2024年新教材高中生物第6章生物的進化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第1課時種群基因組成的變化導(dǎo)學(xué)案新人教版必修2

第3節(jié)種群基因組成的變更與物種的形成[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.舉例說明種群、基因庫、基因頻率的概念，學(xué)會用數(shù)學(xué)方法探討基因頻率的變更。2.結(jié)合教材闡明突變和基因重組是生物進化的原材料。3.探究自然選擇對種群基因頻率的影響。第1課時種群基因組成的變更學(xué)問點一種群和種群基因庫1．種群是生物進化的基本單位自然選擇干脆作用的是生物個體，而且是個體的eq\o(□,\s\up3(01))表型，但個體eq\o(□,\s\up3(02))表型會隨著個體的eq\o(□,\s\up3(03))死亡而消逝，確定表型的基因卻可以通過eq\o(□,\s\up3(04))生殖而世代持續(xù)，并且在群體中擴散，因此生物進化應(yīng)當(dāng)探討群體的eq\o(□,\s\up3(05))基因組成的變更。2．種群和種群基因庫(1)種群概念：生活在eq\o(□,\s\up3(06))肯定區(qū)域的eq\o(□,\s\up3(07))同種生物的eq\o(□,\s\up3(08))全部個體的集合。(2)種群特點①種群中的個體并不是機械地集合在一起。②一個種群其實就是一個eq\o(□,\s\up3(09))繁殖的單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的eq\o(□,\s\up3(10))基因遺傳給后代。③種群在繁衍過程中，eq\o(□,\s\up3(11))個體有新老交替，eq\o(□,\s\up3(12))基因卻代代相傳。(3)基因庫和基因頻率①基因庫：一個種群中全部個體所含有的eq\o(□,\s\up3(13))全部基因，叫作這個種群的基因庫。②基因頻率a．概念：在一個種群基因庫中，某個基因占eq\o(□,\s\up3(14))全部等位基因數(shù)的比值。b．計算公式：基因頻率＝eq\f(某種基因數(shù)目,限制同種性狀的等位基因的總數(shù))。,eq\a\vs4\al(問題探究)種群的基因庫是始終不變的嗎？試分析緣由。提示：不是?；蛲蛔儭⑷旧w變異、自然選擇、種群個體的遷入、遷出等都會使種群的基因庫發(fā)生變更。[例1]德國小蠊(二倍體)是常見的室內(nèi)昆蟲。隨機取樣的德國小蠊個體中，ss個體數(shù)為6，SS個體數(shù)為26，Ss個體數(shù)為18。則s的基因頻率為()A．0.26 B．0.3C．0.46 D．0.58解題分析s的基因頻率＝eq\f(s基因總數(shù),S基因總數(shù)＋s基因總數(shù))＝eq\f(6×2＋18,6＋26＋18×2)×100%＝30%。答案B[例2]蝸牛的有條紋(A)對無條紋(a)為顯性。在一個地區(qū)的蝸牛種群內(nèi)，有條紋(AA)個體占55%，無條紋個體占15%，若蝸牛間進行自由交配得到F1，則A基因的頻率是()A．30% B．62%C．60% D．70%解題分析依據(jù)題意可知，Aa個體占30%，則A的基因頻率為55%＋30%×1/2＝70%，a的基因概率為15%＋30%×1/2＝30%，D正確。答案D[例3]在一次紅綠色盲的調(diào)查中共調(diào)查男女各200名，調(diào)查發(fā)覺，女性紅綠色盲基因的攜帶者15人，女性色盲5人，男性色盲11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是()A．4.5% B．6%C．9% D．7.8%解題分析XBXb15人，XbXb5人，XbY11人，所以基因b的數(shù)目＝15×1＋5×2＋11×1＝36個，因此，紅綠色盲基因的頻率＝eq\f(36,200×2＋200)×100%＝6%。答案B[例4]在某一遵循遺傳平衡定律的人群中，經(jīng)調(diào)查得知，隱性性狀者為16%，則該性狀不同類型的基因型頻率分別是(按AA、Aa、aa依次排列)()A．0.36、0.48、0.16 B．0.48、0.36、0.16C．