资源简介

CHANGES IN POPULATION GENETIC MAKEUP AND SPECIES FORMATION
第六章
生物的进化
生命观念
认同种群是生物繁殖和进化的基本单位，理解基因频率和基因型频率的概念；基于分析和概括，理解突变和重组是不定向的，只能为进化提供原材料，而自然选择是定向的，决定着生物进化的方向。
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。
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。
第六章
生物的进化
01.
解释种群、基因库和基因频率的概念。
第六章
生物的进化
阐明生物进化的实质。
02.
白色花丛中的黄色蝴蝶（aa)群体中偶然出现一只白色蝴蝶(A_)的变异个体。
? 问题探讨
1）该变异对于蝴蝶的存活有什么影响？
白色蝴蝶能够在此环境（白花丛）下躲避天敌，增加生存并繁殖后代的机会
2）以上说明自然选择直接筛选的是基因型还是表现型？
表现型(性状)
? 问题探讨
3）白色个体如果脱离种群能把它体内的白色基因
传递下去吗？
不能，生物通过繁殖才能将自己的基因传递下来。
4）以上说明进化的单位是个体还是种群？
种群。
白色花丛中的黄色蝴蝶（aa)群体中偶然出现一只白色蝴蝶(A_)的变异个体。
自然选择
直接作用对象：
个体的性状（表现型）
研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。
根本作用对象：
种群的基因
什么是种群？
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
种群是生物进化和繁殖的基本单位
概念要点
● 同一区域
● 同种生物
● 全部个体
● 自由交配
如果同种的两个异性个体相距遥远，没有机会交配，它们就分属两个不同种群。这两个种群是独立进化的，假以时日，有可能演变成两个不同物种
种群
第六章
生物的进化
判断下列是否属于种群：
（1）一个池塘中的所有的鱼
（2）一个池塘中的全部的鲤鱼
（3）两个池塘内的全部青蛙
（4）一片草地上的全部植物
（5）一片草原上的所有斑马
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
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。
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率。
基因型频率=
某基因型个体总数
种群全部个体数
× 100%
基因频率=
某基因的总数
该等位基因的总数
× 100%
某昆虫决定翅色的基因频率
种群基因组成和变化
种群基因组成和变化
第六章
生物的进化
已知
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。
样本
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。
计算 A 和 a 的基因频率分别是多少？
计算
A基因频率=????基因数量????基因数量+????基因数量×????????????%= ????????????????????????+????????×????????????%=????0%
?
a基因频率=????基因数量????基因数量+????基因数量×????????????%= ????????????????????+????????×????????????%=????0%
?
A
A
a
a
A
a
A
A
A
A
A
A
A
a
a
a
A
A
aa
aa
Aa
Aa
Aa
AA
AA
AA
AA
AA
A
A
思考·讨论
第六章
生物的进化
用数学方法讨论基因频率的变化
假设上述昆虫群体满足以下五个条件：
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。
④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说没有自然选择）。
⑤没有基因突变和染色体变异。
遗传平衡状态
思考·讨论
第六章
生物的进化
在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：

A 60%
A 60%
a 40%
a 40%
♀
♂
Aa（ ）
aa（ ）
Aa（ ）
AA（ ）
24%
16%
36%
24%
思考·讨论
第六章
生物的进化
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}亲代基因型的比值
AA（30%）
Aa（60%）
aa（10%）
配子的比值
子代基因型频率
AA
（ ）
Aa （ ）
aa（ ）
子代基因
频率
A ( )
a ( )
36%
48%
16%
60%
40%
A
( 30% )
A
( 30% )
a
( 30% )
a
( 10% )
思考·讨论
第六章
生物的进化
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%
16%
48%
60%
40%
各代基因频率相同吗？基因型频率相同吗？这有什么前提条件吗？
各代基因频率相同。基因型频率从子一代开始保持不变。需要满足上述5个前提条件。
36%
16%
48%
60%
40%
遗传平衡定律（哈代 —— 温伯格定律）：
当群体满足以下五个条件： ①种群数量足够大； ②自由交配； ③无迁入与迁出； ④无自然选择； ⑤不产生突变。 种群的基因频率将不会改变。
设 A 的基因频率为 p ， a 的基因频率为 q ；则 p + q = 1 ，且：
aa 基因型频率
AA 基因型频率
Aa 基因型频率
( p + q )2 = p2 + 2pq + q2
在对某工厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。那么这个群体中色盲基因的频率为( )
A. 4.5％ B. 5.9％ C. 6％ D. 9％
解析：红绿色盲相关基因总数 = 400 × 2 + 400 = 1200(个)
Xb = 10 × 2 + 30 + 22 × 1 = 72（个）
故红绿色盲的基因频率（Xb %）=
1200
72
× 100%
= 6%
思考·讨论
