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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.运用生物进化观念阐明隔离在物种形成中的作用。(生命观念)
2.运用分类与比较的观念分析地理隔离与生殖隔离在物种形成中的作用。(科学思维)
3.能够运用模型构建并阐明物种概念的模型。(科学思维)
4.基于对隔离和物种形成作用的理解，认识环境保护与物种多样性的作用。(社会责任)
【学习重难点】
1.教学重点
（1）种群、物种、基因频率、隔离等概念。
（2）变异、选择和隔离在生物进化中的作用。
2.教学难点
（1）自然选择对种群基因频率变化的影响。
（2）隔离在物种形成中的作用。
【预习新知】
种群和种群基因库
种群基因频率的变化
1.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 。
2.自然界中可遗传变异的来源：可遗传的变异来源于 。其中 和 统称为突变。
突变的有利和有害是相对的，是由 决定的。
可遗传的变异是生物进化的 ， 决定生物进化的方向。
【易错提示】
（1）从根本上讲，没有突变，就没有生物的进化（ ）
（2）突变具有低频性，不能为生物进化提供原材料（ ）
（3）有害突变不能成为生物进化的原材料（ ）
（4）所有变异都不能决定生物进化的方向，但都能提供进化的原材料（ ）
答案：（1）√（2）×（3）×（4）×
解析：（2）生物进化的基本单位是种群，虽然生物发生突变的频率很低，但种群由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。
（3）生物变异是否有利，取决于它们的生存环境。
（4）可遗传的变异为生物进化提供原材料，自 然选择决定生物进化的方向。
【深化探究】
探究点一　种群基因组成的变化
1．为什么生物进化的基本单位是种群而不是个体？
2．突变具有低频性，能为生物进化提供原材料吗？
3．突变大多数对生物体是不利的，能为进化提供原材料吗？
4．生物变异和自然选择哪个能决定生物进化的方向？为什么？
5．所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？
6．基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？试分析原因。
7．有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代，因此不能为生物进化提供原材料”，这种说法正确吗？分析原因。
8．一个果蝇种群中，由于环境的变化，基因型为aa的个体不能存活，随机交配繁殖多代后，a的基因频率将如何变化？
9．如果树干变黑，是否影响浅色桦尺蛾的出生率？
微点拨：进化中的“定向”与“不定向”
(1)变异是不定向的。
(2)自然选择是定向的。
(3)种群基因频率的变化是定向的。
(4)生物进化是定向的。
理解“可遗传的变异”的含义
(1)来源：基因突变、基因重组以及染色体变异，其中基因突变和染色体变异统称为突变，都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因。
(2)数量大
①突变数大：突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。
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，从而使种群出现大量的可遗传变异。
(3)意义：为生物进化提供原材料，但不能决定生物进化的方向。
方法规律：变异与选择之间的关系
(1)变异是不定向的，生物朝着一定的方向不断进化。
(2)自然选择的过程十分缓慢，其结果符合优胜劣汰、适者生存的原则。
探究点二　基因频率与基因型频率的相关计算
1．阅读教材P111第二自然段，分析探究下列问题：
若一个种群中含有A和a一对等位基因，根据下列条件，计算种群的基因频率。
(1)若已知种群中基因型为AA、Aa和aa的个体数目分别为a1、a2、a3，如何计算种群中A的基因频率？
(2)若已知AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3，如何计算A的基因频率？
(3)若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个体数分别为a1、a2、a3、a4、a5，试求XB的基因频率。
2．试分析导致种群基因库改变的因素。
3．在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%，基因型aa的个体占4%。该种群中基因A和基因a的频率分别是多少？
4．某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者为5人，男性患者为11人，那么，这个群体中色盲基因的频率为多少？
基因频率和基因型频率比较
项目 含义 变化后与进化的关系
基因型频率　 生物不一定进化
基因频率 导致生物进化
微点拨：基因频率和基因型频率的变化分析
(1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子所占比例不断增大，杂合子所占比例不断减小。
(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。
(3)基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发生改变。
误区警示：伴X染色体遗传病中，男性中患者的表现型(色盲)概率＝相关基因型(XbY)的频率＝相关基因(b)的频率。
【巩固训练】
1.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
2.2023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
3.某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是( )
A.52% B.27% C.26% D.2%
4.由于地质变化形成一条汹涌的河流，某山谷的鼠种群被分割成甲、乙两部分，彼此之间不能接触，河流偶尔干涸时，分布在河两岸的甲、乙两部分鼠又重聚山谷中。下列有关叙述正确的是( )
A.由于存在地理隔离，该鼠种群一定会进化成为甲、乙两个物种
B.被分割成甲、乙两部分的鼠若还未形成生殖隔离，仍可视为一个种群
C.鼠的活动能力强、活动范围大，常用标记重捕法调查鼠种群的丰富度
D.地质变化、人为干扰等因素会导致栖息地碎片化，可能使种群灭绝
5.关于生物进化的叙述，正确的是( )
A.两个种群之间的双向基因交流会引起种群内部变异量增加
B.生殖隔离是新物种形成的标志，需经过长期的地理隔离才能形成
C.生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，就是协同进化
D.种群基因频率的改变有不定向性，是环境通过对生物体基因的选择来实现的
6.—个随机交配的足够大的种群中,某一相对性状中显性性状表现型的频率达到了0.51,则( )
A.若该种群中A基因频率为0.4,说明该种群进化了
B.该种群随机交配繁殖一代后,将会导致种群基因频率改变
C.该种群随机交配繁殖一代后,杂合子Aa的频率是0.32
D.显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
参考答案
1.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。
2.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。
3.答案：B
解析：分析图形，该动物种群个体数为100，其中有2个个体的基因型为A3A3，15个个体的基因型为A1A3，35个个体的基因型为A2A3，则A3的基因频率=（2×2+15+35）÷（100×2）×100%=27%，B符合题意。
4.答案：D
解析：A、该鼠种群虽然存在地理隔离，但不一定会进化成为甲、乙两个物种，A错误;B、被分割成甲、乙两部分的鼠处于不同区域，为两个种群，B错误;C、标记重捕法适用于调查种群密度，不能用来调查鼠种群的丰富度，C错误;D、地质变化、人为干扰等因素会导致栖息地碎片化，食物和空间减少，可能使种群灭绝，D正确。故选:D。
5.答案：A
解析：A、两个种群之间的基因库存在不同，两个种群通过双向基因交流会引起种群内部变异量增加，进而能为生物的进化提供丰富的原材料，A正确;
B、物种的形成不一定要经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，如多倍体的形成，B错误;
C、协同进化指的是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展的过程，C错误;
D、种群基因频率的改变与自然选择的方向是一致的，故种群基因频率的改变具有定向性，且是环境通过对生物体性状(即表现)的选择来实现的，D错误。
6.答案：A
解析：A、若该种群中A基因频率为0.4，说明A基因频率发生了改变，即该种群进化了，A正确；B、随机交配每个基因传给下一代的机会相等，故基因频率不变，B错误；C、该种群随机交配繁殖一代后，杂合子Aa的频率是07×03×2=0.42，C错误；该种群中隐性基因的基因频率大于显性基因的基因频率，D错误。故选A。

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