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(共54张PPT)
生物进化论
拉马克进化论
1.当今所有生物都是由更古老的生物进化而来；
达尔文自然选择学说
过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存
本质？研究水平？
现代生物进化理论
1.遗传变异的认识： 性状水平→基因水平
2.适应及物种形成等研究：个体水平→种群水平
2.适应的形成是由于用进废退和获得性遗传。
第3节 种群基因组成的变化
与物种的形成
问题探讨
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。
先有鸡还是先有蛋？
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，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。
一 种群基因组成的变化
一、种群和种群基因库
(一)种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
(eg一片树林中的全部猕猴)
一片草地上的所有蒲公英
一个非洲象种群（部分个体）
注：种群是生物体繁殖、进化的基本单位。
一、种群和种群基因库
(二)基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
(eg一片树林中的全部猕猴的所有基因)
种群基因库的组成是不断变化的，主要体现在基因频率和基因型频率的改变上。
1.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。
2.基因型频率
在一个种群基因库中，某种基因型占全部个体的比值。
(一般为2个，egA、a)
一、种群和种群基因库
例如：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，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。
(1)100个体数的全部等位基因总数为 个
200
(2)A基因为 个，a基因为 个
2×30+60=120
2×10+60=80
A频率=
120
200
= 60%
a频率=
80
200
= 40%
AA基因型频率=
30
100
= 30%
Aa基因型频率
= 60%
aa基因型频率
= 10%
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
假设：①昆虫种群非常大；②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
③没有迁入和迁出；④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的；
⑤基因A和a都不产生突变
亲代基因型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比值 A( ) A( ) a( ) a( )
F1基因型频率 AA( ) Aa( ) aa( )
F1基因频率 A( ) a( )
30%
30%
30%
10%
40%
60%
16%
48%
36%
亲代基因频率
想一想，F2、F3以及若干代以后，种群的基因频率会同F1一样吗？
自交群的基因频率会同F1一样吗？
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%)
配子的比值 A( ) A( ) 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%
40%
60%
16%
48%
36%
亲代基因频率
40%
60%
16%
48%
36%
若满足上述五个条件，则子代间的基因型频率和基因频率都是稳定不变的，即保持遗传平衡状态。这就是哈代-温伯格定律，也叫遗传平衡定律。
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？
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
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的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。
不能，例如拟态、保护色或警戒色个体被天敌发现的机会较小。
补充：基因频率的计算公式
A基因频率 =
A基因总数
该种群个体数×2
×100%
A基因频率 = AA% + 1/2Aa% ; a基因频率 = aa% + 1/2 Aa%
1.基因在常染色体上
（1）通过基因个数计算
（2）通过基因型频率计算
（3）通过遗传平衡定律计算
(5个条件之一：种群内个体自由交配)
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；
A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
♀
♂
遗传平衡公式：
则AA=p2 Aa=2pq aa=q2
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 ＝ 1
补充：基因频率的计算公式
练一练
1.已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30000人的群体中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人(其中纯合子有12000人)。那么，在这个人群中A、a的基因频率分别是（ ）
A.64%和36%　　B.36%和64%　　C.50%和50%　　D.82%和18%
2.某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是（ ）
A.50%、50%　　B.50%、62.5% C.62.5%、50%　　 D.50%、100%
√
√
练一练
3.已知白化病的发病率为1/10000，求白化病致病基因频率和携带者基因型频率分别为多少？
补充：基因频率的计算公式
2.基因在X染色体上
某基因频率 =
该基因总数
女性个体数×2 + 男性个体数
×100%
练一练
4.在一次红绿色盲的调查中，共调查男女各200名，调查发现，女性红绿色盲基因的携带者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是（ ）
A.4.5%　 　B.6%　　 C.9%　 　D.7.8%
√
二、种群基因频率的变化
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、影响种群基因频率变化的因素
①突变和基因重组
生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，但是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，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：
2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（个）
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
二、影响种群基因频率变化的因素
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
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
二、影响种群基因频率变化的因素
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。
猫由于基因重组而产生的毛色变异
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)
二、种群基因频率的变化
1.突变产生的 ，这就可以使种群的基因频率发生变化；
2. 提供生物进化的原材料；
突变( 和 ) 和 基因重组
3.突变的有利和有害 ，往往取决于生物的 ；
4.突变和重组都是 、 。
新的等位基因
可遗传变异
基因突变
染色体变异
不是绝对的
生存环境
随机的
不定向的
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
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
1870年，桦尺蛾种群基因型频率为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， 使得浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
假设该种群共有100个个体，则在第一年中
SS：10个 Ss：20个 ss: 70个
第二年时，由于浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%
SS：10x（1+10%）=11个
Ss：20x（1+10%）=22个
ss: 70x（1-10%）=63个
SS+Ss+ss=96个
SS：11/ 96=11.5%
Ss：22/ 96 =22.9%
ss: 63/96=65.6%
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
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%
S=SS+1/2Ss
s=ss+1/2Ss
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%
升高↑
13.0%
26%
61.0%
26.0%
74.0%
14.6%
29.3%
56.1%
29.3%
70.7%
降低↓
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究·实践
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
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？
会，浅色个体易被天敌捕食，导致个体数减少，进而影响出生率。
表型，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是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
3.自然选择决定生物进化的方向
不定向的变异
不利变异（基因）
有利变异（基因）
淘汰
种群的基因频率定向改变
生物定向进化
多次选择和积累，通过遗传
自然选择
四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响
小结：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
决定生物进化的方向
生物进化的实质：
种群基因频率的定向改变
【注意：不是基因型频率】
【注意】曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了很大变化，但是并没有形成新的物种。
【思考】为什么说它们没有形成新的物种？到底需要进化到什么程度才能形成新的物种呢？怎样判断两个种群是否属于一个物种呢？
一. 物种的概念
1.