第六章
生物的进化
上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。
在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
说 明
思考·讨论
第六章
生物的进化
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？
突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。
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。
结论
第六章
生物的进化
种群的进化过程就是种群 发生变化的过程。
是生物进化的基本单位。
基因频率
种群
当堂检测
第六章
生物的进化
1. 下列关于种群的叙述中，错误的是（ ）
A. 种群是生物进化和繁殖的基本单位
B. 一个池塘中的全部鱼是一个种群
C. 一个种群中的全部基因构成该种群的基因库
D. 种群内的个体会死亡，但基因库却可在代代相传的过程中得到保持和发展
B
当堂检测
第六章
生物的进化
2. 在某一种群中，经过调查得知，隐性性状约占 9%（等位基因用A、a表示），那么该性状的 AA、Aa 基因型个体出现的频率分别约为（　 　）
A. 0.9、0.82 B. 0.36、0.55
C. 0.49、0.42 D. 0.18、0.73
C
当堂检测
第六章
生物的进化
3. 某种群中含有基因型为AA的个体300个，Aa的个体 200个，aa的个体500个，则该种群中a的基因频率为 (　 　)
A. 40% B. 60%
C. 50% D. 70%
B
当堂检测
第六章
生物的进化
4. B/b是仅位于果蝇X染色体上的一对等位基因。现有一果蝇种群，雌雄各1000只。其中，基因型为XBXB的果蝇200只，基因型为XbXb的果蝇300只，基因型为XBY的果蝇600只。该果蝇种群中b的基因频率为 (　　 )
A. 40% B. 60%
C. 50% D. 70%
C
第六章
生物的进化
思考
达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。
可遗传变异是怎么产生的呢？
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，这也就改变了该种群的基因频率。
第六章
生物的进化
回顾旧知
变 异
不可遗传变异
基因突变
基因重组
染色体变异
基因突变和染色体变异统称为突变。
可遗传变异
第六章
生物的进化
思考·讨论
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。
为何还能作为生物进化的原材料呢？
第六章
生物的进化
案例分析
例如，果蝇的1组染色体上约有 1.3×104 个基因，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），每一代出现基因突变数是多少？
2 × 1.3 × 104 × 10-5
单个个体
× 108
果蝇种群
= 2.6 ×107 (个)
第六章
生物的进化
提出疑问
基因突变对生物一定是有害的吗？
或者一定是有利的吗？
往往取决于生物的生存环境。
某海岛上残翅和无翅的昆虫
第六章
生物的进化
变异的特性
基因重组
基因突变
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
变异是
不定向的
产生
有性生殖
过程中
形 成
促使
推断
第六章
生物的进化
提出疑问
突变和重组都是随机的、不定向的。
种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
第六章
生物的进化
探究·实践
探究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尺蛾，昼伏夜出。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。
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。
长满地衣的树干上的桦尺蛾
黑色树干上的桦尺蛾
第六章
生物的进化
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
桦尺蠖种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低？
提出问题
作出假设
环境改变（树皮变黑）后，浅色个体不易存活，黑色个体有机会产生更多后代。
第六章
生物的进化
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
创设情境
计 算
1870 年桦尺蠖的基因型频率为 SS 10% ， Ss 20%， ss 70%，S 的基因频率为 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蠖的生存，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？基因频率是多少？
第六章
生物的进化
探究·实践
按种群中浅色(ss)个体每年减少10%，黑色个体(S_ ) 每年增加10%计算：
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%
26.0%
29.3%
14.6%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
11
63
22
第六章
生物的进化
探究·实践
讨论一
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？
树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率。
讨论二
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？
直接受选择的是表型（体色），而不是基因型。
第六章
生物的进化
结论归纳
自然选择对种群基因频率变化的影响
变异是
不定向的
自然选择定向
不利变异被淘汰，
有利变异逐渐积累
种群的基因频率发生定向改变
生物朝一定方向缓慢进化
