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(共44张PPT)
第6章 生物的进化
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
生物学必修2
遗传与进化（人教版）
第2课时 隔离在物种形成中的作用、
探究抗生素对细菌的选择作用
导入新课（导入一）
金鱼是由野生鲫鱼驯化而来的观赏鱼类。在金鱼驯化过程中，生物进化的单位是什么？
生物进化的原材料是什么？
在金鱼的驯化过程中，人工选择起到了什么作用？
如今的金鱼和鲫鱼是否属于同一个物种呢？如何来判断呢？
鲫鱼
金鱼
若任何一种金鱼都可以与野生鲫鱼杂交并产生可育后代，则金鱼和鲫鱼属于同一物种
种群
突变和基因重组
使种群的基因频率发生改变
导入新课（导入二）
1.生物进化的基本单位是什么？什么是种群？
2.什么是种群基因库？一个种群满足什么条件时，种群的基因频率不发生改变？此条件下基因型频率会不会发生改变？
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
生物进化的基本单位是种群。
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
种群非常大
种群个体之间的交配是随机的
没有突变产生
种群之间不存在个体的迁移或基因交流
没有自然选择
种群的基因频率不发生改变
基因型频率会发生改变
导入新课（导入二）
3.已知苯丙酮尿症是常染色体隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为 1/10 000。请问：在人群中，该病致病基因的频率以及携带此隐性基因的杂合基因型的频率各是多少？
4.什么是生物进化的原材料？突变的有害和有利往往取决于什么？
5.生物进化的方向由什么决定？生物进化的实质是什么？
隐性基因的频率 = 1/100 显性基因的频率 = 99/100
杂合子的频率 =1/100×99/100×2 = 99/5 000
可遗传的变异
生物的生存环境
自然选择
种群基因频率的定向改变
导入新课（导入二）
英国曼彻斯特地区的一种桦尺蛾
浅色型和黑色型的桦尺蛾是否属于同一个物种？
什么是物种？
如何判断它们是否属于同一个物种？
环节一：物种的概念（思路一）
在自然状态下能相互交配
能产生可育后代
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
驴
马
马和驴是否属于同一物种？
马和驴是否属于同一物种？
环节一：物种的概念（思路一）
骡
×
生殖隔离
→
（不育）
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。
骡是一种新生物吗？
环节一：物种的概念（思路一）
老虎和狮子属于同一物种吗？
环节一：物种的概念（思路一）
比较 种群 物种
概念
生活地域
关系 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。彼此可以交配实现基因交流，是生物繁殖的基本单位
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
一定区域
不一定生活在同一地域
一个物种可以包括多个种群
环节一：物种的概念（思路二）
×
骡
→
马
32对染色体
驴
31对染色体
体格结实，奔跑速度快，耐力和抵抗力强，使用年限长，耐粗饲料；
在自然状态下高度不育
骡的体细胞中有多少条染色体、几个染色体组？
骡属于几倍体？
试从染色体组的角度分析马和驴之间不能发生基因交流的原因。
63条
2个
异源二倍体
马和驴的染色体组不同，交配产生的后代——骡无法进行正常的减数分裂，不能产生正常配子。
环节一：物种的概念（思路二）
×
骡
→
马
驴
马和驴是否属于同一物种？为什么？
什么是物种？
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称为一个物种
马和驴不属于同一物种，因为它们的杂交后代——骡不可育
环节一：物种的概念（思路二）
什么是生殖隔离？
生殖隔离产生的根本原因是什么？
种群基因库的差异。
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。
环节一：物种的概念（思路二）
老虎和狮子属于同一物种吗？
狮
虎
狮虎兽
狮子和老虎是两个物种，因为它们交配产生的后代——狮虎兽是不育的
环节一：物种的概念（思路二）
种群和物种这两个概念是否相同？请用集合的形式表示它们之间的关系。
物种
种群1
种群2
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
曼陀罗花的花粉在其他植物花的柱头上不能萌发出花粉管，使得两性生殖细胞不能融合而形成生殖隔离。
曼陀罗
生殖隔离
地理隔离
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，叫作地理隔离。
两种生物之间不能进行基因交流。
指不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
东北虎
华南虎
东北虎和华南虎都是亚洲虎的后代，它们之间存在差异的原因是什么？
存在地理隔离
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
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。就这样过了几千年。
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？
可能可以，也可能不可以
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
东北虎
华南虎
东北虎和华南虎的杂交后代是可育的，这说明了什么？
说明东北虎和华南虎之间不存在生殖隔离，长期的地理隔离并没有形成生殖隔离。
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
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。达尔文在环球考察时发现，在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀，它们喙的差别很大，不同种之间存在生殖隔离。
加拉帕戈斯群岛群岛地雀
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
请阅读教材中的“思考·讨论”，小组交流讨论，合作解决下面的问题。
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？
