一、种群基因频率的改变与生物进化市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件

第2节现代生物进化理论的主要内容本节聚焦：1、为何说种群是生物进化基本单位？2、种群基因频率为何会发生改变？3、自然选择与种群基因频率改变有什么关系？一、种群基因频率的改变与生物进化1/35假如在褐色翅(基因型为aa)昆虫群体中偶然出现一只绿色翅(基因型为Aa)变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。那么：1、昆虫翅色将怎样改变？2、该绿色个体一定能被选择下来吗？为何？3、假如该绿色个体能很好生活下来，它体内A基因怎样才能传递给子代呢？4、假如Aa与其它个体交配生殖，后代还会是绿色吗？问题探讨：2/35（一）种群是生物进化基本单位：1、种群概念：生活在一定区域同种生物全部个体。卧龙自然保护区猕猴3/35例：判断以下是否属于种群（1）一个池塘中全部鲤鱼（2）一个池塘中全部鱼（3）一片草地上全部植物（4）一片草地上全部蒲公英4/35一个生物“种”或“物种”于种群有何区分？物种能够是分布在不一样自然界不一样区域，只有在发生随机交配、繁衍，是基因能够世代相传一定区域内同种全部个体集合才是一个种群。5/352、种群特点：种群中个体并不是机械地集合在一起，而是彼此能够交配实施基因交流，并经过繁殖将各自基因传给后代。同前一年蝗虫种群相比，新形成蝗虫种群在基因组成上会有什么改变吗？6/35人们为何要提出“种群”这个概念呢？自然界物种实际上是以一个个种群存在，种群是物种繁衍、进化基本单位。它为硕士物与环境关系和物种改变带来了方便。7/353、基因库：一个种群中全部个体所含有全部基因。4、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比率。概念：8/35例:从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa个体分别是30、60和10个。那么A和a基因频率是多少?解:A基因基因频率为:a基因基因频率为：基因频率=某基因数目该基因等位基因总数=纯合子频率+1/2杂合子频率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%9/35思考与讨论：有数学方法讨论基因频率改变1、假设上述昆虫种群非常大，全部雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变，依据孟德尔分离定律计算：(1)该种群产生A配子和a配子比率是多少？(2)子代基因型频率各是多少？(3)子代种群基因频率各是多少？(4)子二代、子三代以及若干代以后，种群基因频率会同子一代一样吗？10/35新代基因型频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子比率A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()AA()子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%2、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上。对自然界种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？3、假如该种群出现新突变型，也就是产生新等位基因A2，种群基因频率会改变吗？基因A2频率可能会怎样改变？11/35由此可见，假如满足上述五个条件，则亲代和子代每一个基因频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率能够代代保持稳定不变。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。不过，在实际中，这么平衡是不存在。这是因为，第一：足够大种群是不存在，而依据概率原理，当个体数不是充分大时，实际得到数值与理论上数值就存在误差，实际中子代和亲代基因频率就会有差异。

12/35第二：种群中充分随机交配也是不现实，也就是说不一样基因型卵细胞和精子结合机会不会是均等。

比如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残酷竞争，争斗最终结果经常是强大一方占有二三十个雌性海象，因为竞争失败，有雄性海象没有任何交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节里，假如竞争力强雄性海象个体基因型大多数是AA，而竞争失败雄性海象个体基因型大多数是aa（可能是因为本身基因型关系，而造成性状上差异），那么A基因频率将越来越大。13/35第三：基因突变每时每刻都有可能发生。即使每一个基因突变频率很低很低，但一个种群中有很多很多基因，所以基因实际突变数是较大，而且经过代代遗传基因突变必定对种群基因频率产生影响，使基因频率发生改变。如由a突变成A数或a突变成其它复等位基因数相对较大，则a基因频率将越来越小。第四：因为各种原因，种群中有个体会离开该群体，相反可能，有同种外来个体会迁入该种群，使种群中各种基因型百分比发生改变，而造成种群基因频率改变。

14/35第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒，一直对种群发挥作用。如基因型为aa个体因为本身基因原因，在特定环境条件下，而造成性状缺点，不能适应改变了环境，在自然选择中处于不利地位，则a基因频率也会越来越小。

