生物現代生物進化理論的主要內容課件

學習目標一種群基因頻率的改變與生物進化二隔離與物種的形成三共同進化與生物多樣性的形成現在是1頁\一共有69頁\編輯于星期三一、種群基因頻率的改變與生物進化現在是2頁\一共有69頁\編輯于星期三探究活動情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現一只綠色翅（Aa)的變異個體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現。討論題目：1.根據達爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點該綠色個體能永遠生存下去嗎？2.如果該綠色個體能很好的生活下來，它體內的A基因怎樣才能傳遞給后代？

在自然界中，沒有哪一個體是長生不死的，個體的表現型也會隨著個體的死亡而消失，但決定表現型的基因卻可以通過有性生殖才傳給后代，因此研究生物的進化僅僅研究個體的表現型是否與環(huán)境適應是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化?，F在是3頁\一共有69頁\編輯于星期三

研究生物的進化僅僅研究個體的表現型是否與環(huán)境適應是不夠的，還必須研究群體的基因組成變化。這個群體就是種群！現在是4頁\一共有69頁\編輯于星期三(一)種群是生物進化的基本單位現在是5頁\一共有69頁\編輯于星期三1.種群（1）概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群.

②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)種群是生物進化的基本單位（2）理解:①同種,全部現在是6頁\一共有69頁\編輯于星期三現在練練吧！種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。宏觀方面看，種群是生物繁殖的基本單位；從微觀方面看，種群基因頻率定向改變使生物朝一定方向進化，即種群是生物進化的基本單位2.說明在自然界中，種群是生物繁殖、進化的基本單位?，F在是7頁\一共有69頁\編輯于星期三下列屬于種群的是

（）A.一塊水田里的全部水稻、水草B一塊稻田里的全部幼蚜、有翅、無翅的成蚜C一塊朽木上的全部真菌D.一個池塘中全部魚下列關于種群的說法不正確的是

（）

種群是生物進化的基本單位種群是生物繁殖的基本單位C.中國大陸上所有老虎是一個種群D.同一種群的個體可以自由交配BC現在是8頁\一共有69頁\編輯于星期三

性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫和基因頻率的概念?，F在是9頁\一共有69頁\編輯于星期三3.基因庫概念：一個種群中全部個體所含有的全部基因基因庫可以在代代相傳中保持和發(fā)展現在是10頁\一共有69頁\編輯于星期三4.基因頻率（1）概念：在一個種群基因庫中，某基因占全部等位基因的比率現在是11頁\一共有69頁\編輯于星期三（2）基因頻率的計算

某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A,褐色翅的基因位a，調查發(fā)現AA、Aa、aa的個體分別占30、60、10,那么A、a的基因頻率是多少？（自讀115頁）A=30×2+60

________________________200=60%200a=10×2+60

________________________=40%A+a=1

A基因的個數種群中該對等位基因(A+a)的總數A基因的個數=AA個體數X2＋Aa個體數(A+a)等位基因的總數=個體總數X2①通過基因型個體數量計算基因頻率A基因的基因頻率=現在是12頁\一共有69頁\編輯于星期三例1、從某種群抽取100個個體，測知基因型AA、Aa、aa的個體分別為30、60、10個。則A基因的頻率為2×30＋60100×2×100%=60%則a基因的頻率為2×10＋60100×2×100%=40%5、基因型頻率：指在一個進行有性繁殖的群體中，某種特定基因型個體占群體內全部個體的比率。AA基因型頻率為30100=0.3Aa基因型頻率為=0.6aa基因型頻率為6010010100=0.1則A基因頻率為0.3+1/2×0.6=0.6a基因頻率為0.1+1/2×0.6=0.4現在是13頁\一共有69頁\編輯于星期三②通過基因型頻率計算基因頻率

