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AA
AA
Aa
Aa
aa
aa
aa
AA
AA
AA
aa
第3节 种群基因组成的变化
与物种形成
问题探讨
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？
先有鸡还是先有蛋？
一、种群基因组成的变化
1.种群：
一片树林中的全部猕猴
一片草地上的全部蒲公英
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
一、种群基因组成的变化
【分析】①同一种群内的个体之间能彼此交配，通过繁殖将基因传递给后代。
②种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
种群是生物繁殖和进化的基本单位
【判断】下列哪些个体的集合属于种群？
①一个森林中的全部树； ②一棵树上的成年蚜虫；
③一个树林里的全部松树； ④一个水库中的全部鲫鱼；
⑤卧龙保护区的全部大熊猫； ⑥一个寺庙中的全部和尚；
⑦一个国家里的全部儿童； ⑧农贸市场上售卖的鸡群
④
⑤
一、种群基因组成的变化
2.种群的基因库：
一个种群中全部个体含有的全部基因
3. 基因频率：
该基因总数
全部等位基因的总数
某种基因的基因频率
=
某基因占全部等位基因数的比率
4. 基因型频率=
该基因型个体数
该种群个体总数
×
100%
×
100%
一、种群基因组成的变化
例1：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，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。那么A和a的基因频率是多少？
方法一：概念法
A基因频率为:
a基因频率为：
= 40%
A% =
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
a% =
= 60%
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
基因频率=该基因的数目 / 该基因的各等位基因的总数
一、种群基因组成的变化
例1：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，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。那么A和a的基因频率是多少？
方法二：通过基因型频率计算
A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
A基因频率= 30%+1/2×60% = 60%
a基因频率 = 10%+1/2×60% = 40%
AA基因型频率为: 30%
Aa基因型频率为: 60%
aa基因型频率为: 10%
a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率
A+a=1
AA+Aa+aa=1
【练习1】人类红绿色盲基因（b）位于X染色体上。研究小组在某地区随机调查了男女各100名学生，男性色盲有3人，女性色盲有1人，携带者有25人，那么这个地区的色盲基因（b）的频率约为 %。
10
常染色体上
某基因总数
×100%
种群个体数×2
X染色体上
b基因总数
×100%
女性数×2 + 男性数
某基因频率＝
b基因频率=
基因频率=该基因的数目 / 该基因的各等位基因的总数
一、种群基因组成的变化
例：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）=65/90=72.2%
72.2%
27.8%
P(Xb)=1-P(B)=27.8%
用数学方法讨论基因频率的变化
1.假设上述昆虫①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，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？
（4）将计算结果填入下表，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？
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（ ）
用数学方法讨论基因频率的变化
亲代基因型的频率 AA（ 30% ） Aa（ 60% ） aa（ 10% ）
配子的比率 A（ ） A( ) a( ) a( )
配子的比例 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%
40%
36%
48%
16%
60%
40%
60%
40%
假设在一个有性生殖的自然种群中，满足以下五个条件：
①群体数量足够大；
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不同个体生存和繁殖的机会是均等的；
⑤基因不产生突变。
那么亲代和子代的基因频率保持不变。
如果亲代 A基因的频率为p ，a基因频率为q，p+q=1
那么子代
AA=p2
Aa=2pq
aa=q2
5.遗传平衡定律
基因型的频率
哈代－温伯格平衡
【练习1】经过调查，某地区隐性遗传病白化病的发病率是16%，一对表型正常的夫妇在进行遗传咨询时，发现丈夫的母亲是白化病患者，那么请估算该对夫妇所生子女患病的概率是多少？
丈夫的基因型为Aa
该地区：aa = 16%
a = 40%
妻子的基因型是Aa的概率：Aa/(AA+Aa) = 4/7
则：AA = 36%
Aa = 48%
子女患病，基因型为aa的概率：4/7×1/4 = 1/7
【练习2】若人群中出现某遗传病的几率为1/100，那么表现正常的人携带该致病基因的概率为 。
2/11
【练习3】假设人群中出现白化病的几率为1/10000。一个表现正常的男子，其父母都正常，但有一个患白化病的妹妹。该男子与一个表现正常的女子婚配，生育白化病孩子的几率为 。
1/303
二、种群基因频率的变化
