种群基因频率的改变与生物进化

1、一、种群基因频率的改变与生物进化,1、种群:,指生活在一定区域的同种生物的全部个体。,第2节 现代生物进化理论的主要内容,（1）一个池塘中的全部鲤鱼；（2）一个池塘中的全部鱼；（3）一片草地上的全部植物；（4）一片草地上的全部蒲公英。,(一)种群是生物进化的基本单位,另，种群中的个体不是机械的结合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。种群是生物繁殖的基本单位。,2、基因库：,3、基因频率,一个种群的全部个体所含的全部基因,某个基因占全部等位基因数的比例,每一个种群都有它的基因库，种群的个体一代一代地死亡，但基因库却在代代相传过程中保持和发展。,例题:从种群中随机抽出100

2、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的基因频率为:,a的基因频率为：,=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率,=60%,=40%,即：PA=PAA+1/2PAa,一对等位基因的频率之和为1,哈迪-温伯格定律（遗传平衡定律）,1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。或者说是保持着基因平衡的。 这五个条件是：1、种群很大 2、个体之间随机交配 3、没有突变产生

3、 4、没有个体迁入迁出 5、没有自然选择,基因频率与基因型频率的关系,处于平衡状态的种群，一对等位基因A和a，A的基因频率为p，a的基因频率为q，则：,哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为： (p+q)2=p2+2pq+q2=1 = PAA+PAa+Paa,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,例、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（ ） A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36,A,(二)、突变和基因重组产生进化的原材

4、料,可遗传变异为进化提供了原材料,特点：随机、不定向 结果：不能决定生物进化的方向，只是提供进化的原材料。,基因突变,染色体变异,基因重组,突变,实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫 特别多,（三）、自然选择决定生物进化的方向,从宏观（性状）上来看进化过程：性状与环境色彩相似，较能适应环境而大量生存；性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。,从微观（基因）来看进化过程为：淘汰不利变异的基因，保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。,原因 ：淘汰不利变异基因、积累有利变异 基因。,结论：自然选择决定生物进化的方向,结果： 使基因频率定向改变。,变异

5、是不定向的，自然选择是定向的.,生物进化过程的实质:,种群基因频率发生变化的过程。,种群中的基因频率是可以改变的，导致基因频率改变的因素是：突变、基因重组、自然选择、遗传漂变、迁移等。,遗传漂变,在一个种群中，某种基因的频率为1，如果这个种群有100万个个体，含这种基因的个体就有成千上万个。如果这个种群只有50个个体，含这种基因的个体就只有1个。在这种情况下，可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配，而使这种基因在种群中消失，这种现象叫遗传漂变。一般种群越小，遗传漂变越显著。,迁移,在一个种群中，如果含有A基因的个体比含有a基因的个体更多地迁移到另一地区，那么，这个种群中A基因和a基因的频率就会发

6、生相应的变化。,二、隔离与物种的形成,1、物种：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。,不同物种特点：一般不能交配，即使交配成功， 也不能产生可育的后代。（生殖 隔离）,马,驴,骡,生殖隔离,地理隔离,同一种生物由于地理上的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。,世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种智人。,2.隔离在物种形成中的作用,隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,类型,地理隔离,生殖隔离,新物种形成,原来同一物种,产生不同的突变和基因重组,不同

7、的基因库,不同的物种,地理隔离,自然选择,生殖隔离,不同的种群,不同的种群的基因库出现明显差异,加拉帕戈斯群岛不同种地雀形成图解,物种的形成：物种形成的方式有多种，经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。,思考：物种的形成都需要先地理隔离吗？,因此隔离是物种形成的必要条件。,如：二倍体西瓜和四倍体西瓜,骤变式物种形成,物种形成的三个环节：,（1）突变和基因重组,（2）自然选择,（3）隔离,:产生生物进化的原材料,：使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,：新物种形成的必要条件,现代生物进化理论的基本观点,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；,

8、3、突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的三个基本环节；,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。,以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点：,总结,种群是生物进化的基本单位,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（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。,以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点：,三 共同进化与生物多样性的形成,（一）共同进化：,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益

9、？,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。,“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。,“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。,共同进化的含义1：不同物种间的共同进化,地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着蓝藻的出现，使得大气中有了氧气。,共同进化的含义2：生物和无机环境间也存在共同进化。,不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响 中不断进化和发展，这就是共同进化,综上所述：,2、生物多样性的形成

10、,（1）生物多样性的内容,基因多样性,物种多样性,生态系统多样性,（2）生物多样性的形成的进化历程 生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物， 从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂， 由水生到陆生，由低等到高等。,（3）、生物进化理论在发展,地球形成,动物： 两栖类动物,3、生物进化理论在发展,中性进化理论：,新种交替出现理论：,古细菌,寒武纪,中生代陆地和海洋中的情况,世界上到底是先有鸡还是先有蛋？这个问题困扰了人类几千年！,对于这个问题，首先是神学家们作出了“解释”：先有鸡，因为上帝创造了鸡，然后让鸡下蛋！,随着科学的发展人们不相信上帝了！没了上帝，上帝创造了鸡的“解释”也就没人相信了。

11、,有利变异逐代积累,生物的适应性,过度繁殖,.自然选择学说的主要内容,适者生存,一、自然选择,适者生存、不适者被淘汰的过程。,生存斗争,遗传和变异,1.下列关于基因库的叙述正确的是 ( ) A一个种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,D,2. 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%

12、和40%,3、据调查，某校学生中基因型的比例为 XB XB（42.32%） XB Xb （7.36%） XbXb （0.32%） XBY （46%） Xb Y（4%），则该地区 XB和 Xb 的基因频率分别是（ ） A.6%、8% B.8%、92% C.78%、92% D.92%、8%,D,据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为： XBXB 44% XBXb 5% XbXb 1% XBY 43% XbY 7% 则Xb的基因频率是：( ) A、13.2% B、5% C、14% D、9.3%,D,4、人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果群体的发病率是1/10000，表现型正常的个体与苯丙酮尿症患者婚配，