种群基因组成的变化与物种的形成-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第3节

种群基因组成的变化

与物种的形成1种群和种群基因库种群基因频率的变化2自然选择对种群基因频率变化的影响34探究抗生素对细菌的选择作用物种的概念5隔离及其在物种形成中的作用6种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。【例1】种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（

）A．一个湖泊中的全部鱼B．一片森林中的全部蛇C．一间屋中的全部蟑螂D．卧龙自然保护区中的全部大熊猫D1、种群和种群基因库自然选择的作用表面上是对性状的选择，实质上是对决定性状的基因进行的选择。因此，在讨论生物进化时，需要考虑到种群的遗传组成，即基因库。基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因基因频率：某个基因占全部等位基因数的比值aaAAAa种群是生物进化的基本单位生物进化的实质是基因频率改变1、种群和种群基因库aaAAAa基因型AAAaaa数量306010A基因的基因频率(2×30＋60)÷200＝60%a基因的基因频率(2×10＋60)÷200＝40%如何计算基因频率和基因型频率？1、种群和种群基因库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。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（

）30%30%30%10%36%48%16%60%40%（1）该种群产生的A配子和a配子的比值（2）子代基因型的频率（3）子代种群的基因频率60%A40%a60%A40%a36%24%24%16%思考讨论经过调查，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%妻子的基因型是Aa的概率：

则：AA=36%Aa=48%子女患病，基因型为aa的概率：4/7×1/4

=1/7Aa/(AA+Aa)=4/7AaAa16%40%40%A=60%60%60%36%24%24%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人为选择遗传漂变基因频率随机变化基因频率定向改变③生物的变异是

的，只是产生了生物进化的

，

不能决定生物进化的

。①可遗传变异的来源基因突变染色体变异突变基因重组为进化提供原材料②生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于

。生存环境不定向原材料方向2、种群基因频率的变化突变新的等位基因多种多样的基因型基因重组种群中出现大量随机的、不定向的可遗传变异形成生物进化丰富的材料探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究·实践桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。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。回忆前面所学的知识，想一想，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？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。长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾3、自然选择对种群基因频率变化的影响讨论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？树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，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？直接受选择的是表型（体色），而不是基因型。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。3、自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择通过定向改变基因频率，决定进化的方向。种群中存在各种可遗传变异自然选择将不利变异淘汰，有利变异积累基因频率定向改变，生物朝一定方向不断进化①原因：不断淘汰___________的基因，积累__________的基因。②结果：种群的基因频率发生______改变。不利变异有利变异定向3、自然选择对种群基因频率变化的影响（1）种群是生物进化的基本单位（2）突变和基因重组提供进化的原材料（3）自然选择导致种群基因频率的定向改变知识梳理一般情况下，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。【实验原理】4、探究抗生素对细菌的选择作用讨论1.为什么要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。培养大肠杆菌的平板上产生抑菌圈4、探究抗生素对细菌的选择作用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？在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。超级细菌的出现与抗生素滥用的关系。4、探究抗生素对细菌的选择作用3．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。（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加，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加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。4、探究抗生素对细菌的选择作用（3）我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床应用监测网和细菌耐药监测网，并要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。例如，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构应及时将这一预警信息进行通报。请分析这一要求的合理性。由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物，将细菌耐药率控制在低水平。合理使用抗生素，防止滥用抗生素。（4）人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，你可以做些什么呢？4、探究抗生素对细菌的选择作用“长脖子”鹿是新的物种吗？同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，其基因组成可能会朝不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。但是，它们并不一定分化为不同的物种。那么，怎样判断两个种群是不是同一个物种呢？物种的概念:把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称为一个物种（species）。例如：马和驴虽然能够交配，但是产生的后代——骡是不育的，因此，马和驴之间存在生殖隔离，它们属于两个物种。马驴骡5、物种的概念隔离：自然条件下基因不能自由交流的现象地理隔离：由于地理阻隔而不能发生基因交流的现象生殖隔离：无法交配或交配后不能产生可育后代的现象6、隔离及其在物种形成中的作用马驴骡31+X/Y30+X/Y61+XX/XY驴隔离在物种形成中的作用这是达尔文在环球考察中观察到的现象。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。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。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。这些岛屿是500万年前由海底的火山喷发后形成的，比南美洲大陆的形成晚得多。因此，可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。思考讨论隔离在物种形成中的作用讨论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？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？4．如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？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。不一样。因为突变是随机发生的。不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。不会。因为个体间有基因的交流。思考讨论

突变和基因重组自然选择地理隔离种群基因频率基因库的差别新物种形成生殖隔离改变积累导致导致标志作用于6、隔离及其在物种形成中的作用自然选择2自然选择1地理隔离

物种形成的比较常见的方式：原种变异1变异2基因频率的定向改变变异类型1变异类型2新物种新物种生殖

隔离新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。①渐变式（绝大多数）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的定向改变③隔离是物种形成的必要条件6、隔离及其在物种形成中的作用物种形成的比较常见的方式：②

爆发式短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。爆发式物种的形成方式物种A杂种植物异源多倍体杂交染色体加倍物种B物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开