6.3种群基因组成的变化与物种的形成课件高一下学期生物人教版（2019）必修2

自然选择学说与拉马克进化学说的比较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”的结果第六章第三节

种群基因组成的变化与物种形成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，过于强调生物个体，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。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。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？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？不能能种群是生物进化的基本单位

自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。

研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。生活在

的

的

的集合。（1）概念：一定区域同种生物（2）种群特点全部个体1、种群种群是生物

的基本单位。一、种群和种群的基因库繁殖和进化组成种群的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此之间可以交配产生可育后代，通过繁殖将基因传给后代。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()√√√×××（1）基因库：2.基因库和基因频率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。（3）基因型频率：在一个种群中，某种基因型个体数占该种群个体总数比值。

基因频率=某基因的数目控制该性状的等位基因总数×100%基因型频率=该基因型个体数该种群个体总数×100%一、种群和种群的基因库例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的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？（4）基因频率的计算方法A+a=

1方法一：概念法基因频率=某基因的数目控制该性状的等位基因总数×100%①若某基因位于常染色体上各色昆虫=100个→颜色基因200个纯合绿色（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→绿色基因30x2+60=120个→褐色基因10x2+60=80个=80/200=40%=120/200=60%一、种群和种群的基因库2.基因库和基因频率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.

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（

）A.

15%、85%B.

25%、75%C.

35%、65%D.

45%、55%B

练习例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？基因的总数：XB+Xb=200×2+200×1=600，色盲基因的总数：Xb=15×1+5×2+11×1=36，色盲基因的基因频率为36÷600=6%。基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY人基因的数目雌性个体数×2+雄性个体数×100%基因频率=②若某基因只位于X染色体上（4）基因频率的计算方法一、种群和种群的基因库2.基因库和基因频率例3：调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY比例(%)42.327.360.32464则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(

)A.6%、8%B.92%、8%C.78%、92% D.8%、92%B【例1:】假如一个昆虫种群中有AA占30％，Aa60％，aa占10％。那么A、a的基因频率是多少？A=AA%+1/2Aa%a=aa%+1/2Aa%=30%+30%=60%=10%+30%=40%基因频率=纯合子频率+1/2杂合子频率方法二：通过基因型频率计算【练】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%D只能用于位于常染色体上或X、Y同源区段上AA+Aa+aa=

1A+a=

1（4）基因频率的计算方法一、种群和种群的基因库2.基因库和基因频率

1.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）⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。思考：繁殖时，新老种群在基因组成上有变化吗？二、【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化亲代基因型的比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()子一代基因型频率AA()Aa()Aa()子一代基因频率A()a()30%30%30%10%40%60%16%48%36%雌配子雄配子A(60%)a(40%)A(60%)a(40%)36%AA24%Aa24%Aa16%aa（4）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？二、【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化亲代基因型的比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A(

)a(

)a()子一代基因型频率AA(

)Aa()aa(

)子一代基因频率A(

)a(

)子二代基因型频率AA(

)Aa(

)aa(

)子二代基因频率A(

)a(

)30%30%30%10%40%60%16%48%36%16%48%36%40%60%

由此可见，如果满足上述五个条件，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。这就是哈代——温伯格定律，也叫遗传平衡定律。遗传平衡定律的五个条件（P111）：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（不同的个体生存和繁殖机会是均等的）⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。二、【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化可用数学方程式表示：雌配子雄配子A(p)

a(q)A(p)a(q)AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)设A的基因频率为p,a的基因频率为q，自由交配时，子代基因型情况？(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1(A＋a)2=AA＋Aa＋aa=1p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。方法三：通过遗传平衡定律计算即：AA=p2

，Aa=2pq，aa=q2二、【思考·讨论】用数学方法讨论基因频率的变化1.在某一种群中，经过调查得知，隐性性状（等位基因用A、a表示）约占9％，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别约为（）A.0.9、0.82B.0.36、0.55C.0.49、0.42D.0.18、0.73C2.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（

）A．30％，21％B．30％，42％C．70％，21％D．70％，42％D练习3.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(

