5.3種群基因組成的變化與物種的形成第1課時課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

1.自然選擇直接作用的對象是什么？

直接作用對象：個體表型沒有不會不夠的，還必須研究群體基因組成的變化達爾文自然選擇學(xué)說對長頸鹿形成的解釋：→間接作用對象：表型相關(guān)基因型→根本作用對象：控制表型的基因→種群是生物進化的基本單位2.這個頸長的個體會永遠存活嗎？3.個體死亡，表型消失，自然選擇的作用消失了嗎？為什么？4.研究生物的進化，僅研究個體和表型夠嗎？第3節(jié)

種群基因組成的變化與物種的形成1.種群:生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫作種群。一片樹林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英一個培養(yǎng)皿中大腸桿菌判斷下列情況是否屬于種群：一個池塘中的全部魚（）

一個池塘中的全部鯉魚（）兩個池塘內(nèi)的全部草魚（）

一片草地上的成年梅花鹿（）一個學(xué)校的所有人（）

一個菜市場中的全部鯉魚()×√××××種群是物種繁衍、進化的基本單位。種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。一、種群問題:

種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。

如同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？一、種群一個種群中全部個體所含有的全部基因。AAAaaaaaaaAaaAaa某昆蟲決定翅色的基因頻率種群中基因總數(shù)越多，基因庫越大，與基因種類無關(guān)。1.基因庫：其中每個個體所含的基因只是基因庫的一部分二、種群基因庫和基因頻率二、種群基因庫和基因頻率一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值。公式：=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值。公式：=特定基因型的個體數(shù)該種群個體總數(shù)×100%1.基因庫：2.基因頻率：3.基因型頻率：

例：某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？方法一：概念法A基因頻率為:a基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%二、種群基因庫和基因頻率基因頻率——計算二、種群基因庫和基因頻率一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值。公式：=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值。=純合子頻率+1/2雜合子頻率公式：=特定基因型的個體數(shù)該種群個體總數(shù)×100%1.基因庫：2.基因頻率：3.基因型頻率：方法二：通過基因型頻率計算A基因頻率

=AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率A基因頻率=30%+1/2×60%=60%a基因頻率=10%+1/2×60%=40%AA基因型頻率為:

30%Aa基因型頻率為:60%aa基因型頻率為:

10%a基因頻率=

aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率

例：某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？

在種群中，一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。二、種群基因庫和基因頻率——用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變前提二、種群基因庫和基因頻率——用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變親代基因型比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)()A()a()a()子一代基因型頻率AA()Aa()aa()子一代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%(1)根據(jù)孟德爾分離定律，完成下表。二、種群基因庫和基因頻率(4)想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A

a

36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%60%40%由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代——溫伯格定律，也叫遺傳平衡定律。二、種群基因庫和基因頻率（哈代-溫伯格定律）

當(dāng)群體滿足以下五個條件：

①昆蟲群體數(shù)量足夠大

②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；

③沒有遷入與遷出④自然選擇對性狀沒有作用

⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率將不會改變A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)aa基因型的頻率AA基因型的頻率Aa基因型的頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2二、種群基因庫和基因頻率4.遺傳平衡：遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）1.已知苯丙酮尿癥是位于常染色體上的隱性遺傳病。據(jù)調(diào)查，該病的發(fā)病率為1/10000。請問，在人群中苯丙酮尿癥致病基因的基因頻率和攜帶此隱性基因的雜合基因型頻率各是多少？由題意可知基因型aa的頻率為1/10000，計算得基因a的頻率為1%，所以基因A的頻率＝1－1%＝99%，基因型Aa的頻率為2×99%×1%＝1.98%答案1%、1.98%則該校學(xué)生中XB和Xb的基因頻率分別是(

)A.6%、8%B.92%、8%C.78%、92% D.8%、92%調(diào)查某校學(xué)生中關(guān)于某種性狀的各種基因型及比例為：基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY比例(%)42.327.360.32464男性中的XB和Xb基因頻率與女性相同嗎？男色盲和女色盲的基因頻率相同嗎？探究一.基因位于性染色上的基因頻率計算注意：不能按基因頻率=該基因純合體頻率+1/2雜合子頻率計算將百分號去掉，當(dāng)個體數(shù)，按公式

計算B92%b8%基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY比例(%)42.327.360.32464男性中的XB和Xb基因頻率與女性相同嗎？男色盲和女色盲的基因頻率相同嗎？男性中色盲的比例=色盲基因頻率男色盲在人群中的比例=1/2色盲基因頻率女性中色盲的比例=色盲基因頻率2女色盲在人群中的比例=1/2色盲基因頻率2在遺傳平衡體系中人群中的色盲基因頻率=男性色盲基因頻率=女性色盲基因頻率男性中紅綠色盲占8%男性中XbY占8%女性中紅綠色盲占0.64%女性中Xb

Xb占0.64%男性中Xb占8%女性中Xb占8%不存在。自然界種群的基因頻率一定發(fā)生改變。無法進化先打破平衡種群較小不自由交配有遷入、遷出有自然選擇有基因突變遺傳平衡生物怎么進化？基因頻率發(fā)生改變進化生物進化的實質(zhì)：種群基因頻率發(fā)生改變(4)同時具備以上條件的種群存在嗎？這說明了什么？二、種群基因庫和基因頻率三、種群基因頻率的變化問題:

