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(共43张PPT)
第6章　生物的进化
第3节　种群基因组成的变化与物种的形成
一　种群基因组成的变化
素养目标：1.生命观念：通过理解关键词的方法，把握种群、种群基因库、基因频率 等核心概念的内涵和外延。2.科学思维：利用数学方法，探讨自然选择会导致种群基 因频率发生定向改变。3.社会责任：通过探究抗生素对细菌的选择作用，理解耐药菌 的出现是可遗传变异的结果，耐药菌比例的增大是抗生素选择的结果，初步建立合理 使用抗生素的科学观念。
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研习任务一　种群和种群基因库
梳理　教材
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互动　探究
1. 为什么进化的基本单位是种群而不是个体？
提示：因为在生物繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传，因此，研 究生物的进化时仅仅研究个体是否与环境相适应是不够的，还必须研究种群基 因组成的变化。
2. 一个果蝇种群中，由于环境的变化，基因型为aa的个体不能存活，随机交配繁殖多 代后，a的基因频率将如何变化？
提示：基因型为aa的个体不断被淘汰，但a基因随着杂合子保存下来，所以a基因的基 因频率将越来越小，但不会为0。
重点　理解
1. 基因频率的计算
（1）某基因
（2）已知基因型频率计算基因频率
①常染色体上基因频率的计算
一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因 型频率。
（3）自由交配时基因频率与基因型频率的计算公式
①设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则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）
2. 自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律
交配方式 基因频率 基因型频率
自交 不改变 改变，且纯合子增多，杂合子减少
自由
交配 处于遗传平衡 不改变 不改变
处于遗传平衡 改变 改变
（1）在种群中，一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
（2）一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率。
随堂　练习
A. 75％ B. 50％ C. 42％ D. 21％
解析：根据题意可知，合并后的种群中A基因频率为（80％＋60％）÷2＝70％，a基 因频率为（20％＋40％）÷2＝30％，根据“两个种群完全合并为一个可随机交配的 种群”可知，下一代中Aa的基因型频率是2×70％×30％＝42％，故C项正确。
C
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研习任务二　种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响
梳理　教材
1. 可遗传变异为生物进化提供原材料
注意：突变的有害和有利不是绝对的，这往往取决于生物生存的环境。
2. 自然选择对种群基因频率变化的影响
√
×
×
×
互动　探究
1. 决定生物进化方向的是可遗传变异还是自然选择？为什么？
提示：自然选择。可遗传变异是不定向的，不能决定生物进化的方向，只能为生物进 化提供原材料；自然选择是定向的，决定着生物进化的方向。
2. 变异的有利和有害是绝对的吗？为什么？
提示：不是。变异的有利或者有害取决于生物的生存环境，是相对的而非绝对的。
重点　理解
1. 进化中的“定向”与“不定向”
（1）变异是不定向的。
（2）自然选择是定向的。
（3）种群基因频率的变化是定向的。
（4）生物进化是定向的。
2. 影响种群基因频率变化的因素
（1）外因：自然选择。
（2）内因：基因突变和部分染色体变异（如缺失和重复等）能直接引起基因频率的 变化，基因重组只改变了基因型频率，在自然选择的作用下淘汰部分个体后可引起基 因频率的变化。
3. 变异先于环境选择
（1）变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不能定向诱发基因 突变。
（2）变异是不定向的，而自然选择能定向改变种群基因频率，从而使种群发生定向 进化。
（3）生物体内产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择和种群繁衍，控制有利 变异的基因不断积累，控制不利变异的基因逐渐被淘汰，种群的基因频率发生定向改 变，从而导致生物沿着一定方向缓慢进化。因此，生物进化的方向是由自然选择决定 的。如下图所示：
随堂　练习
A. 现代生物进化理论是以达尔文的自然选择学说为核心形成的
B. 自然选择会使种群的基因频率发生定向改变，所以自然选择决定生物进化的方向
C. 在环境条件保持稳定的前提下，种群的基因频率不会发生变化
D. 突变和基因重组只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向
C
解析：自然选择学说是现代生物进化理论的核心内容，A正确；自然选择通过定向改 变种群基因频率而使生物朝着一定的方向进化，B正确；引起基因频率变化的因素有 突变、自然选择、迁入和迁出、遗传漂变等，环境条件保持稳定的前提下，也会由于 基因突变，迁入、迁出等因素引起种群基因频率的变化，C错误；突变和基因重组提 供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向，生物进化的方向是由自然选择决定 的，D正确。
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研习任务三　探究抗生素对细菌的选择作用
梳理　教材
1. 实验原理
一般情况下，一定浓度的 会杀死细菌，但变异的细菌可能产生 。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加 ， 有可能存活下来。
抗生素　
耐药性
抗生素　
耐药菌　
2. 实验步骤
底部　
垂直　
无菌的涂布器　
培养基平板　
不含抗生素　
含抗生素　
抑菌圈　
抑菌圈　
抑菌圈边缘　
液
体培养基　
3. 实验现象
与区域①相比，区域②③④纸片周围会出现抑菌圈；区域②③④抑菌圈的平均直径逐 代变小。
4. 实验结论
①细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异。
②抗生素的选择作用导致耐药菌比例逐代升高。
5. 注意事项
实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造 成污染。
×
√
×
互动　探究
1. 细菌耐药性变异的产生与抗生素有关吗？为什么？
提示：无关。因为抗生素并非诱变因子。
