【公開課】種群基因組成的變化與物種的形成課件高一下學期生物人教版必修2

CHANGESINPOPULATIONGENETICMAKEUPANDSPECIESFORMATION第六章生物的進化生命觀念認同種群是生物繁殖和進化的基本單位，理解基因頻率和基因型頻率的概念；基于分析和概括，理解突變和重組是不定向的，只能為進化提供原材料，而自然選擇是定向的，決定著生物進化的方向?？茖W思維利用數(shù)學方法，探討自然選擇會導致種群基因頻率發(fā)生定向改變。社會責任通過探究抗生素對細菌的選擇作用，理解耐藥菌的出現(xiàn)是可遺傳變異的結果，耐藥菌比例的增大是抗生素選擇的結果，初步建立合理使用抗生素的科學觀念。第六章生物的進化01.解釋種群、基因庫和基因頻率的概念。第六章生物的進化闡明生物進化的實質。02.白色花叢中的黃色蝴蝶（aa)群體中偶然出現(xiàn)一只白色蝴蝶(A_)的變異個體。

?問題探討1）該變異對于蝴蝶的存活有什么影響？白色蝴蝶能夠在此環(huán)境（白花叢）下躲避天敵，增加生存并繁殖后代的機會2）以上說明自然選擇直接篩選的是基因型還是表現(xiàn)型？表現(xiàn)型(性狀)

?問題探討3）白色個體如果脫離種群能把它體內的白色基因傳遞下去嗎？不能，生物通過繁殖才能將自己的基因傳遞下來。4）以上說明進化的單位是個體還是種群？種群。白色花叢中的黃色蝴蝶（aa)群體中偶然出現(xiàn)一只白色蝴蝶(A_)的變異個體。自然選擇直接作用對象：個體的性狀（表現(xiàn)型）

研究生物的進化，僅研究個體和表型是不夠的，還必須研究種群基因組成的變化。根本作用對象：種群的基因什么是種群？生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群。生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群。種群是生物進化和繁殖的基本單位概念要點●

同一區(qū)域●

同種生物●

全部個體●

自由交配如果同種的兩個異性個體相距遙遠，沒有機會交配，它們就分屬兩個不同種群。這兩個種群是獨立進化的，假以時日，有可能演變成兩個不同物種種群第六章生物的進化判斷下列是否屬于種群：（1）一個池塘中的所有的魚（2）一個池塘中的全部的鯉魚（3）兩個池塘內的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草原上的所有斑馬基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因?；蝾l率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率?；蛐皖l率：在一個種群中，某基因型個體占種群內全部個體的比率。基因型頻率=某基因型個體總數(shù)種群全部個體數(shù)×100%基因頻率=某基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)×100%某昆蟲決定翅色的基因頻率種群基因組成和變化種群基因組成和變化第六章生物的進化已知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。樣本從種群中隨機抽出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。計算A和a的基因頻率分別是多少？計算

AAaaAaAAAAAAAaaaAAaaaaAaAaAaAAAAAAAAAAAA思考·討論第六章生物的進化用數(shù)學方法討論基因頻率的變化假設上述昆蟲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。④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同（也就是說沒有自然選擇）。⑤沒有基因突變和染色體變異。遺傳平衡狀態(tài)思考·討論第六章生物的進化在有性生殖過程中，如果符合遺傳平衡，產(chǎn)生的雌雄配子：

A60%A60%a40%a40%♀♂Aa（）aa（）Aa（）AA（）24%16%36%24%思考·討論第六章生物的進化親代基因型的比值AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值子代基因型頻率AA（）Aa（）aa（）子代基因頻率A()a()36%48%16%60%40%A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)思考·討論第六章生物的進化親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%36%Aa60%48%aa10%16%基因頻率A60%60%a40%40%36%16%48%60%40%各代基因頻率相同嗎？基因型頻率相同嗎？這有什么前提條件嗎？各代基因頻率相同?；蛐皖l率從子一代開始保持不變。需要滿足上述5個前提條件。36%16%48%60%40%遺傳平衡定律（哈代——溫伯格定律）：

當群體滿足以下五個條件：①種群數(shù)量足夠大；②自由交配；③無遷入與遷出；④無自然選擇；⑤不產(chǎn)生突變。

種群的基因頻率將不會改變。設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則p+q=1，且：aa基因型頻率AA基因型頻率Aa基因型頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2在對某工廠職工進行遺傳學調查時發(fā)現(xiàn)，在男女各400名職工中，女性色盲基因的攜帶者為30人，患者為10人，男性患者為22人。那么這個群體中色盲基因的頻率為()A.4.5％B.5.9％C.6％D.9％解析：紅綠色盲相關基因總數(shù)=400×2+400=1200(個)Xb=10×2+30+22×1=72（個）故紅綠色盲的基因頻率（Xb%）=120072

×100%=6%思考·討論第六章生物的進化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？遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。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。說明思考·討論第六章生物的進化如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a

或A2A2），也就是產(chǎn)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(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。基因A2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。結論第六章生物的進化種群的進化過程就是種群

