资源简介

(共21张PPT)
6.3
种群基因组成的变化
与物种的形成（2）
探究抗生素对细菌的选择作用：
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
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。
目的要求
通过观察细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。
探究抗生素对细菌的选择作用：
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
实验步骤
1.用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，分别标号。
2.用无菌涂布器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：
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
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：
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
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。
探究抗生素对细菌的选择作用：
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
实验结论
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。
组别 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
讨论：
1.为什么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？
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。
利的，取决于所处的环境条件，在本实验环境条件下，耐药性细菌的存活率高，为有利变异。面对不同的主体，应辩证地看待。
讨论：
3.为什么滥用抗生素会导致细菌耐药性不断在增强？
4.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？？
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。
课堂小结
生物进化的基本单位
生物进化的实质
生物进化的原材料
决定生物进化的方向
种群
基因频率的改变
突变和基因重组
自然选择
马
牛
驴
Q：它们是同一个物种吗？
马
驴
骡子
＋
1.物种：
把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。
四、隔离在物种形成中的作用（P116）
物种VS种群
①概念上：
物种是在自然状态下相互交配并且产生可
育后代的一群生物。
种群是一定区域内的同种生物的全部个体。
②范围上：
同一物种可以分布在不同区域，由多个种群构成；
③功能上：
种群是物种繁殖和进化的基本单位。
种群1
种群2
物种
2.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。
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。
eg：由于长期地理隔离而没有交配，没有基因交流产生了2个亚种：不同的人种。
②生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。
四、隔离在物种形成中的作用（P116）
达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。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。
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。 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
思考·讨论：隔离在物种形成过程中的作用
1.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。这两个初始种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
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？
4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
思考·讨论：隔离在物种形成过程中的作用
不一样，因为突变是随机发生的。
不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
不会，因为个体间有基因的交流。
由于这两个种群的个体数量都不够的多，基因频率可能不一样。
隔离是物种形成的条件！
3.物种形成的一般途径：
①渐变式：经过长期的地理隔离达到生殖隔离
隔离是物种形成的必要条件！
地理隔离是量变阶段；生殖隔离是质变时期。
生殖隔离是物种形成的标志！
生殖隔离的根本原因：遗传的差异（基因库的差异）
（物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也意
味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物
的进一步发展开辟新的前景。）
新物种的形成是生物与环境相互作用的结果！
四、隔离在物种形成中的作用（P116）
同一种群
地理隔离
突变和基因重组
自然选择
生殖隔离
物种形成的环节：
突变和基因重组、自然选择和隔离
（进化的原材料） （进化方向）
多个小种群
基因频率的改变（基因库形成明显差异）
新的物种
讨论：
1. 经过漫长的地理隔离，一定会形成生殖隔离吗？
2.新物种形成一定要经过地理隔离吗？
不一定，如果两个种群生活环境都不发生变化，或者变化很小，两个种群的进化方向相同，有可能不会产生生殖隔离。
不一定，不经过地理隔离，也可以直接形成生殖隔离，例如二倍体植株染色体加倍成了四倍体植株，二者杂交后代产生的三倍体植株是高度不育的，存在生殖隔离。
3.物种形成的常见方式：
②爆发式：多倍体的形成
四、隔离在物种形成中的作用（P116）
染色体
加倍
物种A
杂种植物
异源多倍体
杂交
物种B
物种的形成还可以不经过地理隔离，并且在很短时间内达到生殖隔离（爆发式）。主要是由异源多倍体以染色体变异的方式形成新物种。
课堂小结
突变和基因重组
自然选择
种群基因频率
基因库的差别
地理隔离
生殖隔离
物种形成
时间
改变
积累
导致
扩大
导致
标志
1.判断正误：
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。（ ）
课后习题
√
√
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
课后习题
D(共29张PPT)
6.3
种群基因组成的变化
与物种的形成（1）
问题探讨
先有鸡还是先有蛋？
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。
你同意哪个观点？
问题探讨
这两种观点都有一定的道理，但都不全面。
因为它们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。
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型，而个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。所以，还须研究群体基因组成的变化。
1.种群和种群基因库
⑴种群
①概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
判断： 一个池塘中的全部鱼
一个池塘中的全部鲤鱼
两个池塘内的全部青蛙
一片草地上的成年梅花鹿
②特点：
种群是物种繁殖和进化的基本单位。
雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
一、种群基因组成的变化（P110）
×
√
×
×
鱼：包含的不止1种
青蛙：泛称
要包含所有年龄段
1.种群和种群基因库
⑵基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
ps：范围是种群不是物种；基因库包含了种群中全部个体的全部基因，无论“优劣”。
例：下列叙述中，不正确的是（ ）
A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B.生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因
D.基因突变可以改变种群基因库的组成
一、种群基因组成的变化（P110）
C
1.种群和种群基因库
⑶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。
一、种群基因组成的变化（P110）
A% =
×100%
A
A＋a
=
×100%
2×AA＋Aa
2（AA＋Aa＋aa）
（ ）
=
×100%
2AA
2（AA＋Aa＋aa）
Aa
2（AA＋Aa＋aa）
+
某基因频率＝纯合子频率 + 1/2杂合子频率
⑷基因型频率：在一个种群中，某种基因型个体占种群内全部个体的比率。
= AA% + 1/2Aa%
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？
牛刀小试
方法一：概念法
=40%
A% =
×100%
2×AA＋Aa
2（AA＋Aa＋aa）
a% =
=60%
2×aa＋Aa
2（AA＋Aa＋aa）
×100%
A+a=1
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？
牛刀小试
