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1、第六章第六章 生物的进化生物的进化第第3 3节节 种群基因组成的变化与物种的形成种群基因组成的变化与物种的形成性状水平性状水平深入深入基因（分子）水平基因（分子）水平以生物个体为单位以生物个体为单位以种群为基本单位以种群为基本单位形成以形成以自然选择学说自然选择学说为基础的为基础的现代生物进化理论现代生物进化理论研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。一、种群一、种群1 1、概念、概念：生活在一定区域的生活在一定区域的同种生物同种生物的的全部个体全部个体的集合叫做种群。的集合叫做种群。一片沼泽地中的全部麋鹿一片草地上的所有蒲公英一个朱鹮种群种群种群是生物是生物进
2、化进化和和繁殖繁殖的基本单位的基本单位2 2、实质、实质：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以可以交配交配，并，并通过繁殖将各自的基因传给后代通过繁殖将各自的基因传给后代。同一同一区域（区域可大可小）区域（区域可大可小）同一物种同一物种的生物的生物全部全部个体（可以交配）个体（可以交配）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）两个池塘内的全部蛙（4）一片草地上的全部植物否否否3 3、种群的三个要素、种群的三个要素一一个种群个种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部全部基因基因叫做这个种群的叫做这
3、个种群的基因库基因库。注意：一个种群对应一个基因库。注意：一个种群对应一个基因库。1.1.种群基因库：种群基因库：二、种群的基因库及基因频率二、种群的基因库及基因频率基因频率=某基因的数目 该对等位基因的总数 100%在在一个种群基因库一个种群基因库中，中，某个某个基因基因占占全部等位基因数全部等位基因数的的比比值值2.2.基因频率基因频率例例:下图表示某个种群的基因型组成情况，下图表示某个种群的基因型组成情况，A、a为一对等位为一对等位基因。则该种群中基因。则该种群中a的基因频率是的基因频率是A0.11 B0.4 C0.5 D0.55D例例1:1:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为如某昆虫
4、种群中决定翅色为绿色的基因为A A，决定翅色为褐色的基，决定翅色为褐色的基因为因为a a，从种群中随机抽出，从种群中随机抽出100100个个个体，测知基因型为个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个的个体分别是体分别是3030、6060和和1010个个。那么。那么A A和和a a的基因频率是多少的基因频率是多少?解解:A A基因的基因频率为基因的基因频率为:a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该等位基因的总数该等位基因的总数=40%=40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%=100%100%=60%=60%2aaA
5、a2(AAAaaa)100%100%纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率基因频率基因频率 =例例2 2:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A A，决定翅色为褐色的基，决定翅色为褐色的基因为因为a a，如果基因型为，如果基因型为AAAA的个体占的个体占30%30%。基因型为。基因型为AaAa的个体占的个体占6060%，基因，基因型为型为aaaa的个体占的个体占1010%。那么。那么A A和和a a的基因频率是多少的基因频率是多少?A A基因的基因频率为基因的基因频率为:30%30%+1/260%=60%+1/260%=60%10%10%+
6、1/2+1/26060%=40%=40%A%=a%=a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：亲代基因型亲代基因型 的频率的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A()A()a()a()子代基因型子代基因型 频率频率AA()Aa()aa()子代基因频率子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2 Aa=2pq aa=q2P表示基因表示基因A的频率，的频率，q表示基因表示基因a的频率的频率1：在一个种群中随机抽出：在一个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为