A基因頻率=AA基因型頻率+1/2Aa基因型頻率現在是14頁\一共有69頁\編輯于星期三下列關于基因庫的敘述正確的是

()A一個種群中一個個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫B一個種群中全部個體所含有的顯性基因叫做這個種群的基因庫C一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫D一個種群的基因庫會隨著種群中一代一代的死亡而消減和滅亡

C現在是15頁\一共有69頁\編輯于星期三AA、Aa、aa的個體分別占24%、72%、4%那么A、a的基因頻率是多少？

（）

A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%D某種基因的基因頻率=某種基因的純合子頻率+1/2雜合子頻率②通過基因型頻率計算基因頻率A=24%+1/2X72%=60%現在是16頁\一共有69頁\編輯于星期三

據調查得知，某學校的學生中各血型的比率如下：

IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%計算IB的基因頻率。10%+1/2（10%+20%）

=

25%現在是17頁\一共有69頁\編輯于星期三3.用數學方法討論基因頻率的變化(5)(6)(1)(2)(3)(4)現在是18頁\一共有69頁\編輯于星期三假設115頁題目中的種群滿足以下五個條件：①昆蟲群體數量足夠大，③沒有遷入與遷出，②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代，④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同（也就是說自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒有作用）⑤A和a都不產生突變,即沒有基因突變和染色體變異。在有性生殖過程中，如果符合以上的理想條件，(1)該種群產生的A配子和a配子的比率各是多少?

A60%a40%卵細胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一代基因型頻率現在是19頁\一共有69頁\編輯于星期三(2)子代基因型的頻率各是多少?(3)子代種群的基因頻率各是多少?30%30%30%10%36%48%60%40%16%親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的頻率AA()Aa()aa()子代種群的基因頻率A()a()現在是20頁\一共有69頁\編輯于星期三親代子一代子二代子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%(4)在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率;分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

現在是21頁\一共有69頁\編輯于星期三用數學方法討論基因頻率的變化——遺傳平衡定律

遺傳平衡定律是由英國數學家哈代和德國醫(yī)生溫伯格分別于1908年和1909年獨立證明的，這一定律又稱哈代——溫伯格定律，它是指在一個極大的隨機交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。現在是22頁\一共有69頁\編輯于星期三若種群中一等位基因為A和a，設A的基因頻率=p，a的基因頻率=q，因為(p＋q)=A%+a%=1，則（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型頻率=p2；aa的基因型頻率=q2；Aa的基因型頻率=2pq。現在是23頁\一共有69頁\編輯于星期三

滿足五個假設條件的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的.這也從反面說明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化,也就是說種群的進化是必然的.（5）上述計算結果是在滿足五個假設條件的基礎上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？特別是如果第⑤點假設（⑤基因A和a都不產生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學的基因突變的哪個特性相違背？與基因突變的普遍性相違背。現在是24頁\一共有69頁\編輯于星期三(6)、如果該種群出現新的突變型，也就是產生新的等位基因（A2），種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？突變產生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境?，F在是25頁\一共有69頁\編輯于星期三總結種群基因頻率的改變與生物進化(一)種群是生物進化的基本單位1、種群、基因庫、基因頻率等概念2、用數學方法討論基因頻率的變化現在練練吧！現在是26頁\一共有69頁\編輯于星期三(二)突變和基因重組產生進化的原材料現在是27頁\一共有69頁\編輯于星期三不可以遺傳的變異可遺傳的變異基因突變染色體變異基因重組突變現在是28頁\一共有69頁\編輯于星期三①普遍性:②隨機性:③低頻性:④多害少利性：⑤不定向性：A＝a1或A＝a2基因突變的的特點是什么?

