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甲：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。
乙：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。
问题探讨
甲：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。
乙：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。
问题探讨
这两种观点都有一定的道理，但都不全面。
因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。
第6章 第3节
人教版 高中生物必修2
一.种群和种群基因库
1.种群
定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
①一个池塘中的全部鱼
②一个池塘中的全部鲤鱼
③两个池塘内的全部青蛙
④一片草地上的全部植物
⑤一片草地上的成年梅花鹿
×
√
×
×
×
一片树林中的全部猕猴是一个种群
一片水田上的所有水稻是一个种群
判断下面例子是不是一个种群：
一定区域
同种生物
全部个体
种群的三个要素
一.种群和种群基因库
判断：
一个菜市场所有的白菜是不是一个种群？
不是！
2.种群的特点：
①种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
②种群是物种繁衍、生物进化的基本单位。
aa灰色
A 白色
aa
aa
aa
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。 研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。
3.基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
一.种群和种群基因库
种群基因库的组成是不断变化的，主要体现在基因频率和基因型频率的改变上。
其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分
这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。
4.基因频率：
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
5.基因型频率：
在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
=纯合子频率+1/2杂合子频率
× 100%
基因型频率=
某基因型个体总数
种群全部个体数
× 100%
一.种群和种群基因库
例：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，
从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是
30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？
基因型 AA Aa aa
数量 30 60 10
方法一：通过基因频率概念计算
A基因频率为:
a基因频率为：
= 40%
A% =
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
a% =
= 60%
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
× 100%
基因型 AA Aa aa
数量 30 60 10
方法二：通过基因型频率计算
A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
A基因频率= 30%+1/2×60% = 60%
a基因频率 = 10%+1/2×60% = 40%
AA基因型频率为: 30%
Aa基因型频率为: 60%
aa基因型频率为: 10%
a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率
在种群中，一对等位基因的
基因频率之和等于1，
基因型频率之和也等于1。
Q：繁殖时，新老种群在基因组成上有变化吗？
基因频率=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
= 该基因纯合子频率+1/2杂
合子频率
× 100%
基因型 AA Aa aa
数量 30 60 10
若基因只在X染色体上，而Y染色体没有，那基因频率怎么计算？
例：某种群中基因型XBXB有20个， XBY有5个， XBXb有20个， XbY有5个，计算下列基因频率和基因型频率：
（1）基因型频率： XBXB _______ XbY _______
（2）基因频率：XB______ Xb_______
40%
10%
XBXB基因型频率= XBXB个体数/所有个体= 40%
XbY基因型频率= XbY个体数/所有个体= 10%
XB基因频率= XB基因数/（ XB基因数+ Xb基因数）
72.2%
27.8%
P(Xb)=1-P(XB)=27.8%
XB基因型=
Xb基因型=
例2:某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11人，求XB,Xb的频率。
解:
×100%
5×2 ＋15 ＋11
200×2 ＋200
Xb%=
= 6%
XB%=1—6%
= 94%
基因频率=
某基因的总数
该对等位基因的总数
× 100%
(1）常染色体或X、Y染色体的同源区段上
(2）X染色体的非同源区段上
基因频率=
某基因的总数
雌性个体数×2 +雄性个体数
× 100%
总结：基因频率
例2：某种群中基因型XBXB有20个， XBY有5个， XBXb有20个， XbY有5个，计算下列基因频率和基因型频率：
（1）基因型频率： XBXB _______ XbY _______
（2）基因频率：XB______ Xb_______
40%
10%
72.2%
27.8%
例1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，
从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是
30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？
AA基因型频率为: 30%
Aa基因型频率为: 60%
aa基因型频率为: 10%
基因频率=
某基因的总数
该对等位基因的总数
× 100%
(1）常染色体或X、Y染色体的同源区段上
(2）X染色体的非同源区段上
基因频率=
某基因的总数
雌性个体数×2 +雄性个体数
× 100%
总结：基因频率
自交
某种群中生物遗传因子组成为AA：Aa=1：2 ,个体自交，求后代中遗传因子组成AA：Aa ：aa =
自由交配
某种群中生物遗传因子组成为AA：Aa=1：2 ,雌雄个体间可以自由交配，求后代中遗传因子组成AA：Aa ：aa =
设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1 ，且：
aa 基因型的频率
AA 基因型的频率
Aa 基因型的频率
( p + q )2 = p2 + 2pq + q2
亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的 比值 A( ) A( ) a( ) a( )
F1基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
F1基因 频率 A( ) a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
A=36%+24% a=16%+24%
A=60% a=40%
F2基因型 频率 AA( 36%) Aa(48%) aa(16%)
生物繁殖若干代，子代的种群基因频会变吗？
如果一个种群符合下列条件：