7、AA、Aa和和aa的的个体分别是个体分别是40、50和和10个。那么个。那么A和和a的基因频率是多少的基因频率是多少?（）A.60%、40%B.35%、65%C.65%、35%D.40%、60%C2：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体的个体占占18%，Aa的个体占的个体占78%，aa的个体占的个体占4%。基因。基因A和和a的频率分别是的频率分别是A.18%、82%B.36%、64%C.57%、43%D.92%、8%C5 5 5 5假设某植物种群非常大假设某植物种群非常大假设某植物种群非常大假设某植物种群非常大,可以随机交
8、配可以随机交配可以随机交配可以随机交配,没有迁入和迁出没有迁入和迁出没有迁入和迁出没有迁入和迁出,基因不产生基因不产生基因不产生基因不产生突变突变突变突变.抗病基因抗病基因抗病基因抗病基因R R对感病基因对感病基因对感病基因对感病基因r r为完全显性为完全显性为完全显性为完全显性.现种群中感病植株现种群中感病植株现种群中感病植株现种群中感病植株rr rr占占占占1/9,1/9,抗病抗病抗病抗病植株植株植株植株 RR RR 和和和和 Rr Rr 各占各占各占各占4/9,4/9,抗病植株可以正常开花和结实抗病植株可以正常开花和结实抗病植株可以正常开花和结实抗病植株可以正常开花和结实,而感病植株在开
9、而感病植株在开而感病植株在开而感病植株在开花前全部死亡花前全部死亡花前全部死亡花前全部死亡,则子一代中感病植株占（则子一代中感病植株占（则子一代中感病植株占（则子一代中感病植株占（）A A A A1/9 1/9 B B B B1/16 1/16 C C C C1/25 1/25 D D D D1/81/8B4、一个随机交配的群体，某一对相对性状中，显性性状表现型的频、一个随机交配的群体，某一对相对性状中，显性性状表现型的频率是率是0.19，则杂合子，则杂合子Aa的频率是（）的频率是（）A 0.1 B.0.6 C 0.9 D 0.18 D3:某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200人，对他们进
10、行调查时发现，女色人，对他们进行调查时发现，女色盲盲5人，女性携带人，女性携带15人。男性色盲人。男性色盲11人，求人，求XB,Xb 的频率。的频率。解解:100%100%52 15 11 2002 200Xb%=6%=6%XB%=1 6%=94%=94%第六章第六章 生物的进化生物的进化第第3 3节节 种群基因组成的变化与物种的形成种群基因组成的变化与物种的形成第二课时第二课时深入深入基因（分子）水平基因（分子）水平以种群为基本单位以种群为基本单位现代生物进化理论现代生物进化理论深入深入生物进化的实质：生物进化的实质：种群基因频率种群基因频率发生发生变化变化的过程。的过程。种群是生物进化的基
11、本单位种群是生物进化的基本单位达尔文明确指出：达尔文明确指出：可遗传变异为可遗传变异为生物进化生物进化提供原材料。提供原材料。可遗传变异可遗传变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异突变突变种群基因频率改变种群基因频率改变哪一种可遗传变异会使哪一种可遗传变异会使种群的基因频率发生变种群的基因频率发生变化？化？基因突变产生新的等位基因基因突变产生新的等位基因 染色体数目变异染色体数目变异染色体结构的缺失和重复染色体结构的缺失和重复（突变和基因重组）（突变和基因重组）思考：思考：种群基因频率的改种群基因频率的改变是定向还是不定向的变是定向还是不定向的？甲种自然选择甲种自然选择甲种自
12、然选择甲种自然选择乙种自然选择乙种自然选择各种类型的变异各种类型的变异（原材料）（原材料）（第一次选择）（第一次选择）（第二次选择）（第二次选择）（第三次选择）（第三次选择）环境改变三、自然选择对种群基因频率变化的影响工业革命前：浅色个体多工业革命后：黑色个体多ssSS、Ss工业革命后，环境被污染，黑色个体存活率增大。探究自然选择对种群基因频率变化的影响18701870年，桦尺蛾种群的基因型频率为年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%SS10%，Ss20%Ss20%，ss70%ss70%，S S基因的频基因的频率为率为20%20%。树干变黑后，假如不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中树干变黑后，
13、假如不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年浅色个体每年减少减少10%10%，黑色个体每年增加黑色个体每年增加10%10%。以后每年的基因型频率各是多少以后每年的基因型频率各是多少?每年的基因频率是多少每年的基因频率是多少?频率第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因频率S 20%23%26.1%29.3%s80%77%73.9%70.7%升高降低自然选择使基因频率定向改变。自然选择使基因频率定向改变。结论：自然选择决定生物进化的方向结论：自然选择决定生物进化的方向种种群群基