环节二：隔离及其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。
环节二：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？
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。
绝大多数种群经过长期地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种，这种形成新物种的方式被称为渐变式。
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
有没有可能在短时间内就可以形成新物种？如果有，请举例。
自然界中多倍体的形成
二倍体玉米幼苗
四倍体玉米
秋水仙素
二倍体玉米
×
三倍体玉米
不可育
生殖隔离
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
总结隔离在物种形成中的作用
隔离使不同种群中的个体基因不能自由交流，种群基因库会逐渐形成差异，久而久之，就会出现生殖隔离。
隔离是物种形成的必要条件，生殖隔离是物种形成的标志。
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
渐变式物种形成过程
突变和
基因重组
自然选择
种群基因频率
基因库的差别
种群间生殖隔离
改变
积累
导致
标志着
地理隔离
时间
导致
扩大
种群基因频率
基因库的差别
种群间生殖隔离
物种形成
环节二：隔离及其在物种形成中的作用
物种形成
生物进化
生殖隔离的形成
标志着
基因频率的改变
标志着
不一定导致
必定发生
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路一）
探究抗生素对细菌的选择作用
探究·实践
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。
实验原理：
目的要求：
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路一）
实验步骤：
第1步：用记号笔在培养皿的______画2条__________的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①~④。
第2步：取少量细菌的培养液，用无菌的________（或无菌棉签）均匀地涂抹在培养基平板上。
第3步：用无菌的镊子先夹取1张____________的纸片放在①号区域的中央，再_______________________放在②~④号区域的中央，盖上皿盖。
底部
相互垂直
涂布器
不含抗生素
分别夹取1张抗生素纸片
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路一）
实验步骤：
第4步：将培养皿______置于______℃的恒温箱中培养________h。
第5步：观察培养基上细菌的生长状况。若纸片附近出现了抑菌圈，测量和记录每个实验组中____________________________。
第6步：从____________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______________。
倒
37
抑菌圈的直径，并取平均值
抑菌圈边缘
抑菌圈的直径
12~16
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路一）
要从什么位置挑取细菌进行培养？原因是什么？
预测：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？
从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
抑菌圈的直径大小反映该种抗生素的杀菌能力的强弱，直径越大，杀菌能力越强。连续培养几代后，抑菌圈的直径会变小，说明通过抗生素的选择作用，细菌中的耐药性类型越来越多。
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路一）
你觉得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？
细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存，属于有利变异。
在生物进化过程中，生物产生的有利变异是指有利于生物生存、适应环境的变异，而不是对人类有利的变异。
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路一）
滥用抗生素的现象十分普遍，滥用抗生素有什么危害？
①增强细菌耐药性：抗生素的滥用及不合理使用在一定程度上使抗生素接触细菌的机会增大，细菌耐药性积累并加强，使抗生素的药效减弱，甚至完全不起作用。
②不良反应繁多：滥用抗生素导致大量不良反应产生。例如，使用氯霉素可引发再生障碍性贫血。
③菌群失调：抗生素的长期滥用，使未被抑制的细菌类型繁殖迅速，造成菌群失调的情况，导致患者免疫力下降、病情加重或产生新的病变。
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路二）
人类滥用抗生素往往导致细菌产生耐药性，其实质是什么？
抗生素对细菌进行了定向选择，使菌群中抗药基因频率增加。
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路二）
该实验的自变量是什么？哪些因素是无关变量？如何控制无关变量？
自变量：滤纸片是否含有抗生素。
无关变量：培养基、抗生素的种类和浓度等培养条件等。
无关变量应相同且适宜。
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路二）
某学校生物兴趣小组针对抗生素对大肠杆菌的选择作用进行了探究，请回答下列问题。
(1)用记号笔在培养皿的______画_______________的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①~④；取少量大肠杆菌的培养液，用_______法均匀接种在培养基平板上；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；将培养皿______于______℃的恒温箱中培养12~16 h。
底部
2条互相垂直
涂布
倒置
37
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路二）
（2）实验结果如图，测量并记录每个实验区域中抑菌圈的直径，并取________。
平均值
培养大肠杆菌的平板上产生抑菌圈