現在是29頁\一共有69頁\編輯于星期三

思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數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？

例果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10－5，若有一個中等數量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現基因突變數是多少呢？2×104×10－5個體×108種群=2

×107現在是30頁\一共有69頁\編輯于星期三突變和基因重組產生生物進化的原材料突變產生等位基因基因重組多種多樣的基因型種群出現大量的可遺傳變異形成了進化的原材料↓不定向性，不能決定生物進化的方向現在是31頁\一共有69頁\編輯于星期三(三)自然選擇決定生物進化的方向現在是32頁\一共有69頁\編輯于星期三（1）根據前面所學的知識你能做出假設嗎？探究活動（四）“探究自然選擇對種群基因頻率的影響”長滿地衣的樹干上的樺尺蠖

黑褐色樹干上的樺尺蠖

自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變現在是33頁\一共有69頁\編輯于星期三探究活動（三）2）現在我們用數學方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，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蠖的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，以后的幾年內，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？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%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低現在是34頁\一共有69頁\編輯于星期三(3)在這個探究實驗中根據上面的數據分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(4)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現型？變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少，S基因頻率增加許多淺色個體可能在沒有交配、產卵前就已被天敵捕食天敵看到的是樺尺蠖得體色（表現型）而不是控制體色的基因現在是35頁\一共有69頁\編輯于星期三自然選擇決定進化方向原因是：

在自然選擇作用下，種群基因頻率發(fā)生定向改變，導致生物朝一定方向不斷進化變異（不定向）→自然選擇定向有利變異積累不利變異淘汰→基因頻率定向改變→生物朝一定方向進化發(fā)展現在是36頁\一共有69頁\編輯于星期三2.影響基因頻率的因素：突變、基因重組和自然選擇3.生物進化的實質就是：1.種群是生物進化的單位，也是生物（）的單位。繁殖生物進化=種群基因頻率變化種群基因頻率發(fā)生變化的過程。小結：現在是37頁\一共有69頁\編輯于星期三小結（自然選擇決定生物進化的方向）：種群中產生的變異是（）的，經過長期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有利變異逐漸（），從而使種群的基因頻率發(fā)生（）改變，導致生物朝向一定方向進化?？梢姡镞M化的方向是由（）決定的。不定向積累定向自然選擇種群中產生的變異（）自然選擇方向()不定向定向現在是38頁\一共有69頁\編輯于星期三二、隔離與物種的形成曼徹斯特地區(qū)的樺尺蠖，雖然基因頻率發(fā)生了很大變化，但是并沒有形成新的物種。為什么說它們沒有形成新的物種？怎樣判斷兩個種群是否屬于一個物種？（一）有關概念1.物種：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種，簡稱“種”。2.生殖隔離：不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產生可育的后代現在是39頁\一共有69頁\編輯于星期三因為馬與驢交配產生的后代騾沒有生殖能力馬和驢是不是一個物種？現在是40頁\一共有69頁\編輯于星期三3.地理隔離：在自然界，同一種生物由于地理上的障礙而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現象隔離地理隔離生殖隔離4.隔離：不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現象叫做隔離?，F在是41頁\一共有69頁\編輯于星期三（二）隔離在物種形成中的作用現在是42頁\一共有69頁\編輯于星期三地理隔離突變、基因重組、自然選擇生殖隔離新物種1.物種的形成：加拉帕戈斯群島一的幾種地雀南美洲地雀因地理隔離導致生殖隔離比較常見，隔離是物種形成的必要條件新物種形成的標志：生殖隔離現在是43頁\一共有69頁\編輯于星期三東北虎華南虎（二）隔離在物種形成中的作用兩個不同虎亞種

