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(共35张PPT)
种群基因组成的变化
与物种的形成
（一）种群基因组成的变化
导入
长颈鹿的适应性特征示意图
长颈鹿主要以树叶为食，而在漫长的干旱季节，食物的缺乏是经常发生的。设想在某个历史时期，长颈鹿的祖先群体中出现了颈长的个体，这一变异是可以遗传的。
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。
2. 这个颈长的个体会永远存活吗？
1. 自然选择直接作用的对象是什么？
不会
3. 个体死亡，表型消失，自然选择的作用消失了吗？
没有
4. 研究生物的进化，仅研究个体和表型够吗？
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。
一、种群和种群基因库 P110
生活在一定区域的 的 的集合叫做种群。
种群
同种生物
全部个体
判断下列是否属于种群：
（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
否
是
否
否
否
一片树林中的全部猕猴
一片草地上所有蒲公英
一、种群和种群基因库 P110
生活在一定区域的 的 的集合叫做种群。
种群
同种生物
全部个体
种群是生物繁殖和进化的基本单位
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。种群的基因在代代相传中有什么规律呢？
种群在进化过程中处于什么地位？
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。
一、种群和种群基因库 P111
种群基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。
在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。
基因频率
基因型频率
在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基因频率。
(A%)
(A的个数)
(A和a总个数)
(AA%)
(AA的个数)
(AA、Aa和aa总个数)
一、种群和种群基因库
在某昆虫种群中随机抽取100个体，决定绿色翅的基因为A, 决定褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别有30、60、10个,那么A、a的基因频率各是多少？
计算基因频率的方法：
A%=
=
60%
100×2
某种基因的个数=纯合子个体数 X 2＋杂合子个体数
种群中该对等位基因的总数=个体总数 X 2
A%+a%=1
30×2+60
AA Aa
100×2
a%=
10×2+60
=
40%
aa Aa
1、利用概念法：
一、种群和种群基因库
计算基因频率的方法：
2、利用基因型频率法：
AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
=30%+1/2×60%
=60%
A% =
AA%+Aa%+aa%=1
a%=1-A%=40%
某种群中AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少 ？
基因频率
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
= 纯合子频率+1/2杂合子频率
×100%
=
一、种群和种群基因库 P111
请阅读教材P111的“思考 讨论”填写其中的表格
1.种群很大
2.自由交配
3. 没有个体迁入迁出
4.没有突变
5.不同个体生存和繁殖机会相等
假设：
一、种群和种群基因库 P111
亲代基因型频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（ ） A（ ） a（ ） a( )
亲代基因频率 A（ ） a( )
F1基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
F1基因频率 A（ ） a( )
F2基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
F2基因频率 A（ ） a( )
30%
30%
30%
10%
60%
40%
一、种群和种群基因库 P111
在有性生殖过程中亲代产生的精子和卵细胞结合产生F1代：
A 60% a 40%
A 60%
a 40%
AA 36%
精子
卵细胞
F1代
Aa 24%
Aa 24%
aa 16%
AA%= 60%× 60%= 36%
A A
一、种群和种群基因库 P111
亲代基因型频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（ ） A（ ） A（ ） a( )
亲代基因频率 A（ ） a( )
F1基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
F1基因频率 A（ ） a( )
F2基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
F2基因频率 A（ ） a( )
30%
30%
30%
10%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
种群的基因频率和基因型频率可世代相传不发生变化，保持平衡。但需满足上述5个前提条件。
一、种群和种群基因库 P111
当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；④自然选择对性状没有作用；⑤基因A和a都不产生突变
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么
种群的基因频率将不会改变
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 ＝ 1
AA=p2 Aa=2pq aa=q2
遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
对自然界的种群来说，符合遗传平衡定律的5个条件都成立吗？
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。这说明在自然界中，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。
一、种群和种群基因库 P111
如果该种群出现新突变型（基因型为A2a或A2A2），即产生新的等位基因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。
二、适应是自然选择的结果 P112
变异
不遗传的变异
可遗传的变异
基因突变
基因重组
染色体变异
突变
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。
自然界中生物的自然突变频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？
二、适应是自然选择的结果 P112
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：
