现代生物进化理论的主要内容0(3).ppt

第第1节节 现代生物进化理论的由来现代生物进化理论的由来题目：叙述生物进化理论的发展题目：叙述生物进化理论的发展内容包括：内容包括：（1）发展的过程）发展的过程（2）每种观点的主要内容）每种观点的主要内容（3）对历史的贡献和局限性）对历史的贡献和局限性以图表和文字相配合的形式完成以图表和文字相配合的形式完成以以课外作业的形式完成本节内容的学习课外作业的形式完成本节内容的学习运用达尔文进化理论解释长颈鹿的进化历程运用达尔文进化理论解释长颈鹿的进化历程!拉马克是如何以长颈鹿的进化为例说明他拉马克是如何以长颈鹿的进化为例说明他的观点的的观点的?达尔文自然选择学说的主要内容：达尔文自然选择学说的主要内容：过度繁殖过度繁殖-适者生存适者生存-遗传变异遗传变异-生存斗争生存斗争-选择的基础选择的基础选择的手段选择的手段进化的内因进化的内因选择的结果选择的结果选择的对象：选择的对象：1、从表面上看，自然选择是对一个个不同的个、从表面上看，自然选择是对一个个不同的个体的选择，实质上是对个体所含的变异进行选择体的选择，实质上是对个体所含的变异进行选择2、从分子水平看，现代生物进化理论认为，自、从分子水平看，现代生物进化理论认为，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着种群不同基因的基因型而改变着种群不同基因的基因型 例题、各种各样抗生素对治疗细菌感染引起的例题、各种各样抗生素对治疗细菌感染引起的疾病发挥着重要作用。一种抗生素使用一段时间疾病发挥着重要作用。一种抗生素使用一段时间后，杀菌效果主会下降，原因是细菌产生了抗药后，杀菌效果主会下降，原因是细菌产生了抗药性。用达尔文的自然选择学说解释细菌产生抗药性。用达尔文的自然选择学说解释细菌产生抗药性的原因（性的原因（ ）A、细菌接触了抗生素后，慢慢产生了抗药性、细菌接触了抗生素后，慢慢产生了抗药性B、细菌为了适应环境，产生了抗药性变异、细菌为了适应环境，产生了抗药性变异C、抗生素对细菌的抗药性变异进行了定向选择、抗生素对细菌的抗药性变异进行了定向选择D、后来抗生素用量减少，细菌产生了抗药性变、后来抗生素用量减少，细菌产生了抗药性变异异C二、现代生物进化理论二、现代生物进化理论1、核心：、核心：自然选择学说自然选择学说2、进化的基本单位：、进化的基本单位：3、进化的实质：、进化的实质： 种群基因频率的改变种群基因频率的改变4、物种形成的三个基本环节、物种形成的三个基本环节突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择隔离隔离种群种群生物进化的原材料生物进化的原材料决定生物进化的方向决定生物进化的方向新物种形成的必然条件新物种形成的必然条件（内因）（内因）（外因）（外因）5、现代生物进化理论与达尔文进化论比较、现代生物进化理论与达尔文进化论比较相同点：相同点：能解释生物进化的原因和生物多样性能解释生物进化的原因和生物多样性不同点：不同点： 现代进化理论对现代进化理论对遗传变异遗传变异的研究已从的研究已从性状水平性状水平深入到深入到基因水平基因水平。现代生物进化理论对现代生物进化理论对自然选择作用自然选择作用的的研究已从研究已从个体水平个体水平上升到上升到群体水平群体水平。现代进化论的核心仍然是自然选择现代进化论的核心仍然是自然选择一、隔离导致物种形成一、隔离导致物种形成1、什么是隔离？物种？生殖隔离？地理隔离？、什么是隔离？物种？生殖隔离？地理隔离？2、物种形成过程、物种形成过程种群种群地理隔离地理隔离小种群小种群自然选择自然选择（突变、重组产（突变、重组产生变异）生变异）基因频基因频率改变率改变生殖隔离生殖隔离新物种新物种生殖隔离生殖隔离第第2节节 现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要内容思考并回答？思考并回答？1、试用达尔文自然选择学说解释桦尺蠖体色变、试用达尔文自然选择学说解释桦尺蠖体色变黑的过程？黑的过程？2、试用现代进化理论解释群岛上几种地雀的形、试用现代进化理论解释群岛上几种地雀的形成过程？成过程？3、对比一下这两者的形成有何不同？、对比一下这两者的形成有何不同？二、容易引起混淆的几个知识点二、容易引起混淆的几个知识点 种群和物种种群和物种种群：指生活在种群：指生活在同一地点同一地点的的同种生物同种生物的一群个体。的一群个体。 物种：指分布在物种：指分布在一定的自然区域一定的自然区域，具有，具有一定的形态结一定的形态结构和生理功能构和生理功能，而且在自然状态下能够，而且在自然状态下能够相互交流和繁殖相互交流和繁殖，并能产生出并能产生出可育后代可育后代的一群生物个体。的一群生物个体。兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子兔子牛牛牛牛牛牛牛牛牛牛牛牛牛牛牛牛 同一物种不同种群的个体，如果消除了隔离，可以互同一物种不同种群的个体，如果消除了隔离，可以互相交流。