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第6章 第3节
人教版 生物(高中)
1.生物进化和繁殖的基本单位是种群 。
2.种群是生活在一定区域内的同种生物全部个体的集合。
3.基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。
4.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。
5.可遗传变异（即突变和基因重组）是生物进化的原材料。
(突变的有害还是有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。）
回顾复习重点句子
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
可遗传变异
二.种群基因频率的变化
①突变
影响种群基因频率变化的因素
【例如】果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：
生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么
能够作为生物进化的原材料呢？（教材P112）
2（两个染色体组）×1.3×104×10-5×108=2.6×107（个）
影响种群基因频率变化的因素
②生物的生存环境：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。
某海岛上残翅和无翅的昆虫
二.种群基因频率的变化
【例如】有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
③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。
猫由于基因重组而产生的毛色变异
影响种群基因频率变化的因素
二.种群基因频率的变化
影响种群基因频率变化的因素 总结在标题旁边
①突变
②生物的生存环境
③有性生殖过程中的基因重组
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
P112
自然选择
（决定生物进化的方向）补充
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
英国的曼彻斯特地区有一种桦huà 尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖huò）。它们夜间活动，白天休息在树干上。杂交实验表明，其体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。
在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。
探究·实践---探究自然选择对种群基因频率变化的影响P112-113
①现象
长满地衣的灰色树干
工业革命前
浅色(ss)桦尺蛾多
黑色S-
桦尺蛾
浅色ss桦尺蛾
工业革命后
环境污染的黑色树干
黑色(S_)桦尺蛾多
黑色
桦尺蛾
浅色桦尺蛾
S频率低，s频率高
S频率高，s频率低
自然选择可以使种群的基因频率定向改变 完善书本假设
桦尺蠖huò种群中的S基因为什么越来越高？
②提出问题
③作出假设
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
探究·实践---探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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）
④创设情境示例
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
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%
尝试自行计算完成表格内容
假设该种群共有100个个体，则在第一年中
SS：10个 Ss：20个 ss: 70个
第二年时，由于浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%
SS：10x（1+10%）=11个
Ss：20x（1+10%）=22个
ss: 70x（1-10%）=63个
SS+Ss+ss=96个
SS：11/ 96=11.5%
Ss：22/ 96 =22.9%
ss: 63/96=65.6%
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%
S=SS+1/2Ss
s=ss+1/2Ss
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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
分析结果，得出结论
环境的选择作用使s基因频率越来越低，S基因的频率越来越高。
自然选择使种群基因频率发生定向改变。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
讨论1.树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
讨论2.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，许多个体可能没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
表现型，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蠖时，看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
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
⑤讨论P113
三.自然选择对种群基因频率变化的影响
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
自然选择
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 P114
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
在自然选择的作用下，种群的基因频率会_____________，导致生物_______________________。
发生定向改变
朝着一定的方向不断进化
1.自然选择改变种群基因频率的过程：
在自然选择的作用下，具有________的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因的频率会不断_____；
相反，具有________的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会____；　　
有利变异
提高
不利变异
下降
2.生物进化的实质：
种群基因频率在自然选择作用下的定向改变
（P114）
4.生物进化的方向是指 。
适应环境的方向