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路二）
抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
连续培养几代后，抑菌圈的直径变小了，说明细菌的耐药性增强了，抗生素对细菌产生了选择作用。
(3)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，然后按照上述(1)(2)步骤操作。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？如表为实验小组测得的实验数据，由此得出的结论是什么？
区域 抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代
② 2.26 1.89 1.62
③ 2.41 1.91 1.67
④ 2.42 1.87 1.69
平均值 2.36 1.89 1.66
(4) 若抑菌圈中出现了菌落，可能的原因是什么呢？
(5)滥用抗生素为什么会使耐药菌的比例大大增加？
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路二）
大肠杆菌出现了突变。
抗生素选择了耐药性强的细菌，使细菌的耐药性基因频率增加。
作为中学生的我们应该做些什么？
环节三：探究抗生素对细菌的选择作用（思路二）
核心总结
物种形成的途径
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率
基因库的差别
种群间生殖隔离
物种形成
改变
积累
导致
标志着
地理隔离
时间
导致
扩大
现代生物进化理论
关于物种形成的解答
自然选择导致种群基因频率的定向改变
隔离是物种形成的必要条件
渐变式
骤变式
物种A
物种B
杂种植物
异源
多倍体
杂交
染色体数目加倍
课堂练习
1.外表相近但种类不同的鱼在生殖期间将卵和精子释放在同一水域中，但一种鱼的精子不能进入另一种鱼的卵，这种现象属于 ( )
A.生殖隔离 B.地理隔离
C.形态各异 D.不在同一水层
A
课堂练习
2.隔离在物种形成中的主要作用是 ( )
A.使种群间的个体互不相识
B.使不同种群各适应于不同的地理环境
C.使种群间雌雄个体失去交配机会
D.使种群之间停止基因交流，并朝着不同的方向演变
D
课堂练习
3.研究表明只有在细菌感染时用抗生素治疗才可能有效，但世界卫生组织发布的调查报告显示，有超过60%的受访者滥用抗生素来治疗病毒性感冒。下列有关抗生素作用机理及滥用后果的说法不正确的是 ( )
A.滥用抗生素会导致细菌的抗药性基因频率升高
B.滥用抗生素可能导致肠道里的一些菌群失调，从而影响人体健康
C.有的抗生素能抑制细菌细胞壁的形成，因而对植物细胞同样有作用
D.有的抗生素可通过抑制细菌蛋白质的合成来抑制细菌的生长繁殖
C
谢谢！(共51张PPT)
第6章 生物的进化
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
生物学必修2
遗传与进化（人教版）
第1课时 种群基因组成的变化
导入新课（导入一）
甲同学说：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。
乙同学说：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。
你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？
这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它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。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程。新物种的形成以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。
导入新课（导入二）
复 习
1.适应具有相对性的根本原因是什么？
遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾是适应具有相对性的根本原因
2.拉马克认为各种生物的适应性特征是如何形成的？
各种生物的适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传
3.达尔文的自然选择学说的主要内容可以用哪四个词表示？
过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存
导入新课（导入二）
4.达尔文的自然选择学说的进步意义是什么？
使人们认识到生物是在自然选择的作用下不断发展变化的；使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道；揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。
5.达尔文的自然选择学说有哪些局限性？
对于遗传和变异的认识局限于性状水平，不能科学地解释遗传和变异的本质；关于适应以及物种形成等问题的研究以生物个体为单位，而不是以种群为基本单位。
阅读教材，完成以下任务。
1.什么是种群？找出关键词。
2.下列生物群体中属于种群的是（ ）
A.一个池塘中的全部浮游生物 B.一片森林中的全部马尾松
C.一个水库中的全部鱼类 D.一个海岛上的全部昆虫
3.种群中的个体并不是机械地集合在一起，种群内的个体可以发生什么？
环节一：种群和种群基因库（思路一）
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
B
种群内的个体可以相互交配(进行基因交流)
环节一：种群和种群基因库（思路一）
蝗虫交配
蝗虫产卵
前一年的蝗虫种群与新形成的蝗虫种群在基因组成上一样吗？
什么是种群基因库？
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
环节一：种群和种群基因库（思路一）
例 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是 A，决定翅色为褐色的基因是 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。
这个种群中所有的A和a就是这个种群的基因库吗？
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
A和a
B1、B2、b……
C、c1、c2、c3……

环节一：种群和种群基因库（思路一）