因为上述五方面原因，种群基因频率改变是客观，亲代和子代之间基因频率差异可能是微妙，但经过代代遗传，当这一差异由量变积累而到达质差异时，该种群就渐变成另外一个不一样种群了。所以从理论上分析，种群基因频率改变是不可防止，生物进化是必定。15/35影响种群基因频率改变根本原因是什么？是变异

变异类型有那些？影响种群基因频率改变根本原因是什么？不能遗传变异可遗传变异基因突变基因重组染色体变异16/352．种群基因重组结果：产生更多变异(基因型)、不定向（二）突变和基因重组产生生物进化原材料1.基因突变特点：普遍存在，随机发生，突变频率很低，多数对生物体是有害，不定向基因突变与基因频率改变有什么关系？为何？3.基因突变和染色体变异统称为突变。17/35人类把鲫鱼后代培育成金鱼，实质就是经过选择改变基因频率。从图中看，显然红色基因频率显著提升了。某海岛上昆虫出现残翅和无翅类型18/35

基因突变与基因频率改变有什么关系？为何？基因突变产生新等位基因，这就可能使种群基因频率发生改变。

在自然情况下，突变频率是很低，且多数是有害，对生物进化有主要意义吗？种群是由许多个体组成，每个个体每一个细胞内都有成千上万个基因，这么每一代就会产生大量突变。

假如蝇约有104对基因，假定每个基因突变频率是10－5，对于一个中等大小果蝇种群（约有108个个体）来说每一代出现基因突变数是：2×104×10－5×108＝2×107（个）19/35（二）突变和基因重组产生进化原材料突变基因重组新等位基因各种多样基因型种群中出现大量可遗传变异变异是不定向形成了进化原材料,不能决定生物进化方向20/35因为突变和基因重组，桦尺蠖形成了不一样体色（黑色S、浅色s）英19世纪曼彻斯特英20世纪曼彻斯特S(黑色)基因频率：桦尺蠖桦尺蠖5%以下95%以上未形成生殖隔离，还有基因交流21/35原因是：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结果是：使基因频率定向改变。（三）自然选择决定生物进化方向22/35影响基因频率原因：基因突变、基因重组和自然选择生物进化实质就是：种群是生物进化单位，也是生物（）单位。繁殖生物进化=种群基因频率改变种群基因频率发生改变过程。小结：23/35小结（自然选择决定生物进化方向）：种群中产生变异是（），经过长久自然选择，其中不利变异被不停淘汰，有利变异逐步（），从而使种群基因频率发生（）改变，造成生物朝向一定方向进化。可见，生物进化方向是由（）决定。不定向积累定向自然选择种群中产生变异（）自然选择方向()不定向定向24/35某工厂有男女职员各200名，对他们进行调查时发觉，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因频率应为（）。A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲（b）基因频率＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C课堂练习：×100%25/351、已知人眼中褐色（A）对蓝色(a)是显性。在一个有30000人人群中，蓝眼人有3600人，褐眼有26400人，其中纯合体有1人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（）（A）0.64和0.36（B）0.36和0.64（C）0.50和0.50（D）0.82和0.182、在某一个群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该性状AA、Aa基因型个体出现频率分别为（）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.480.36AA26/353、据调查，某校学生中基因型百分比为XBXB（42.32%）

XBXb（7.36%）

XbXb（0.32%）

XBY

（46%）

XbY（4%），则该地域

XB和Xb基因频率分别是（）A.6%、8%B.8%、92%C.78%、92%D.92%、8%D27/3528/3529/3530/35基因突变与基因频率改变有什么关系？为何基因突变特点：普遍存在随机发生突变频率很低多数对生物体是有害不定向31/3532/35哈迪——温伯格定律：19，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性看法。他们指出，一个有性生殖自然种群中，在符合以下5个条件情况下，各等位基因频率和等位基因基因型频率在一代一代遗传中是稳定不变，或者说，是保持着基因平衡。这5个条件是：①种群大；②种群中个体间交配是随机；③没有突变发生；④没有新基因加入；⑤没有自然选择。这就是哈迪-温伯格定律。33/35哈迪——温伯格定律：举例来说，一个自然种群一对等位基因A和a频率或百分比是1/2∶1/2。在满足上述5个条件下，这一个群中带有A和带有a2种精子百分比是1/2∶1/2，带有A和带有a2种卵子百分比也是1/2∶1/2。有性生殖结果应产生3种基因型，即1/4AA、1/2Aa和1/4aa，A和a百分比仍是1/2