（馬和驢雜交產騾）生殖隔離注：不同種群之間一旦產生生殖隔離，就不會有基因交流了。地理隔離現在是44頁\一共有69頁\編輯于星期三2.地理隔離與生殖隔離的關系

（2）只有地理隔離而不形成生殖隔離，能產生亞種，絕不可能形成新物種，只有產生生殖隔離才能產生新物種

（1）地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質變階段現在是45頁\一共有69頁\編輯于星期三（三）物種形成與生物進化的關系標志生殖隔離的出現基因頻率的改變聯系①生物進化不一定導致新物種形成②新物種一旦形成，生物肯定進化了現在是46頁\一共有69頁\編輯于星期三總結：以（）為核心的現代生物進化理論，其基本觀點是（）是生物進化的基本單位，生物進化的實質在于種群（）的改變。（）（）及（）是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)，通過它們的綜合作用，種群產生分化，最終導致新物種的形成。在這個過中，（）產生生物進化的原材料，（）使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，（）是新物種形成的必要條件。自然選擇學說種群基因頻率突變和基因重組自然選擇隔離突變和基因重組自然選擇隔離現在是47頁\一共有69頁\編輯于星期三現代進化論解釋物種形成的基本環(huán)節(jié)1、突變和基因重組產生進化的原材料2、自然選擇決定生物進化的方向(定向)3、隔離導致物種的形成現在是48頁\一共有69頁\編輯于星期三1、馬（2N＝64）和驢（2N＝62）雜交能產生后代稱騾子，能夠正常發(fā)育，但不能生育，這種情況稱之為（）A、雜交育種B、人工誘變

C、基因重組D、生殖隔離2、產生上述情況的原因主要是（）A、染色體結構發(fā)生了變化

B、馬和驢的遺傳物質有本質區(qū)別C、發(fā)生突變

D、減數分裂過程中聯會紊亂DD練習現在是49頁\一共有69頁\編輯于星期三3、某工廠有男女職工各200名，對他們進行調查時發(fā)現，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人，那么這個群體中色盲基因的頻率是多少？4、一種蛾中控制淺顏色的等位基因是隱性的，控制深顏色的等位基因是顯性的。假設一個種群中有640只淺色的蛾和360只深色的蛾，群體呈遺傳平衡，那么有多少只雜合子的蛾？6%320練習現在是50頁\一共有69頁\編輯于星期三三共同進化與生物多樣性的形成1、共同進化含義不同物種間的共同進化生物與無機環(huán)境之間的相互影響和共同演變2、生物多樣性的形成

基因多樣性（1）生物多樣性的內容物種多樣性生態(tài)系統多樣性（2）生物多樣性形成的進化歷程：從原核生物→真核生物，無性生殖→有性生殖，簡單→復雜，水生→陸生，低等→高等?，F在是51頁\一共有69頁\編輯于星期三（3）生物多樣性形成原因：是長期自然選擇的結果3.現代生物進化理論在發(fā)展中性學說間斷平衡說現在是52頁\一共有69頁\編輯于星期三1、共同進化指的是：在

之間、

與

之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。2、生物多樣性主要包括

、

和

三個層次的內容。3、下列能提高生物多樣性的是（）A、把生物進行分類B、來自共同祖先的的遺傳C、用進廢退D、不同環(huán)境的自然選擇4、地球上最早的陸生生物類型主要是（）A、蕨類植物B、動物C、裸子植物D、動物和植物DA不同物種生物無機環(huán)境基因多樣性物種多樣性生態(tài)系統多樣性現在是53頁\一共有69頁\編輯于星期三5、生命誕生的場所是（）A、陸地B、海洋C、空中D、ABC都是6、地球上最早出現的生物代謝類型是（）A、自養(yǎng)型，需氧型B、自養(yǎng)型，厭氧型C、異養(yǎng)型，需氧型D、異養(yǎng)型，厭氧型7、三極生態(tài)系統的形成在（）A、中生代B、新生代C、寒武紀D、前寒武紀8、捕食者在生物進化中的作用是（）A、促進種群的發(fā)展B、有利于增加物種多樣性C、減少種群數量D、減少物種的多樣性BＤＣＡＢ現在是54頁\一共有69頁\編輯于星期三現在是55頁\一共有69頁\編輯于星期三現在是56頁\一共有69頁\編輯于星期三在有性生殖過程中，如果符合遺傳平衡，產生的雌雄配子：