A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率
= 30%+1/2×60% = 60%
= 10%+1/2×60% = 40%
a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率
在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
方法二：公式法
思考·讨论：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，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，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（ ） 30%
30%
30%
10%
60%
40%
36%
48%
16%
A=60% a=40%
A=36%+24% a=16%+24%
30%
10%
60%
40%
36%
48%
16%
A=60% a=40%
若用p表示基因A的频率，q表示基因a的频率：
AA%= p2
Aa%= 2pq
aa%=q2
（p+q）2
= p2 + 2pq + q2
= 1
A（p） a（q）
A（p） AA（p2） Aa（pq）
a（q） Aa（pq） Aa（q2）
A=36%+24% a=16%+24%
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（ ） 30%
30%
1.种群和种群基因库
⑸遗传平衡定律（哈代—温伯格定律）：
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则p+q=1，且
一、种群基因组成的变化（P110）
（p + q ）2 = p2 + 2pq + q2
假设的种群需满足以下5个条件：
种群足够大（无遗传漂变）；
雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
没有迁入与迁出；
没有自然选择
没有突变（基因突变和染色体变异）
遗传平衡：
种群基因频率和基因型频率不发生变化。
遗传平衡
群体/种群：满足这5个条件的种群。
思考·讨论：数学方法讨论基因频率的变化
2.对自然界的种群来说，这5个条件都能成立吗？
Ⅰ.种群数量比较小（出现遗传漂变）
Ⅱ.不能自由交配
Ⅲ.迁入与迁出（出现基因流）
Ⅳ.自然选择
Ⅴ.发生突变
ps：说明自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
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，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
突变产生新基因会使种群的基因频率发生变化。频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益还是有害。
自交VS自由交配与基因频率和基因型频率的关系：
交配方式 基因频率 基因型频率
自交
自由 交配 处于遗传平衡
不处于遗传平衡
纯合子增多
杂合子减少
不改变
改变
不改变
不改变
不改变
①自交：指基因型相同的个体交配。eg：Aa与Aa
②自由交配：指在一群体中，不同的个体之间都有交配机会且机会均等，强调随机性。eg：Aa与Aa/AA/aa
二、种群基因频率的变化（P112）
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。
生物的变异
不可遗传变异
可遗传变异
基因突变
基因重组
染色体变异
突变
进化的原材料
二、种群基因频率的变化（P112）
Q：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？
①突变：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。
eg：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）
二、种群基因频率的变化（P112）
Q：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？
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。
超级细菌的产生
某海岛上正常翅和残翅昆虫
二、种群基因频率的变化（P112）
Q：生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？
③有性生殖过程中的基因重组：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。
猫因基因重组产生毛色变异
二、种群基因频率的变化（P112）
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
形成了进化的原材料
（不能决定生物进化的方向）
突变和基因重组都是随机的、不定向的
种群基因频率的改变是否也是不定向的？
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
探究自然选择对种群基因频率变化的影响：
桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性。
19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，种群中S基因的频率低于5%（估计值）。
19世纪中，树皮裸露并被熏成黑褐色。20世纪中，黑色型桦尺蛾却成了常见类型，S基因频率超过95%。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响：
①提出问题：
桦尺蛾种群中S基因的频率为什么越来越高？
②做出假设：
根据所学知识做出假设：
_____________________________________
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
探究自然选择对种群基因频率变化的影响：
③讨论探究思路：
创设情境示例：1870年，桦尺蛾种群基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss 70%。假定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%。
④制定并实施研究方案：
创设数字化的问题情境；计算并填表。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
第2年（假设种群为100，则SS10，Ss20，ss70）
当黑色个体每年增加10%，浅色个体每年减少10%时：
基因型为SS（黑色）个体第2年将会增加到11个
基因型为Ss（黑色）个体第2年将增加到22个
基因型为ss（浅色）个体第2年将减少到63个
第2年种群个体总数为96个（11+22+63）：
基因型SS的频率是11÷96=11.5%
基因型Ss的频率是22÷96=22.9%
基因型ss的频率是63÷96=65.6%
P（S）= P（SS）+ 1/2P（Ss）=23%
P（s）= 1 - P（S）=77%
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
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% 12.9% 14.3%
Ss 20% 22.9% 25.8% 29.7%
ss 70% 65.6% 61.3% 56.0%
基因 频率 S 20% 23% 26% 29%
s 80% 77% 74% 71%
升高
降低
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
探究自然选择对种群基因频率变化的影响：
⑤分析结果，得出结论：
树干变黑对桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
影响；树干变黑后，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致个体数减少，影响出生率。
表型，天敌看到的是桦尺蛾的体色（表型），自然选择中直接受选择的是表型。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
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。
变异是不定向的
自然选择
不利变异
不断淘汰
有利变异
积累加强
基因频率定向改变
生物定向进化
导致
☆自然选择决定生物进化的方向。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响（P112）
生物进化的实质
1.判断正误：
①某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ）
②基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（ ）
③生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（ ）
课后习题
√
×
√
2.种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ）
A.一个湖泊中的全部鱼
B.一片森林中的全部蛇
C.一间屋中的全部蟑螂
D.卧龙自然保护区中的全部大熊猫
课后习题
D
3.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%
课后习题
C
4.一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ）
A.突变是不定向的
B.突变是随机发生的
C.突变的有害或有利取决于环境条件
D.环境条件的变化对突变体都是有害的
课后习题
C

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