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6.3 种群基因组成的变化与物种的形成学案
【学习目标】
1.阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵。
2.运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
3.阐明自然选择对种群基因频率的影响。
【学习重难点】
（1）教学重点：阐明物种、生殖隔离、地理隔离等概念理解物种的形成过程及隔离在物种形成中的作用
（2）教学难点：理解物种的形成过程及隔离在物种形成中的作用
【预习新知】
种群和种群基因库
1.种群的概念及特点
（1）概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。如一片树林中的全部猕猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一个种群。
（2）特点：种群是生物进化的基本单位，种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因传给后代。种群也是生物繁殖的基本单位。
2.基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
3.基因频率
（1）概念：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）计算：。
（3）影响因素：突变、选择、迁移等。
种群基因频率的变化
1、种群的概念：生活在 一定区域 的 同种生物全部个体 的集合叫做种群
2、种群中基因传递的特点：种群在繁衍过程中，个体 有新老交替，基因却代代相传
3、基因库的概念：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
4、基因频率的概念： 在一个种群的基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值 ，叫作基因频率
5、自然界中可遗传变异的来源：可遗传的变异来源于 基因突变、基因重组和染色体变异
6、基因突变率：基因突变个体数占被观察个体总数的比率
7、基因突变数：每一个基因的突变率虽然很低，但在一个种群中基因的突变数量仍然很大
自然选择对种群基因频率变化的影响
1.种群基因频率的变化
（1）可遗传的变异的来源
（2）可遗传变异的形成、特点和作用
①形成：a.基因突变产生新的等位基因；b.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。
②特点：随机的、不定向的。
③作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
（3）变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
2.自然选择对种群基因频率变化的影响
（1）原因：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隆。
（2）结果：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。
物种的概念
1.物种的概念：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称为一个物种
2.隔离的概念：不同物种之间一边是不能相互交配的，即使交配成功， ，这种现象叫做生殖隔离。
隔离及其在物种形成中的作用
1．物种的概念：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。
2．隔离
(1)概念：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。
(2)常见类型
项目 类型 发生范围 结果
生殖隔离 不同物种间 ①不能相互交配； ②即使交配成功，也不能产生可育后代
地理隔离 同种生物 使种群间不能发生基因交流
3.新物种的形成过程
4．物种形成的必要条件：隔离。
【易错提示】
1.种群与物种的区别与联系
①区别
a.范围：种群是较小范围内的同种生物的所有个体；物种是由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成的。
b.判断标准：种群必须具备“三同”，即同一时间、同一地点、同一物种；物种主要是具有一定的形态结构、生理功能和在自然条件下能相互交配并且产生可育后代(无生殖隔离)的一群生物。
②联系
a.一个物种可以包括许多种群。
b.同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同的亚种，进而可能形成多个新物种。
2.突变和基因重组产生进化的原材料
(1)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(2)变异的有利和有害是相对的，由生存环境决定。
3.自然选择决定生物进化的方向
【深化探究】
探究点一　物种的概念
1．判断下列生物是否属于同一物种，并说明理由。
(1)生活在同一区域的两个种群。
(2)生活在不同区域的两个种群。
2．形态、结构一致的生物一定是同一物种吗？
3．能进行交配的生物是同一物种吗？
4.只要不同种群的基因库产生了明显差异，就一定产生新物种吗？
5．新物种形成的标志是什么？
6．三倍体牡蛎肉鲜味美，素有“海的玄米”之称。三倍体牡蛎培育的过程是：用适宜浓度的6－二甲氨基嘌呤诱导二倍体牡蛎处于减数分裂Ⅱ的次级卵母细胞，抑制第二极体的释放，然后让该细胞与二倍体牡蛎的精子结合。
(1)三倍体牡蛎和二倍体牡蛎是两个物种吗？为什么？(科学思维)
(2)在三倍体牡蛎培育过程中，主要利用了哪种可遗传的变异？(科学思维)
