《种群基因组成的变化与物种的形成第一课时 2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《种群基因组成的变化与物种的形成第一课时 2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2.pptx（35页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第6 6章章 生物的进化生物的进化第3节种群基因组成的变化与物种的形成问题探讨 先有鸡还是先有蛋？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。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。讨论讨论 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。也忽视了因组成上的一致性。也忽视了生物的进化是以种群为单位生物的进化是以种
2、群为单位而不是以个体而不是以个体为单位这一重要观点。为单位这一重要观点。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用生物进化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，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。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。问题探讨自然选择自然选择直接对象：直接对象：个体的性状（表型）个体的性状（表型）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。这个群体就是种群！这个群体就是种群！根本对象：根本对象：种群
3、的基因种群的基因种群基因组成的变化种群和种群基因库【任务一】（【任务一】（3min）阅读课本阅读课本P110111，思考：，思考：1.什么是种群什么是种群?2.基因库是什么？基因库是什么？3.基因频率如何计算？基因频率如何计算？种群和种群基因库1.种群：生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物全部全部个体的集合。个体的集合。（2）特点（1）定义 是生物是生物生存、繁殖和进化生存、繁殖和进化的基本单位的基本单位，彼此，彼此可以交配可以交配，并通过，并通过繁殖繁殖将各自的基因传给后代。将各自的基因传给后代。一片树林中的全部猕猴一片树林中的全部猕猴 （）一个草地上的所有蒲公英一个草地上的所有
4、蒲公英 （）一个湖泊中的全部鱼一个湖泊中的全部鱼（）卧龙自然保护区中的全部大熊猫卧龙自然保护区中的全部大熊猫（）（3）举例种群和种群基因库 思考：思考：同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？在基因组成上会有什么变化吗？种群和种群基因库2.基因库：一个种群中一个种群中全部个体全部个体所含有的全部基因。所含有的全部基因。3.基因频率：在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因某个基因占占全部等位基因数全部等位基因数的比率。的比率。4.基因型频率：在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因型某个基因型的个体占的个体占个
5、体总数个体总数的比的比值值。基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数=纯合子频率纯合子频率+1/2杂合子频率杂合子频率 100%基因型频率基因型频率=某基因型个体总数某基因型个体总数种群全部个体数种群全部个体数 100%种群和种群基因库 例：例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为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，决定翅色为褐色的基因为基因为a a，从种群中随机抽出，从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么
6、个。那么A A和和a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？方法一：概念法方法一：概念法A基因频率为:a基因频率为：=40%A%=100%2AAAa2(AAAaaa)a%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%种群和种群基因库方法二：通过基因型频率计算方法二：通过基因型频率计算A基因频率基因频率=AA的基因型频率的基因型频率+1/2Aa基因型频率基因型频率A基因频率=30%+1/260%=60%a基因频率=10%+1/260%=40%AA基因型频率为基因型频率为:30%Aa基因型频率为基因型频率为:60%aa基因型频率为基因型频率为:10%a基因频率基因频率 =aa的基因型频率的基因型频率
7、+1/2Aa基因型频率基因型频率 例：例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为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，决定翅色为褐色的基因为基因为a a，从种群中随机抽出，从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么个。那么A A和和a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？种群和种群基因库提示：提示：X染色体上基因频率、基因型频率计算染色体上基因频率、基因型频率计算XBXb基因型基因型=XBXb的总数的总数个体个体总数总数100%100%XB频率频率 =Xb频