2. 细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗？为什么？
提示：不是。因为细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有 不定向性。
3. 抗生素滤纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小？
提示：因为经过抗生素的持续多代筛选，细菌中的耐药个体越来越多，种群的耐药性 越来越强。
重点　理解
（1）抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。
（2）细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
（3）滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈。
随堂　练习
C
A. 细菌的抗性出现在接触氨苄青霉素后
B. 抑菌圈直径越大说明细菌抗药性越强
C. 抗生素的选择作用使细菌抗药基因的基因频率升高
D. 可通过提高抗生素浓度避免“超级细菌”的产生
解析：细菌的抗性出现在接触氨苄青霉素之前，A错误；抑菌圈直径的大小可以反映 细菌的抗药性，抑菌圈直径越大，说明其抗药性越弱，B错误；抗生素的存在对细菌 的抗药性变异起到了选择作用，使细菌抗药基因的基因频率升高，C正确；提高抗生 素浓度，会加强对细菌抗药性变异的选择作用，导致“超级细菌”的产生，D错误。
[知识结构]
[主题要点]
1. 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
2. 一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。在一个种群基 因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。
3. 基因突变产生新的等位基因，可以使种群的基因频率发生变化。
4. 可遗传的变异提供了生物进化的原材料。可遗传的变异来源于基因突变、基因重 组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变。
5. 突变和重组都是随机的、不定向的。突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取 决于生物的生存环境。
6. 在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方 向不断进化。
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课堂小测试
A. 同一物种不同种群的基因库可能有所差异
B. 自然状态下，一个生物个体的死亡一般不会导致种群基因库的变化
C. 种群中每个个体含有该种群基因库的全部基因
D. 基因突变可改变种群基因库的组成
解析：同一物种不同种群生活的环境不同，其基因库可能存在差异，A正确；自然状 态下一个种群含有许多个体，基因库一般不会因某个个体死亡而变化，而是在代代相 传中保持和发展，B正确；种群中的每个个体含有种群基因库中的部分基因，C错 误；可遗传的变异均可能改变种群基因库的组成，可遗传的变异包括基因突变、基因 重组和染色体变异，D正确。
C
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A. 种群是生物进化的基本单位
B. 基因库在代代相传的过程中保持稳定不变
C. 生物进化实质上是种群基因频率发生变化的过程
D. 自然选择决定生物进化的方向
解析：生物进化以种群为基本单位，A正确；基因库可在代代相传的过程中保持和发 展，B错误；进化的实质是种群的基因频率的改变，C正确；自然选择决定生物进化 的方向，D正确。
B
A. 非洲疟疾流行地区a基因的频率大约为30％
B. 美洲黑人中a基因频率的下降是环境选择的结果
C. 非洲疟疾流行地区，镰状细胞贫血携带者的比例可能会增加
D. 在一定外界条件下，有害的突变基因可转变为有利的基因
A
解析：根据题干信息无法计算出非洲疟疾流行地区a基因的频率，A错误；基因突变 能够改变基因频率，而基因频率的改变是自然选择的结果，B正确；非洲疟疾流行地 区，镰状细胞贫血携带者不发病，且对疟疾的抵抗力更高，更适应环境，所以其所占 比例可能会增加，C正确；在一定外界条件下，有害的突变基因可转变为有利的基 因，D正确。
A. 使用草甘磷导致E酶基因突变是植物产生抗性的根本原因
B. 草甘磷抗性基因频率的升高意味着种群发生了进化
C. 黑麦草种群草甘磷抗性提高是草甘磷定向选择的结果
D. 轮换使用不同作用机理的除草剂有助于减缓抗性发展
A
解析：基因突变不是由于草甘磷的使用导致的，而是草甘磷发挥了选择作用，A错 误；进化的实质是基因频率的改变，草甘磷抗性基因频率的升高意味着生物进化，B 正确；草甘磷具有选择作用，黑麦草种群草甘磷抗性提高是草甘磷定向选择的结果， C正确；轮换使用不同的除草剂，选择也不同，故轮换使用不同作用机理的除草剂有 助于减缓抗性发展，D正确。
A. 金鱼草种群中全部C和c的总和构成其基因库
B. 不同花色数量的差异是由适应环境的变异造成的
C. 基因重组产生的粉红花为自然选择提供选择材料
D. 种群中C的基因频率为55％，Cc的基因型频率为40％
解析：金鱼草种群中全部个体所含的全部基因构成基因库，不仅仅是C、c这对等位基 因，A错误；不同花色数量的差异是自然选择的结果，B错误；产生粉红花不属于基 因重组，C错误；种群中C的基因频率为（35×2＋40）/[（35＋40＋25）×2]×100％ ＝55％，Cc的基因型频率为40/（35＋40＋25）×100％＝40％，D正确。
D
6. 细菌对各种抗生素的药敏程度实验方法如图，将含有一定浓度不同抗生素的滤纸 片放置在已接种被检菌的固体培养基表面，抗生素向周围扩散，如果抑制被检菌生 长，则在滤纸片周围出现抑菌圈（图中里面的圈），结果如图1所示。
（1）衡量本实验结果的指标是 　　　　　　　　。
解析：（1）衡量实验结果的指标即对实验结果的表述，本实验是利用抗生素抑制细菌的生长来表述实验结果。
抑菌圈的大小
（2）图1中最有效的是B培养皿中的抗生素。用上述最有效的抗生素对细菌进行处 理，并测定细菌数量变化，如图2所示：
①向培养基中加抗生素的时刻为 　　　点。
B
前
选择
③尽管有抗药性基因存在，但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染，原因在于细 菌种群中 　　　　　　　　　　　　　。
解析：（2）①抗生素会使细菌中不具抗药性的个体大量死亡从而使其数量下降，所以B点是使用抗生素的起点。②变异是不定向的，而自然选择是定向的，细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了，自然选择是性状的选择者，而不是诱导者。③在细菌种群中，含有抗药性基因的个体只占极少数。
只有少数细菌有抗药性基因

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