例 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是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。
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。请据此计算上面的实例中A基因和a基因的频率。
A基因的数量是2×30+60=120个，
A基因的频率为120÷200=60%。
a基因的数量是2×10+60=80个，
a基因的频率为80÷200=40%。
环节一：种群和种群基因库（思路一）
例 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是 A，决定翅色为褐色的基因是 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= ×100%
该基因个数
该种群中全部等位基因个数
基因型频率= ×100%
该基因型个体数
该种群个体总数
环节一：种群和种群基因库（思路一）
用数学方法讨论基因频率的变化
思考·讨论
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。
(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？
A配子占60%，a配子占40%
AA占36%，Aa占48%，aa占16%
A占60%，a占40%
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（ ） 环节一：种群和种群基因库（思路一）
(4)将计算结果填入表格，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？
30%
30%
30%
10%
36%
16%
48%
60%
40%
种群的基因频率同子一代一样。
环节一：种群和种群基因库（思路一）
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？
对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。
例如，翅色与环境色彩较为一致的，被天敌发现的机会就少些。
环节一：种群和种群基因库（思路一）
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，种群的基因频率会发生变化吗？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的频率是增大还是减小，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。
环节一：种群和种群基因库（思路一）
满足5个假设条件:
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
不同表型的个体生存和繁殖的机会是均等的（没有自然选择）
不产生突变
遗传平衡定律
（哈代—温伯格平衡）
种群的基因频率一代代稳定不变
环节一：种群和种群基因库（思路一）
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（30%） A（30%） a（30%） a（10%）
子代基因型频率 AA（36%） Aa（48%） aa（16%）
子代基因频率 A（60%） a（40%） 分析表中数据，设遗传平衡种群中 A 基因的频率为 p，a 基因的频率为 q，你还可以得出什么结论？
AA基因型的频率为p2，
aa基因型的频率为q2，
Aa基因型的频率为2pq，
p+q=1。
遗传平衡定律：
(p+q)2=p2+2pq+q2=1
环节一：种群和种群基因库（思路二）
猕猴
蒲公英
一片树林中的全部猕猴是一个种群
一片草地上的所有蒲公英是一个种群
什么是种群？
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群
环节一：种群和种群基因库（思路二）
一片树林中的全部猴子是一个种群吗？为什么？
菜市场中的全部三黄鸡是一个种群吗？为什么？
猴子有很多种，如金丝猴、猕猴、叶猴……
种群中的个体可以自由交配，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代，菜市场中的三黄鸡不能相互交配
×
×
环节一：种群和种群基因库（思路二）
许多昆虫的寿命都不足一年，比如蝗虫。所有的蝗虫在秋天都会死去，但是有一部分蝗虫完成了生殖，死前在土壤中埋下受精卵。在第二年春夏之交，部分受精卵会发育成蝗虫。这说明繁殖和进化的单位是什么？
蝗虫产卵
种群
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？
环节一：种群和种群基因库（思路二）
什么是基因库？
某一个体的意外死亡对种群基因库的影响大吗？
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
若种群很大，则某一个体的意外死亡对种群基因库的影响不大；
若种群很小，则影响较大。
环节一：种群和种群基因库（思路二）
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。
一个种群中，某基因型个体数占种群个体总数的比值，叫作基因型频率。
基因频率= ×100%
某基因个数
该种群中全部等位基因个数
基因型频率= ×100%
某基因型个体数
该种群个体总数
环节一：种群和种群基因库（思路二）
请阅读教材中有关基因频率计算的例子，尝试总结出基因频率和基因型频率的关系，以等位基因 A、a为例。
A基因的频率=AA基因型的频率+1/2Aa基因型的频率
a基因的频率=aa基因型的频率+1/2Aa基因型的频率
环节一：种群和种群基因库（思路二）
某昆虫种群中，浅色型（s）相对于深色型（S）为隐性，基因型为ss的个体占40%，基因型为SS的个体占20%，则该种群中s基因的频率是多少？
s基因的频率=ss基因型的频率+1/2Ss基因型的频率
=40%+1/2×40%=60%
在这个种群中，浅色型个体所占的比例较大，说明该种群生活的环境比较适合浅色型个体。这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？
会发生改变，因为存在自然选择
环节一：种群和种群基因库（思路二）
用数学方法讨论基因频率的变化
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。
(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？
A配子占60%，a配子占40%
AA占36%，Aa占48%，aa占16%
A占60%，a占40%