1.3× 104 × 10－5
个体（1.3×10-1）
× 108
种群
=2 .6×107（个）
1. 突变
二、适应是自然选择的结果 P112
2.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。
【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、适应是自然选择的结果 P112
3.有性生殖过程中的基因重组
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。
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随机的、不定向的？
三、自然选择对种群基因频率变化的影响 P112-113
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。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
三、自然选择对种群基因频率变化的影响 P112-113
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,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？（计算结果填入下表）
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
s
20%
80%
三、自然选择对种群基因频率变化的影响 P112-113
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
第1年 第2年
基因型频率 个数 占比 存活 个数 占比
SS 10 10%
Ss 20 20%
ss 70 70%
基因 频率 S
s
浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%
20%
80%
第二年SS个体数为：
10 ×（1+ 10%）=11
11
22
63
SS个体数占比：
11
11+22+63
×100%=11.5%
11.5%
22.9%
65.6%
三、自然选择对种群基因频率变化的影响 P112-113
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,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？（计算结果填入下表）
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
s
20%
80%
11.5%
22.9%
65.6%
25.8%
74.2%
22.95%
77.05%
12.9%
25.8%
61.3%
14.4%
28.9%
56.7%
28.85%
71.15%
三、自然选择对种群基因频率变化的影响 P114
在自然选择过程中，直接受选择的是生物的 ；
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。
变异是不定向的
自然选择是定向的
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的改变
生物朝着一定方向缓慢进化
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。
原因
结果
表现型
四、探究抗生素对细菌的选择作用 P115
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。
抑菌圈
（直径越大，
抗生素的作用越强）
四、探究抗生素对细菌的选择作用 P115
实验步骤
1、将培养基分为四个区，标号
①
②
③
④
2、将细菌涂布在培养基平板上
四、探究抗生素对细菌的选择作用 P115
实验步骤
3、每个区域分别放置不含抗生素（①区域）和含有抗生素的纸片（②③④区域）
4、37℃培养
对照组、实验组分别是？ ②③④完全一样的目的是什么？
四、探究抗生素对细菌的选择作用 P115
实验步骤
5、观察并测量抑菌圈直径
6、挑取细菌培养并重复步骤2-5
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
四、探究抗生素对细菌的选择作用 P115
实验结果
卡那霉素对大肠杆菌的选择作用
抗生素对细菌抑制作用越来越弱，抗生素对细菌有选择作用
实验结论
四、探究抗生素对细菌的选择作用 P115
讨论
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
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。抗生素只有筛选的作用，不会影响变异的发生。
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.滥用抗生素有什么后果？
促进耐药菌的产生。
四、探究抗生素对细菌的选择作用 P115
碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物
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？
依据调查数据两者呈正相关。
拓展应用3 教材P114
（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加，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加，耐药性基因在细菌种群中基因频率逐年上升。
课堂小结
种群基因组成变化
种群、基因库、基因频率
种群基因频率改变
实质
自然选择
主要
原因
突变和重组
概念
探究抗生素对细菌的选择作用
实例
练一练
A
1. 下列有关变异和进化的说法中，正确的是(　　)
A．自然界中即使没有突变发生，生物也会进化
B．若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变
C．自然选择决定了基因突变的方向
D．在生物进化过程中，显性基因频率比隐性基因频率增加得快
2. 长期使用青霉素治病，会出现一些抗药性很强的细菌，使青霉素的药效降低。造成细菌抗药性的原因主要是(　　)
A．细菌适应了青霉素
B．青霉素使细菌产生了突变
C．青霉素对细菌的不定向变异进行了定向选择
D．细菌为了适应青霉素而产生了定向变异
C
练一练
B
3. 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
4．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
练一练
C
森林时期 工业时期
灰蛾 黑蛾 灰蛾 黑蛾
99% 1% 1% 99%
练一练
D
.某昆虫的体色黑色(B)对灰色(b)为显性。生活在某一个区域内的该昆虫种群，在该区域遭到煤烟污染前后，B和b的基因频率变化如下图所示，由此能推断出(　　)
A．此变化是人工选择的结果
B．种群的基因型频率没有改变
C．产生了新的性状
D．种群发生了进化
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