思考：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？
1.引起基因频率改变的因素
（1）基因突变和染色体变异（突变）
（2）自然选择
（4）遗传漂变
（3）迁入和迁出
生物进化的实质是种群基因频率的改变
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。
二、种群基因频率的变化
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
（提供生物进化的原材料）
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。
基因突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现多种多样可遗传的变异类型
变异是随机、不定向的
提供了进化的原材料 不能决定生物进化的方向
二、种群基因频率的变化
三、自然选择对种群基因频率的影响
英国曼彻斯特地区的桦尺蛾，体色受一对等位基因S(黑色)和s(浅色)控制
19世纪，桦尺蛾种群中
黑色基因（S）频率为5%，
浅灰色基因（s）频率为95%
长满地衣的树干上的桦尺蛾
黑褐色树干上的桦尺蛾
20世纪，桦尺蛾种群中
黑色基因（S）频率为95%，
浅灰色基因（s）频率为5%
三、自然选择对种群基因频率的影响
提出问题：桦尺蛾种群中s基因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％。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， 使得浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。
自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变
思考：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？
三、自然选择对种群基因频率的影响
第一年 第二年 第三年 第四年 …….
基因型频率 SS 10%
Ss 20%
ss 70%
基因频率 S 20%
s 80%
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
升高
降低
11.5%
22.9%
65.6%
23%
77%
思考：在自然选择过程中，直接受选择的是基因？基因型？或表型？为什么？
三、自然选择对种群基因频率的影响
可遗传变异提供原材料
自然选择
不利变异不断淘汰
有利变异不断积累
基因频率定向改变
生物朝着一定方向不断进化
导致
自然选择决定生物进化的方向
材料:“超级细菌”是一种耐药性细菌，病人因为感染“超级细菌”而无药可救面临死亡威胁；2010年，印度、巴基斯坦等地发现一 类新型“超级细菌”NDM-1，该细菌耐药性极强，可在全球蔓延； 2017年1月，针对美国一位女性患者感染的“超级细菌”，使用了26种抗生素都毫无效果，最终这位患者不治身亡。
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。
通过观察大肠杆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。
实验目的
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
实验步骤
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
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
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
实验结果和结论：
抗生素对细菌有选择作用，细菌的耐药性逐代增强。
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
探究抗生素对细菌的选择作用
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称为一个物种，简称“种”。
生殖隔离
不同物种之间：
（1）一般不能相互交配；
（2）即使交配成功，也不能产生可育的后代。
四、隔离与物种的形成
荇菜
腊梅
孔雀
鹈鹕
黄瓜的花柱柱头细胞上没有识别南瓜花粉的受体。将南瓜的花粉给黄瓜授粉，不能完成受精作用。
黄瓜
南瓜
马
驴
骡
狮子
老虎
虎狮兽
狮虎兽
【判断】下列各项中的两个种群是否属于同一个物种
（2）北美白人和亚洲黄种人；
（1）用低温或秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗，经染色体加倍形成四倍体西瓜植株；
（3）我国的东北虎和华南虎。
四、隔离与物种的形成
在自然界，同一种生物由于地理上的障碍而形成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。
东北虎
华南虎
思考：两个种群之间出现地理隔离，一定存在生殖隔离吗？
不一定
四、隔离与物种的形成
加拉帕戈斯群岛上的13种地雀
2.隔离在物种形成中的作用
南美洲大陆上的地雀
加拉帕戈斯群岛的地雀
1.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
不一样，因为突变是随机的、不定向的
2.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？
不同岛屿的食物和栖息条件互不相同，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用就有差别。
资料分析
3.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。
四、隔离与物种的形成

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