资源简介

(共52张PPT)
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
一、种群
①定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群
②特点：
a.种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是雌雄个体可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
b.种群是生物进化和繁殖的基本单位。
判断下列是否属于种群：
（1）一片森林中的所有的蜘蛛。（ ）
（2）一片森林中的所有啄木鸟。（ ）
（3）两个池塘中所有的鲫鱼。（ ）
（4）一片草地上的全部植物。 （ ）
（5）一片草地上的全部幼小蒲公英。 （ ）
×
√
×
×
×
二、种群基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
②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值。
③基因型频率
在一个种群中，某基因型个体占种群内全部个体的比值。
基因频率＝
该基因的总数
全部等位基因的总数
×100%
①基因库
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
基因型频率=
该基因型个体数
该种群个体总数
×100%
AA基因型频率=
30
100
= 30%
Aa基因型频率=
60
100
= 60%
aa基因型频率=
10
100
= 10%
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，褐色的基因是a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
基因频率=
某基因的总数
全部等位基因的总数
×
100%
1、100个体数的全部等位基因总数为_______
200
2、A基因为___________ 个，a基因为___________ 个
2×30+60=120
2×10+60=80
A频率=
120
200
= 60%
a频率=
80
200
= 40%
2
二、种群基因库
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=
30×2+60
200
×100%
= 60%
a=
60+10×2
200
×100%
= 40%
① 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
② 一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
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=20/（20+5+20+5）=40%
XbY基因型频率= XbY个体数/所有个体=5/（20+5+20+5）=10%
XB基因频率= XB基因数/（ XB基因数+ Xb基因数）
1XBXB含有2个XB，1 XBY含有1XB， XBXb含有1XB和1Xb， XbY含有1Xb
XB基因频率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=65/90=72.2%
72.2%
27.8%
P(Xb)=1-P(B)=27.8%
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
1.假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算填入下表。
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（ ） A（ ） a（ ） a（ ）
子代基因型频率 AA（ ） Aa（ ） aa（ ）
子代基因频率 A（ ） a（ ） 30%
30%
30%
10%
60%
40%
36%
48%
16%
2.想一想，子二代、子三代及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
2.想一想，子二代、子三代及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
亲代 子一代 子二代 子三代 …….
基因型频率 AA 30% 36%
Aa 60% 48%
aa 10% 16%
基因频率 A 60% 60%
a 40% 40%
36%
48%
40%
16%
60%
遗传平衡
36%
48%
40%
16%
60%
36%
48%
40%
16%
60%
遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）
A=P， a=q
p+q=1
（p+q）2=p2+ 2pq + q2 =1
（其中AA= p2 Aa= 2pq aa=q2）
满足以下条件：
①种群足够大；
②雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
③没有迁入与迁出；
④所有个体生存和繁殖的机会相同
⑤不发生突变。
迁出
迁入
突变
自然选择
死亡
无生育能力
种群基因池
对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
种群的基因频率必然会发生变化
三、种群基因频率的变化
1.变异的类型有哪些？能够为生物进化提供原材料的是什么变异？
变异
不可遗传的变异
可遗传的变异
突变
基因突变
染色体变异
基因重组
能够为生物进化提供原材料的是 。
可遗传的变异
三、种群基因频率的变化
2.基因突变和种群基因频率的变化有什么关系？
基因突变是自然界中普遍存在的。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。
3.生物自发突变的概率很低，且大多是有害的，能为进化提供原材料吗？为什么？
种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变。
【例】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：
2×1.3×104×10-5×108 = 2.6×107（个）
三、种群基因频率的变化
4.突变的有利和有害是绝对的吗？为什么？
5.综上所述，你认为影响基因频率的因素有哪些？
突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。
自然选择（环境）
突变
基因重组
影响种群基因频率的因素
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
基因 基因频率 19世纪中叶以前 20世纪中叶
S（黑） 5%以下 95%以上
S（浅） 95%以上 5%以下
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾。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。
提出问题：桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢
作出假设：黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
讨论探究思路：假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第2～10年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化。
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
第一年 第二年 第三年 第四年 …….
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S（黑） 20% 23%
S（浅） 80% 77%
升高
降低
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
分析结果：
S（深色）基因的频率逐渐上升，s（浅色）基因的频率逐渐下降
在黑色背景下，浅色桦尺蛾被天敌发现和捕食的几率大于黑色的桦尺蛾，但不影响桦尺蛾的生存和繁殖，直接受选择的是表现型
得出结论
在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向
四、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蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
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？
树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，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。
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
3.根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
4.根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？
自然选择决定生物进化的方向
变异是不定向的
自然选择
不利变异
不断淘汰
有利变异
积累加强
种群基因频率定向改变
生物进化
导致
实质
四、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，种群的基因频率会发生定向改变，导
致生物朝着一定的方向不断进化。
●自然选择决定生物进化的方向
●进化的实质：种群基因频率的定向改变
结论：
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
课堂小结
生物进化的基本单位
生物进化的原材料
决定生物进化的方向
生物进化的实质
种群
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率的定向改变
第3节
种群基因组成的变化与物种的形成
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
基因 基因频率 19世纪中叶以前 20世纪中叶
S（黑） 5%以下 95%以上
S（浅） 95%以上 5%以下
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾。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。
提出问题：桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢
作出假设：黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
讨论探究思路：假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第2～10年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化。
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
