲代基因频率A()a(

)子代基因型频率AA()Aa(

)aa()子代基因频率A()a()40%36%16%48%60%40%60%一.种群和种群基因库用数学方法讨论基因频率的变化

假设的昆虫群体满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④没有自然选择（不同翅色的个体生存和繁殖机会是均等的）⑤

A和a都不产生突变,

即没有基因突变和染色体变异。根据孟德尔的分离定律计算：子二代、子三代及若干代以后，种群的基因频率会如何变化？遗传平衡定律（哈代—温伯格定律）：满足上述五个条件，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代遗传中都是稳定不变的，或者说保持着遗传平衡状态。一.种群和种群基因库遗传平衡定律满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④没有自然选择⑤

A和a都不产生突变，各等位基因的基因频率和基因型频率在遗传中稳定不变的，保持遗传平衡状态。设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则p+q=1，且：aa基因型的频率AA基因型的频率Aa基因型的频率

(p+q)2=p2

+2pq+q2一.种群和种群基因库遗传平衡定律满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④没有自然选择⑤

A和a都不产生突变，各等位基因的基因频率和基因型频率在遗传中稳定不变的，保持遗传平衡状态。如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2),也就是产生新的等位基因A2

,种群的基因频率会发生变化吗？基因A2

的频率可能会怎样变化？会【例4】蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55％，无条纹个体占15％，若蜗牛间进行自由交配得到Fl，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是多少？70％42％一.种群和种群基因库PAA=55%aa=15%∴Aa=30%A=55%+½30%=70%

a=30%F1Aa=2×70%×30%=42%遗传平衡定律一.种群和种群基因库遗传平衡定律【例5】已知某一动物种群中仅有Aa和AA两种基因型的个体(基因型为aa的个体在胚胎期致死)，Aa∶AA＝1∶1，且该种群中雌雄个体比例为1∶1，个体间可以自由交配，则该种群自由交配产生的成活子代中能稳定遗传的个体所占比例是雌雄配子概率相同PAa=1/2AA=1/2∴A=3/4a=1/4FAA=9/16

Aa=6/16

aa=1/16∴AA：Aa=3:2AA=3/53/5一.种群和种群基因库遗传平衡定律【例6】某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体的百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体的百分比、A基因频率的变化依次为：不变，不变；增大，不变①随机交配PAA=16%aa=36%Aa=48%∴A=40%，a=60%FAA＝p2＝16%，aa=q2＝36%，Aa=2pq=48%，②自交PAA=16%aa=36%Aa=48%UFAA=16%+48%×1/4=28%Aa=48%×½=24%∴A=40%交配方式基因频率基因型频率自交自由交配（处于遗传平衡时）改变纯合子增多杂合子减少不改变不改变不改变注意：遗传平衡所指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，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。一.种群和种群基因库自由交配VS自交种群规模小非自由交配自然选择最终导致基因频率改变基因频率随机变化出现基因交流基因频率不定向改变迁入和迁出突变和基因重组有偏好的基因频率改变基因频率定向改变一.种群和种群基因库进化可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源分为突变（基因突变和染色体变异）和基因重组。1.可遗传变异：普通个体变异个体进化的原材料某种自然选择自然选择之后的个体二.种群基因频率的变化生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？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=2×107二.种群基因频率的变化基因突变的低频性二.种群基因频率的变化基因突变的多害少利性长翅残翅更适应大风环境

突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的生存的环境。生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？自然选择对种群基因频率变化的影响二.种群基因频率的变化假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为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浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。第2~10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？自然选择对种群基因频率变化的影响二.种群基因频率的变化第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低10%（1+10%）30%（1+10%）+70%（1-10%）自然选择对种群基因频率变化的影响二.种群基因频率的变化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？会，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食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？自然选择决定生物进化的方向不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累变异自然选择生物朝一定方向缓慢进化生物进化的实质:种群基因频率的定向改变。种群基因频率发生定向改变（不定向）（定向）在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。二.种群基因频率的变化【例7】在对某植物的某一种群进行的调查中发现，基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为10%和70%(各种基因型个体生存能力相同)，第二年对同一种群进行的调查中，发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%，在这一年中，该植物种群是否发生了进化？________，理由是：该种群的基因频率没有发生变化，说明该植物种群没有进化①第一年