0.16、0.48、0.36 D．0.16、0.36、0.38解題分析由題干可知，該人群中隱性性狀者為16%，即aa＝16%，依據(jù)遺傳平衡公式a2＝aa基因型頻率可得，a的基因頻率是eq\r(16)%即40%，A的基因頻率是1－40%＝60%，因此該人群中AA的基因型頻率＝(A的基因頻率)2＝60%×60%＝0.36，Aa的基因型頻率＝2×(A的基因頻率)×(a的基因頻率)＝2×40%×60%＝0.48，A正確。答案A技法提升有關(guān)基因頻率計算題的解法(1)常染色體上基因頻率的計算①已知各基因型及其個體的數(shù)量，求基因頻率。此類題型可用定義公式計算，即某基因的頻率＝[(該基因純合子個體數(shù)×2＋雜合子個體數(shù))÷(總個體數(shù)×2)]×100%。②已知基因型頻率，求基因頻率。此類題型可以將百分號去掉，按定義公式計算或干脆用“某基因的基因頻率＝該基因純合子的百分比＋雜合子百分比的1/2”來代替。如基因A的頻率＝AA的頻率＋1/2Aa的頻率，基因a的頻率＝1－基因A的頻率。(2)位于性染色體上基因頻率的計算A的基因頻率＝eq\f(2NXAXA＋NXAXa＋NXAY,2NXAXA＋NXAXa＋NXaXa＋NXAY＋NXaY)×100%，a的基因頻率＝eq\f(2NXaXa＋NXAXa＋NXaY,2NXaXa＋NXAXa＋NXAXA＋NXaY＋NXAY)×100%。(N表示基因型的個體數(shù))(3)遺傳平衡狀態(tài)下基因頻率的計算①遺傳平衡狀態(tài)的條件：a．種群特別大。b．種群中全部的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代。c．沒有基因突變的發(fā)生。d．沒有遷入和遷出。e．沒有自然選擇(不同個體生存和繁殖的機會是相等的)。②基因頻率與基因型頻率的計算公式設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)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。③若已知AA的基因型頻率為m，則A的基因頻率為eq\r(m)。學(xué)問點二種群基因頻率的變更和自然選擇對種群基因頻率的影響1．種群基因頻率的變更

(2)可遺傳變異的形成eq\o(□,\s\up3(03))基因突變產(chǎn)生新的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的eq\o(□,\s\up3(04))基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。(3)變異的有利和有害是相對的，是由eq\o(□,\s\up3(05))環(huán)境確定的。2．自然選擇對種群基因頻率的影響(1)實例分析(樺尺蠖體色進化)(2)原理分析(3)生物進化的實質(zhì)：在eq\o(□,\s\up3(09))自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生eq\o(□,\s\up3(10))定向變更，導(dǎo)致生物朝著eq\o(□,\s\up3(11))肯定的方向不斷進化。[例1]依據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，下列說法正確的是()A．突變、重組和自然選擇都是定向的B．生物進化的實質(zhì)是種群基因型頻率的變更C．種群內(nèi)基因頻率的變更在世代間具有連續(xù)性D．種群內(nèi)基因頻率變更的偶然性隨種群數(shù)量下降而減小解題分析突變和重組是不定向的，自然選擇是定向的，A錯誤；生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的變更，B錯誤；種群中基因頻率的變更在世代間具有連續(xù)性，導(dǎo)致生物不斷進化，C正確；種群中基因頻率變更的偶然性隨種群數(shù)量下降而增大，D錯誤。答案C[例2]下列有關(guān)基因頻率與生物進化的描述，正確的是()A．生物在進化的過程中不肯定有基因頻率的變更B．生物只要發(fā)生進化，基因頻率就會變更C．變異使基因頻率定向變更D．