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1、第六章 生物的进化3.1 种群基因组成的变化 目录01种群和种群基因库02种群基因频率的变化03自然选择对种群基因频率变化的影响问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨乙 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。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。问题探讨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。因为它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
2、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。自然选择直接作用的是生物的个体，但是，个体的表型会随着个体的死亡而消失。所以研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因型的变化种群种群生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。判断下列是否属于种群?（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一片草地上的成年梅花鹿种群在繁衍过程中，个体有新老交替，但是基因却代代相传蝗虫，在秋天都会死去，但是有一部分蝗虫完成了生殖，死前在土壤中埋下受精
3、卵，在第二年，部分受精卵就会发育成蝗虫。同一年的蝗虫相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化？种群基因库种群基因库基因库：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值基因频率=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型频率、基因频率与基因库的比较项目含义变化后与进化的关系基因型频率某个基因型个体数/全部等位基因数100%生物不一定进化基因频率某基因数/全部等位基因数100%导致生物进化基因库种群中的全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提在某昆虫种群中，决
4、定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因（图6-9），那么，这100个个体共有200个基因。由此可知：A基因的数量是230+60=120个； a基因的数量是210+60=80个； A基因的频率为120200=60%； a基因的频率为80200=40%。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:
5、a基因频率为：= 40%A% =100%2AAAa2(AAAaaa)a% = 60%2aaAa2(AAAaaa)100%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%+1/260% = 60%a基因频率 = 10%+1/260% = 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？思考思考讨论讨论假
6、设上述昆虫，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？A配子 占60%。a配子占40%子代基因型频率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%子代种群的基因型频率：A占60%，a占40%（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？思考思考讨论讨论亲代基因型的比值AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A（30%）A（30%）a（30%）a（10%）子代基因型频率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）子代基因频率A（60%）a（40
7、%）思考讨论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？对自然界的种群而言，这5个条件是理想状态，实际是不存在的，如种群数量不可能无限大：由于受地理隔离的作用，雌雄个体间会失去自由交配的机会；有个体的迁入、迁出；自然选择会对翅色遗传起选择作用；基因突变频率虽低，但却是普遍存在的。以上事实说明，上述计算结果是在假设的理想条件下得到的。思考讨论如果该种群出现新的突变型（基因型为Aa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？若种群产生新基因A2，会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率
8、增大还是减少，要看这一突变对生物体有利还是有害。种群基因频率的变化种群基因频率的变化可遗传的变异达尔文曾明确指出，可遗传的变异可以为生物进化提供原材料。可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变突变的有害和有利取决于生物的生存环境。基因突变产生的等位基因，通过有性生殖中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样的可遗传的变异类型。自然选择对种群基因频率变化的影响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（
9、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？树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，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、产卵前就己被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。）探究实践2.在自然选择过程中，直接
10、受选择的是基因型还是表型？为什么？（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。）（变异是不定向的定向的自然选择使得种群中的不利变异被淘汰，有利变异逐渐激烈种群基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化。探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用讨论因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？讨论在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？在本实验的培养条件下，耐药菌产生的耐药变异对它是有利的。有利于生物在特定
11、环境中生存和繁殖的变异就是有利变异。讨论滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？这些做法都会促进耐药菌的产生。滥用抗生素的危害滥用抗生素的危害小试牛刀小试牛刀1.蜗牛的有条纹（A）对无条纹（a）为显性。在某一地区的蜗牛种群内，有条纹（AA）个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则F1中A的基因频率和Aa的基因型频率分别是( )A.30%、21%B.30%、42%C.70%、21%D.70%、42%答案：D解析：亲本中AA个体占55%，aa个体占15%，所以Aa个体占
12、30%，则A的基因频率为55%+30%1/2=70%，a的基因频率1-70%=30%。蜗牛间进行自由交配，在不考虑基因突变的情况下，可利用遗传平衡定律计算，F1中Aa的基因型频率为270%30%=42%。小试牛刀小试牛刀2.下列有关种群基因库的叙述，不正确的是( )A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因C.生物的个体总是要死亡的，但是基因库却因种群内个体的繁殖而代代相传D.基因突变可改变基因库的组成答案：B解析：一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因，A项正确；种群基因库含有该种群的全部基因，但是每个个体并不含有种群基因库的全部基因，
13、B项错误；基因库会通过种群个体的繁殖而代代相传，C项正确；基因突变能产生新 基因，改变基因库的组成，D项正确。小试牛刀小试牛刀3.玉米的高秆（H）对矮秆（h）为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率（p）的关系如下图所示。下列分析错误的是( )A.0p1时，亲代群体都可能只含有纯合子B.只有p=b时，亲代群体才可能只含有杂合子C.p=a时，显性纯合子在F1中所占的比例为1/9D.p=c时，F1自交一代，子代中纯合子所占的比例为5/9答案：D解析：对等位基因的各基因型频率之和等于1，且一个等位基因的频率等于它的纯合子频率加上二分之一杂合子的频率，所以当0p1时，亲代群体都可能只含有纯合体，A项正确；当p=b时，HH和hh的基因型频率相等、Hh的基因型频率等于1/2，B项正确；分析图示可知，当p=a时，与HH曲线的交点所对应的纵坐标的数值为1/9，即显性纯合体在F1中所占的比例为1/9，C项正确；p=c时，hh的基因型频率为1/9，HH和Hh的基因型频率相等，各为4/9，F1自交一代，子代中纯合体比例为1/9hh+4/9HH+4/91/2（HH+hh）=7/9，D项错误。下课休息一下！