资源简介

(共49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　
先有鸡还是先有蛋？
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。
因为他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。
问题探讨
01
种群基因组成的变化
一、种群基因组成的变化
（1）种群
定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
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
⑤一片草地上的成年梅花鹿
×
√
×
×
×
特点：
①种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
②种群是物种繁衍、进化的基本单位。
（2）基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
（3）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。
（4）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。
基因频率＝
该基因的总数
全部等位基因的总数
×100%
一、种群基因组成的变化
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别有30、60、10个。
AA、Aa、aa的基因型频率是多少？
那么A、a的基因频率是多少？
A% =
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
=
30×2+60
200
=
60%
200
a%=
10×2+60
=
40%
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
=
Aa% =60%
aa% =10%
AA%=30%
① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和等于1。
② 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。
一、种群基因组成的变化
假设某种群满足以下五个条件 P111：
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（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）
⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异
一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？
一、种群基因组成的变化
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的变化
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( )
子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A（ ） a( ) 子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子二代基因频率 A（ ） a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
在满足上述5个前提条件下，根据孟德尔的分离定律计算。
40%
36%
48%
16%
60%
40%
一、种群基因组成的变化
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的变化
P表示基因A的频率，q表示基因a的频率
AA%= p2 Aa%= 2pq aa%=q2
(p+q)2=p2+ 2pq + q2 =1
p+q=1
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( )
子一代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子一代基因频率 A（ ） a( ) 子二代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子二代基因频率 A（ ） a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
在满足上述5个前提条件下，根据孟德尔的分离定律计算。
40%
36%
48%
16%
60%
40%
一、种群基因组成的变化
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的变化
由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因频率都不变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。
总结：种群基因频率计算
一、种群基因组成的变化
方法一：定义法
基因频率＝
该基因的总数
全部等位基因的总数
×100%
方法二：通过基因型频率计算
A的基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
方法三：利用哈代-温伯格平衡定律计算
(p+q)2=p2+ 2pq + q2 =1
（理想条件）
练习：
1.某种群中基因型BB有10个，基因型Bb有40个，计算下列基因频率和基因型频率：
（1）基因型频率：BB_______ Bb_______ bb_______
1
（2）基因频率：B______ b_______
20%
80%
0%
BB基因型频率=BB个体数/所有个体=10/（10+40）=20%
Bb基因型频率=Bb个体数/所有个体=40/（10+40）=80%
B基因频率=B基因数/（B基因数+b基因数）
=（20+40）/（20+40+40）=60%
60%
40%
一、种群基因组成的变化
B基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
=20%+1/2x80%=60%
2.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）=56/90=72.2%
72.2%
27.8%
一、种群基因组成的变化
提示：X染色体上基因频率计算(XBXb)
XBXb基因型=
XBXb的总数
个体总数
×100%
XB基因=
Xb基因=
一、种群基因组成的变化
总结：种群基因频率计算
3．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为（ ）
A．不变，不变；增大，不变
B．增大，不变；不变，不变
C．不变，增大；增大，不变
D．不变，不变；不变，增大
A
一、种群基因组成的变化
自交和自由交配与基因频率核基因型频率的关系
①自交：纯合子增多，杂合子减少，不改变基因频率
②自由交配：在无基因突变的理想状态下，处于遗传平衡的种群自由交配，基因频率和基因型频率都不会改变！
一、种群基因组成的变化
总结：种群基因频率计算
一、种群基因组成的变化
思考·讨论 用数学方法讨论基因频率的变化
2.对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？
在自然条件下，哈代-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。
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。
生物的变异
不可遗传变异
可遗传变异
基因突变
基因重组
染色体变异
突变
进化的原材料
一、种群基因组成的变化
【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）
①突变：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。
2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（个）
一、种群基因组成的变化
影响种群基因频率变化的因素
② 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。
一、种群基因组成的变化
影响种群基因频率变化的因素
影响种群基因频率变化的因素
③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
一、种群基因组成的变化
影响种群基因频率变化的因素
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
一、种群基因组成的变化
思考：突变和基因重组都是随机的、不定向的，
种群基因频率的改变是否也是不定项的呢？
一、种群基因组成的变化