只有基因突變，才導(dǎo)致基因頻率發(fā)生變更解題分析生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的變更，只要生物進化了，基因頻率肯定發(fā)生了變更，A錯誤，B正確；變異是不定向的，自然選擇可使基因頻率發(fā)生定向變更，C錯誤；基因頻率的變更與突變、遷入和遷出、自然選擇等多種因素有關(guān)，D錯誤。答案B學(xué)問點三探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用1．原理：一般狀況下，肯定濃度的抗生素會殺死eq\o(□,\s\up3(01))細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生eq\o(□,\s\up3(02))耐藥性。在試驗室連續(xù)培育細(xì)菌時，假如向培育基中添加eq\o(□,\s\up3(03))抗生素，耐藥菌有可能存活下來。2．目的要求：通過視察細(xì)菌在含有抗生素的培育基上的生長狀況，探究抗生素對細(xì)菌的eq\o(□,\s\up3(04))選擇作用。3．方法步驟(1)用記號筆在培育皿的底部畫eq\o(□,\s\up3(05))2條相互垂直的直線，將培育皿分為4個區(qū)域，分別標(biāo)記為①～④。(2)取少量細(xì)菌的培育液，用eq\o(□,\s\up3(06))無菌的涂布器(或無菌棉簽)勻稱地涂抹在培育基平板上。(3)用無菌的鑷子先夾取1張eq\o(□,\s\up3(07))不含抗生素的紙片放在①號區(qū)域的中心，再分別夾取1張eq\o(□,\s\up3(08))抗生素紙片放在②～④號區(qū)域的中心，蓋上皿蓋。(4)將培育皿倒置于eq\o(□,\s\up3(09))37_℃的恒溫箱中培育eq\o(□,\s\up3(10))12～16h。(5)視察培育基上細(xì)菌的生長狀況。紙片旁邊是否出現(xiàn)了抑菌圈？假如有，測量和記錄每個試驗組中eq\o(□,\s\up3(11))抑菌圈的直徑，并取平均值。(6)從eq\o(□,\s\up3(12))抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到eq\o(□,\s\up3(13))已滅菌的液體培育基中培育，然后重復(fù)步驟(2)～(5)。如此重復(fù)幾代，記錄每一代培育物抑菌圈的直徑。留意：試驗結(jié)束后，應(yīng)將耐藥菌、培育基、紙片等進行eq\o(□,\s\up3(14))高溫滅菌處理。4．結(jié)果在培育基上eq\o(□,\s\up3(15))有(填“有”或“無”)細(xì)菌生長，在放有抗生素紙片的區(qū)域eq\o(□,\s\up3(16))無(填“有”或“無”)細(xì)菌生長。連續(xù)培育幾代后，抑菌圈的直徑會eq\o(□,\s\up3(17))變小。5．結(jié)論抗生素對細(xì)菌具有eq\o(□,\s\up3(18))定向選擇作用。eq\a\vs4\al(問題探究)為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？提示：抗生素能夠殺死細(xì)菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細(xì)菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌。eq\a\vs4\al(問題探究)在本試驗的培育條件下，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？提示：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，在本試驗的環(huán)境條件下，耐藥性細(xì)菌的存活率高，故為有利變異。有利于細(xì)菌的變異對人類是有害的，面對不同的主體，應(yīng)辯證地看待變異的有利有害性。eq\a\vs4\al(問題探究)濫用抗生素的現(xiàn)象特別普遍。例如，有人生病時覺得去醫(yī)院很麻煩，就干脆吃抗生素；有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認(rèn)為這些做法會有什么后果？