不同物种的各种群，即使是在同一地区之内也不相交流。不同物种的各种群，即使是在同一地区之内也不能杂交。能杂交。 同一物种的种群之间存在着地理隔离，不同物种的种同一物种的种群之间存在着地理隔离，不同物种的种群之间存在着生殖隔离。群之间存在着生殖隔离。 突变和重组是否决定生物进化的方向突变和重组是否决定生物进化的方向 隔离是否是新物种形成的必要条件隔离是否是新物种形成的必要条件 基因频率和基因型频率基因频率和基因型频率 不定向的突变是否对生物都有害不定向的突变是否对生物都有害 生物进化与物种演变的区别生物进化与物种演变的区别 都在自然选择过程中发生，但生物进化是指同种生物都在自然选择过程中发生，但生物进化是指同种生物的发展变化，物种演变则是指一个物种发展为另一物种的的发展变化，物种演变则是指一个物种发展为另一物种的过程。过程。突变一般对生物是有害的。突变一般对生物是有害的。 突变和重组不可能决定生物进化的方向。生物进化方突变和重组不可能决定生物进化的方向。生物进化方向是由自然选区择决定的。向是由自然选区择决定的。是是 假定等位基因为假定等位基因为Aa，则则A与与a的频率为基因频率，的频率为基因频率，AA的频率为基因型频率。的频率为基因型频率。物种形成与生物进化的关系如何？生物进化一物种形成与生物进化的关系如何？生物进化一定导致新物种形成吗？有新物种的形成则说明定导致新物种形成吗？有新物种的形成则说明生物进化了吗？生物进化了吗？内容内容物种形成物种形成生物进化生物进化标志标志生殖隔离出现生殖隔离出现基因频率改变基因频率改变变化后生变化后生物与原生物与原生物关系物关系属于不同物种属于不同物种仍属于一个物种仍属于一个物种二者关系二者关系生物进化的实质是基因频率的改变，这生物进化的实质是基因频率的改变，这种改这可大可小，不一定会突破物种的界种改这可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种的形成限，即生物进化不一定导致新物种的形成新物种形成则说明生物进化了新物种形成则说明生物进化了三、基因频率、基因型频率的计算方法三、基因频率、基因型频率的计算方法1、基因频率：、基因频率：是指某基因在某个种群中出现的比例是指某基因在某个种群中出现的比例某基因的频率某基因的频率=该基因的总数该基因的总数该等位基因的总数该等位基因的总数例：把基因型例：把基因型AA、Aa、aa分别记为分别记为N1、N2、N3。A频频率记为率记为P，a记为记为q。那么，那么， A的基因频率的基因频率P=2N1 + N22（N1+N2+N3）100%a的基因频率的基因频率q=2N2 + N32（N1+N2+N3）100%例例1、从某种群抽取、从某种群抽取100个个体，测知基因型个个体，测知基因型AA、Aa、aa的个体分别为的个体分别为30、60、10个。个。则则A基因的频率为基因的频率为230601002100%=60%则则a基因的频率为基因的频率为210601002100%=40%2、基因型频率：、基因型频率： 指在一个进行有性繁殖的群体中，不指在一个进行有性繁殖的群体中，不同基因型所占的比例。同基因型所占的比例。已知基因型频率，则基因频率等于包含特定基因已知基因型频率，则基因频率等于包含特定基因的纯合体频率与杂合体频率的一半的纯合体频率与杂合体频率的一半AA基因频率为基因频率为30100= 0.3 Aa基因频率为基因频率为= 0.6aa基因频率为基因频率为6010010100= 0.1则则A基因频率为基因频率为0.3+1/20.6=0.6a基因频率为基因频率为0.1+1/20.6=0.4例例2、在一个种群随机抽取、在一个种群随机抽取400个体，其中个体，其中125个个体基个个体基因型为因型为aa，145个个体基因型为个个体基因型为AA，则该种群中，则该种群中，A、a的基因频率分别是（的基因频率分别是（ ）A.31.25% 68.75% B.36.25% 63.75%C.32.5% 67.5% D.52.5% 47.5%D哈代哈代温伯格平衡定律温伯格平衡定律(遗传平衡定律遗传平衡定律) 例如例如:以等位基因以等位基因A和和a为例，设等位基因为例，设等位基因A频率频率P=0.70则等位基因则等位基因a的频率的频率q=0.30 则则P+q=1（P表示显性基因表示显性基因A频率，频率，q表示隐性基因表示隐性基因a频频率）由含率）由含A和和a的配子随机交配，可产生的配子随机交配，可产生AA、Aa、aa即即AA基因频率是基因频率是P2=0.49Aa基因频率是基因频率是2Pq=0.42aa基因频率是基因频率是q2=0.09则三种基因型的和是则三种基因型的和是P2 2Pq q2 = 0.49+0.42+0.09=1利用遗传平衡定律计算利用遗传平衡定律计算 已知基因频率，则纯合体频率为特定基因频率的平已知基因频率，则纯合体频率为特定基因频率的平方，杂合体频率为特定基因频率的乘积的方，杂合体频率为特定基因频率的乘积的2倍。