①群体数量足够大，
②全部的雌雄个体间都能自由交配
并能产生后代，
③没有迁入与迁出，
④没有自然选择
⑤也没有基因突变和染色体变异。
F2基因 频率 A( ) a( )
60%
40%
A=36%+24% a=16%+24%
种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。
根据计算结果，想一想子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
遗传平衡定律（哈代 — 温伯格定律）：
设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1 ，且：
aa 基因型的频率
AA 基因型的频率
Aa 基因型的频率
( p + q )2 = p2 + 2pq + q2=1
如果一个种群符合下列条件：
①群体数量足够大 ，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，
③没有迁入与迁出， ④没有自然选择 ⑤也没有基因突变和染色体变异。
可用数学方程式表示：
雌配子 雄配子 A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
设A的基因频率为p,a的基因频率为q，自由交配时，子代基因型情况？
方法三：通过遗传平衡定律计算
(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1
(A＋a)2=AA＋Aa＋aa=1
p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。
经过调查，某地区隐性遗传病白化病的发病率是16%，一对表型正常的夫妇在进行遗传咨询时，发现丈夫的母亲是白化病患者，那么请估算该对夫妇所生子女患病的概率是多少？
丈夫的基因型为Aa
该地区：aa = 16%
a = 40%
妻子的基因型是Aa的概率：Aa/(AA+Aa) = 4/7
则：AA = 36%
Aa = 48%
子女患病，基因型为aa的概率：4/7×1/4 = 1/7
4. 某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（　 ）
　　A. 15% 　 　B. 3.88% 　　C. 5.17% 　　 D. 10.3%
5. 已知人眼中的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（ 　）
　　A. 0.64和0.36 B. 0.36和0.64
　　C. 0.50和0.50 　 D. 0.82和0.18
若将其中的自由交配改成“连续自交”，那后代的基因频率和基因型频率依然不变吗？
（假设该起始群体全部为Aa）
亲代 子一代 子二代 子三代
自交基因型频率 AA 0
Aa 100%
aa 0
自由交配基因型频率 AA 0
Aa 100%
aa 0
自交基因频率 A 50%
a 50%
自由交配基因频率 A 50%
a 50%
25%
50%
25%
25%
50%
25%
50%
50%
50%
50%
37.5%
25%
37.5%
25%
50%
25%
50%
50%
50%
50%
43.75%
12.5%
43.75%
25%
50%
25%
50%
50%
50%
50%
①连续自交的时候，基因频率不变，基因型频率改变（杂合子为1/2n，纯合子越来越多）
②连续自由交配的时候，从F1开始基因频率和基因型频率都不变。（亲代的基因型频率可能不同，基因频率与后代相同。基因频率代代相同（包括亲本) 。
6．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为（ ）
A．不变，不变；增大，不变
B．增大，不变；不变，不变
C．不变，增大；增大，不变
D．不变，不变；不变，增大
对自然界的种群来说，不能满足遗传平衡状态的五个条件种群基因频率会发生变化吗？生物该如何进化呢？
种群基因频率和基因型频率不发生变化
影响种群基因组成变化的因素
遗传平衡群体
无法进化
怎样进化
先打破平衡
种群较小
不自由交配
有突变
有选择
有迁入、迁出
基因频率发生改变
注意：遗传平衡所指的种群是理想条件下的种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这也从反面说明，自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
变异
可遗传的变异
不可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
※可遗传的变异提供生物进化的原材料
特点：
随机的、不定向的
（突变和基因重组）
基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。
生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？
二.种群基因频率的变化
影响种群基因频率变化的因素
在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？
例: 果蝇一组染色体上约有1.3×104基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2×1.3× 104
× 108
种群
= 2.6 ×107（个）
个体
× 10-5
种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内部都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。
二.种群基因频率的变化
思考：突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？
某海岛上残翅和无翅的昆虫
突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的 。
在正常情况下，残翅和无翅很难生存下去；
生存环境
在经常刮大风的海岛上，因不能飞行而避免了淹死。
有性生殖过程中的基因重组：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
种群基因频率变化
一般长颈鹿
长腿长颈鹿
（突变）
长脖子长颈鹿
（突变）
基因重组
长脖子长腿
二.种群基因频率的变化
二.种群基因频率的变化
突变
新的等位基因
多种多样的基因型
基因重组
种群中出现大量随机的、不定向的可遗传变异
形成生物进化丰富的材料
突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。
【注意：突变≠基因突变，突变包括基因突变和染色体变异】
【突变和重组是随机的，不定向的】
二.种群基因频率的变化
一般长颈鹿
长腿长颈鹿
（突变）
长脖子长颈鹿
（突变）
基因重组
长脖子长腿
二.种群基因频率的变化
突变和基因重组为生物进化提供原材料
自然选择
二.种群基因频率的变化
自然选择
适者生存，
不适者被淘汰
突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现大量可遗传的变异
形成了进化的原材料
（不能决定生物进化的方向）
突变和基因重组都是随机的、不定向的
自然选择
（决定生物进化的方向）
突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现大量可遗传的变异
形成了进化的原材料
（不能决定生物进化的方向）
突变和基因重组都是随机的、不定向的
自然选择
（决定生物进化的方向）
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S),浅色（s)。
19世纪中叶以前，树干上长满了浅色的地衣，桦尺蛾几乎都是浅色的，该种群中黑色（S）的基因频率很低，在5%以下
20世纪中叶，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，黑色（S）基因的频率上升到95%以上。
二.种群基因频率的变化
