6.3.1种群基因组成的变化课件高一下学期生物人教版必修2

第3节（第1课时）种群基因组成的变化

必修二第6章生物的进化当然是先有鸡蛋了，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。讨论:你同意哪位同学的观点?你的答案和理由是什么?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。甲同学乙同学

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，生物进化是以种群为单位不是以个体为单位。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，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。问题探讨

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

的变化。☞

是生物进化的基本单位种群基因组成种群和种群基因库1一、种群生活在

的

生物

的集合。2.特点:1.定义:是生物生存、繁殖和进化的

，彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。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（）3.举例:√√√×一定区域同种全部个体基本单位种群和种群基因库1二、种群基因库1.基因库:一个种群中

所含有的

。2.基因频率:在一个种群基因库中，

占

的比值。3.基因型频率:在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。基因频率=

=某基因的数目该基因的等位基因的总数纯合子频率+1/2杂合子频率×100%基因型频率=某基因型个体总数种群全部个体数×100%全部个体全部基因某个基因全部等位基因数

1.某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？方法一：概念法40%A%=×100%=2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%

=习题巩固1-A%

==40%

1.某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？方法二：通过基因型频率计算A基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率=30%+1/2×60%=60%=10%+1/2×60%=40%=AA=30%Aa=60%aa=

10%a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率习题巩固在种群中，一对等位基因的基因频率之和=

，基因型频率之和=

。A+a=

AA+Aa+aa=1-A%

=40%11111.假设上述昆虫①种群非常大，②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，③没有迁入和迁出，④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，⑤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？(4)将计算结果填入下表，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？亲代基因型的频率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率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%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%用数学方法讨论基因频率的变化上述5个假设成立的条件下，种群①连续自由（随机）交配，从F1开始基因频率和基因型频率都

；②连续自交，基因频率

，基因型

，纯合子

杂合子

。

当等位基因只有两个时（A、a），设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则AA=p2，Aa=2pq，aa=q2。（p+q）2

=p2+2pq+q2遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）当一个种群满足以下五个条件：①种群非常大；②所有雌雄个体之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；

⑤没有突变。不变改变不变增多减少用数学方法讨论基因频率的变化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？

遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这说明在自然界中，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。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是有益还是有害的，这取决于生物生存的环境。种群基因频率的变化2可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变

在自然界是普遍存在的。基因突变产生

，这就可以使种群的

。

提供了生物进化的原材料可遗传变异基因突变新基因基因频率发生变化种群基因频率的变化2一、影响种群基因频率变化的因素1.突变:

因种群是由

个体组成，每个个体的细胞中都有

个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。如：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？×108种群=2.6×107（个）2×1.3×104

个体×10-5在自然情况下，突变的频率是

的，且多数是

的，它为什么还能作为进化的原材料呢？许多成千上万很低有害2.基因重组一、影响种群基因频率变化的因素

基因突变产生的

基因，通过有性生殖过程中的

，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。猫由于基因重组而产生的毛色变异等位基因重组

突变和重组都是随机的、

，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？不定向的3.自然选择为进化提供方向突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的

。某海岛上残翅和无翅的昆虫

例如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。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。

自然选择是

的，但也不是说只有一个方向。如常刮大风的海岛上昆虫就向残翅和无翅异常发达两个方向进化。一、影响种群基因频率变化的因素生存环境定向

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。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。自然选择对种群基因频率变化的影响3自然选择对种群基因频率变化的影响31.提出问题2.作出假设黑褐色的生活环境不利于浅色桦尺蛾的生存，却对黑色桦尺蛾有利，因此，环境的选择作用使该种群中s基因的频率越来越低，即自然选择可使种群的基因频率发生定向改变。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？3.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％。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，使得浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。自然选择对种群基因频率变化的影响3第一年第二年第三年第四年…….基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%12.9%25.8%61.3%26%74%14.3%29.7%56.0%29%71%升高降低

可以使种群的基因频率发生定向改变。4.结论:自然选择自然选择对种群基因频率变化的影响31.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？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？

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，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。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。不利变异不断淘汰有利变异积累加强种群基因频率

改变生物定向进化变异不定向生物进化的实质是

。☛种群基因频率的改变，标志着

。自然选择对种群基因频率变化的影响3在自然选择的作用下,种群基因频率定向改变生物的进化自然选择定向1.从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。判断下列相关表述是否正确。（1）某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%（）（2）基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（）（3）生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（）一、概念检测✓✘✓一、概念检测2.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D一、概念检测3.某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（）A.18%、82%B.36%、64%C.57%、43%D.92%、8%C一、概念检测4.一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（）A.突变是不定向的B.突变是随机发生的C.突变的有害或有利取决于环境条件D.环境条件的变化对突变体都是有害的C二、拓展应用1.举出人为因素导致种群基因频率定向改变的实例。选择育种、杂交育种2.如果将一个濒临灭绝的生物种群释放到一个新的环境中，那里有充足的食物，没有天敌，这个种群将发生怎样的变化？请根据所学知识作出预测。

若气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝。二、拓展应用3.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。右表为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，耐药性在细菌种群中的基因频率逐年上升。二、拓展应用（3）我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床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？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

。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

。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

作用。探究抗生素对细菌的选择作用耐药性存活下来选择实验步骤1.用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的线，将培养基分为四个区，标号①~④。2.用

将细菌涂布在培养基平板上。提示：实验过程需要

操作探究抗生素对细菌的选择作用3.①号区域的中央放置

纸片，②③④号区域的中央分别放置含有

的纸片。无菌无菌涂布器不含抗生素抗生素实验步骤5.观察并测量抑菌圈直径，并取

。6.从抑菌圈

的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤。抑菌圈注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行

处理，防止对环境造成污染。探究抗生素对细菌的选择作用4.将培养皿倒置于

℃的恒温箱中培养12~16h。高温灭菌37平均值边缘实验结果和结论抗生素对细菌有作用

，抗生素对细菌抑制作用越来

。组别抑菌圈直径/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结论：在

的作用下，种群的

会发生

改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。探究抗生素对细菌的选择作用

抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能具有耐药菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。讨论：1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？越弱选择自然选择定向基因频率讨论2.在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是