發(fā)生變化的過程。

是生物進化的基本單位?；蝾l率種群當堂檢測第六章生物的進化1.下列關于種群的敘述中，錯誤的是（）A.種群是生物進化和繁殖的基本單位B.一個池塘中的全部魚是一個種群C.一個種群中的全部基因構成該種群的基因庫D.種群內的個體會死亡，但基因庫卻可在代代相傳的過程中得到保持和發(fā)展B當堂檢測第六章生物的進化2.在某一種群中，經(jīng)過調查得知，隱性性狀約占9%（等位基因用A、a表示），那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的頻率分別約為（）A. 0.9、0.82 B. 0.36、0.55C. 0.49、0.42 D. 0.18、0.73C當堂檢測第六章生物的進化3.某種群中含有基因型為AA的個體300個，Aa的個體200個，aa的個體500個，則該種群中a的基因頻率為(

)A. 40% B. 60% C. 50% D. 70%B當堂檢測第六章生物的進化4.B/b是僅位于果蠅X染色體上的一對等位基因?，F(xiàn)有一果蠅種群，雌雄各1000只。其中，基因型為XBXB的果蠅200只，基因型為XbXb的果蠅300只，基因型為XBY的果蠅600只。該果蠅種群中b的基因頻率為(

)A.40% B.60% C.50% D.70%C第六章生物的進化思考達爾文曾明確指出，可遺傳的變異提供了生物進化的原材料?？蛇z傳變異是怎么產(chǎn)生的呢？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，這也就改變了該種群的基因頻率。第六章生物的進化回顧舊知變異不可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變?？蛇z傳變異第六章生物的進化思考·討論生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的。為何還能作為生物進化的原材料呢？第六章生物的進化案例分析例如，果蠅的1組染色體上約有1.3×104個基因，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），每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少？2×1.3×104×10-5單個個體×108果蠅種群=2.6×107(個)第六章生物的進化提出疑問基因突變對生物一定是有害的嗎？或者一定是有利的嗎？往往取決于生物的生存環(huán)境。某海島上殘翅和無翅的昆蟲第六章生物的進化變異的特性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)大量可遺傳的變異變異是不定向的產(chǎn)生有性生殖過程中形成促使推斷第六章生物的進化提出疑問突變和重組都是隨機的、不定向的。種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？第六章生物的進化探究·實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾，晝伏夜出。雜交實驗表明：其體色受一對等位基因S和s控制，黑色（S）對淺色（s）是顯性的。在19世紀中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。20世紀中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀時，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，結果樹皮裸露并被熏成黑褐色。長滿地衣的樹干上的樺尺蛾黑色樹干上的樺尺蛾第六章生物的進化探究·實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響樺尺蠖種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越低？提出問題作出假設環(huán)境改變（樹皮變黑）后，淺色個體不易存活，黑色個體有機會產(chǎn)生更多后代。第六章生物的進化探究·實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響創(chuàng)設情境計算1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%，Ss20%，ss70%，S的基因頻率為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%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？基因頻率是多少？第六章生物的進化探究·實踐按種群中淺色(ss)個體每年減少10%，黑色個體(S_)每年增加10%計算：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%26.0%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低116322第六章生物的進化探究·實踐討論一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？樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率。討論二在自然選擇過程中，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（體色），而不是基因型。第六章生物的進化結論歸納自然選擇對種群基因頻率變化的影響變異是不定向的自然選擇定向不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進化在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。導致促使結論第六章生物的進化探究抗生素對細菌的選擇作用實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素能夠殺死細菌，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。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。目的要求微生物肉眼無法分辨，但是在培養(yǎng)基上不斷分裂的一個細菌可以產(chǎn)生一個子細胞群體，就成為肉眼可見的菌落。一般情況下，一定濃度的抗生素能夠殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。實驗原理實驗方法步驟1.用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫線，將培養(yǎng)基分為四個區(qū)，標號2.將細菌涂布在培養(yǎng)基平板上探究抗生素對細菌的選擇作用實驗方法步驟3.①號區(qū)域的中央放置不含抗生素紙片和②③④號區(qū)域的中央分別放置含有抗生素的紙片4.將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h。探究抗生素對細菌的選擇作用實驗方法步驟5.觀察并測量抑菌圈直徑，并取平均值6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌培養(yǎng)，并重復以上步驟探究抗生素對細菌的選擇作用結果與分析抑菌圈直徑/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抗生素紙片周圍出現(xiàn)抑菌圈，在連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑越來越小。結論：說明抗生素對細菌產(chǎn)生了選擇作用?？股夭皇钦T變因子，因此細菌耐藥性變異的產(chǎn)生與抗生素無關。探究抗生素對細菌的選擇作用第六章生物的進化探究抗生素對細菌的選擇作用思考討論1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？2.你的數(shù)據(jù)是否支持“耐藥菌是普遍存在的”這一說法？說說你的理由。因為抑菌圈邊緣生長的細菌可能是耐藥菌。支持?？股啬軌驓⑺兰毦?，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌。第六章生物的進化探究抗生素對細菌的選擇作用思考討論3.在本實驗的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？你怎么理解變異是有利還是有害的？有利的。基因突變具有隨機性和不定向性，有利或有害取決于所處的環(huán)境條件，在本實驗的環(huán)境條件下，耐藥性細菌的存活率高，故為有利變異。有利于細菌的變異對人類是有害的，面對不同的主體，應辯證地看待變異的有利有害性。第六章生物的進化探究抗生素對細菌的選擇作用思考討論4.濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。例如，有人生病時覺得去醫(yī)院很麻煩，就直接吃抗生素；有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認為這些做法會有什么后果？會促進耐藥菌的產(chǎn)生。第六章生物的進化知識小結當堂檢測第六章生物的進化B1.在一次大風暴后，有人搜集了100只受傷的麻雀，并把它們飼養(yǎng)起來，結果活下來64只。在死去的個體中，大部分是個體比較大、變異類型特殊的，下列有關敘述正確的是（）A．

