6.3种群基因组成的变化与物种的形成第1课时课件高一下学期生物人教版必修2

第6章生物的进化第3节种群基因组成的变化与物种的形成生物学必修2

遗传与进化（人教版）第1课时种群基因组成的变化导入新课（导入一）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？这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它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。新物种的形成以新种群与祖先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。导入新课（导入二）复习1.适应具有相对性的根本原因是什么？遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾是适应具有相对性的根本原因2.拉马克认为各种生物的适应性特征是如何形成的？各种生物的适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传3.达尔文的自然选择学说的主要内容可以用哪四个词表示？过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存导入新课（导入二）4.达尔文的自然选择学说的进步意义是什么？使人们认识到生物是在自然选择的作用下不断发展变化的；使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道；揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。5.达尔文的自然选择学说有哪些局限性？对于遗传和变异的认识局限于性状水平，不能科学地解释遗传和变异的本质；关于适应以及物种形成等问题的研究以生物个体为单位，而不是以种群为基本单位。阅读教材，完成以下任务。1.什么是种群？找出关键词。2.下列生物群体中属于种群的是（）A.一个池塘中的全部浮游生物B.一片森林中的全部马尾松C.一个水库中的全部鱼类D.一个海岛上的全部昆虫3.种群中的个体并不是机械地集合在一起，种群内的个体可以发生什么？环节一：种群和种群基因库（思路一）生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。B种群内的个体可以相互交配(进行基因交流)环节一：种群和种群基因库（思路一）蝗虫交配蝗虫产卵前一年的蝗虫种群与新形成的蝗虫种群在基因组成上一样吗？什么是种群基因库？

一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。环节一：种群和种群基因库（思路一）例在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。这个种群中所有的A和a就是这个种群的基因库吗？

一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。A和aB1、B2、b……C、c1、c2、c3……︙环节一：种群和种群基因库（思路一）例在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。请据此计算上面的实例中A基因和a基因的频率。A基因的数量是2×30+60=120个，A基因的频率为120÷200=60%。a基因的数量是2×10+60=80个，a基因的频率为80÷200=40%。环节一：种群和种群基因库（思路一）例在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。基因频率=×100%该基因个数该种群中全部等位基因个数基因型频率=×100%该基因型个体数该种群个体总数环节一：种群和种群基因库（思路一）用数学方法讨论基因频率的变化思考·讨论1.假设上述昆虫种群非常大，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配子的比值各是多少？

(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？

A配子占60%，a配子占40%AA占36%，Aa占48%，aa占16%A占60%，a占40%亲代基因型的比值AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A（）A（）a（）a（）子代基因型频率AA（）Aa（）aa（）子代基因频率A（）a（）环节一：种群和种群基因库（思路一）

(4)将计算结果填入表格，想一想，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？30%30%30%10%36%16%48%60%40%种群的基因频率同子一代一样。环节一：种群和种群基因库（思路一）2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较为一致的，被天敌发现的机会就少些。环节一：种群和种群基因库（思路一）3.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？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增大还是减小，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。环节一：种群和种群基因库（思路一）满足5个假设条件:种群非常大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表型的个体生存和繁殖的机会是均等的（没有自然选择）不产生突变遗传平衡定律（哈代—温伯格平衡）种群的基因频率一代代稳定不变环节一：种群和种群基因库（思路一）亲代基因型的比值AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A（30%）A（30%）a（30%）a（10%）子代基因型频率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）子代基因频率A（60%）a（40%）分析表中数据，设遗传平衡种群中A基因的频率为p，a基因的频率为q，你还可以得出什么结论？AA基因型的频率为p2，aa基因型的频率为q2，Aa基因型的频率为2pq，p+q=1。遗传平衡定律：(p+q)2=p2+2pq+q2=1环节一：种群和种群基因库（思路二）猕猴蒲公英一片树林中的全部猕猴是一个种群一片草地上的所有蒲公英是一个种群什么是种群？生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群环节一：种群和种群基因库（思路二）一片树林中的全部猴子是一个种群吗？为什么？菜市场中的全部三黄鸡是一个种群吗？为什么？猴子有很多种，如金丝猴、猕猴、叶猴……种群中的个体可以自由交配，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代，菜市场中的三黄鸡不能相互交配××环节一：种群和种群基因库（思路二）许多昆虫的寿命都不足一年，比如蝗虫。所有的蝗虫在秋天都会死去，但是有一部分蝗虫完成了生殖，死前在土壤中埋下受精卵。在第二年春夏之交，部分受精卵会发育成蝗虫。这说明繁殖和进化的单位是什么？蝗虫产卵种群种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？环节一：种群和种群基因库（思路二）什么是基因库？某一个体的意外死亡对种群基因库的影响大吗？一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。若种群很大，则某一个体的意外死亡对种群基因库的影响不大；若种群很小，则影响较大。环节一：种群和种群基因库（思路二）在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。一个种群中，某基因型个体数占种群个体总数的比值，叫作基因型频率。基因频率=×100%某基因个数该种群中全部等位基因个数基因型频率=×100%某基因型个体数该种群个体总数环节一：种群和种群基因库（思路二）请阅读教材中有关基因频率计算的例子，尝试总结出基因频率和基因型频率的关系，以等位基因A、a为例。A基因的频率=AA基因型的频率+1/2Aa基因型的频率