14、基因因频频率率发生发生定向改变具有有利变异的个体具有有利变异的个体产生更多后代产生更多后代可遗传变异可遗传变异自然选择生物朝一定方向缓慢进化（不定向）（定向）生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。突变和基因重组为进化提供原材料。自然选择（定向）决定进化的方向。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1.1.用记号笔在培养皿的底用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四部画线，将培养基分为四个区，标号个区，标号实验步骤实验步骤2.2.将细菌涂布在培养基平板上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探究抗生素对细菌的选择作用实验过程：3.3.号区域的中央放置不含抗生号区域的
15、中央放置不含抗生素纸片和素纸片和号区域的中央号区域的中央分分别放置别放置含有抗生素的纸片含有抗生素的纸片4.4.将培养皿倒置于将培养皿倒置于3737的恒温的恒温箱中培养箱中培养1212 16h16h实验步骤实验步骤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实验过程：5.观察并测量抑菌圈直径观察并测量抑菌圈直径,并取并取平均值平均值6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，菌培养，并重复以上步骤并重复以上步骤实验步骤实验步骤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你的数据结果是否支持你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的耐药菌是普遍存在的”这一说法？
16、这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。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，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。中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。滥用抗生素有什么后果？滥用抗生素有什么后果？促进耐药菌的产生。促进耐药菌的产生。结果分析结果分析抗生素对细菌有选择作用，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。抗生素对细菌抑制作用越来越弱。抑菌圈直径抑菌圈
17、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组别组别实验结果和结论：实验结果和结论：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课堂小结课堂小结生物进化的基本单位生物进化的原材料决定生物进化的方向生物进化的实质种群突变和基因重组自然选择种群基因频率的定向改变情景视频三：狮虎兽情景视频三：狮虎兽思考思考：狮虎兽的父母是同一物种吗狮虎兽的父母是同一物种吗？什么是物种？什么是物种？不同物种不同物种之间一般是之间一般是不能相互交配不能相互交配的，即使交配成功，也的，即使交配成功，也不不能产生可育能产生可
18、育的后代，这种现象叫作的后代，这种现象叫作生殖隔离生殖隔离。一、物种的概念和生殖隔离一、物种的概念和生殖隔离 1、物种物种：能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配相互交配并且产生并且产生可育后代可育后代的一群生物。的一群生物。2 2、生殖隔离：、生殖隔离：骡是不育的思考：全世界的人都是一个物种吗？思考：全世界的人都是一个物种吗？是，无论白人黑人黄种人结婚，是，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。都能产生具有生殖能力的后代。杂交杂交二倍体二倍体四倍体四倍体三倍体三倍体思考：二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？思考：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
19、不可育，不是，因为后代三倍体西瓜不可育，存在生殖隔离。存在生殖隔离。思考：三倍体西瓜是一个新物种吗思考：三倍体西瓜是一个新物种吗？三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。不是一个新物种。思考：思考：新物种是如何形成的呢新物种是如何形成的呢？需要具备哪些条件？需要具备哪些条件？2 2、隔离在物种形成中的作用、隔离在物种形成中的作用（1 1）隔离：）隔离：不同群体间的个体，在自然条件下不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流基因不能自由交流的的现象。现象。包括包括生殖隔离生殖隔离和和地理隔离地理隔离。（2 2）生殖隔离：）生殖隔离：（3 3）地理隔离：