提示：濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，抗藥性不斷增加，導(dǎo)致抗生素藥物失效。[例1]2015年4月14日《楚天都市報》報道：湖北爆發(fā)致命超級細(xì)菌，導(dǎo)致一名3歲男童死亡。超級細(xì)菌是指對多數(shù)抗生素耐藥的細(xì)菌，能讓抗生素失效造成人體嚴(yán)峻感染。下列關(guān)于超級細(xì)菌的敘述不符合達爾文進化觀點的是()A．超級細(xì)菌對多數(shù)抗生素具有耐藥性，是抗生素不斷選擇的結(jié)果B．細(xì)菌中原來就存在對抗生素具有耐藥性的個體C．抗生素的選擇和細(xì)菌的變異都是定向的D．新品種抗生素的運用會影響超級細(xì)菌的進化解題分析抗生素的選擇是人為條件下的選擇，是定向的，但細(xì)菌的變異是非定向的，C項符合題意；細(xì)菌中原來就有對抗生素具有耐藥性的和不具有耐藥性的個體，在抗生素的運用過程中，具有耐藥性的細(xì)菌存活下來，并將這種耐藥性遺傳給下一代，不具有耐藥性的細(xì)菌死亡，所以超級細(xì)菌對多數(shù)抗生素具有耐藥性是抗生素不斷選擇的結(jié)果，A項和B項均不符合題意；環(huán)境的定向選擇作用確定著生物進化的方向，當(dāng)環(huán)境因素發(fā)生變更時，會影響生物進化的方向，所以新品種抗生素的運用會影響超級細(xì)菌的進化，D項不符合題意。答案C[例2]醫(yī)學(xué)上在治療由細(xì)菌引起的感染性疾病時，通常要進行細(xì)菌的耐藥性監(jiān)測，試驗方法如下：將含有肯定濃度但抗生素種類不同的濾紙片，放置在已接種被檢菌的固體培育基表面，抗生素向四周擴散，假如抑制細(xì)菌生長，則在濾紙片四周出現(xiàn)抑菌圈(圖中里面的圈)，結(jié)果如圖所示。(1)圖中最有效的是________培育皿中的抗生素，緣由是________________________。(2)用上述最有效的抗生素對細(xì)菌進行處理，并測定細(xì)菌數(shù)量變更，試驗結(jié)果如圖所示，向培育基中加抗生素的時刻為b點，理由是抗生素使細(xì)菌中____________的個體大量死亡而數(shù)量下降。盡管有抗藥性基因存在，但運用抗生素仍舊能治療由細(xì)菌引起的感染，緣由在于細(xì)菌種群中________________________________。(3)假如長期運用同一種抗生素，細(xì)菌抗藥性會增加的緣由是________________________________________________________。解題分析(1)抗生素抑制細(xì)菌生長的作用越強，抑菌圈的直徑越大。(2)b點處細(xì)菌數(shù)量減小，雖然細(xì)菌中極少數(shù)具有抗藥性，但大多數(shù)不具有抗藥性的細(xì)菌能夠被殺死。(3)抗生素不斷對細(xì)菌進行選擇，抗藥性不斷積累。答案(1)BB的抑菌圈最大(2)不具抗藥性有抗藥性基因的個體占極少數(shù)(3)抗生素對細(xì)菌的抗藥性變異進行了定向選擇1．對種群概念的正確敘述是()A．不同空間中同種生物個體的總和B．生活在肯定區(qū)域的同種生物的全部個體C．一片水田中的全部魚的總和D．一個生態(tài)環(huán)境中有相互關(guān)系的動植物的總和答案B2．下列可作為一個基因庫的是()A．一條染色體上的全部基因B．一個個體所攜帶的全部基因C．一個生物具有的全部基因D．一個種群所含的全部基因答案D3．下列哪項不是生物進化的原材料()A．基因突變 B．基因重組C．不遺傳的變異 D．染色體變異答案C解析突變和基因重組為生物進化供應(yīng)了原材料，其中突變又包括基因突變和染色體變異。4．生物的變異可以為進化供應(yīng)原材料。下列關(guān)于變異與進化的敘述，不正確的是()A．自然選擇干脆選擇的是個體的表型B．種群中限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(dǎo)致種群的基因頻率發(fā)生定向變更D．樺尺蠖種群顏色的變更是一種適應(yīng)性進化，這種適應(yīng)性變更是自然選擇所造成的答案B解析一個種群中全部個體所含有的全部基因，稱為這個種群的基因庫，B錯誤。5