種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化

過(guò)度繁殖有限的資源+導(dǎo)致生存斗爭(zhēng)+遺傳變異導(dǎo)致適者生存+有利性狀遺傳導(dǎo)致生物新類型出現(xiàn)達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)達(dá)爾文把適者生存，不適者被淘汰的過(guò)程叫做自然選擇。主要內(nèi)容：如果在灰色翅（aa）昆蟲(chóng)的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa）的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么昆蟲(chóng)的翅色將怎樣變化？1.該綠色個(gè)體一定能被選擇下來(lái)嗎？為什么？不一定，綠色個(gè)體即使不被捕食者捕食，也可能因其他原因中途夭折2.如果該綠色個(gè)體能很好地生活下來(lái)，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代呢？與其他個(gè)體交配(有性生殖)思考：3.如果該綠色翅個(gè)體（Aa）與其他個(gè)體（aa）交配，后代的翅色一定是綠色嗎？不一定，后代可能會(huì)出現(xiàn)灰色翅的個(gè)體第2節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1.解釋種群、基因庫(kù)、基因頻率等概念。（重點(diǎn)）2.運(yùn)用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的改變。（難點(diǎn)）一、種群是生物進(jìn)化的基本單位(1)概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。

種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代。

生活在這里的每一種動(dòng)物、植物和微生物都構(gòu)成一個(gè)種群。生物個(gè)體通過(guò)繁殖將自己的基因傳遞給后代。1.種群例：判斷下列是否屬于種群（1）一個(gè)池塘中的全部鯉魚(yú)（2）一個(gè)池塘中的全部雄鯉魚(yú)（3）一個(gè)池塘中的全部魚(yú)（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的全部蒲公英種群概念的要點(diǎn)：1.同種生物的全部個(gè)體，概念的外延不能擴(kuò)大，也不能縮小。2.個(gè)體之間必須可以相互交配，實(shí)現(xiàn)基因的交流和傳遞。3.一個(gè)物種可以形成很多種群。閱讀教材P114的第三自然段，探究并回答問(wèn)題。種群在繁衍過(guò)程中，個(gè)體有新老交替，基因卻代代相傳。這句話表明種群在進(jìn)化過(guò)程中處于什么地位？提示：說(shuō)明在自然界中，種群是生物繁殖、進(jìn)化的基本單位。（2

）.種群的特點(diǎn)：

種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配實(shí)現(xiàn)基因交流，并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代。

同前一年的蝗蟲(chóng)種群相比，新形成的蝗蟲(chóng)種群在基因組成上會(huì)有什么變化嗎？

性狀是由基因控制的，因此研究生物的進(jìn)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呢？由此人們提出基因庫(kù)和基因頻率的概念。（1

）.基因庫(kù)：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。（2

）.基因頻率：

在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%（3

）.基因型頻率：

在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因型的個(gè)體占個(gè)體總數(shù)的比率。2.基因庫(kù)與基因頻率某樺尺蠖種群中，黑色翅的基因?yàn)镾，淺色翅的基因位s，抽樣調(diào)查100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為SS、Ss、ss的個(gè)體分別為10、20、70個(gè)、問(wèn)S、s基因頻率是多少？SS基因型頻率=10/100=10%Ss基因型頻率=20/100=20%ss

基因型頻率=70/100=70%S=10×2+20

________________________100×2=20%100×2s=70×2+20

________________________=80%S=10%+1/2×20%s=70%+1/2×20%=20%=80%3.基因頻率的計(jì)算每種基因型頻率是多少？就這對(duì)等位基因來(lái)說(shuō)，每個(gè)個(gè)體可以看做含有2個(gè)基因。100個(gè)個(gè)體有200個(gè)等位基因(1)某基因在常染色體上基因頻率=某基因的數(shù)目該種群個(gè)體數(shù)×2×100%某工廠有男女職工各50人，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女色盲1人，女性攜帶者7人。男性色盲4人，求XB、Xb的基因頻率。解:×100%5×2＋15＋11200×2＋200Xb%==6%(2)某基因只出現(xiàn)在X染色體上就B、b這對(duì)等位基因來(lái)說(shuō)，每個(gè)女性個(gè)體含有2個(gè)基因，每個(gè)男性個(gè)體含有1個(gè)基因。共有50×2+50×1=150個(gè)基因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(3)通過(guò)基因型頻率計(jì)算基因頻率某樺尺蠖種群中，黑色翅的基因?yàn)锳，淺色翅的基因位a，抽樣調(diào)查100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa、aa的個(gè)體分別為30、60、10個(gè)。若該種群非常大，所有雌雄個(gè)體間隨機(jī)交配，沒(méi)有遷入和遷出，無(wú)自然選擇，無(wú)突變，根據(jù)孟德?tīng)柗蛛x定律計(jì)算：（1）該種群產(chǎn)生的S、s配子的比率各是多少？