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。
2.
生殖隔离：
不能相互交配，即便交配成功也不能产生可育后代的现象。
杂交
杂交
二倍体
四倍体
三倍体
马（2n=64）
驴（2n=62）
骡（2n=63）
不可育
☆是否存在生殖隔离时判断是否同一物种方法。
1.二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，存在生殖隔离。
2.三倍体西瓜是一个新物种吗？
不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。
一
物种的概念和生殖隔离
3.物种与种群的区别
① 同一物种可以分布在不同区域；
种群是同一区域内的同一物种的全部个体。
② 种群是物种繁殖和进化的基本单位。
种群1
种群2
物种
一
物种的概念和生殖隔离
在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？
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？
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
东北虎
华南虎
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.
二、隔离及其在物种形成中的作用
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。
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。
不同物种的生物存在生殖隔离。
理解：①不能相互交配
②不能产生后代
③后代不可育
eg开花时间不同
eg受精卵不发育
eg后代不能产生正常的配子
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。
三、隔离在物种形成中的作用
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(当时推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆)。
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。
加拉帕戈斯群岛的地雀
隔离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？
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。
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着不同的方向改变。
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。
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
物种形成的三个环节：
（1）突变和基因重组
（2）自然选择
（3）隔离
:产生生物进化的原材料
：使种群的基因频率定向改变 并决定生物进化的方向
：新物种形成的必要条件
三者的关系
2.
物种形成的途径：
自然选择2
自然选择1
地理隔离
原种
变异1
变异2
变异类型1
变异类型2
新物种
新物种
生殖 隔离
物种形成的三个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。
渐变式：
基因频率的定向改变
基因库差异
导致
骤变式/爆发式：
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。
物种A
杂种植物
异源多倍体
杂交
染色体
加倍
物种B
短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
二、隔离及其在物种形成中的作用
eg八倍体小黑麦（无需地理隔离）
AABBDD（普通小麦）
RR（黑麦）
×
ABD
配子
R
配子
ABDR
（不育）
AABBDDRR（八倍体小黑麦）
（可育）
秋水仙素处理
注：
A、B、D、R各
代表一个染色体组
“爆发式”
①一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。
② 生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限。
③地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期。
地理隔离VS生殖隔离
三、生物进化与物种形成的比较
生物进化 物种形成
标志
变化后生物与原生物的关系
二者联系
生殖隔离的出现
基因频率改变
与原物种属于不同物种
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才能形成新物种；
②进化是量变，进化不一定产生新物种；
物种形成是质变，新物种的产生一定存在进化。
可能属于同一物种，
也可能属于不同物种
课堂练习
1．判断下列与隔离有关的表述是否正确。
（1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（ ）
（2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间犹豫地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ）
√
√
课堂练习
2．19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
四
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
探究 实践
探究抗生素对细菌的选择作用
实验步骤
2、将细菌涂布在培养基平板上
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
探究 实践
探究抗生素对细菌的选择作用
实验步骤
~
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
探究 实践
探究抗生素对细菌的选择作用
实验步骤
1：不含抗生素纸片2.3.4：含抗生素纸片
抑菌圈
2.原理：实验室连续培养细菌时，若向培养基中添加抗生素，一定浓度抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性而存活下来。
在抑菌圈边缘的菌落挑选细菌
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？
在固体培养基中重复培养，记录每一代培养物抑菌圈的直径，取平均值。
接种到已灭菌的液体培养基中培养
直径缩小
抗药性增强
四、探究抗生素对细菌的选择作用
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。
1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
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。
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，因此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？
探究 实践
探究抗生素对细菌的选择作用
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，导致抗生素药物失效。
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？
探究 实践
探究抗生素对细菌的选择作用
结论：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。
【实验】探究抗生素对细菌的选择作用

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