)A.5/8B.3/5C.1/4 D.3/4因此能稳定遗传的个体AA所占的比例＝(9/16)÷(9/16＋6/16)＝3/5，B正确。B

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(

)A．增大，不变；不变，不变

B．不变，增大；增大，不变C．不变，不变；增大，不变

D．不变，不变；不变，增大

C

②自交产生的后代中×16%AA16%AA×48%Aa

×36%aa36%aa产生的后代中：28%AA24%Aa48%aa

解析：A=AA+1/2Aa=40%，a=60%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）自交VS自由交配

基因频率和基因型频率的变化规律改变，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。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？不可能都成立。例如：翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。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？基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体有益还是有害。突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。无法进化怎样进化?先打破平衡种群较小不自由交配有突变有自然选择有迁入、迁出基因频率发生改变能使种群基因频率发生变化的因素有许多，我们着重学习突变和基因重组及自然选择。三、种群基因频率的变化遗传平衡群体

1.基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？例:果蝇一组染色体上约有1.3×104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？2×1.3×104

×108种群=2.6×107（个）个体×10-5种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内部都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。三、种群基因频率的变化思考：突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？某海岛上残翅和无翅的昆虫

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

。在正常情况下，残翅和无翅很难生存下去；生存环境在经常刮大风的海岛上，因不能飞行而避免了淹死。

1.基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。三、种群基因频率的变化

2.突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。【注意：突变≠基因突变，突变包括基因突变和染色体变异】【突变和重组是随机的，不定向的】突变基因重组新的等位基因多种多样的基因型种群中出现大量可遗传的变异变异是不定向的形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向三、种群基因频率的变化

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，白天休息在树干上。杂交实验表明，其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:浅色型，该种群中S基因在5%以下。20世纪中叶:黑色型，S基因的频率上升到95%以上。树干上长满了浅色的地衣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四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响提出问题：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：

。探究思路：创设数字化问题情景的方法探究1870年，桦尺蛾种群基因型频率为SS10％，Ss20％，ss70％。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，使得浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？自然选择可以使种群的基因频率定向改变四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响假设该种群共有100个个体，则在第一年中SS：10个Ss：20个ss:70个第二年时，由于浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%SS：10x（1+10%）=11个

Ss：20x（1+10%）=22个

ss:70x（1-10%）=63个SS+Ss+ss=96个SS：11/96=11.5%

Ss：22/96=22.9%

ss:63/96=65.6%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%

四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响第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%13.0%升高26%61.0%26.0%74.0%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加会影响，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食【自然选择使基因频率定向改变】(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？是表型。天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型），而不是控制体色的基因。

种群基因频率发生变化导致生物进化

结论：自然选择决定生物进化的方向讨论：四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响3.自然选择决定生物进化的方向不定向的变异不利变异（基因）有利变异（基因）淘汰种群的基因频率定向改变生物定向进化多次选择和积累，通过遗传自然选择小结：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决定生物进化的方向生物进化的实质：种群基因频率的改变【注意：不是基因型频率】四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响1.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

。解析：①第一年

DD：10%dd：

70%，则Dd：20%D的基因频率为10%＋20%×1/2＝20%，d的基因频率为80%；②第二年DD：4%

dd：

64%，则Dd：32%D的基因频率为4%＋32%×1/2＝20%，d的基因频率为80%。否该植物种群的基因频率没有发生变化，说明该植物种群没有进化练习2.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程（1）狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有

的特性，而这种特性是生物进化的

。（2）随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了

作用，而这种作用是

的，它决定着生物进化的

。

变异原材料选择定向方向练习1.生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本单位）。2.基因库、基因频率的概念，基因频率与基因型频率的换算关系。3.基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。4.可遗传变异（即突变和基因重组）是生物进化的原材料。(突变的有害还是有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。）5.自然选择决定生物进化的方向。6.生物进化的实质是种群基因频率的改变。基因突变染色体变异基因重组突变可遗传变异总结3.使用某种农药防治某种农业害虫，开始效果很显著，长期使用后，效果越来越差，原因是（