8、率频率 =【提升提升】某工厂有男女职工各某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，人，女性携带女性携带15人。男性色盲人。男性色盲11人，求人，求XB,Xb的频率。的频率。100%100%52 15 11 2002 200Xb%=6%=6%种群和种群基因库A基因频率=30%+1/260%=60%a基因频率=10%+1/260%=40%AA基因型频率为基因型频率为:30%Aa基因型频率为基因型频率为:60%aa基因型频率为基因型频率为:10%在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。A+a=1 AA+Aa+aa=1Q：
9、繁殖时，新老种群在基因组成上有变化吗？繁殖时，新老种群在基因组成上有变化吗？例：例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为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因为，决定翅色为褐色的基因为a a，从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么个。那么A A和和a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？种群和种群基因库(1)(1)该种群产生的该种群产生的A配子和配子和a配子的比值各是多少？配子的比值各是多少？(2)(2)子代基因型的频率各是多少？子代
10、基因型的频率各是多少？(3)(3)子代种群的基因频率各是多少？子代种群的基因频率各是多少？【思考与讨论思考与讨论P115P115】若上述种群满足以下条件：若上述种群满足以下条件：昆昆虫虫群群体体数数量量足足够够大大全全部部的的雌雌雄雄个个体体间间都都能能自自由由交交配配并并能能产产生生后后代代没没有有迁迁入入与与迁迁出出不不同同翅翅色色个个体体的的生生存存和和繁繁殖殖的的机机会会均均等等（自自然然选选择择对对A、a控制的翅型性状没有作用）控制的翅型性状没有作用）A和和a都不产生突变都不产生突变请用孟德尔定律解决以下问题：请用孟德尔定律解决以下问题：亲代基因型的频率AA（30%）Aa（60%）a
11、a（10%）配子的比率A（）A()a()a()子一代基因型频率AA（）Aa()aa()子一代基因频率A（）a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%种群和种群基因库(4)(4)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？子一代一样吗？亲代亲代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因基因型频型频率率AA30%Aa60%aa10%基因基因频率频率A a 36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%60%40%由由此此可可见见，如如果果满满足足上上述述
12、五五个个条条件件，则则亲亲代代和和子子代代每每一一种种基基因因的的频频率率都都不不会会改改变变，到到下下一一代代也也是是如如此此，也也就就是是说说基基因因频频率率可可以以代代代代保保持稳定不变。这就是持稳定不变。这就是哈代哈代温伯格定律温伯格定律，也叫，也叫遗传平衡定律遗传平衡定律。种群和种群基因库当群体满足以下当群体满足以下五个条件五个条件：种群非常大；种群非常大；所有雌雄个体之间都能自由交配并能产生后代；所有雌雄个体之间都能自由交配并能产生后代；没有迁入与迁出；没有迁入与迁出；没有自然选择；没有自然选择；没有突变没有突变。遗传平衡定律遗传平衡定律种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生
13、变化，保持平衡。种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。设设A的基因频率为的基因频率为p，a的基因频率为的基因频率为q，即，即p+q=1，则则(p+q)2 =p2 +2pq +q2 ，其中，其中P2的值就是的值就是AA基因型的频率，基因型的频率，2pq的值就是的值就是Aa基因型的频率，基因型的频率，q2的值就是的值就是aa基因型的频率。基因型的频率。2.上述计算结果是建立在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，个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这这5个条件都成立吗？个条件都成立吗？种群和种群基因库遗传平衡群体遗传平衡群体无法进化无法进化怎样进化
14、怎样进化?先打破平衡先打破平衡种群较小种群较小不自由交配不自由交配有突变有突变有自然选择有自然选择有迁入、迁出有迁入、迁出基因频率发生改变生物进化的实质：生物进化的实质：种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率发生变化的过程。导学案导学案 P130 例例1种群和种群基因库区域甲80182乙2890B种群基因频率的变化可遗传的变异可遗传的变异变异不可遗传的变异不可遗传的变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变（提供生物进化的原材料提供生物进化的原材料）基因突变基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因新的等位基因，这就可以使种
15、群的这就可以使种群的基因频率发生变化基因频率发生变化。种群基因频率的变化影响种群基因频率变化的因素突变 在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生这样，每一代就会产生大量的突变大量的突变。例如果蝇一组染色体上约有1.3104基因，假定每个基因的突变率都是10-5，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？21.3 104 108种群=2.6 107（个）（个）个体 10-5种群基