DD=10%

dd=70%，

Dd=20%D=10%＋20%×1/2＝20%，d=80%②第二年

DD=4%

dd=64%，

Dd=32%D=%＋32%×1/2＝20%，d=80%否二.种群基因频率的变化实验原理一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。实验目的三.探究抗生素对细菌的选择作用材料用具牛肉膏蛋白胨培养基涂布器三.探究抗生素对细菌的选择作用实验步骤1.用记号笔将培养皿分区。2.将大肠杆菌均匀涂布在培养基上。3.将含抗生素的制片和不含抗生素的纸片置于不同的分区，盖上皿盖。材料用具牛肉膏蛋白胨培养基涂布器三.探究抗生素对细菌的选择作用实验步骤4.培养皿倒置，37℃培养12h。观察培养基上大肠杆菌生长情况。5.测量并记录抑菌圈直径。6.挑起抑菌圈边缘的菌落，接种到液体培养基，重复几代，记录每一代抑菌圈的直径实验结果和结论抑菌圈直径/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。三.探究抗生素对细菌的选择作用1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌。2.在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？有利的，基因突变具有随机性和不定向性，有利或有害取决于所处的环境条件，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故为有利变异。有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。思考与讨论三.探究抗生素对细菌的选择作用21目录种群基因组成的变化隔离在物种形成中的作用种群和种群基因库种群基因频率的变化自然选择对种群基因频率变化的影响物种的概念隔离及其在物种形成中的作用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。杂交杂交二倍体四倍体三倍体马（2n=64）驴（2n=62）骡（2n=63）不可育一.物种的概念生殖隔离：不能相互交配，即便交配成功也不能产生可育后代的现象。杂交杂交二倍体四倍体三倍体马（2n=64）驴（2n=62）骡（2n=63）不可育☆是否存在生殖隔离是判断是否同一物种的方法。二.隔离在物种形成中的作用1.隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。隔离分为地理隔离和生殖隔离。狮虎兽地理隔离：同种生物由于地理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。东北虎华南虎如东北虎(左)和华南虎(右)都是亚洲虎的后代，由于长期地理隔离，形成两个不同的亚种。二.隔离在物种形成中的作用二.隔离在物种形成中的作用由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，如果没有形成生殖隔离，它们还是同一物种，形成两个不同的亚种。如果形成了生殖隔离，则它们是两个物种。二.隔离在物种形成中的作用加拉帕戈斯群岛南美洲160-950km在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。不同岛屿的环境有较大差别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？2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？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着不同的方向改变。

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。二.隔离在物种形成中的作用可能不一样不一样，随机性、不定向性某物种突变和基因重组种群基因库出现明显差异新物种地理隔离

阻隔基因交流自然选择

基因频率发生改变生殖隔离

新物种形成的标志【例1】加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式二.隔离在物种形成中的作用2.物种形成的途径：渐变式：物种形成的三个环节①突变和基因重组产生进化的原材料②自然选择导致种群基因频率定向改变③隔离是物种形成的必要条件【例1】加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式二.隔离在物种形成中的作用2.物种形成的途径：渐变式：【例1】加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式二.隔离在物种形成中的作用2.物种形成的途径：突变和基因重组自然选择改变种群基因频率积累基因库的差别时间扩大地理隔离导致种群间生殖隔离标志着物种形成导致新物种的形成是否必须经过地理隔离？二倍体四倍体无需地理隔离，短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成以及人工诱导多倍体的形成。主要通过染色体变异的方式形成新物种，多见于植物二.隔离在物种形成中的作用2.物种形成的途径：骤变式：【例2】四倍体西瓜、八倍体小黑麦二.隔离在物种形成中的作用2.物种形成的途径：骤变式：【例2】四倍体西瓜、八倍体小黑麦杂交染色体加倍①物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离。

②生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限。③地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期。新物种形成生物进化区别标志变化后的生物和原来生物的关系联系生殖隔离出现种群基因频率改变①生物进化不一定导致新物种的形成②新物种一旦