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（ ） 环节一：种群和种群基因库（思路二）
(4)将计算结果填入表格，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？
30%
30%
30%
10%
36%
16%
48%
60%
40%
分析(4)中的计算结果，你能得出什么结论？
子代 ：A基因的频率 + a基因的频率 = 1
A基因的频率的平方 = AA基因型的频率
a基因的频率的平方 = aa基因型的频率
Aa基因型的频率 = A基因的频率×a基因的频率×2
子代的基因频率和亲代的基因频率一样
环节一：种群和种群基因库（思路二）
假设 A 基因的频率为 p，a 基因的频率为 q，则 AA基因型的频率为 p2，Aa基因型的频率为2pq，aa基因型的频率为q2，且(p+q)2=p2+2pq+q2=1。这个公式的得出是建立在哪5个假设条件基础上的？
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
遗传平衡
当种群处于遗传平衡状态时，种群的基因频率可以一代代稳定不变，保持平衡
遗传平衡定律
环节一：种群和种群基因库（思路二）
在自然条件下，种群的基因频率会不会发生变化呢？为什么？
如果该昆虫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，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
若种群产生新基因 A2，种群的基因频率会发生变化。基因 A2的频率是增大还是减小，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。
会发生变化，因为对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较为一致的，被天敌发现的机会就少，也就是说存在自然选择。
环节二：种群基因频率的变化（思路一）
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。
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
环节二：种群基因频率的变化（思路一）
在自然情况下，突变具有哪些特点？
普遍性 随机性 低频性 不定向性
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率都为10-5，对一个中等大小的果蝇种群(约有108个个体)来说，每一代出现的基因突变数是多少呢？
2×1.3×104×10-5×108=2.6×107(个)
环节二：种群基因频率的变化（思路一）
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。但在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却生活得很好，这是为什么？
这说明突变的有害和有利取决于什么？
取决于生物的生存环境。
在经常刮大风的海岛上，这类昆虫因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
环节二：种群基因频率的变化（思路二）
请阅读教材内容，小组交流讨论，合作解决下列问题。
1.可遗传的变异包括哪些类型？其中什么是突变？可遗传的变异是定向的吗？
2.染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的变化吗？
3.生物自发突变的频率是很低的，而且很多突变是有害的，那么，它为什么还能作为生物进化的原材料呢？
4.突变的有利和有害取决于什么？
环节二：种群基因频率的变化（思路二）
1.可遗传的变异包括哪些类型？其中什么是突变？可遗传的变异是定向的吗？
可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。
基因突变和染色体变异统称为突变。
可遗传的变异是不定向的。
2.染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的变化吗？
染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的变化。
环节二：种群基因频率的变化（思路二）
3.生物自发突变的频率是很低的，而且很多突变是有害的，那么，它为什么还能作为生物进化的原材料呢？
种群是由许多个体组成的，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。
4.突变的有利和有害取决于什么？
突变的有利和有害不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）
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。
根据英国曼彻斯特地区桦尺蛾体色的变化，你能提出什么问题？
对此，你作出了怎样的假设呢？
桦尺蛾种群中s基因的频率为什么越来越低呢？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）
创设情境示例(其中数字是假设的)：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，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？
13.0%
26.0%
61.0%
26%
74%
14.6%
29.3%
56.1%
29.3%
70.7%
升高
降低
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）
你的计算结果是否支持你的假设？
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？
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？
支持
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，许多浅色个体还没来得及交配、产卵就已被天敌捕食，导致种群中浅色个体的出生率降低。
表型，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。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路一）
变异是不定向的
定向的自然选择使得种群中的不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
种群基因频率发生定向改变
生物朝一定方向不断进化
