6.3.2+种群基因组成的变化与物种的形成（第2课时）-2023-2024学年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第2课时一、种群基因频率的变化遗传平衡无法进化先打破平衡如何进化？种群数量小不自由交配有迁入和迁出有自然选择有突变基因频率发生改变1、可遗传的变异一、种群基因频率的变化突变变异可遗传的变异不可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组基因突变是自然界中普遍存在的。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。为什么达尔文明确指出“可遗传的变异提供了生物进化的原材料”？1、可遗传的变异一、种群基因频率的变化例如：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频率都为10-5，对一个中等大小的种群（约有108个个体）来说，每一代出现的基因突变数将是：2×1.3×104×10－5×108＝2.6×107（个）①种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。1、可遗传的变异一、种群基因频率的变化例如：有翅的昆虫，有时候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。但是在经常刮大风的海岛上，这里昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。②突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。某海岛上残翅和无翅的昆虫③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。1、可遗传的变异一、种群基因频率的变化特点：结果：突变和基因重组都是随机的、不定向的只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。种群基因频率的改变(生物进化）是否也是不定向的呢?基因重组突变生物进化的原材料探究•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)。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，树干上长满了浅色的地衣，桦尺蛾几乎都是浅色的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。20世纪中叶，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。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。现象探究•实践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?黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。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%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第2～10年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？作出假设讨论探究思路探究•实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响制订并实施研究方案第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%(10)Ss20%(20)ss70%(70)个体总数100只基因频率S20%s80%(11)(22)(63)11.5%23%65.6%22.9%77%(12.1)(24.2)(56.7)13.0%26%61.0%26.0%74%14.6%29.25%56.1%29.3%70.75%(13.3)(26.6)(51.0)升高降低96只93只90.9只分析结果探究•实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响得出结论在自然环境的选择作用下，该种群的S(深色)基因的频率逐渐上升，s(浅色)基因的频率逐渐下降。在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向。思考•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？会影响这是因为树干变黑后，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。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？表型（体色）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。一、种群基因频率的变化变异不定向原种群不同性状不利变异（基因）有利变异（基因）被淘汰种群的基因频率定向改变生物定向进化2、自然选择⑴原因：不断淘汰具有

的个体，选择保留具有

的个体。不利变异有利变异⑵选择的对象：直接作用对象是个体的

，最终选择的对象是决定表型的

。表型基因⑶选择的结果：①基因方面：②生物性状方面：生物朝着一定的方向不断进化种群基因频率发生定向改变自然选择进化的实质决定生物进化的方向1、科学家根据两块头骨化石碎片鉴别了一个新的小型鳄鱼物种，它与恐龙生活在同一时期，其体长约61厘米，却长着锋利的牙齿。下列有关叙述不符合现代生物进化理论的是（）A．恐龙与小型鳄鱼没有亲缘关系，小型鳄鱼的进化与恐龙没有关联B．突变为小型鳄鱼的进化提供了原材料C．小型鳄鱼进化的基本单位是生活在一定区域的同种鳄鱼群体D．自然选择决定了小型鳄鱼的进化方向美在课堂P150“典例1”A课堂小测2、在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀并饲养，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是（）A．突变和基因重组决定生物进化的方向B．自然选择会改变种群的基因频率C．特殊的变异类型都是不利的D．不产生变异的生物才能生存美在课堂P150“跟踪训练1”B课堂小测3、等位基因F＋、F控制某食草昆虫的长翅和短翅，原种群中F＋基因频率为80%，随机分布到三座孤岛上后因风力较大，阻碍了孤岛间个体基因交流。下列说法正确的是（）A．该昆虫原种群中杂合长翅个体所占比例约为16%B．孤岛上该昆虫种群中F基因频率可能会升高C．新出现的无翅个体是大风环境造成的基因突变且突变率与风力大小呈正相关D．每个岛屿上的种群个体间自由交配，种群基因频率不发生变化美在课堂P150“跟踪训练3”B课堂小测一般情况下，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。二、探究•实践探究抗生素对细菌的选择作用实验原理目的要求通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。①分区：用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个

区域，分别标记为①~④。实验步骤②接种：取少量细菌培养液，用无菌涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养

基平板上。分区接种二、探究•实践探究抗生素对细菌的选择作用③设置变量：在培养用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区

域的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央，

盖上皿盖。实验步骤④培养：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。设置变量培养二、探究•实践探究抗生素对细菌的选择作用⑤观察：观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈？如果

有，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值。实验步骤⑥重复实验：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基

中培养，然后重复步骤2~5。如此重复几代，记录每一代培养

物抑菌圈的直径。观察重复实验二、探究•实践探究抗生素对细菌的选择作用实验结果和结论思考1：在培养基上是否有细菌生长？在放有抗生素纸片的区域呢？有；在放有抗生素纸片的周围区域没有细菌生长，形成了抑菌圈二、探究•实践探究抗生素对细菌的选择作用实验结果和结论思考2：在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗

生素对细菌产生了什么作用？抑菌圈直径逐代变小，说明抗生素对细菌有选择作用二、探究•实践探究抗生素对细菌的选择作用思考•讨论3、要从什么位置挑选细菌再进行培养？原因是什么？从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌；因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。4、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？怎么理解变异是有利还是有害的？本实验中细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存，属于有利变异。在生物进化过程中，生物产生的有利变异是指有利于生物生存、适应环境的变异，而不是对人类有利的变异。思考•讨论5、滥用抗生素有什么后果？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。注：①细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变。②抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。③滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈。4、滥用抗生素会使细菌出现耐药性，如果被这样的细菌感染，则人会因该种细菌能够抵抗各种抗生素而难以医治。下列有关说法正确的是（）A．抗生素的使用会引起细菌的定向变异B．细菌中本来就存在“耐药性”个体，长期使用抗生素导致“耐药性”基因频率上升C．“耐药性”基因型频率的改变引起病菌发生进化D．抗生素的滥用导致细菌产生“耐药性”，这是细菌适应抗生素的结果美在课堂P153“应用体验1