7.2.1种群基因频率改变与生物进化

1、一个基因所控制的性状对个体生存和繁殖后代的贡献越大,拥有该基因的个体的可能越多!当然就会使越来越多的虎拥有自己的拷贝!,一、种群基因频率的 改变与生物进化,情景：如果在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然 出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰 色更不容易被敌害发现。,如果该绿色个体（Aa）已经很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能遗传给后代？请写出遗传图解。,出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中,通过有性生殖才能世代延续。,研究生物的进化仅仅研究个体 的表现型是否与环境适应是不 够的，还必须研究群体的基因 组成变化。,(一)种群是生物进化的基本单位,这个群体就是种群！,种群:,生

2、活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.,种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代.,(一)种群是生物进化的基本单位,2.阅读114页的第三自然段，探究并回答问题。,（1）种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位？,说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。,(一)种群是生物进化的基本单位,下列属于种群的是 （ ） A.一块水田里的全部水稻 、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 C 一块朽木上的全部真菌 D. 一个池塘中全部鱼 下列关于种群的说法不正确的是 （ ） 种群是生物进化的

3、基本单位 种群是生物繁殖的基本单位 C.中国大陆上所有老虎是一个种群 D.同一种群的个体可以自由交配,B,C,性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。,基因库：,一个种群中全部个体所含有的全部基因。,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率。,(一)种群是生物进化的基本单位,某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a，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？（自读115页）,基因频率和基因型频率的计算：,A的基因频率:,a的基因频

4、率:,此种基因的个数 种群中该对等位基因的总数,此种基因的个数=纯合子个体数 X 2杂合子个体数,种群中该对等位基因的总数=个体总数 X 2,(1)通过基因型个体数量计算基因频率,基因频率和基因型频率的计算：,基因频率和基因型频率的计算：,基因频率=,纯合子频率+1/2杂合子频率,(2)通过基因型频率计算基因频率,例:如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?,解:,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,基因频率=,=纯合子频率+1/2杂合子频率,

5、= 40%,=30/100100% +1/260/100100% = 60%,=10/100100% +1/260/100100% = 40%,A%=,a%=, 100%,= 60%,30%,30%,30%,10%,36%,48%,60%,40%,16%,36%,48%,16%,60%,40%,(4)在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？,基因频率和基因型频率的关系转换 设一对等位基因为A和a，其频率分别为p与q （p+q=1）。亲代AA和aa自然交配后F1袋具有AA、Aa、aa三种基因型，其频率如下列公式

6、： (p(A)+q(a)2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)， 即AA的基因型频率为：p2， Aa的基因型频率为：2pq， aa的基因型频率为：q2， 产生A配子频率为： A=p2+1/22pq=p2+pq=p(p+q)=p 产生a配子频率为： a=q2+1/22pq=q2+pq=q(q+p)=q 可知F1的基因型频率没有改变,遗传平衡公式：哈迪-温伯格定律,但要应符合5个条件,（1）等位基因的频率之和等于1：,p+q=1,即AA%+Aa%+aa%=1,即A%+a%=1,(p+q)2=p2+2pq+q2，,（2）各基因型频率之和等于1：,下列关于基因库的叙述正确的是 ( ) A一个种

7、群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库 B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库 C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 D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡,C,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,A=24% +1/2 X 72% = 60%,从某生物种群中随机抽1000个个体，测知基因型为BB、Bb、bb的个体分别为300个、600个和100个。在这1000个个体中： B基因有 个，其

8、基因频率为 ； b基因有 个，其基因频率为 。,1200,800,60 40,一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体是哈迪-温伯格平衡，那么杂合子蛾的频率为多少？,0.32,设显性基因频率为P,隐性基因频率为q。 根据 哈迪-温伯格定律 （p+q)2=P2+2pq+q2=1 因为 q2=640/(640+369)=0.64 所以 q=0.8 又因为 P+q=1 所以 p=1q=10.8=0.2 根据定律，杂合子在群体的频率应为 2pq=2*0.8*0.2=0.32,某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性

9、色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（ ）。 A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%,课后思考,满足五个假设条件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.这也从反面说明了在自然界中,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.,（5）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第点假设（基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？,与基因突变的普遍性相违背。,1.基因突变在自然界是普遍存在

10、的，因此基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。,影响种群基因频率变化的根本原因是什么？,变异,不能遗传的变异,可遗传的变异,基因突变 染色体变异 基因重组,（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料,突变,2.个体的突变率很低，但种群的突变率高,例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，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？,3.突变有害有利取决于生存的环境条件,4.基因突变产生新的等位基因，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，从而是种群出现大量可遗传变异。,结论：突变和基因重组产生进化的

11、原材料,基因 重组,突变,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,结论：突变和基因重组产生进化的原材料,1种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定 2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向,（1）根据前面所学的你能做出假设吗？,“探究自然选择对种群基因频率的影响”,自然选择可以使种群的基因频率定向改变,2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色

12、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？,70.7%,26%,29.2%,14.7%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,(3)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？,(4)在自然选择种，直接受选择的是基因型还是表现型？,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,许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因,自然选择使种群的基因频率定

13、向改变并决定生物进化的方向,桦尺蠖,深色,浅色,栖息环境浅色,（个体多） （个体少）,栖息环境深色,s基因频率降低 S基因频率升高,浅色,深色,s基因频率又降低 S基因频率又升高,s基因频率95%,S基因频率95%,除自然选择外，遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因。,三、自然选择决定生物进化的方向,变异是不定向的,现代生物进化理论：,核心：,基本观点：,自然选择学说,1.种群是生物进化的基本单位； 2.生物进化的实质在于种群基因频率的改变； 3.突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。,实例分析,人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从图中看，显然红色基因的频率显著提高了。,课堂总结,某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛上经常刮大风