判断生物是否属于同一个物种的方法
(1)依据：生殖隔离。
(2)方法：若出现生殖隔离，即不能交配或交配后产生不可育的后代，则说明不是同一物种。
种群和物种的比较
项目 种群 物种
概念 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合 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
范围 较小范围内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断标准 ①同一时间、同一地点、同一物种； ②同一物种的不同种群不存在生殖隔离，交配能够产生可育后代 ①主要是具有一定的形态结构、生理功能和在自然条件下能自由交配并且产生可育后代； ②不同物种之间存在生殖隔离
联系 (1)一个物种可以包括许多种群； (2)同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同的亚种，进而可能形成多个新物种
探究点二　隔离及其在物种形成中的作用
1．如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型，请据图分析并回答下列问题：
(1)自然状态下，b、c之间能进行基因交流吗？为什么？
(2)b、c进化的方向相同吗？为什么？
(3)研究表明，某基因在b、d之间的频率有很大差别，是否说明二者不是同一物种了？
(4)若长期进化后，b、c形成了两个物种，这反映出物种形成的一般途径是怎样的？
(5)若在黄河南岸，由于某种原因，二倍体的c加倍成了四倍体的e，那么c、e之间存在生殖隔离吗？这说明什么？
2．根据教材P117思考·讨论，探究下列问题：
(1)用流程图的形式总结物种形成的一般过程。
(2)地理隔离和生殖隔离在对种群影响上的共同点是什么？生殖隔离产生的根本原因是什么？
(3)经过漫长的地理隔离，是否一定会产生生殖隔离？
(4)产生生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离？
3．生物进化一定导致新物种的形成吗？
4．发现一种外形很像紫花苜蓿的植物，如何确定它和紫花苜蓿是不是同一物种？
1．物种形成与生物进化的不同
项目 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 出现生殖隔离，属于不同物种，是质变 基因频率改变，属于同一物种，是量变
二者联系 ①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种。 ②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化。
2．物种与种群和隔离的关系
【巩固训练】
（一）巩固训练
1.孔雀鱼是一种热带观赏鱼，野生型色彩朴素，现已人工培育出多种色彩艳丽的品种。各品种相互杂交会产生纷繁多样的可育后代，且繁殖温度应控制在27℃左右。孔雀鱼吞食蚊子幼虫的能力强，可抑制蚊子的孳生。下列叙述错误的是( )
A.人工选择决定着孔雀鱼色彩基因变异的方向
B.人工培育出的孔雀鱼品种之间不存在生殖隔离
C.温度是影响孔雀鱼种群数量变化的非生物因素
D.孔雀鱼是影响蚊子种群数量变化的密度制约因素
2.科学家对某地一种蟹的体色深浅进行了研究，结果如下图所示。下列说法最合理的是( )
A.中间体色可能更适应环境，不易被捕食
B.三种体色的蟹之间一定存在着生殖隔离
C.体色深和体色浅的个体生殖能力很弱
D.中间体色是一种适应性更强的定向变异
3.现代生物进化理论认为，新物种形成的标志是( )
A.地理隔离 B.生殖隔离
C.自然选择 D.突变和基因重组
4.2023年6月，中国科学家通过研究灵长类金丝猴属所有物种的群体基因组，发现黔金丝猴的基因组中有川金丝猴和滇/缅甸金丝猴的遗传组分，揭示了黔金丝猴的杂交起源。下列叙述合理的是( )
A.任何一种新物种的形成一定需要经过地理隔离
B.生物多样性的形成就是新物种不断形成的过程
C.生物进化不一定产生新物种，但新物种的形成一定发生了生物进化
D.不同物种不能杂交产生后代，但所有的生物体共用同一套遗传密码
参考答案
1.答案：A
解析：A、变异是不定向的，人工选择不能决定孔雀鱼色彩基因变异的方向，A错误;B、由题干信息可知，各品种相互杂交会产生纷繁多样的可育后代，说明人工培育出的孔雀鱼品种之间不存在生殖隔离，B正确:C、由题干信息可知，繁殖温度应控制在27°C左右，说明温度是影响孔雀鱼种群数量变化的非生物因素，C正确;D、由题干信息可知，孔雀鱼吞食蚊子幼虫的能力强，可抑制蚊子的擎生，说明孔雀鱼是影响蚊子种群数量变化的密度制约因素，D正确。
2.答案：A
解析：A、蟹群个体间存在体色差异,在生存斗争中,与环境颜色相适应的中间体色不易被天敌发现而得以生存,从而数量更多,A正确;三种体色的蟹只是对环境的适应能力不同而已,仍是同一个物种,不存在生殖隔离,B错误C、体色不同的蟹仍是同一物种,它们的生殖能力没有多大差别,C错误;D、变异具有不定向性,自然选择具有定向性,D错误。
3.答案：B
解析：A、地理隔离形成能阻断种群的基因交流，但不一定形成新的物种，A错误；
B、生殖隔离是新物种形成的标志，B正确；
C、自然选择决定生物的进化方向，可使种群的基因频率发生定向改变，C错误；
D、突变和重组为进化提供了原材料，D错误。
故选B。
4.答案：C
解析：A、生物进化最直接最重要的证据是化石，A错误;B、杂交金丝猴在选择配偶时，优先选择跟自己毛发颜色一样的个体。这种选择上的偏好，使杂交金丝猴与其他金丝猴差异越来越大，最终形成了一个新物种，因此不是长期地理隔离的结果，B错误;C、新物种的形成标志是与其他生物形成生殖隔离，C正确;D、黔金丝猴形成过程中毛色与其他金丝猴有了差异，说明毛色的基因频率发生变化，D错误。

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