突變和基因重組是定向的B．

自然選擇會改變種群的基因頻率C．

特殊的變異類型都是不利的D．

不產(chǎn)生變異的生物才能生存當堂檢測第六章生物的進化C森林時期工業(yè)時期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%2.某島嶼上存在著尺蛾的兩個變種，該地區(qū)原為森林，后建設成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時期的兩個變種尺蛾的數(shù)量比。這些變化產(chǎn)生的原因是（）A.灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B.工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾C.自然選擇作用D.人工選擇的作用當堂檢測第六章生物的進化C3.下列哪項不是生物進化的原材料（）基因突變基因重組不遺傳的變異染色體變異當堂檢測第六章生物的進化4.生物的變異可以為進化提供原材料。下列關于變異與進化的敘述，不正確的是（）A.自然選擇直接選擇的是個體的表型B.種群中控制某一性狀的全部等位基因的總和稱為基因庫C.自然選擇導致種群的基因頻率發(fā)生定向改變D.樺尺蠖種群顏色的變化是一種適應性進化，這種適應性變化是自然選擇所造成的B理解隔離的定義、類型，闡明隔離在物種形成中的作用?？茖W思維運用歸納和綜合的思維方法，概括出物種形成的兩種過程的概念模型。第六章生物的進化生命觀念計算種群基因頻率定義法公式法：

純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率遺傳平衡定律條件：1、種群很大；2、個體間自由交配；3、無遷入遷出；

4、沒有自然選擇；5、沒有基因突變公式：PAA=PA2PAa=2PA×Pa

Paa=Pa2

應用人群中常染色體上基因頻率的計算可直接套用公式男性群體：X染色體上某基因的基因頻率=基因型頻率女性群體：可直接套用公式回顧舊知第六章生物的進化新課導入曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾，雖然基因頻率發(fā)生了變化，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同一個物種？深色樺尺蛾和淺色樺尺蛾第六章生物的進化關于物種什么是物種，如何定義？能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱為一個物種。物種01可交配02后代可育第六章生物的進化關于物種世界各地的人雖然各有不同，但他們之間可以彼此通婚，并且產(chǎn)生可育的后代。因此，全世界的人在生物學上屬于同一個物種——智人種。第六章生物的進化關于物種馬和驢是不是同一個物種呢？不是。+=騾子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(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫作生殖隔離。騾是不育的，因此，馬和驢之間存在生殖隔離，它們屬于兩個物種。第一種情況第二種情況第三種情況第六章生物的進化生殖隔離種群間個體不能自由交配。有些能交配，但胚胎期致死。能交配并成功繁殖出子代，但其后代無生育能力。第六章生物的進化生殖隔離喜鵲和麻雀是不是同一物種？不是。存在生殖隔離。第六章生物的進化在自然界，是不是同一物種的個體都生活在一起呢？由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙，每一個物種總是被分成一個一個或大或小的群體，這些群體就是不同的種群。例如，兩個池塘里的鯉魚。地理隔離第六章生物的進化同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象，叫做地理隔離。地理障礙基因交流導致不能進行由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了生殖隔離，它們形成兩個不同的亞種。形成生殖隔離形成不同的物種隔離的總結第六章生物的進化不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象，統(tǒng)稱為隔離。兩種情況地理隔離&生殖隔離隔離的實質阻止種群間的基因交流。第六章生物的進化提出疑問地理隔離和生殖隔離有沒有什么聯(lián)系呢？對于生物的進化有何作用呢？達爾文在環(huán)球考察中觀察到一個奇怪的現(xiàn)象。加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個主要島嶼組成，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160~950km。第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用加拉帕戈斯群島的地雀這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。但是在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀。第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用思考討論1.設想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用思考討論不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。2.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用思考討論不同島嶼的自然環(huán)境條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝不同的方向改變。3.對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響？第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用思考討論不會。因為地雀個體間存在基因的交流，不會形成生殖隔離。4.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用地理隔離加拉帕戈斯群島的地雀的形成方式基因交流阻斷突變、基因重組和自然選擇發(fā)生導致基因頻率改變導致種群的基因庫出現(xiàn)差異導致差異進一步加大生殖隔離形成形成新的物種第六章生物的進化隔離在物種形成中的作用變異1隔離是物種形成的必要條件。基因頻率的