第一年 第二年 第三年 第四年 …….
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S（黑） 20% 23%
S（浅） 80% 77%
升高
降低
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
分析结果：
S（深色）基因的频率逐渐上升，s（浅色）基因的频率逐渐下降
在黑色背景下，浅色桦尺蛾被天敌发现和捕食的几率大于黑色的桦尺蛾，但不影响桦尺蛾的生存和繁殖，直接受选择的是表现型
得出结论
在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向
四、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蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
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？
树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，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。
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
3.根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
4.根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？
自然选择决定生物进化的方向
变异是不定向的
自然选择
不利变异
不断淘汰
有利变异
积累加强
种群基因频率定向改变
生物进化
导致
实质
四、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，种群的基因频率会发生定向改变，导
致生物朝着一定的方向不断进化。
●自然选择决定生物进化的方向
●进化的实质：种群基因频率的定向改变
结论：
四、自然选择对种群基因频率变化的影响
课堂小结
生物进化的基本单位
生物进化的原材料
决定生物进化的方向
生物进化的实质
种群
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率的定向改变
一、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。
目的要求
通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
一、探究抗生素对细菌的选择作用
材料用具
经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。
方法步骤
分区：用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①~④。
一、探究抗生素对细菌的选择作用
方法步骤
接种：取少量细菌培养液，用无菌涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。
设置变量：用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央，盖上皿盖。
培养：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。
一、探究抗生素对细菌的选择作用
方法步骤
5. 观察：观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈 如果有，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值。
重复实验：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤2~5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。
注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。
思考：如何探究不同抗生素的抑菌效果？
一、探究抗生素对细菌的选择作用
结果和结论
1．在培养基上是否有细菌生长 在放有抗生素纸片的区域呢
2．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？
培养基上有细菌生长，在放有抗生素纸片的区域无细菌生长。
抑菌圈的直径会变小
选择
一、探究抗生素对细菌的选择作用
讨论
2.你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？
支持
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。
3.在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？
在本实验条件下，一般来说是有利的，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。
4.滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法有什么后果？
促进耐药菌的产生。
超级细菌（superbug）
不是特指某一种细菌，而是泛指那些对多种抗生素具有耐药性的细菌，它的准确称呼应该是“多重耐药性细菌”。这类细菌能对抗生素有强大的抵抗作用，能逃避被杀灭的危险。引起特别关注的超级细菌主要有：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐多药肺炎链球菌（MDRSP）、万古霉素肠球菌（VRE）、多重耐药性结核杆菌（MDR-TB）、多重耐药鲍曼不动杆菌（MRAB）以及最新发现的携带有NDM-1基因的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌等等。由于大部分抗生素对其不起作用，超级细菌对人类健康已造成极大的危害。
1.细菌产生灭活酶或钝化酶，破坏抗生素的结构，使其失去活性。
2.改变抗生素作用的靶位蛋白结构和数量，使细菌对抗生素不再敏感。
3.细菌细胞膜渗透性改变，使抗生素不能进入菌体内部。
4.细菌主动药物外排泵作用，将抗生素排出菌体。
5.细菌生物被膜的形成，降低抗生素作用。
二、隔离在物种形成中的作用
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称为一个物种。
1.物种的概念
思考：马和驴是同一物种吗？
驴（2N=62）
马（2N=64）
骡（2N=63）不育
二、隔离在物种形成中的作用
思考：
1.骡是一个物种吗？为什么？
2.全世界的人是一个物种吗？为什么？
3.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？
4.两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？
是。结婚能产生可育的后代。
不是，因为它不能繁殖后代。
是一个物种，属于两个种群。
不是
因为后代三倍体西瓜不可育。
二、隔离在物种形成中的作用
2.隔离
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。
同一种生物由于地理上的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，叫做地理隔离。
生殖隔离
地理隔离
隔离
概念：
类型：
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。
二、隔离在物种形成中的作用
地理隔离
在一个山谷中，有一个鼠种群“快乐”地生活着。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。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。这样过了几千年。
后来，河流干涸了，两个鼠种群又相遇了。它们发现彼此大不相同，它们之间还能繁殖后代吗？
二、隔离在物种形成中的作用
　　这是达尔文在环球考察中观察到的现象。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。
　　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160~950 km。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。
　　
这些岛屿是500万年前由海底的火山喷发后形成的，比南美洲大陆的形成晚得多。因此，可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。
二、隔离在物种形成中的作用
1. 设想南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。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
2. 不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
不一样。因为突变是随机发生的。
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？
不同岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝着不同的方向改变。
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。
二、隔离在物种形成中的作用
地雀祖先
突变
基因重组
突变
基因重组
种群基因频率定向改变
种群基因频率定向改变
自然选择
岛屿1
岛屿2
地理隔离
地雀1
地雀2
生殖隔离
总结：
隔离是物种形成的必要条件。
物种形成的意义：物种形成本身表示生物类型的增加。意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。
二、隔离在物种形成中的作用
物种形成的三个环节
①_____________________为生物的进化提供原材料。
②_____________________决定生物进化的方向。
③_____________________是物种形成的必要条件。
_____________________的出现意味着新物种的产生。
突变和基因重组
自然选择
隔离
生殖隔离
二、隔离在物种形成中的作用
原物种→地理隔离→自然选择→新物种
1
渐变式
如：加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。
如：普通小麦的形成（自然状态）。
主要通过染色体变异形成新物种，一旦出现，很快形成生殖隔离，多见于植物。
2
骤变式
如：人工诱导多倍体的形成（无子西瓜）
3
人工创造新物种
物种形成的三种形式：
二、隔离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
二、隔离在物种形成中的作用
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率
改变
时间积累
导致
地理隔离
种群间生殖隔离
基因库的差异
导致
新物种的形成
产生进化的原材料
决定生物进化的方向
新物种形成的标志

展开更多......

收起↑