资源简介

(共35张PPT)
第6章 生物的进化
6.3.1 种群基因组成的变化
为什么说种群是生物进化的基本单位？
种群的基因频率为什么会发生变化？
自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？
本节聚焦
自然界中，没有哪一个体是长生不死的
个体的表现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过生殖而世代延续。
后代会发生性状分离，出现aa的个体。
1、根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体一定能被选择下来吗？
2、如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给后代？
3、如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？
材料：如果在灰色翅(基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅(Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。
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。
种 群 是 生 物 进 化 的 基 本 单 位。
1、种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
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
一、种群和种群基因库
种群的个体并不是机械地结合在一起。一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
2. 种群的特点：
（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）一个池塘内的全部蝌蚪
同一区域（区域可大可小，大到地球，小的可以是一个池塘）
同一物种的生物
全部个体
种群的三个要素
否
是
否
否
否
一、种群和种群基因库
判断下列是否属于种群：
3、基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
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值。
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。
一、种群和种群基因库
A基因个数 + a基因个数
A基因频率＝
A基因个数
AA个体个数 + Aa个体个数 + aa个体个数
AA基因型频率＝
AA个体个数
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？
A基因频率:
a基因频率：
= 40%
A% =
× 100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
a% =
= 60%
2(AA＋Aa＋aa)
2×aa＋Aa
× 100%
方法一：概念法：
A基因数 = 2×30+60=120个
a基因数 = 60+2×10=80个
已知：共100个个体，每个个体2个A/a基因，那么控制此性状
的等位基因总数共200个。
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？
方法二：通过基因型频率计算：
A基因频率：A%
A% = 30%+1/2×60% = 60%
a% = 10%+1/2×60% = 40%
AA基因型频率为：AA%=30%
Aa基因型频率为: Aa%=60%
aa基因型频率为: aa%=10%
a基因频率：a%
2AA+Aa
2AA+2Aa+2aa
＝
＝ AA%+ Aa%
2aa+Aa
2AA+2Aa+2aa
＝
＝ aa%+ Aa%
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
例2、在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？
Xb =
1×2+3+4
100×2+100
×100% =
3%
XaXa：1人 XAXa：3人 XAXA：96人
XaY ：4人 XAY：96人
Xb基因型=
假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。
(1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？
(2)子代基因型的频率各是多少？ (3)子代种群的基因频率各是多少？
(4)将计算结果填入下表，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？
用数学方法讨论基因频率的变化
亲代基因型比值 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%
36%
60%
48%
16%
10%
40%
基因频率在亲子代之间是稳定不变的，基因型频率到F2也会稳定下来。
6. 遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
一、种群和种群基因库
①昆虫群体数量足够大；
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自然选择对性状没有作用；
⑤基因A和a都不产生突变
当群体满足以下五个条件：
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1
（p+q）2
A(p) a(q)
A(p)
a(q)
雌配
子
雄配子
F1基因型频率
AA（p2）
Aa(pq)
aa(q2)
Aa(pq)
=1
AA的基因型频率=p2
aa的基因型频率=q2
Aa的基因型频率=2pq
= p2+2pq+q2
①足够大的种群是不存在； ②种群中雌雄个体间充分的随机交配是不现实的； ③基因突变每时每刻都有可能发生； ④由于各种原因，迁入和迁出是必然存在的；⑤在自然界中，自然选择是不可抗拒的。
所以从理论上分析，种群基因频率会发生改变，生物的进化是必然的。
6. 遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
一、种群和种群基因库
2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
3. 如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
会变化。
基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。
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。
可遗传的变异
变异
不可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
二、种群基因频率的变化
①普遍性
⑤多害少利性
④低频性
③不定向性
②随机性
可遗传变异产生进化的原材料
由于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，这样，每一代就会产生大量的突变。
【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：
2×1.3× 104 × 10－5
个体（2.6×10-1）
× 108
种群
=2 .6×107（个）
二、种群基因频率的变化
生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料呢？
【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。
某海岛上残翅和无翅的昆虫
二、种群基因频率的变化
超级细菌的产生
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。
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类型
二、种群基因频率的变化
种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
突变和基因重组是随机的、不定向的
突变和基因重组都可能不定向地改变种群的基因频率
可遗传变异产生进化的原材料
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的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。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
探究·实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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： 。
探究思路：
创设数字化问题情景的方法探究
浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％
探究·实践 探究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 20% 23%
S 80% 77%
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
逐年升高
逐年降低
树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存
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。
探究·实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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？
在自然选择的作用下，种群基因频率发生定向改变，
导致生物朝着一定的方向不断进化
2、影响基因频率的因素：
基因突变、基因重组和自然选择
3、生物进化的实质就是：
1、种群是生物进化的单位，也是生物繁殖的单位。
种群基因频率的改变，标志着生物的进化。
课堂小结
种群基因频率发生变化的过程。
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：
探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用
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·实践 探究抗生素对细菌的选择作用
实验过程：
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·实践 探究抗生素对细菌的选择作用
实验过程：
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·实践 探究抗生素对细菌的选择作用
实验结果和结论：
抑菌圈平均直径逐代越来越小
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
探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用
抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。
有利的，有利或有害取决于所处的环境条件，在本实验的环境条件下，耐药性细菌的存活率高，故为有利变异。
有利于细菌的变异对人类是有害的，面对不同的主体，应辩证地看待变异的有利有害性。
抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌。
探究·实践 探究抗生素对细菌的选择作用
1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
2、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的？
3、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。你认为这些做法会有什么后果？
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，最终导致抗生素药物失效。
什么是物种？
怎样理解地理隔离和生殖隔离？
隔离在物种形成中起什么作用？
本节聚焦
6.3.2 隔离在物种形成中的作用
是指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。
2. 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
不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。
同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，其基因组成可能会朝不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。
马
驴
骡子
＋
一、物种的概念
1. 物种：
它们是同一个物种吗？
不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。
例如，两个池塘里的鲤鱼就是两个种群。
二、隔离及其在物种形成中的作用
在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？
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。
隔离
①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。
②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。
二、隔离及其在物种形成中的作用
它们之间还能繁殖后代吗？
东北虎
华南虎
由于长期地理隔离没有基因交流，
但是否形成生殖隔离，是判断新物种形成的依据。
亚种
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。
隔离在物种形成过程中的作用
思考·讨论
二、隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离
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。
隔离在物种形成过程中的作用
思考·讨论
加拉帕戈斯群岛的地雀
二、隔离及其在物种形成中的作用
不同环境，自然选择方向不同
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？
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？
4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
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。
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不同的方向改变。
不会。因为个体间有基因的交流。
二、隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离
自然选择2
自然选择1
原种
变异1
变异2
基因频率的定向改变
变异类型1
变异类型2
新物种
新物种
生殖隔离
物种形成的方式
二、隔离及其在物种形成中的作用
突变和
基因重组
基因库出现明显差异
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。
爆发式物种的形成方式
物种A
杂种植物
异源多倍体
杂交
染色体
加倍
物种B
物种形成和生物进化的比较
物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于同一物种；
也可能属于不同物种
二者联系 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

展开更多......

收起↑