3.“自然选择”中的自然是指 。
环境
3.自然选择决定了生物进化的方向
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1、变异是 。
2、自然选择是 的。
3、种群基因频率的变化是 的。
4、生物进化是 的。
不定向
定向
定向
定向
重 点
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X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。（ ）
√
×
√
2.种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ）
A.一个湖泊中的全部鱼
B.一片森林中的全部蛇
C.一间屋中的全部蟑螂
D.卧龙自然保护区中的全部大熊猫
D
3.某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（ ）
A.18%、82% B.36%、64%
C.57%、43% D.92%、8%
C
4.一种果蝇的突变体在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
C
1.举出人为因素导致种群基因频率定向改变的实例。
如选择育种和杂交育种
2.如果将一个濒临灭绝的生物种群释放到一个新的环境中，那里有充足的食物，没有天敌，这个种群将发生怎样的变化 请根据所学知识作出预测。
如果气候条件等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝。
3.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005-2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。
（1）这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间是否存在关联 依据是什么
二者存在正相关的关系。依据是调查数据。
（2）试从进化的角度解释耐药率升高的原因。
随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。
(3)我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床应用监测网和细菌耐药监测网，并要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。例如，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构应及时将这一预警信息进行通报。请分析这一要求的合理性。
由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关检测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物将细菌耐药率控制在低水平。
(4)人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，你可以做些什么呢
合理使用抗生素，防止滥用抗生素。
P115 探究实践 抗生素对细菌的选择作用
1.记号笔将培养基分为四个区并标号
2.将细菌涂布在培养基平板上
①
②
③
④
3.将含抗生素的纸片和不含抗生素的纸片置于不同的分区， 盖上皿盖。
P115 探究实践 抗生素对细菌的选择作用
4.将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h
5.观察并测量抑菌圈直径,并取平均值
P115 探究实践 抗生素对细菌的选择作用
实验过程：
6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤，记录每一代抑菌圈的直径。
P115 探究实践 抗生素对细菌的选择作用
实验结果和结论
组别 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
实验结论
（1）细菌耐药性的出现是 导致的。
（2） 导致耐药菌比例逐代提高。
可遗传变异
抗生素的选择作用
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，耐药个体存活率高，不耐药存活率低。
含
含
含
不
含
含
含
不
含
含
含
不
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。
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。
P115 探究实践 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
隔离在物种形成中的作用
贰
一.物种的概念
一定会出现新物种吗？
新物种是如何出现的？
一.物种的概念
马
它们是
同一物种吗？
不是
驴
1.物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
一.物种的概念
马
驴
1.物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
P116
×
骡子
是否
可育？
（不育）
不是同一物种！
你知道骡子为
什么不育吗？
2N=64
2N=62
……
马1号
马2号
马3号
马4号
马5号
……
马1号
马2号
马3号
马4号
马5号
……
驴1号
驴2号
驴3号
驴4号
驴5号
……
驴1号
驴2号
驴3号
驴4号
驴5号
配子
配子
N=32
N=31
……
马1号
马2号
马3号
马4号
马5号
……
驴1号
驴2号
驴3号
驴4号
驴5号
异源二倍体
2N=63
不育
存在
生殖隔离
能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
物种的概念
物种 VS 种群
① 概念上：
种群是一定区域内的同种生物的全部个体。
②范围上：
同一物种可以分布在不同区域，由多个种群构成；
③功能上：
是物种繁殖和进化的基本单位。
种群
物种的概念——生殖隔离
物种的定义
把在自然状态下能够相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。
不同物种
不能够
相互交配
能交配
后代不可育
×
不能交配
生殖隔离
马
驴
骡子
(不可育)
×
思考：世界上不同的人种是一个种群吗？
黑色人种
白色人种
黄色人种
问：黑肤色、黄肤色、白肤色人属于同一个物种吗？
答：是同一个物种，无论白人黑人、黄种人结婚都可产生可育后代
一.物种的概念
狮子和老虎是一个物种吗？
答：是两个物种，狮虎兽是不育的，所以狮和虎是两个物种
老 虎
狮 子
一.物种的概念
（3）所有的骡子是一个新物种吗？
答：不是，因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而骡子是不可育的，因此骡子不是一个新物种。
（4）二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？
答：不是，因为后代三倍体西瓜不可育，存在生殖隔离。