16、因频率的变化影响种群基因频率变化的因素基因重组 基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以基因突变产生的等位基因，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，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。猫由于基因重组而产生的毛色变异种群基因频率的变化突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。突变基因重组基因重组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 突突变变和和重重组组都都是是随随机机的的，不不定定向向的的，那那么么，种
17、种群群基基因因频频率率的改变是否也是不定向的呢？的改变是否也是不定向的呢？种群基因频率的变化影响种群基因频率变化的因素生物的生存环境突变的突变的有害和有利有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。某海岛上残翅和无翅的昆虫 例如有翅的昆虫中有时会出现残翅例如有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。避免了被海风吹到海里淹死。种群基因频
18、率的变化 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，白天休息在树干上。杂交实验表明，其体色受一对等位基因S和s控制，黑色(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。种群基因频率的变化提出问题：提出问题：桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？作出假设：作出假设：。探究思路：探究思路：创设创设数字化问题数字化问题情景的方法探究情景的方法探究 1870年，桦尺蛾种群基因型频率为年，桦尺蛾种群基因型频率为SS10，S
19、s20，ss70。S基因的频基因的频率为率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，生存，使得浅色个体每年减少使得浅色个体每年减少10，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10。自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择可以使种群的基因频率定向改变种群基因频率的变化第一年第一年第二年第二年第三年第三年第四年第四年.基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%12.9%25.8%61.3%26%74%14.3%29.7%56.0%29%71%升高升高
20、降低降低种群基因频率的变化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？2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，会。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，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。减少，影响出生率。直接受选择的是表型（体色），而不是基因型，基因型并不能在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，看到的是桦尺蛾自然选择
21、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。的体色而不是控制体色的基因。变黑的环境使控制浅色的变黑的环境使控制浅色的s s基因频率减少基因频率减少,S,S基因频率增加。基因频率增加。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自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向种群基因频率的变化 在自然选择自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。在自然选择的作用下，种群的基因在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生频率会发生定向改变
22、定向改变，导致生物朝着一，导致生物朝着一定的方向不断进化。定的方向不断进化。自然选择决定了生物进化的方向导学案导学案 P130 对点练对点练1 例例2 P131 对点练对点练2 生物进化的实质：生物进化的实质：种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。种群基因频率的改变，标志着生物的进化种群基因频率的改变，标志着生物的进化种群基因频率的变化对点练1 下列关于种群基因频率的叙述，错误的是()。BA.基因频率是指某个基因在某个种群中出现的比例B.基因频率越大，突变率越高C.基因突变、基因重组和自然选择会导致基因频率的改变D.自然选择会使原来同一种群的基因频率向
23、着不同的方向发展例2 19世纪英国工业革命之前曼彻斯特地区的桦尺蛾以灰色为主。工业革命污染后，当地桦尺蛾体色几乎全为黑色。下列有关叙述正确的是()。DA.工业革命污染导致桦尺蛾种群出现黑色变异B.桦尺蛾种群的全部基因型构成了该种群的基因库C.不同体色桦尺蛾的同时存在体现了物种的多样性D.自然选择是适应性进化的唯一因素，自然选择的方向有可能发生改变对点练2 （2023台州统考）某种昆虫的翅长由多对等位基因控制，该种昆虫的一个种群从大陆迁移到某海岛上，经调查其翅长和个体数的关系如图甲所示，若干年后翅长与个体数的关系如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是()。DA.该海岛环境最初适合中等翅长昆虫生存
