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第六章第三节（一）
种群基因组成的变化
第一课时
两大学说
①共同由来学说
地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。
②自然选择学说
生物进化的机制，解释了适应的形成和物种形成的原因。
1.达尔文的自然选择学说有什么样的局限性？
2.为什么说种群是生物进化的基本单位？
3.种群的基因频率为什么会发生变化？
一、种群和种群基因库
1.种群的含义
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
一片树林中的全部猕猴
一片草地上的所有蒲公英
2.种群的特点
种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是一个繁殖单位彼此可以交配实行基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
种群是繁殖的单位，也是生物进化的基本单位
一、种群和种群基因库
3.基因库：
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
4.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率。
5.基因型频率
在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。
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%
种群和种群基因库
解法一:
A基因的基因频率为:
a基因的基因频率为：
= 40%
A%=
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
a%=
= 60%
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
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？
练习：利用基因数目计算基因频率
　　1. 已知人眼中的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（　　　）
　　A. 0.64和0.36 B. 0.36和0.64
　　C. 0.50和0.50 D. 0.82和0.18
A
解析：
aa有3600人；AA有12000人；Aa有14400人
A的基因频率=
2×12000+14400
30000×2
=0.64
a的基因频率=
2×3600+14400
30000×2
=0.36
种群和种群基因库
解法二:
A基因的基因频率为:
a基因的基因频率为：
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？
AA的基因型频率为30%
aa的基因型频率为10%
Aa的基因型频率为60%
A%=AA+1/2Aa=60%
a%=aa+1/2Aa=40%
练习：利用基因型计算基因频率
2．某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（ ）
A．18%、82% B．36%、64%
C．57%、43% D．92%、8%
C
解析：
B的基因频率=BB+1/2Bb=57%
b的基因频率=bb+1/2Bb=43%
15＋2＋14
200×2＋200
　　3. 某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（　　　）
　　A. 15% 　　　　　　　B. 3.88%
　　C. 5.17% 　　　　　　 D. 10.3%
C
色盲（b）基因频率＝
＝5.17％
× 100%
解析：
练习：伴性遗传中的基因频率
第六章第三节（一）
种群基因组成的变化
第二课时
一、种群和种群基因库
用数学方法讨论基因频率的变化
（1）假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：
亲代基因型的频率 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率 A（ ） A( ) 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%
一、种群和种群基因库
6.遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
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
种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。
一、种群和种群基因库
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么
(p+q)2 = p2+2pq+q2 =1
基因型频率：AA=p2；Aa=2pq；aa=q2
6.遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
A（p） a( q )
A（ p） AA（p2） Aa(pq)
a ( q ) Aa（pq） aa(q2)
雌配子
雄配子
F1基因型频率
　　 在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（　　　）
　　A. 0.36、0.48 B. 0.36、0.24
　　C. 0.16、0.48 D. 0.48、0.36
A
解析：
设A的基因频率为p，a的基因频率为q
隐性性状者aa=16%=q2
得：q=0.4
p+q=1，则p=0.6
AA=p2=0.36，Aa=2pq=0.48
练习：哈代-温伯格定律的应用
一、种群和种群基因库
（2）上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。
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。
对自然界的种群来说，这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
（3）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。
思考：引起基因频率变化的因素有哪些？
突变
基因重组
二、种群基因频率的变化
可遗传的变异
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
可遗传的变异提供了生物进化的原材料
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。
二、种群基因频率的变化
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。
思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料呢？
【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
个体（1.3×10-1）
×108
种群
=2 .6×107（个）
二、种群基因频率的变化
突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现大量可遗传的变异
变异是
不定向的
形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向
突变和重组都是随机的，不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
第六章第三节（一）
种群基因组成的变化
第三课时
三、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基因为什么越来越低呢？
作出假设：
自然选择可以使种群基因频率定向改变
三、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？
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%
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
创设情境：
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
分析结果，得出结论：
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%
70.7%
26%
29.2%
14.7%
56.1%
60.9%
26.1%
73.9%
29.3%
13.1%
升高
降低
在________的作用下，种群的基因频率_____________，导致生物_______________________。
自然选择
发生定向改变
朝着一定的方向不断进化
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。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
直接受选择的是表型（体色），而不是基因型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
生物进化的实质是基因频率的改变
种群基因频率的改变，标志着生物的进化。
变异是不定向的
自然 选择
淘汰不利变异积累有利变异
种群的基因频率发生定向改变
生物朝一定方向缓慢进化
自然选择决定生物进化的方向
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卡那霉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
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
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
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
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
实验步骤
探究抗生素对细菌的选择作用
实验过程：
实验结果和结论：
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。
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
组别
探究抗生素对细菌的选择作用
1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
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？
探究抗生素对细菌的选择作用
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？
课堂小结
随堂检测
1.某海岛上因为经常有大风天气，某种昆虫中无翅的或翅特别发达的个体比翅普通（中间型）的更易生存，长此以往形成了现在的无翅或翅特别发达的表型占绝对优势的昆虫种群。下列分析正确的是（ ）
A. 大风导致昆虫出现无翅和翅特别发达的变异
B. 昆虫翅的全部基因构成了该种群的基因库
C. 大风在昆虫翅的进化过程中起选择作用
D. 无翅昆虫与翅特别发达的昆虫组成了两个种群
C
2.蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是(　　)
A.30%，21%　　　 B.30%，42%
C.70%，21%　　 D.70%，42%
D
3.在非洲人群中，约每10 000个人中有4个人患囊性纤维原癌，该病属于常染色体遗传。一对正常夫妇生有一患病的孩子。此后，该妇女与另一健康男性再婚，他们所生的孩子患此病的概率是(　　)
A．1/25 B．1/50 C．1/100 D．1/102
D
随堂检测

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