36%24%16%AAAaAa24%aaA60%a40%卵子A60%a40%精子遺傳平衡定律其中p代表A基因的頻率，q代表a基因的頻率。則p+q=1，(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1并得出p2代表AA的頻率，q2代表aa的頻率，2pq代表雜合子Aa的頻率?，F在是57頁\一共有69頁\編輯于星期三2、假設一對等位基因Aa的頻率為A=0.9,a=0.1,那么AA,Aa,aa三種基因的頻率分別為______,_______,______.若環(huán)境的選擇作用使A的頻率由0.9降為0.7,選擇后第二代基因型為AA,Aa,aa的頻率分別為______,_______,______;若選取擇作用保持不變,后代基因型頻率的變化規(guī)律是____________________________.0.810.180.010.490.420.09AA型逐漸減少,aa型逐漸增加題解:選擇前各基因頻率為AA=0.9×0.9=0.81Aa=2×0.9×0.1=0.18aa=0.1×0.1=0.01選擇后第二代各基因型頻率為AA=0.7×0.7=0.49Aa=2×0.7×(1－0.7)=0.42aa=(1－0.7)×(1－0.7)=0.09現在是58頁\一共有69頁\編輯于星期三3、某植物種群，AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%，則：（1）該植物的A、a基因型頻率分別是_______、_______；（2）若該植物自交，后代中AA、aa基因型個體分別占_______、_______。這時A、a的基因頻率分別是______、_______。（3）依現代生物進化理論，這種生物在兩年中是否發(fā)生進化_____？原因__________________________________。55%45%42.5%32.5%55%45%沒有該生物種群中A、a基因頻率沒有改變×題解：30%AA→30%AA×20%aa→20%aa×50%Aa→12.5%AA25%Aa12.5%aaAA=42.5%Aa=25%aa=32.5%A=55%a=45%現在是59頁\一共有69頁\編輯于星期三4、某人群中每10000人中有一白化病患者（aa），問該人群帶有a基因的雜合體概率是_______。0.0198已知基因型aa的頻率為1/10000，即q2=1/10000，則基因a的頻率q=0.01，基因A的頻率P=1-0.01=0.99則該人群中帶有a基因的雜合體Aa=2Pq=2×0.99×0.01=0.0198方法二、題解“方法一、先計算出基因型AA的頻率P2=0.992=0.9801再根據群體中三種基因型(AA、Aa、aa）頻率之和為1計算出基因型Aa的頻率為1-0.9801-0.0001=0.0198現在是60頁\一共有69頁\編輯于星期三求位于性染色體上的基因頻率例5、某校的一個生物興趣小組在研究性學習活動中，開展了色盲普查活動，他們先從全校的1800名學生中隨機抽取了180名學生（男女學生各半）做為首批調查對象，結果發(fā)現有女性色盲3人，男性色盲8人，女性攜帶者13人，那么，在該校全體學生中色盲基因的頻率約為多少？題解：由于色盲基因及其等位基因只位于X染色體上，而Y染色體上沒有對應的基因因此,在180名學生中該等位基因的總數為XB+Xb=(女性)90×2＋(男性)90×1=270色盲基因的總數為Xb=3(女性色盲)×2＋13(女性攜帶者)×1＋8(男性色盲)×1=27得:色盲基因的頻率為:27027×100%=10%10%現在是61頁\一共有69頁\編輯于星期三基因頻率的求解和遺傳規(guī)律的綜合運用6、囊性纖維變性是一種常染色體遺傳病。在歐洲的人群中，每2500個人中就有一個患此病。如一對健康的夫婦有一患此病的孩子，此后，該婦女又與健康的男子再婚。再婚的雙親生一孩子患病的機會是多少？________1/100根據題意aa的基因頻率=q2=1/2500，可得q=1/50A的基因頻率P=1-q=49/50題解：關鍵求出再婚男子是雜合體的概率。雜合子Aa的基因型頻率=2pq=2×49/50×1/50=1/25雙親的組合Aa×1/25Aa=1/25×1/4=1/100現在是62頁\一共有69頁\編輯于星期三

自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產生大量的突變。此外，