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必修2

6.3.种群基因组成的变化与物种的形成第6章生物的进化先有鸡还是先有蛋？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。一同学说：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。因为他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，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2、种群（范围小）（P110）1、物种（范围大）（P116）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，简称“种”。（1）概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。（2）特点：是生物繁殖和进化的基本单位。3、物种和种群的关系注意：二倍体西瓜与四倍体西瓜是不同物种。

马和驴是不同物种，它们交配不能产生可育后代（骡子）。一个物种可以包括多个种群。种群和种群基因库一判断下列情况是否属于种群：一个池塘中的全部鱼（）一个池塘中的全部鲤鱼（）两个池塘内的全部草鱼（）一片草地上的成年梅花鹿（）一个学校的所有人（）一片草地上的所有蒲公英√××××种群和种群基因库一4、基因库：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。5、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。基因频率=某基因的数目控制该性状的等位基因总数×100%6、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：控制性状的遗传因子（有遗传效应的DNA片段）。基因型：与表现型有关的基因组成。种群和种群基因库一例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？A基因频率为:a基因频率为：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%基因频率=2×该基因纯合子个体数＋杂合子个体数2×总个体数×100%方法一：概念法方法二：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A基因频率=30%+1/2×60%=60%a基因频率=10%+1/2×60%=40%AA基因型频率为:

30%Aa基因型频率为:60%aa基因型频率为:

10%a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率例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？b基因频率=×100%例2、在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？Xb=1×2+3+4100×2+100

×100%=3%基因频率=某基因的数目控制该性状的等位基因总数×100%基因位于性染色体上时基因频率的计算方法：性染色体上的基因有可能成单存在1、假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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？用数学方法讨论基因频率的改变思考﹡

讨论1、假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。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改变思考﹡

讨论7、

遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）当群体满足以下五个条件：①种群非常大；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个体生存，繁殖机会相等；⑤不产生突变，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。种群和种群基因库一若种群中一对等位基因为A

和a，设

A的基因频率=p，a的基因频率=q。(p＋q)=1，则（p+q)2=p2+2pq+q2=1。AA基因型频率=p2；aa基因型频率=q2；Aa基因型频率=2pq。A（p）a(q)A（p）AA（p2）Aa(pq)a(q)Aa（pq）aa(q2)雌配子雄配子F1基因型频率种群和种群基因库一7、

遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律归纳总结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不处于遗传平衡改变纯合子增多杂合子减少不改变改变不改变不改变不改变2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。5个条件为：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自然选择对翅型性状没有作用⑤基因A和a都不产生突变。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？用数学方法讨论基因频率的改变第一：足够大的种群是不存在；第二：种群中雌雄个体间充分的随机交配是不现实的；第三：基因突变每时每刻都有可能发生；第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，或迁入该种群；第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。所以从理论上分析，种群基因频率会发生改变，生物的进化是必然的。思考﹡

讨论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。用数学方法讨论基因频率的改变思考﹡

讨论通过《思考•讨论》知道，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。

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。例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？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？种群基因频率的变化二2×1.3×104

×108种群=2.6×107（个）个体×10-5每一代就会产生大量的突变个体，且大多数突变对生物体是有害的。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生存环境。每一代出现的基因突变数是：种群基因频率的变化二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。种群基因频率的变化二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）。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。探究•实践假设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%。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？（计算结果填入下表）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%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低探究•实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响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？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，产卵前就已被天敌捕食，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。探究•实践2、影响基因频率的因素：突变与基因重组和自然选择5、生物进化的实质：1、种群是生物进化的单位，也是生物繁殖的单位。种群基因频率的改变。课堂小结3、突变和基因重组产生进化的原材料（不能决定生物进化的方向）可遗传变异突变基因突变染色体变异基因重组4、自然选择决定生物进化的方向（不决定变异的方向）种群基因频率的改变，标志着生物的进化。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。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。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、金黄色葡萄球菌等），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。探究抗生素对细菌的选择作用三1.分区:用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号实验步骤2.接种：将细菌涂布在培养基平板上探究抗生素对细菌的选择作用三3.设置变量：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4.培养：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h探究抗生素对细菌的选择作用三5.观察：观察并测量抑菌圈直径，并取平均值6.重复实验：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。探究抗生素对细菌的选择作用三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。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实验结果和结论：探究抗生素对细菌的选择作用三结果和结论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？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？实验结果：抗生素纸片周围出现抑菌圈，在连续培养几代后，抑菌圈的直径____________。实验结论：这说明抗生素对细菌产生了选择作用。越来越小有无探究抗生素对细菌的选择作用三①你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。②在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？在本实验条件下，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。③滥用抗生素有什么后果？促进耐药菌的产生。结果分析探究抗生素对细菌的选择作用三6.3.2隔离在物种形成中的作用思考:1.如何判断老虎和狮子是否是同一种生物?2.新物种是如何产生的呢?1物种的概念不是，它们不能互相交配。世界上不同皮肤的人是一个物种吗，理由是？

孔雀和巨嘴鸟是同一个物种吗,原理是？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。是，可以相互交配并产生可育后代一、物种的概念一、物种的概念1物种的概念（3）二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？不是，因为后代三倍体西瓜不可育，存在生殖隔离。（4）三倍体西瓜是一个新物种吗？不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。2隔离概念及类型不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。（1）概念：（2）类型：

不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。虎狮虎兽狮①生殖隔离二、隔离及其在物种形成中的作用②地理隔离

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。东北虎华南虎思考：地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢？二、隔离及其在物种形成中的作用二、隔离及其在物种形成中的作用

在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来一条大河出现。（1）当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群呢？（2）如果大河很快干涸，两群老鼠还能交配吗？

两个种群

可以（3）若是几千年后，大河才干涸，两群各自都发生了变化的老鼠会合在一起时，还能发生交配吗？这说明什么？不能，因为产生了生殖隔离。说明地理隔离可能导致生殖隔离。（4）是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流。加拉帕戈斯群岛是太平洋中靠近南美洲的一群火山岛，达尔文在环球考察时曾从这里发现有13种地雀，它们喙的差别很大，不同种之间存在生殖隔离。达尔文推测这些地雀最初来自南美大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。地理隔离和生殖隔离存在什么样的联系呢？是什么原因导致每个岛上的地雀种类不同呢？二、隔离及其在物种形成中的作用地雀祖先甲岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀……甲岛地雀1乙岛地雀2丙岛地雀3丁岛地雀4……地理隔离不同不同有差异生殖隔离不同物种阻断基因交流基因频率向不同方向发生改变久而久之形成明显差异突变和基因重组

自然选择

种群基因库改变渐变式隔离是物种形成的必要条件出现二、隔离及其在物种形成中的作用二、隔离及其在物种形成中的作用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