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变
判断一个种群是否进化的依据是种群的基因频率是否改变
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
19世纪中叶以前，英国的曼彻斯特地区山清水秀，绿树成荫，树干上长满了浅色的地衣，生活在这儿的桦尺蛾几乎都是浅色型的。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。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾成了常见的类型。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
如图为工业革命前后曼彻斯特地区的树干及其上的桦尺蛾。请用达尔文的自然选择学说解释曼彻斯特地区桦尺蛾体色变化的原因。
长满地衣的树干上的桦尺蛾
黑色树干上的桦尺蛾
桦尺蛾有浅色和黑色两种类型。工业革命前，树干因长满浅色的地衣而呈浅色，浅色桦尺蛾不容易被捕食者发现和捕食，有更多的机会生存并繁殖；工业革命之后，树皮裸露并被熏成黑褐色，使得浅色桦尺蛾更容易被捕食者发现和捕食，生存和繁殖的机会下降。黑色桦尺蛾的情况正好相反。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
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？
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，许多浅色个体在交配、产卵前就已被天敌捕食，导致浅色个体的出生率降低。
表型(体色)，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。
长满地衣的树干上的桦尺蛾
黑色树干上的桦尺蛾
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
进一步研究发现：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。19世纪中叶以前，该种群中 S 基因的频率很低，在5%以下；到了20世纪中叶，S基因的频率上升到95%以上。
由此你可以得出什么推论？
自然选择使该种群的基因频率发生了改变。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
假设：1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，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%。请计算第2~10年间，该种群每年的基因型频率和基因频率，将计算结果填入下表。（提示：不同年份该种群的个体总数可能有所变化）
13.0%
26.0%
61.0%
26%
74%
14.6%
29.3%
56.1%
29.3%
70.7%
升高
降低
11.5%
22.9%
65.6%
23%
77%
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。因此，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。
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
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。
年份 2005 2006 2007 2008
住院患者该类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
（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。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
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。
年份 2005 2006 2007 2008
住院患者该类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
（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大，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多，耐药基因在细菌种群中的频率逐年上升。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
（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监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医疗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。
环节三：自然选择对种群基因频率变化的影响（思路二）
（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？
提示：合理使用抗生素，防止滥用抗生素。
核心总结
种群基因频率的变化
种群和种群基因库
自然选择对种群基因频率变化的影响
种群基因组成的变化
可遗传变异的来源
可遗传变异的特点和作用
变异的有利和有害是相对的
种群的概念
基因频率的概念和计算方法
基因库的概念
自然选择
的原理
自然选择
的结果
课堂练习
1.下列关于种群的叙述不正确的是 ( )
A.种群中的个体之间可相互交配繁殖
B.一个种群由许多同种个体组成
C.种群的个体数量是经常变动的
D.一块朽木上的全部细菌属于一个种群
D
课堂练习
2.下列实例中，种群基因频率没有发生变化的是 ( )
A.黑色桦尺蛾和浅色桦尺蛾的比例没有改变
B.杂合高茎豌豆通过连续自交产生后代
C.杂合矮秆抗病小麦自交后，淘汰掉子代中其他表型的个体
D.通过辐射青霉菌获得青霉素高产菌株
B
课堂练习
3.在一密闭环境中有2 000只果蝇，其中基因型为 BB、Bb的个体分别占40%、50%，后引入500只基因型为bb的个体(初始果蝇未繁殖前引入)，下列说法正确的是 ( )
A.初始种群中，B基因的频率为65%，b基因的频率为35%
B.后期果蝇的引入不会导致该种群基因频率发生变化
C.引入果蝇后，在未繁殖前种群的显性纯合子的比例为35%
D.引入果蝇后，该种群会朝着隐性纯合子不断增多的方向发展
A
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