a基因的频率=aa基因型的频率+1/2Aa基因型的频率

环节一：种群和种群基因库（思路二）某昆虫种群中，浅色型（s）相对于深色型（S）为隐性，基因型为ss的个体占40%，基因型为SS的个体占20%，则该种群中s基因的频率是多少？s基因的频率=ss基因型的频率+1/2Ss基因型的频率=40%+1/2×40%=60%在这个种群中，浅色型个体所占的比例较大，说明该种群生活的环境比较适合浅色型个体。这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？会发生改变，因为存在自然选择环节一：种群和种群基因库（思路二）用数学方法讨论基因频率的变化1.假设上述昆虫种群非常大，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配子的比值各是多少？

(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？

A配子占60%，a配子占40%AA占36%，Aa占48%，aa占16%A占60%，a占40%亲代基因型的比值AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A（）A（）a（）a（）子代基因型频率AA（）Aa（）aa（）子代基因频率A（）a（）环节一：种群和种群基因库（思路二）

(4)将计算结果填入表格，想一想，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？30%30%30%10%36%16%48%60%40%分析(4)中的计算结果，你能得出什么结论？子代：A基因的频率+a基因的频率=1A基因的频率的平方=AA基因型的频率a基因的频率的平方=aa基因型的频率Aa基因型的频率=

A基因的频率×a基因的频率×2子代的基因频率和亲代的基因频率一样环节一：种群和种群基因库（思路二）假设A基因的频率为p，a基因的频率为q，则AA基因型的频率为p2，Aa基因型的频率为2pq，aa基因型的频率为q2，且(p+q)2=p2+2pq+q2=1。这个公式的得出是建立在哪5个假设条件基础上的？种群非常大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都不产生突变遗传平衡当种群处于遗传平衡状态时，种群的基因频率可以一代代稳定不变，保持平衡遗传平衡定律环节一：种群和种群基因库（思路二）在自然条件下，种群的基因频率会不会发生变化呢？为什么？如果该昆虫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？若种群产生新基因A2，种群的基因频率会发生变化。基因A2的频率是增大还是减小，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。会发生变化，因为对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较为一致的，被天敌发现的机会就少，也就是说存在自然选择。环节二：种群基因频率的变化（思路一）达尔文曾明确指出：