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
长满地衣的灰色树干
工业革命前
灰色(ss)桦尺蛾多
工业革命后
环境污染的黑色树干
黑色(S_)桦尺蛾多
S频率低，s频率高
S频率高，s频率低
观察现象
提出问题
作出假设
桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
二.种群基因频率的变化
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
情景创设
假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。第2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？（计算结果填入下表）
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S 20% 23%
s 80% 77%
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
二.种群基因频率的变化
2.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
3.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
直接受选择的是表型（体色），而不是基因型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
讨论
1.桦尺蛾的深色性状是不是总是对它的生存有利？
不是，变异的有利有害取决于它所生存的环境。
自然选择使基因频率定向改变。
结论：自然选择决定生物进化的方向
小结
不定向的变异
不利变异（基因）
有利变异（基因）
淘汰
种群的基因频率定向改变
生物定向进化
多次选择和积累，通过遗传
进化的实质：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
决定生物进化的方向
生物进化的实质：
种群基因频率的改变
【注意：不是基因型频率】
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
种群基因频率发生定向改变
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
变异
自然选择
生物朝一定方向缓慢进化
生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。
（不定向）
（定向）
在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
生物进化的基本单位
生物进化的实质
生物进化的原材料
决定生物进化的方向
种群
基因频率的改变
突变和基因重组
自然选择
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
.
概念检测
1. 从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ）
（2）基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（ ）
（3）生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（ ）



三.自然选择对种群基因频率变化的影响
7.调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
比例(%) 42.32 7.36 0.32 46 4
则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(　　)
A.6%、8% B.92%、8%
C.78%、92% D.8%、92%
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
8.一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ）
A．突变是不定向的
B．突变是随机发生的
C．突变的有害或有利取决于环境条件
D．环境条件的变化对突变体都是有害的
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
9.使用某种农药防治某种农业害虫，开始效果很显著，长期使用后，效果越来越差，原因是（ ）
A.害虫对农药进行了定向选择
B.害虫对农药逐渐适应
C.农药刺激害虫产生了变异
D.农药对害虫的变异进行了定向选择
四.探究抗生素对细菌的选择作用
探究抗生素对细菌的选择作用
实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
实验目的
四.探究抗生素对细菌的选择作用
四.探究抗生素对细菌的选择作用
（1）分组：将培养基分区、标号
（2）接种：将菌种均匀涂布在培养基上。
（3）控制变量：含抗生素 VS 不含抗生素
（4）培养：培养皿倒置， 37 ℃ 培养12h 。
观察大肠杆菌生长情况。
1
2
3
4
含
含
含
不
（5）观测：是否出现抑菌圈，测量直径。
（6）从抑菌圈边缘挑取菌落，重复实验。
1
2
3
4
含
含
含
不
仅凭以上步骤能否判断抗生素对细菌有怎样的选择作用？
探究抗生素对细菌的选择作用
四.探究抗生素对细菌的选择作用
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
第一代
第三代
第二代
直径逐代变小，说明抗生素对细菌有选择作用，
细菌存活率高， 细菌存活率低。
含
含
含
不
含
含
含
不
含
含
含
不
耐药
不耐药
1、用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号
实验步骤
2、将细菌涂布在培养基平板上
探究抗生素对细菌的选择作用
四.探究抗生素对细菌的选择作用
四.探究抗生素对细菌的选择作用
3、①号区域的中央放置不含抗生素纸片和②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片
4、将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
四.探究抗生素对细菌的选择作用
5、观察并测量抑菌圈直径,并取平均值
6、从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
实验过程：
思考1：在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？
抑菌圈的直径随着培养代数的增加而逐渐缩小;说明在细菌在抗生素的选择作用下，细菌的抗药性逐渐增强。
抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代
1 2.26 1.89 1.62
2 2.41 1.91 1.67
3 2.42 1.87 1.69
平均值 2.36 1.89 1.66
组别
思考2：为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
因为抑菌圈边缘的菌落接触一定量的抗生素，并能够在这样的环境下生存，说明这些菌落中的细菌具有一定的抗药性。
思考3：在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害？
有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。
四.探究抗生素对细菌的选择作用
思考4：滥用抗生素的现象十分普遍。你认为这些做法会有什么后果？
四.探究抗生素对细菌的选择作用
滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。
结论：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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