探究·实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S),浅色(s)
19世纪中叶以前
20世纪中叶
桦尺蛾种群中S基因的频率为什么越来越低？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变。
提出问题：
作出假设：
S>95%
s<5%
工业污染
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
制定并实施研究方案
1、创设数字化的问题情境
2、计算，将计算结果填入下表中
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10%
Ss 20%
ss 70%
基因频率 S 20%
s 80%
1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%，Ss20%，ss70%。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%。
假设：第1年桦尺蛾种群个体数为100只，则第1年SS有10只，Ss有20，ss有70只。浅色每年减少10%，黑色每年增加10%。
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%
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
分析结果，得出结论
升高
升高
降低
升高
降低
环境的选择作用使s基因频率越来越低。
即自然选择使种群基因频率发生定向改变。
(1) 根据数据分析，树干变黑对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗？
(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表型？
影响，树干变黑后，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.
天敌看到的是桦尺蛾的体色（表型）而不是控制体色的基因，自然选择中直接受选择的是表型。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
讨论：
种群基因频率发生定向改变
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
变异
自然选择
生物朝一定方向缓慢进化
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。
（不定向）
（定向）
在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。
一、种群基因组成的变化
总结
1.种群是生物进化和繁殖的基本单位。
2.“自然选择”中的自然是指环境。
3.突变和基因重组产生生物进化的原材料 (突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境）
4.生物进化的实质是种群基因频率在自然选择的作用下会发生定向改变。
5.种群基因频率的改变，标志着生物的进化。
6.突变是不定向的，自然选择是定向的。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。生物进化的方向是指适应环境的方向。
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
生物多样性
自然选择
种群基因频率定向改变
生物进化
探究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
探究抗生素对细菌的选择作用
①
②
③
④
3.将含抗生素的制片和不含抗生素的纸片置于不同的分区， 盖上皿盖。
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
5.观察并测量抑菌圈直径,并取平均值
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。
探究抗生素对细菌的选择作用
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。
探究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？
探究抗生素对细菌的选择作用
02
隔离在物种形成中的作用
二、隔离在物种形成中的作用
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。
它们是同一个物种吗？
1.物种概念：
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。
物种与种群的区别：
一个物种可以包括生活在不同地理区域的多个种群。只要各个种群相互交配仍能产生可育的后代，则是同一物种。
二、隔离在物种形成中的作用
⑴全世界的人是一个物种吗？为什么？
都是一个物种，无论白人黑人、黄种人结婚，都能产生可育的后代。
⑵马跟驴是一个物种吗？为什么？
马（2n=64）
驴（2n=62）
骡（2n=63）
不可育
+
二、隔离在物种形成中的作用
练习：
（3）骡是一个物种吗？为什么？
不是，因为它不能繁殖后代。
（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？
是一个物种，属于两个种群。
二、隔离在物种形成中的作用
（5）二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？
不是
因为后代三倍体西瓜不可育。
（6）三倍体西瓜是一个新物种吗？
不是，三倍体西瓜不可育。
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。
虎
狮虎兽
狮
二、隔离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。
东北虎
华南虎
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。包括生殖隔离和地理隔离。
二、隔离在物种形成中的作用
思考：地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢？
思考：两个鼠种群还能自由交配吗？
两个鼠种群间可能不能自由交配，也可能能自由交配。如果不能自由交配或交配后不能产生可育后代，说明长期的地理隔离导致生殖隔离，形成了两个新物种；如果能自由交配并产生了可育后代，说明还是同一物种。
二、隔离在物种形成中的作用
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、隔离在物种形成中的作用
思考·讨论
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。
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。
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
地雀
甲岛地雀
乙岛地雀
丙岛地雀
丁岛地雀
……
突变和基因重组不定向
环境不同，自然选择不同
甲岛地雀1
乙岛地雀2
丙岛地雀3
丁岛地雀4
出现生殖隔离
种群基因库形成明显差别，
……
隔离是物种形成的必要条件
地理隔离
新物种形成的标志：出现生殖隔离
人教版新教材 必修二6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 （共54张PPT）（含课后题答案）
人教版新教材 必修二6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 （共54张PPT）（含课后题答案）
二、隔离在物种形成中的作用
练习
1.物种形成的必要条件是什么？
隔离
2.地理隔离在物种形成过程中起到什么作用？
3.地理隔离必然产生出新的物种吗？
4.新物种形成的标志是什么？
5.产生生殖隔离的根本原因是什么？
阻断种群间的基因交流
不是
出现生殖隔离。
6.新物种形成的过程是怎样的？
种群基因库间形成明显的差异。
二、隔离在物种形成中的作用
是物种形成的标志。
地理隔离
阻断基因交流
基因频率向不同方向发生改变
种群的 出现差异
差异进一步加大
生殖隔离
新物种形成
标 志
总结：加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
物种形成的三个基本环节:
（1） 提供原材料
（2） 使基因频率定向改变
（3） 是物种形成的必要条件
突变和基因重组
自然选择
隔离
生殖隔离
在突变、基因重组和自然选择下
基因库
二、隔离在物种形成中的作用
爆发式：
思考：新物种的形成是否必须经过地理隔离？
二倍体
四倍体
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。
二、隔离在物种形成中的作用
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
二、隔离在物种形成中的作用

展开更多......

收起↑