）A.害虫对农药进行了定向选择B.害虫对农药逐渐适应C.农药刺激害虫产生了变异D.农药对害虫的变异进行了定向选择D练习五、探究抗生素对细菌的选择作用实验原理

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。实验目的材料用具经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡糖球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。牛肉膏蛋白胨液体培养基涂布器五、探究抗生素对细菌的选择作用实验步骤（1）用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号（2）将细菌涂布在培养基平板上（3）①号区域的中央放置不含抗生素纸片和②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片①②③③五、探究抗生素对细菌的选择作用实验过程：~实验步骤（5）观察并测量抑菌圈直径,并取平均值（6）从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤（4）将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h④⑤⑥⑥五、探究抗生素对细菌的选择作用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说明：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。思考：抑菌圈发生了什么变化？说明了什么？变化：连续培养几代后，培养基上的抑菌圈直径越来越小五、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？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，所以面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。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，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。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？思考与讨论五、探究抗生素对细菌的选择作用滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。3.滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？思考与讨论在自然选择的作用下，生物朝着一定的方向不断进化。五、探究抗生素对细菌的选择作用1.随着抗生素的广泛应用，耐药细菌不断出现，抗生素在不久的将来有可能成为一堆度物。抗生素对细菌抗药性的产生所起的作用是(

）A.抗生素的不断使用、使细菌逐渐适应而产生抗药性B.细菌的变异是不定向的，抗生素对细菌进行了定向选择C.细菌的变异是定向的，抗生素对细菌进行了定向选择D.抗生素使细菌产生了定向变异2.长期使用青霉素治病，会出现抗药性强的细菌，使青霉素药效降低，其原因是（

）A.细菌定向变异的结果B.细菌对青霉素有选择作用C.青霉素对细菌有选择作用D.细菌对青霉素产生了适应性BC3.在超市中无公害蔬菜很多，也很受市民的欢迎。这些无公害蔬菜在生产中，不使用农药、杀虫剂和化肥等。假如在蔬菜的生产中长期使用某种杀虫剂，其结果可能是（

）A.杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生，使害虫的抗药性增强B.杀虫剂对害虫具有选择作用，使抗药性害虫的数量增加C.杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达D.害虫全部消失，最终导致某些害虫的物种灭绝B4.使用某种农药防治某种农业害虫，开始效果很显著，长期使用后，效果越来越差，原因是（

）A.害虫对农药进行了定向选择B.害虫对农药逐渐适应C.农药刺激害虫产生了变异D.农药对害虫的变异进行了定向选择D9．青霉素是一种抗生素。几十年来，青霉素的反复使用致使某些细菌对青霉素的抗性越来越强。请回答下列问题：(1)青霉素使用之前，细菌对青霉素的抗性存在着________；患者使用青霉素后，体内绝大多数细菌被杀死，这叫作

；极少数抗药性强的细菌活了下来并繁殖后代，这叫作________。青霉素的使用对细菌起了

，这种作用是通过细菌与青霉素之间的

实现的。(2)自然选择是把自然界中早已存在的________变异选择出来，并使之逐代积累、加强，最终形成生物新品种。(3)上述过程表明自然选择是一个________________________的过程。差异不适者被淘汰适者生存用现代生物进化理论解释“长期使用杀虫剂，发现灭虫效果越来越差”的原因是

。选择作用生存斗争有利适者生存、不适者被淘汰经自然（杀虫剂）选择作用，种群中抗药性基因频率升高习题巩固1.高秆小麦（DD）与矮秆小麦（dd）杂交后，再经过多次自交，其后代种群中基因型为DD的个体占72%，基因型为Dd的个体占8%，基因型为dd的个体占20%，那么基因D的频率是（

）A.72%

B.80%

C.76%

D.60%CBC1:11：2：10.5A基因纯合致死1:1二隔离在物种形成中的作用一、物种的概念1、概念：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。

同一物种可以分布在不同区域，构成不同的种群。①全世界的人都是一个物种吗？人都是一个物种，无论白什么肤色的人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。一、物种的概念马（2n=64)驴（2n=62)骡子（2n=63)骡是不育的②马跟驴是一个物种吗？马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。✖2.隔离的概念:在自然状态下，基因不能自由交流的现象统称为隔离不能进行自由的基因交流不同物种之间一般是不能交配的，即使交配成功也不能产生可育后代，这种现象叫做生殖隔离。如马和驴，狮和虎（1）生殖隔离三倍体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。如东北虎和华南虎。东北虎华南虎（2）地理隔离二、隔离及其在物种形成中的作用达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160~950km。二、隔离及其在物种形成中的作用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，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。加拉帕戈斯群岛的地雀二、隔离及其在物种形成中的作用思考·讨论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？

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2.不同岛屿上的地雀种群，产生