12-13版高中生物多媒体同步授课课件：第7章第2节第1课时种群基因频率的改变与生物进化（人教版必修2）.ppt

1第第2 2节节 现代生物进化理论的主现代生物进化理论的主要内容要内容第第1 1课时课时 种群基因频率的改变与生种群基因频率的改变与生物进化物进化 21.1.概述种群、基因库、基因频率概念。概述种群、基因库、基因频率概念。2.2.尝试运用数学方法讨论种群基因频率的改变。尝试运用数学方法讨论种群基因频率的改变。3.3.培养学生处理资料和数据的能力。培养学生处理资料和数据的能力。1.1.通过引导学生分析调查所取的数据，培养学生以事实为依通过引导学生分析调查所取的数据，培养学生以事实为依据得出结论的科学态度。据得出结论的科学态度。2.2.通过教学活动，进一步培养学生通过教学活动，进一步培养学生“生物是进化来的生物是进化来的”、“生物的进化与环境密切相关生物的进化与环境密切相关”的思想观念，帮助学生树立的思想观念，帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。辩证唯物主义的认识观。知识目标知识目标情感目标情感目标3某种昆虫的翅色是灰色某种昆虫的翅色是灰色( (基因型为基因型为aa)aa)，偶然出现一绿色的变，偶然出现一绿色的变异个体（基因型为异个体（基因型为AaAa），如果绿色翅与灰色翅比较，更适应），如果绿色翅与灰色翅比较，更适应环境。按照达尔文环境。按照达尔文“适者生存，不适者被淘汰适者生存，不适者被淘汰”的观点，这的观点，这一有利变异个体能永远生存下去吗？该个体中的有利基因一有利变异个体能永远生存下去吗？该个体中的有利基因A A，怎样才能世代传递下去？即使怎样才能世代传递下去？即使AaAa的个体能够繁殖，后代都是的个体能够繁殖，后代都是绿色个体吗？通过该问题的探讨，可以使学生发现，某个体绿色个体吗？通过该问题的探讨，可以使学生发现，某个体的有利变异的基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延的有利变异的基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异个体（续，另外有利变异个体（AaAa）的有性生殖的后代，还会出现）的有性生殖的后代，还会出现aaaa的个体。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型的个体。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化，这个群体就是种群（提出种群的概念）。化，这个群体就是种群（提出种群的概念）。 4探究活动（一）探究活动（一）情景：情景：如果在灰色翅（基因型为如果在灰色翅（基因型为aa)aa)昆虫的群体中偶然出现一昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（只绿色翅（Aa)Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。敌害发现。5讨论题目：讨论题目：1.1.根据达尔文根据达尔文“适者生存、不适者被淘汰适者生存、不适者被淘汰”的观点该绿色个的观点该绿色个体能被选择下来吗？体能被选择下来吗？2.2.如果该绿色个体能很好地生存下来，它体内的如果该绿色个体能很好地生存下来，它体内的A A基因怎样才基因怎样才能传递给后代？能传递给后代？ 在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的表在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的表现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖传给后代，因此研究生物的进化仅仅研究个以通过有性生殖传给后代，因此研究生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化。基因组成变化。6探究活动（二）探究活动（二）1.1.怎样的一群个体可以称为种群呢？怎样的一群个体可以称为种群呢？实际上，在自然界中，物种是以一个个种群的形式存在的，实际上，在自然界中，物种是以一个个种群的形式存在的，种群是物种繁殖、进化的基本单位。种群是物种繁殖、进化的基本单位。2.“2.“种种”或或“物种物种”与种群又有什么区别呢？与种群又有什么区别呢？生活在生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的全部个体叫做种群。生物的全部个体叫做种群。7探究活动（三）探究活动（三）1.1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？什么是基因库？基因频率的含义是什么？一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。2.2.基因频率的计算基因频率的计算 某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, A, 褐色翅的基因为褐色翅的基因为a a，调查发现调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占30%30%、60%60%、10%10%，那么，那么A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率叫做基在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。