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。
导致
促使
结 论
第六章
生物的进化
探究抗生素对细菌的选择作用
实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素能够杀死细菌，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。
目的要求
微生物肉眼无法分辨，但是在培养基上不断分裂的一个细菌可以产生一个子细胞群体，就成为肉眼可见的菌落。
一般情况下，一定浓度的抗生素能够杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。
实验原理
实验方法步骤
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
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
实验方法步骤
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。
探究抗生素对细菌的选择作用
实验方法步骤
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
探究抗生素对细菌的选择作用
结果与分析
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
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
抗生素纸片周围出现抑菌圈，在连续培养几代后，抑菌圈的直径越来越小。
结论：说明抗生素对细菌产生了选择作用。
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。
探究抗生素对细菌的选择作用
第六章
生物的进化
探究抗生素对细菌的选择作用
思考讨论
1. 为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
2. 你的数据是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？说说你的理由。
因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
支持。
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。
第六章
生物的进化
探究抗生素对细菌的选择作用
思考讨论
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的？
有利的。
基因突变具有随机性和不定向性，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。
第六章
生物的进化
探究抗生素对细菌的选择作用
思考讨论
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。
你认为这些做法会有什么后果？
会促进耐药菌的产生。
第六章
生物的进化
知识小结
当堂检测
第六章
生物的进化
B
1. 在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，并把它们饲养起来，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是（ ）
A． 突变和基因重组是定向的
B． 自然选择会改变种群的基因频率
C． 特殊的变异类型都是不利的
D． 不产生变异的生物才能生存
当堂检测
第六章
生物的进化
C
森林时期
工业时期
灰蛾
黑蛾
灰蛾
黑蛾
99%
1%
1%
99%
2. 某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原因是（ ）
A. 灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入
B. 工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾
C. 自然选择作用
D. 人工选择的作用
当堂检测
第六章
生物的进化
C
3. 下列哪项不是生物进化的原材料（ ）
基因突变
基因重组
不遗传的变异
染色体变异
当堂检测
第六章
生物的进化
4. 生物的变异可以为进化提供原材料。下列关于变异与进化的叙述，不正确的是（ ）
A. 自然选择直接选择的是个体的表型
B. 种群中控制某一性状的全部等位基因的总和称为基因库
C.自然选择导致种群的基因频率发生定向改变
D.桦尺蠖种群颜色的变化是一种适应性进化，这种适应性变化是自然选择所造成的
B
理解隔离的定义、类型，阐明隔离在物种形成中的作用。
科学思维
运用归纳和综合的思维方法，概括出物种形成的两种过程的概念模型。
第六章
生物的进化
生命观念
计算种群基因频率
定义法
公式法： 纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率
遗传平衡定律
条件：1、种群很大；2、个体间自由交配；3、无迁入迁出；
4、没有自然选择；5、没有基因突变
公式：PAA=PA2 PAa=2PA×Pa Paa=Pa2
应用
人群中常染色体上基因频率的计算可直接套用公式
男性群体：X染色体上某基因的基因频率=基因型频率
女性群体：可直接套用公式
回顾旧知
第六章
生物的进化
新课导入
曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了变化，但是并没有形成新的物种。
为什么说它们没有形成新的物种？
怎样判断两个种群是否属于同一个物种？
深色桦尺蛾和浅色桦尺蛾
第六章
生物的进化
关于物种
什么是物种，如何定义？
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。
物种
01
可交配
02
后代可育
第六章
生物的进化
关于物种
世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。
因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种——智人种。
第六章
生物的进化
关于物种
马和驴是不是同一个物种呢？