20、）地理隔离：同种同种生物由于生物由于地理障碍地理障碍而分成不同的种群，使得种群间而分成不同的种群，使得种群间不能不能发生基因交流发生基因交流的现象。的现象。思考：思考：地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢？几千年后，老鼠会合在一起时，还能发生交配吗？几千年后，老鼠会合在一起时，还能发生交配吗？说明地理隔离可能导致生殖隔离。说明地理隔离可能导致生殖隔离。加拉帕戈斯群岛的地雀加拉帕戈斯群岛的地雀1 1、阻断基因交流阻断基因交流2 2、为突变提为突变提供原材料供原材料3 3、使种群的基因使种群的基因频率发生改变频率发生改变4 4、差异变大，产生、差异变大，产生 ，形成
21、新物种形成新物种。地理隔离突变和基因重组自然选择生殖隔离 如果只通过如果只通过地理隔离地理隔离，2 2个种群的基因库各自发展，互不影响，个种群的基因库各自发展，互不影响，出现出现一定差异一定差异，但，但不会形成新的物种。不会形成新的物种。生殖隔离生殖隔离是物种形成的必要条件。是物种形成的必要条件。东北虎东北虎华南虎华南虎 不同物种间都存在着生殖隔离不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成物种的形成必须经过生殖隔离，但必须经过生殖隔离，但生殖隔离不一定要经过地生殖隔离不一定要经过地理隔离。理隔离。多倍体的形成不需经地理隔离。多倍体的形成不需经地理隔离。1 1、突变和基因重组突变和基因重组2 2、自
22、然选择自然选择3 3、隔离隔离提供进化的原材料；提供进化的原材料；决定进化的方向；决定进化的方向；物种形成的必要条件物种形成的必要条件1.161.16世纪末，明代张谦德在世纪末，明代张谦德在朱砂鱼谱朱砂鱼谱中总结金鱼育种的经验中总结金鱼育种的经验时说：时说：“蓄类贵广，而选择贵精，须每年夏间市取数千头，分数蓄类贵广，而选择贵精，须每年夏间市取数千头，分数缸饲养，逐日去其不佳者，百存一二，并作两三缸蓄之，加意培缸饲养，逐日去其不佳者，百存一二，并作两三缸蓄之，加意培养，自然奇品悉具。养，自然奇品悉具。”其中其中“逐日去其不佳者逐日去其不佳者”和和“分数缸饲养分数缸饲养”的作用分别是（的作用分别是
23、（）A.A.自然选择，地理隔离自然选择，地理隔离B.B.人工选择，地理隔离人工选择，地理隔离C.C.自然选择，生殖隔离自然选择，生殖隔离D.D.人工选择，生殖隔离人工选择，生殖隔离 实战训练实战训练2.2.某种新药问世时某种新药问世时,可治疗病毒性感冒可治疗病毒性感冒,治疗效果很好治疗效果很好,几年后几年后疗效降低。其根本原因可能是疗效降低。其根本原因可能是()。A.A.病毒接触了药物后病毒接触了药物后,慢慢地产生了抗药性慢慢地产生了抗药性B.B.病毒为了适应环境病毒为了适应环境,产生了抗药性变异产生了抗药性变异C.C.经药物的选择经药物的选择,抗药性个体逐渐增多抗药性个体逐渐增多,抗药性不断
24、增强抗药性不断增强D.D.药量用得过少药量用得过少,病毒产生了抗药性变异病毒产生了抗药性变异3.3.下图为某哺乳动物种群因河道改变而发生的变化。下列与之相关的下图为某哺乳动物种群因河道改变而发生的变化。下列与之相关的说法说法,正确的是正确的是()。A.A.河道的改变使同一种群的生物变成了不同的物种河道的改变使同一种群的生物变成了不同的物种B.B.河道的改变使两个种群失去了基因交流的机会河道的改变使两个种群失去了基因交流的机会C.bC.b种群和种群和c c种群种群基因频率的不同仅与环境的变化有关基因频率的不同仅与环境的变化有关D.D.地理隔离必然导致生殖隔离地理隔离必然导致生殖隔离,生殖隔离必然
25、源于地理隔离生殖隔离必然源于地理隔离4 4图是某海岛上蜥蜴形成新物种的过程，下列有关说法正确的是（图是某海岛上蜥蜴形成新物种的过程，下列有关说法正确的是（）A A图示是通过长期地理隔离达到生殖隔离的过程图示是通过长期地理隔离达到生殖隔离的过程B B岛上蜥蜴产生了适应环境的定向变异岛上蜥蜴产生了适应环境的定向变异C C自然选择过程中直接受选择的是基因型自然选择过程中直接受选择的是基因型D D蜥蜴新物种的形成不影响岛上其他生物种群的进化蜥蜴新物种的形成不影响岛上其他生物种群的进化1、下列哪项对种群的基因频率没影响、下列哪项对种群的基因频率没影响()A 自然选择自然选择 B 基因突变基因突变 C 随
26、机交配随机交配 D 染色体变异染色体变异2、生态系统多样性形成的原因可概括为、生态系统多样性形成的原因可概括为()A基因突变和基因重组基因突变和基因重组B自然选择自然选择C协同进化协同进化D地理隔离地理隔离CC3 3某种兰花有细长的花矩（如下图），花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉某种兰花有细长的花矩（如下图），花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是：需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是：A A蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向 B B花矩变长是兰花新种形成的必要条件花矩变长是兰花新种形成的必要条件 C C口器与花矩的相互适应是共同进化的结果口器与花矩的相互适应是共同进化的结果 D D蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长C