因频率。基因型频率：基因型频率：在一个种群中在一个种群中, ,某基因型个体占全部个体的比率。某基因型个体占全部个体的比率。8A=A=a=a= 基因频率基因频率= =纯合子基因型频率纯合子基因型频率+ +杂合子基因型频率的一半杂合子基因型频率的一半A+a=1 A+a=1 AA+Aa+aa=1AA+Aa+aa=1AA 30%AA 30%Aa 60%Aa 60%aa 10%aa 10% 100 10010102+60 2+60 200 200= =40%40% 10 10+60/2 +60/2 = = =10%10%+60%/2 +60%/2 30302+60 2+60 200 200= = 60%60%30%30%+60%/2 +60%/2 = = 100 1003030+60/2 +60/2 = =93. 3. 用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变假设讨论题假设讨论题2 2中的群体满足以下五个条件：中的群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，昆虫群体数量足够大，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入与迁出，没有迁入与迁出，AAAA、AaAa、aaaa三种基因型昆虫的生存能力完全相同，（也就三种基因型昆虫的生存能力完全相同，（也就是说自然选择对是说自然选择对A A、a a控制的翅型性状没有作用）控制的翅型性状没有作用）没有基因突变和染色体变异。没有基因突变和染色体变异。10在有性生殖过程中，如果符合遗传定律，产生的雌雄配子：在有性生殖过程中，如果符合遗传定律，产生的雌雄配子： A 60%A 60%A 60%a 40%a 40%a 40%36%36%24%24%16%16%AAAAAaAaAaAa24%24%aaaa卵子卵子精子精子p+q = 1(p+q )2=p2+2pq+q2= 1AA= p2 Aa= 2pq aa=q211 自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？ 基因突变可产生新基因基因突变可产生新基因( (等位基因等位基因) )，基因突变是可遗传，基因突变是可遗传变异的根本来源，是基因频率改变的基础。变异的根本来源，是基因频率改变的基础。 例如：果蝇约有例如：果蝇约有10104 4对基因，假定每个基因的突变率都是对基因，假定每个基因的突变率都是10105 5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有，若有一个中等数量的果蝇种群（约有10108 8个个体），那个个体），那么每一代出现的基因突变数是多少呢？么每一代出现的基因突变数是多少呢？2 2 10 104 4 10 105 5个体个体10108 8种群种群=2 =2 10107 7121 1种群中突变的特点：突变数很大、不定向。种群中突变的特点：突变数很大、不定向。2 2种群基因重组的结果：产生更多变异、不定向。种群基因重组的结果：产生更多变异、不定向。结论：突变和基因重组提供进化的原材料。结论：突变和基因重组提供进化的原材料。基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因基因重组重组突变突变可遗传的变异可遗传的变异基因频率改变的因素基因频率改变的因素13（1 1）根据前面所学的你能做出假设吗？）根据前面所学的你能做出假设吗？探究活动（四）探究活动（四）“探究自然选择对种群基因频率的影响探究自然选择对种群基因频率的影响”ss s长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择可以使种群的基因频率定向改变14（2 2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。的原因。18701870年桦尺蠖的基因型频率为年桦尺蠖的基因型频率为SS 10%SS 10%；Ss 20%Ss 20%；ss 70%ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个，黑色个体每年增加体每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？频率与基因频率是多少呢？第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年第第4 4年年基因基因型频型频率率SSSS10%10%11.5%11.5%SsSs20%20%22.9%22.9%ssss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S S20%20%23%23%s s80%80%77%77%70.7%70.7%26%26%29.2%29.2%14.7%14.7%56.1%56.1%60.9%60.9%26.1%26.1%73.9%73.9%29.3%29.3%13.1%13.1%升高升高降低降低15(3)(3)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？