不是。
+
=
骡子
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。
骡是不育的，因此，马和驴之间存在生殖隔离，它们属于两个物种。
第一种情况
第二种情况
第三种情况
第六章
生物的进化
生殖隔离
种群间个体不能自由交配。
有些能交配，但胚胎期致死。
能交配并成功繁殖出子代，但其后代无生育能力。
第六章
生物的进化
生殖隔离
喜鹊和麻雀是不是同一物种？
不是。存在生殖隔离。
第六章
生物的进化
在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？
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。
地理隔离
第六章
生物的进化
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。
地理障碍
基因交流
导致不能
进行
由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖 隔离，它们形成两个不同的亚种。
形 成
生殖隔离
形成
不同的物种
隔离的总结
第六章
生物的进化
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，统称为隔离。
两种
情况
地理隔离
&
生殖隔离
隔离
的实质
阻止种群间的基因交流。
第六章
生物的进化
提出疑问
地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？
对于生物的进化有何作用呢？
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。
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
加拉帕戈斯群岛的地雀
这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。但是在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。
在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
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？
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。
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
不一样。
因为突变是随机发生的。
2. 不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
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。
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？
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
思考讨论
不会。
因为地雀个体间存在基因的交流，不会形成生殖隔离。
4. 如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
地理隔离
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
基因交流
阻断
突变、基因重组和自然选择
发生
导 致
基因频率改变
导致
种群的基因库出现差异
导致
差异进一步
加大
生殖隔离
形成
形成
新的物种
第六章
生物的进化
隔离在物种形成中的作用
变异 1
隔离是物种形成的必要条件。
基因频率的定向改变
生殖 隔离
原物种
地理隔离
自然选择
变异类型1
新物种 1
形成
变异 2
自然选择
变异类型2
新物种 2
形成
第六章
生物的进化
思考：
通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？
不是。
多倍体的形成不需要经过地理隔离。
物种 A
物种 B
杂交
杂种植物
异源多倍体
染色体加倍
第六章
生物的进化
知识小结
突变和基因重组
自然选择
改变
种群基因频率
积累
时间
地理隔离
基因库的差别
导致
种群间生殖隔离
标志
物种形成
课堂小结
种群基因组成的变化与物种的形成
种群和种群基因库
基因突变
基因重组
自然选择对种群基因频率变化的影响
概念
提供生物进化原材料
实质：自然选择定向改变基因频率，导致生物进化
种群基因频率的变化
隔离在物种形成中的作用
基因频率计算方法
染色体变异
概念
地理隔离和生殖隔离
隔离是物种形成的必要条件
当堂检测
第六章
生物的进化
1. 19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ ）
A. 两者尚未形成两个物种
B. 两者的外部形态有明显差别
C. 两者之间已经出现生殖隔离
D. 两者的基因库向不同方向改变
D
当堂检测
第六章
生物的进化
D
2. (2019·天津南开中学高一质检)下列关于隔离的叙述，错误的是（ ）
A. 隔离包括地理隔离和生殖隔离
B. 地理隔离阻止了种群间的基因交流
C. 种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因
D. 不同的种群之间必然存在着生殖隔离
当堂检测
第六章
生物的进化
3. 下列关于新物种形成的叙述，正确的是 ( )
A. 生物进化的结果就是形成新物种
B. 生殖隔离是地理隔离的必然结果
C. 产生生殖隔离是形成新物种的必要条件
D. 基因突变一定能导致新物种的产生
C
当堂检测
第六章
生物的进化
4. 长期使用抗生素治病，会出现一些抗药性强的细菌，使抗生素的药效降低。原因是 (　 　)
A. 长期使用，使细菌不得不适应抗生素
B. 抗生素的使用导致细菌发生了基因突变
C. 抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择
D. 细菌为了适应抗生素而产生了定向变异
C

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