導(dǎo)致基因頻率變化的原因可能有哪些？

基因突變在自然界是普遍存在的?；蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。基因突變?nèi)旧w變異基因重組變異可遺傳變異不可遺傳變異突變生物進化的原材料可遺傳變異提供了生物進化的原材料。其來源分為突變和基因重組。生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進化的原材料呢？三、種群基因頻率的變化生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進化的原材料呢？如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×104×10-5個體×108種群=2×107由此可見，雖然基因突變頻率很低，但放到種群中每一代都會有可觀的變異量，雖然大多數(shù)都是有害的，但是總會出現(xiàn)一些更適應(yīng)環(huán)境的變異，在自然選擇過程中被保留下來并逐代積累。突變的多害少利是絕對的嗎？三、種群基因頻率的變化突變的多害少利是絕對的嗎？長翅殘翅更適應(yīng)風(fēng)小環(huán)境更適應(yīng)大風(fēng)環(huán)境不是絕對的，“利”和“害”都是相對于環(huán)境而言的。某海島上殘翅和無翅的昆蟲在正常情況下很難生存，在刮大風(fēng)的海島上卻因為不能飛行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死。基因重組基因突變新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異突變和基因重組是隨機的、不定向的產(chǎn)生有性生殖過程中形成促使小結(jié)：三、種群基因頻率的變化可遺傳變異形成了進化的原材料,但不能決定基因頻率改變方向種群基因頻率的改變是否也是不定向的？三、種群基因頻率的變化

19世紀(jì)時，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了淺色的地衣。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。長滿地衣的樹干上的樺尺蠖黑色樹干上的樺尺蠖基因類型黑色（S）淺色（s）

工業(yè)革命前（19世紀(jì)中葉）5%95%

工業(yè)革命后（20世紀(jì)中葉）95%5%①現(xiàn)象自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變樺尺蠖種群中的S基因為什么越來越高？②提出問題③作出假設(shè)假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的頻率為20%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下，假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加10%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計算結(jié)果填入下表）第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率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④創(chuàng)設(shè)情境示例631122三、種群基因頻率的變化59.0412.6525.1954.8114.4128.6任務(wù)二：探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響根據(jù)教材P112～113“探究·實踐”提供的資料，回答下列問題：(1)樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？會影響。因為樹干變黑后，許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個體數(shù)減少，影響出生率。(2)在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？直接受選擇的是表型。因為天敵看到的是樺尺蛾的體色(表型)，而不是基因(3)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，樺尺蛾種群發(fā)生進化了嗎？判斷的依據(jù)是什么？發(fā)生了進化。依據(jù)是樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了改變。(4)根據(jù)資料分析，決定樺尺蛾進化方向的是什么？為什么？自然選擇決定生物進化的方向三、種群基因頻率的變化種群基因頻率發(fā)生定向改變不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累變異自然選擇生物朝一定方向緩慢進化生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。（不定向）（定向）在自然選擇的作用下，有利變異的基因頻率不斷增大，有害變異的基因頻率逐漸減小。三、種群基因頻率的變化生物進化的一定的方向是指

。適應(yīng)環(huán)境的方向小結(jié)生物進化的基本單位生物進化的原材料決定生物進化的方向生物進化的實質(zhì)種群突變和基因重組自然選擇種群基因頻率的定向改變——探究抗生素對細菌的選擇作用一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。實驗原理目的要求

通過觀察細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。抑菌圈（直徑越大，抗生素的作用越強）自變量：因變量：有無抗生素細菌是否被殺死（有無抑菌圈）材料用具：

經(jīng)高溫滅菌的牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基及固體培養(yǎng)基平板，細菌菌株(如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等)，含有抗生素(如青霉素、卡那霉素等)的圓形濾紙片(以下簡稱”抗生素紙片”)，不含抗生素的紙片，鑷子，涂布器，無菌棉簽，酒精燈，記號筆，直尺等。——探究抗生素對細菌的選擇作用加入凝固劑

如瓊脂液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基一種應(yīng)用最廣泛和最普遍的細菌培養(yǎng)基，又稱普通培養(yǎng)基用于擴大培養(yǎng)用于觀察菌落、分離、保存菌種等——探究抗生素對細菌的選擇作用實驗步驟1.將培養(yǎng)基分為四個區(qū)，標(biāo)號2.將細菌涂布在培養(yǎng)基平板上①②③④——探究抗生素對細菌的選擇作用實驗步驟3、每個區(qū)域分別放置不含抗生素（①區(qū)域）和含有抗生素的紙片（②③④區(qū)域）4、37℃倒置培養(yǎng)培養(yǎng)12~16h對照組、實驗組分別是？②③④完全一樣的目的是什么？——探究抗生素對細菌的選擇作用6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)。重復(fù)步驟2~5。5、觀察有無抑菌圈

測量抑菌圈直徑→判斷是否抑菌→判斷抑菌強弱有無抑菌圈和抑菌圈直徑分別可反映什么？5、觀察有無抑菌圈

測量抑菌圈直徑6、從抑菌圈邊緣的菌落挑取細菌，液體培養(yǎng)

重復(fù)步驟2-5

記錄每代的抑菌圈直徑——探究抗生素對細菌的選擇作用→判斷是否抑菌→判斷抑菌強弱有無抑菌圈和抑菌圈直徑分別可反映什么？為什么要從抑菌圈邊緣菌落挑取細菌？抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌實驗步驟四、探究抗生素對細菌的選擇作用注意：實驗結(jié)束后，應(yīng)將耐藥菌、培養(yǎng)基、紙片等進行高溫滅菌處理?！骄靠股貙毦倪x擇作用實