出生率有影响吗？(4)(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？变黑的环境使控制浅色的变黑的环境使控制浅色的s s基因频率减小，基因频率减小，S S基因频率增加；基因频率增加；许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因（基因型）基因（基因型）16原因是：原因是： 淘汰不利变异基因、积累有利变异基因淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结果是：结果是： 使基因频率定向改变使基因频率定向改变结论：结论：自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向171.1.下列属于种群的是（下列属于种群的是（ ）A.A.一块水田里的全部水稻一块水田里的全部水稻 、水草、水草 B.B.一块稻田里的全部幼蚜，有翅、无翅的成蚜一块稻田里的全部幼蚜，有翅、无翅的成蚜 C.C.一块朽木上的全部真菌一块朽木上的全部真菌 D.D.一个池塘中的全部鱼一个池塘中的全部鱼B B182.2.下列关于种群的说法不正确的是（下列关于种群的说法不正确的是（ ） A.A.同一种群的个体可以自由交配同一种群的个体可以自由交配 B.B.种群是生物繁殖的基本单位种群是生物繁殖的基本单位C.C.中国大陆上所有老虎是一个种群中国大陆上所有老虎是一个种群 D.D.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位3.3.生物进化的基本单位（生物进化的基本单位（ ）A.A.个体个体 B.B.基因基因 C.C.种群种群 D.D.群体群体C CC C194.4.下列关于基因库的叙述正确的是下列关于基因库的叙述正确的是( )( )A.A.一个种群中一个个体所含有的全部基因叫这个种群的基一个种群中一个个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库因库B.B.一个种群中全部个体所含有的显性基因叫这个种群的基一个种群中全部个体所含有的显性基因叫这个种群的基因库因库C.C.一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库因库D.D.一个种群的基因库会随着种群中一代代的死亡而消减和一个种群的基因库会随着种群中一代代的死亡而消减和灭亡灭亡 C C205. AA5. AA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占24%24%、72%72%、4%4%，那么，那么A A、a a的的基因频率是多少？（基因频率是多少？（ ）A.36%A.36%和和64% B.57%64% B.57%和和43% 43% C.24%C.24%和和72% D.60%72% D.60%和和40%40%D D216.6.果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇约有约有10104 4对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有10107 7个个个个体，请分析回答以下问题：体，请分析回答以下问题：(1)(1)该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的_，经分析，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原经分析，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原因，是在突变过程中产生的因，是在突变过程中产生的_，通过有性生殖过程中的，通过有性生殖过程中的_而产生的，这使种群中产生了大量的可遗传的变异，而产生的，这使种群中产生了大量的可遗传的变异，其产生的方向是其产生的方向是_，它们都能为生物进化提供，它们都能为生物进化提供_。22(2)(2)假定该种群中每个基因的突变率都是假定该种群中每个基因的突变率都是1010-5-5，那么在该种群，那么在该种群中每一代出现的基因突变数约是中每一代出现的基因突变数约是_。(3)(3)通过对果蝇及其他生物的群体遗传学的研究，可得出生物通过对果蝇及其他生物的群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是进化的基本单位是_；生物进化的实质是；生物进化的实质是_。答案：答案：(1)(1)基因库基因库 等位基因等位基因 基因重组基因重组 不定向的不定向的 原原材料材料(2)2(2)210106 6个个 (3)(3)种群种群 种群基因频率的改变种群基因频率的改变231.1.在自然界中，物种是以一个个种群的形式存在的，种群是在自然界中，物种是以一个个种群的形式存在的，种群是物种繁殖、进化的基本单位。物种繁殖、进化的基本单位。2.2.基因突变可产生新基因基因突变可产生新基因( (等位基因等位基因) )，基因突变是可遗传，基因突变是可遗传变异的根本来源，是基因频率改变的基础。变异的根本来源，是基因频率改变的基础。3.3.自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向24不知道明天该做什么的人是不幸的。