可遗传的变异提供了生物进化的原材料。基因突变染色体变异基因重组突变环节二：种群基因频率的变化（思路一）在自然情况下，突变具有哪些特点？普遍性随机性低频性不定向性果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变率都为10-5，对一个中等大小的果蝇种群(约有108个个体)来说，每一代出现的基因突变数是多少呢？2×1.3×104×10-5×108=2.6×107(个)环节二：种群基因频率的变化（思路一）有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却生活得很好，这是为什么？这说明突变的有害和有利取决于什么？取决于生物的生存环境。在经常刮大风的海岛上，这类昆虫因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。环节二：种群基因频率的变化（思路二）请阅读教材内容，小组交流讨论，合作解决下列问题。1.可遗传的变异包括哪些类型？其中什么是突变？可遗传的变异是定向的吗？2.染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的变化吗？3.生物自发突变的频率是很低的，而且很多突变是有害的，那么，它为什么还能作为生物进化的原材料呢？4.突变的有利和有害取决于什么？环节二：种群基因频率的变化（思路二）1.可遗传的变异包括哪些类型？其中什么是突变？可遗传的变异是定向的吗？可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变和染色体变异统称为突变。可遗传的变异是不定向的。

2.染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的变化吗？染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的变化。环节二：种群基因频率的变化（思路二）3.生物自发突变的频率是很低的，而且很多突变是有害的，那么，它为什么还能作为生物进化的原材料呢？种群是由许多个体组成的，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。4.突变的有利和有害取决于什么？突变的有利和有害不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）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，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。根据英国曼彻斯特地区桦尺蛾体色的变化，你能提出什么问题？对此，你作出了怎样的假设呢？桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低呢？自然选择可以使种群的基因频率定向改变。环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）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SS10%，Ss20%，ss70%，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？13.0%26.0%61.0%26%74%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%升高降低环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）你的计算结果是否支持你的假设？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？

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？

支持会，因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体还没来得及交配、产卵就已被天敌捕食，导致种群中浅色个体的出生率降低。表型，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。环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）变异是不定向的定向的自然选择使得种群中的不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累种群基因频率发生定向改变生物朝一定方向不断进化生物进化的实质是种群基因频率的定向改变判断一个种群是否进化的依据是种群的基因频率是否改变环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）19世纪中叶以前，英国的曼彻斯特地区山清水秀，绿树成荫，树干上长满了浅色的地衣，生活在这儿的桦尺蛾几乎都是浅色型的。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾成了常见的类型。环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）如图为工业革命前后曼彻斯特地区的树干及其上的桦尺蛾。请用达尔文的自然选择学说解释曼彻斯特地区桦尺蛾体色变化的原因。长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾桦尺蛾有浅色和黑色两种类型。工业革命前，树干因长满浅色的地衣而呈浅色，浅色桦尺蛾不容易被捕食者发现和捕食，有更多的机会生存并繁殖；工业革命之后，树皮裸露并被熏成黑褐色，使得浅色桦尺蛾更容易被捕食者发现和捕食，生存和繁殖的机会下降。黑色桦尺蛾的情况正好相反。环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）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？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，许多浅色个体在交配、产卵前就已被天敌捕食，导致浅色个体的出生率降低。表型(体色)，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。长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）进一步研究发现：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。19世纪中叶以前，该种群中S基因的频率很低，在5%以下；到了20世纪中叶，S基因的频率上升到95%以上。由此你可以得出什么推论？自然选择使该种群的基因频率发生了改变。环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）假设：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%，Ss20%，ss70%，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减少10%，黑色个体每年增加10%。请计算第2~10年间，该种群每年的基因型频率和基因频率，将计算结果填入下表。（提示：不同年份该种群的个体总数可能有所变化）13.0%26.0%61.0%26%74%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%升高降低11.5%22.9%65.6%23%77%环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）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方向不断进化。生物进化的实质是种群基因频率的定向改变环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005—2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。年份2005200620072008住院患者该类抗生素的人均使用量/g0.0740.120.140.19某种细菌对该类抗生素的耐药率/%2.66.1110.925.5（1）这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间是否存在关联？依据是什么？二者存在正相关的关系。依据是调查数据。环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005—2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。年份2005200620072008住院患者该类抗生素的人均使用量/g0.0740.120.140.19某种细菌对该类抗生素的耐药率/%2.66.1110.925.5（2）试从进化的角度解释耐药率升高的原因。随着抗生素人均使用量的增大，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多，耐药基因在细菌种群中的频率逐年上升。环节三：自然选择对种群基因频率变