鉴定牧场的本地马和由国外赠送返回原产地放养的野马是两个物种的主要依据是（　　）
A.野马比牧马更善于奔跑
B.野马比牧马更高大
C.野马和牧马存在生殖隔离
D.野马比牧马更适应野生环境
C
如果有两个小种群的动物，在形态结构上相近，它们必须具备下列哪一特征，才能归为一个物种：( ）
A.它们必须分布在同一地理区域
B.它们的基因一定要相同
C.它们的毛色一定要相同
D.能相互交配繁殖并产生可育后代
D
看到这2个字，
你联想到什么？
二.隔离在物种形成中的作用
这是将病毒隔离，那生物之间的隔离是什么意思呢？
1.隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。P116
2.隔离的类型
地理隔离
生殖隔离
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。
二.隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
二.隔离及其在物种形成中的作用
在一个山谷中，有一个鼠群“快乐”地生活中。
雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。
地理隔离
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
二.隔离及其在物种形成中的作用
后来由于地质和气候的变化，山谷中形成一条汹涌的大河。
鼠种群的个体，一半在河这边，一半在河那边。
地理隔离
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
二.隔离及其在物种形成中的作用
就这样过了几千年。
二.隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
后来河流干涸了，两个鼠群又相遇了，它们发现彼此大不相同。
河两岸具有不同的自然环境
河两岸具有不同的自然环境
它们之间的基因还能自由交流吗？
若不能交流是什么隔离？
生殖隔离
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。
在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。
达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160~950km。
加拉帕戈斯群岛的地雀
二.隔离及其在物种形成中的作用
二.隔离及其在物种形成中的作用
3.隔离在物种形成中的作用
二.隔离及其在物种形成中的作用
2．不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
不一样。因为突变是随机发生的。
1．设想美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个初始种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
由于这两个种群的个体数量都不够的多，基因频率可能不一样。
思考·讨论 P117
二.隔离及其在物种形成中的作用
3．对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？
不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
4．如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
不会。因为个体间有基因的交流。
思考·讨论 P117
同一物种
地理隔离，阻隔基因交流
突变、基因重组
种群基因库出现明显差异
自然选择，基因频率发生改变
生殖隔离，新物种形成的标志
物种形成的三个环节
①突变和基因重组产生进化的原材料
②自然选择导致种群基因频率的定向改变
③隔离是物种形成的必要条件P118
新物种
地理隔离是形成物种的量变阶段，
生殖隔离是形成物种的质变阶段，
隔离是物种形成的标志，也是必要条件。
二.隔离及其在物种形成中的作用
4.物种形成的三种方式：
① 渐变式（绝大多数）
（1）渐变式（绝大多数）
2. 物种形成的三种方式
地理隔离
生殖隔离
长期
加拉帕戈斯群岛的地雀
（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）
不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致
新物种形成
标志
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
二倍体
四倍体
短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
物种A
物种B
杂交
杂种植物
染色体加倍
异源多倍体
（2）爆发式
不需要地理隔离就在很短的时间内出现生殖隔离，从而形成新的物种。主要是通过异源多倍体的染色体变异等方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离。此种方式多见于植物
　　通过植物体细胞杂交（如番茄—马铃薯）、多倍体育种（如八倍体小黑麦）等方式也可以创造新物种。
（3）人工创造新物种
2. 物种形成的三种方式
①一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。
② 生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限。
③地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期。
地理隔离VS生殖隔离
5.物种形成和生物进化的比较
优化设计P118
二.隔离及其在物种形成中的作用
物种形成和生物进化的比较
物种形成 生物进化
标志
变化后生物与原生物的关系
二者联系 生殖隔离出现
基因频率改变
属于不同物种
可能属于同一物种；
也可能属于不同物种
只有不同种群的基因库产生了明显的差异，出现生殖隔离才形成新物种；
进化不一定产生新物种，但新物种产生的过程中一定存在进化。
1．图是某海岛上蜥蜴形成新物种的过程，下列有关说法正确的是（ ）
A．图示是通过长期地理隔离达到生殖隔离的过程
B．岛上蜥蜴产生了适应环境的定向变异
C．自然选择过程中直接受选择的是基因型
D．蜥蜴新物种的形成不影响岛上其他生物种群的进化
A
2.下列关于新物种形成的叙述，与事实不相符的是（　　）
A.新物种可以在亲本物种所在地区产生
B. 一个新物种可以扩展形成多个基因库
C. 四倍体与二倍体杂交得到的三倍体西瓜是新物种
D. 异地的物种形成需要种群间遗传差异的不断积累
C
二倍体西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜，二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交后代为三倍体，三倍体不可育，不能称为新物种。
1.优化设计完成至121页
2.配套试卷完成课时作业（十七）
作业

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