24、B.控制该种昆虫翅长的全部等位基因组成一个基因库C.突变和基因重组使昆虫种群产生定向变异D.自然选择导致该昆虫种群基因频率发生定向改变种群基因频率的变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探究抗生素对细菌的选择作用一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌、但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时、如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。实验原理：实验原理：方法步骤：方法步骤：1.1.用记号笔在培养皿的底部画用记号笔在培养皿的底部画2 2条条相互垂直相互垂直的直线，的直线，将培养皿分为将培养皿分为4 4个区域，分别标记为个区域，分别标记为2.2.取少量细菌的培养液
25、，用无菌的取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器涂布器（或无菌（或无菌棉签）均匀地涂抹在培养基平板上。棉签）均匀地涂抹在培养基平板上。3.3.用无菌的镊子先夹取用无菌的镊子先夹取1 1张张不含抗生素不含抗生素的纸片放的纸片放在在号区域的中央，再分别夹取号区域的中央，再分别夹取1 1张张抗生素纸片抗生素纸片放在放在号区域的中央，盖上皿盖。号区域的中央，盖上皿盖。探究抗生素对细菌的选择作用4.4.将培养皿倒置于将培养皿倒置于3737的恒温箱中培养的恒温箱中培养1216h1216h。5.5.观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈？如果有，
26、测量和记录每个实验组中？如果有，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径抑菌圈的直径，并取平均，并取平均值。值。6.6.从从抑菌圈边缘抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤培养基中培养，然后重复步骤2525。如此重复几代，记录。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。每一代培养物抑菌圈的直径。注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。探究抗生素对细菌的选择作用结果和结论结果和结论1.1.在培养基上是否有细菌生长？在放有抗生素纸片的区域呢？在培养基
27、上是否有细菌生长？在放有抗生素纸片的区域呢？抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力的强弱，抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力的强弱，直径直径越大，杀菌能力越强。越大，杀菌能力越强。连续培养几代后，连续培养几代后，抑菌圈的直径会变小，抑菌圈的直径会变小，说明说明通过抗生素的选择作用，细菌中耐药性类型越来越多。通过抗生素的选择作用，细菌中耐药性类型越来越多。2.2.在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？明抗生素对细菌产生了什么作用？有有可能有，可能没有可能有，可能没有讨论讨论从从抑菌圈边缘抑菌圈边缘
28、的菌落上挑取细菌；的菌落上挑取细菌；因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌耐药菌。(1)(1)要从什么位置挑选细菌再进行培养？要从什么位置挑选细菌再进行培养？探究抗生素对细菌的选择作用(3 3)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？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？怎么理解变异是有利还是有害的？怎么理解变异是有利还是有害的？细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存，细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存，属于有利变异属于有利变异。在生物进化。在生物进化过程中，生物产生的有利变异是指有利于生物生存、适应环境的变异。过程中，生物产生
29、的有利变异是指有利于生物生存、适应环境的变异。（4 4）滥用抗生素的现象十分普遍。说说滥用抗生素的危害）滥用抗生素的现象十分普遍。说说滥用抗生素的危害a a、增强细菌耐药性：抗生素的滥用及不合理的使用在一定程度上使抗生、增强细菌耐药性：抗生素的滥用及不合理的使用在一定程度上使抗生素接触细菌的机会增大，使细菌耐药性积累并加强，使抗生素的药效减弱，素接触细菌的机会增大，使细菌耐药性积累并加强，使抗生素的药效减弱，甚至完全不起作用。甚至完全不起作用。b b、不良反应繁多：滥用抗生素导致大量不良反应产生。如应用氯霉素时、不良反应繁多：滥用抗生素导致大量不良反应产生。如应用氯霉素时可引发再生障碍性贫血。
30、可引发再生障碍性贫血。c c、菌群失调：抗生素的长期大量滥用，使未被抑制的细菌类型繁殖迅速、菌群失调：抗生素的长期大量滥用，使未被抑制的细菌类型繁殖迅速导学案导学案 P131 例例3 对点练对点练3 探究抗生素对细菌的选择作用例3 （2023广西联考）国家多次下达“抗生素使用限令”，其原因是抗生素的使用是一把双刃剑，在杀死部分细菌的同时也会使细菌产生耐药性，致使现在细菌的耐药性越来越强，有效的药物越来越少，如再不采取行动，终将面临“无药可用”的窘境。下列叙述不正确的是()。CA.滥用抗生素导致细菌耐药性增强是自然选择的结果B.细菌一般只能发生基因突变，偶尔也可能发生基因重组C.滥用抗生素是对细
31、菌的有利基因进行选择，且决定了新基因的产生D.滥用抗生素可使细菌耐药基因频率提高，使细菌朝耐药性逐渐增强的方向进化探究抗生素对细菌的选择作用对点练3 （2023湖南联考）联合国环境规划署发布的一份报告指出，气候变化及其他环境因素可能使细菌增强对抗生素的抵抗能力，产生更多的“超级细菌”。如果不采取措施遏制微生物耐药性增强趋势，预计到2050年，每年与微生物耐药性相关联的死亡人数将上升至1000万人。下列说法正确的是()。DA.耐药性是滥用抗生素诱发基因突变所致B.即使使用新品种抗生素，也无法影响“超级细菌”的进化C.细菌耐药性的增强仅与滥用抗生素有关D.耐药性基因频率的改变会导致生物朝着一定的方向进化