（2）F1代的基因型頻率各是多少？

（3）F1代種群的基因頻率各是多少？（4）將計(jì)算結(jié)果填入表格，想一想，F(xiàn)2代、F3代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)改變嗎？一、種群是進(jìn)化的基本單位1.某樺尺蠖種群，黑色翅基因?yàn)锳，淺色翅基因?yàn)閍，抽樣調(diào)查100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa、aa的分別為30、60、10個(gè)，若該種群為親本，如果滿足隨機(jī)交配等理想條件，根據(jù)孟德?tīng)柗蛛x定律計(jì)算：（1）該種群產(chǎn)生的A、a配子的比率各是多少？親代基因型頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）親代配子比率A（30%）A（30%）a（30%）a（10%）A=60%a=40%一、種群是進(jìn)化的基本單位（2）F1代的基因型頻率？（3）F1代的基因頻率是多少？

36%24%16%AAAaAa24%aaA（60%）a（40%）卵子A

（60%）a（40%）精子F1代基因型頻率AA%=36%Aa%=48%aa%=16%

（1）該種群產(chǎn)生的A、a配子的比率分別為：60%40%(一)種群是進(jìn)化的基本單位親代基因型頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）親代配子的比率A（60%）s（40%）F1代基因型頻率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）F1代基因頻率F2代基因型頻率F2代基因頻率F3代基因型頻率F3代基因頻率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）AA（36%）Aa（48%）aa（16%）A（60%）A（60%）a（40%）a（40%）A（60%）a（40%）親代F1代F2代F3代…基因型頻率AA30%36%36%36%…Aa60%48%48%48%…aa10%16%16%16%…基因頻率A60%60%60%60%…a40%40%40%40%…理想條件：①該種群非常大；②所有的雌雄個(gè)體都能自由交配；③沒(méi)有遷入和遷出；④無(wú)自然選擇的作用；⑤不發(fā)生突變。用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化——遺傳平衡定律1908年，英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別提出關(guān)于基因穩(wěn)定性的見(jiàn)解。他們指出，一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下五個(gè)條件的情況下，1、種群很大。2、隨機(jī)交配。3、沒(méi)有突變發(fā)生。4、沒(méi)有個(gè)體遷入遷出。5、沒(méi)有自然選擇那么，這個(gè)種群的基因頻率和基因型頻率在遺傳中是穩(wěn)定不變的，保持平衡（這一定律又稱哈迪——溫伯格定律）。設(shè)種群中，A基因頻率=p，a基因頻率=q，因?yàn)椋╬＋q）=A%+a%=1，所以（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1AA基因型頻率=p2；

aa基因型頻率=q2；Aa基因型頻率=2pq基因頻率與基因型頻率的計(jì)算公式。設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p+q=1。即：AA的基因型頻率=p2，Aa的基因型頻率=2pq，aa的基因型頻率=q2。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)③實(shí)例：若已知AA的基因型頻率為m，則A的基因頻率為。

在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示）占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率分別為（）

A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36A

隱性性狀者為16%，即aa=16%，a的基因頻率是a=40%，A的基因頻率是A=1-40%=60%；根據(jù)遺傳平衡定律該人群中AA的基因型頻率是AA=60%×60%=0.36，Aa的基因型頻率是Aa=2×40%×60%=0.48，2.上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？3.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(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？突變產(chǎn)生的新基因會(huì)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(duì)生物體是有益還是有害的，這取決于生物生存的環(huán)境。不可能同時(shí)都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)就少一些二、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料基因突變?nèi)旧w變異突變2.種群基因突變數(shù)=個(gè)體基因數(shù)×_______×個(gè)體數(shù)3.可遺傳變異的形成突變率種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異多種多樣的基因型基因重組新的等位基因基因突變產(chǎn)生4.可遺傳的變異的特點(diǎn)5.可遺傳的變異的結(jié)果：只提供了生物進(jìn)化的原材料，不能決定_______________。生物進(jìn)化的方向隨機(jī)性不定向性6.可遺傳的變異的利害性：變異的有利和有害是_____的，是由_________決定的。相對(duì)生存環(huán)境提出問(wèn)題：種群中s基因（淺色性狀）的頻率為什么越來(lái)越低？作出假設(shè)？？？【探究】自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響

(19世紀(jì)中葉)(20世紀(jì)中葉)（S）頻率為5%（S）頻率為95%（s）頻率為95%（s）頻率為5%課本P11619世紀(jì)長(zhǎng)滿地衣樹(shù)干上的樺尺蠖20世紀(jì)黑褐色樹(shù)干上的樺尺蠖【探究】自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響

(19世紀(jì)中葉)(20世紀(jì)中葉)提出問(wèn)題：種群中s基因（淺色性狀）的頻率為什么越來(lái)越低？作出假設(shè)：黑褐色環(huán)境，不利于淺色樺尺蠖的生存，環(huán)境的選擇作用使s基因頻率越來(lái)越低。第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%Ss20%ss70%基因頻率S20%s80%驗(yàn)證假設(shè)：數(shù)學(xué)建模1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹(shù)干變黑的環(huán)境條件下，使種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少？第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%ss70%基因頻率S20%s80%驗(yàn)證假設(shè)：數(shù)學(xué)建模1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹(shù)干變黑的環(huán)境條件下，使種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少？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%升高降低驗(yàn)證假設(shè)：數(shù)學(xué)建模1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹(shù)干變黑的環(huán)境條件下，使種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少？自然選擇條件下種群基因頻率理想條件下種群基因頻率得出結(jié)論：環(huán)境的選擇作用使s基因頻率越來(lái)越低1.在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