倍。（1）显性纯合子）显性纯合子AA的基因型频率的基因型频率=A的基因频率的基因频率A的的基因频率基因频率=PP=P2（2）隐性纯合子）隐性纯合子aa的基因型频率的基因型频率=a的基因频率的基因频率a的基的基因频率因频率=qq=q2（3）杂合子）杂合子Aa的基因型频率的基因型频率=Pq+qP=2Pq 1、在自然条件下，基因型为、在自然条件下，基因型为aa个体的出现稳定在个体的出现稳定在0.01%,在理想状态下在理想状态下,杂合体出现的机会是多少杂合体出现的机会是多少?题解题解: 已知已知aa的基因型频率为的基因型频率为0.01,既既q2=0.01%则则,a的基因频率的基因频率q=1%根据根据(P+q=1),可得出可得出A的基因频率的基因频率P=1q=99%杂合体杂合体Aa的基因频率的基因频率=2Pq=21%99%=1.98%计算练习计算练习 2、假设一对等位基因、假设一对等位基因Aa的频率为的频率为A=0.9,a=0.1,那么那么AA,Aa,aa三种基因的频率分别为三种基因的频率分别为_,_,_.若环境的选择作用使若环境的选择作用使A的频率由的频率由0.9降为降为0.7,选择后第二代选择后第二代基因型为基因型为AA,Aa,aa的频率分别为的频率分别为_,_,_;若选取择作用保持不变若选取择作用保持不变,后代基因型频率的变化规律是后代基因型频率的变化规律是_.0.810.180.010.490.420.09AA型逐渐减少型逐渐减少,aa型逐渐增加型逐渐增加题解题解: 选择前各基因频率为选择前各基因频率为AA=0.90.9=0.81Aa=20.90.1=0.18aa=0.10.1=0.01选择后第二代各基因型频率为选择后第二代各基因型频率为AA=0.70.7=0.49Aa=20.7(10.7)=0.42aa=(10.7)(10.7)=0.09 3、某植物种群，、某植物种群，AA基因型个体占基因型个体占30%，aa基因型个基因型个体占体占20%，则：，则：（1）该植物的）该植物的A、a基因型频率分别是基因型频率分别是_、_；（2）若该植物自交，后代中）若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占基因型个体分别占_、_。这时。这时A、a的基因频率分别是的基因频率分别是_、_。（3）依现代生物进化理论，这种生物在两年中是否发生）依现代生物进化理论，这种生物在两年中是否发生进化进化_？原因？原因_。55%45%42.5%32.5%55%45%没有没有该生物种群中该生物种群中A、a基因频率没有改变基因频率没有改变题解：题解：30%AA30%AA20%aa20%aa50%Aa12.5%AA25%Aa12.5%aaAA=42.5%Aa=25%aa=32.5%A=55%a=45% 4、某人群中每、某人群中每10000人中有一白化病患者（人中有一白化病患者（aa），），问该问该人群带有人群带有a基因的杂合体概率是基因的杂合体概率是_。0.0198 已知基因型已知基因型aa的频率为的频率为1/10000，即，即q2=1/10000，则基则基因因a的频率的频率q=0.01，基因基因A的频率的频率P=1-0.01=0.99 则该人群中带有则该人群中带有a基因的杂合体基因的杂合体Aa=2Pq=2 0.99 0.01=0.0198 方法二、方法二、题解题解“方法方法一、一、 先计算出基因型先计算出基因型AA的频率的频率P2=0.992=0.9801 再根据群体中三种基因型再根据群体中三种基因型(AA、Aa、aa）频率之和为频率之和为1计算出基因型计算出基因型Aa的频率为的频率为1- 0.9801- 0.0001=0.0198求位于性染色体上的基因频率求位于性染色体上的基因频率例例5、某校的一个生物兴趣小组在研究性学习活动中，、某校的一个生物兴趣小组在研究性学习活动中，开展了色盲普查活动，他们先从全校的开展了色盲普查活动，他们先从全校的1800名学生中随名学生中随机抽取了机抽取了180名学生（男女学生各半）做为首批调查对名学生（男女学生各半）做为首批调查对象，结果发现有女性色盲象，结果发现有女性色盲3人，男性色盲人，男性色盲8人，女性携带人，女性携带者者13人，那么，在该校全体学生中色盲基因的频率约为人，那么，在该校全体学生中色盲基因的频率约为多少？多少？题解：题解：由于色盲基因及其等位基因只位于由于色盲基因及其等位基因只位于X染色体染色体上，而上，而Y染色体上没有对应的基因染色体上没有对应的基因因此因此,在在180名学生中该等位基因的总数为名学生中该等位基因的总数为XB+Xb=(女女性性)902(男性男性)901=270色盲基因的总数为色盲基因的总数为Xb=3(女性色盲女性色盲) 213(女性携带者女性携带者) 18(男性色盲男性色盲) 1=27得得:色盲基因的频率为色盲基因的频率为:27027100% =10%10%基因频率的求解和遗传规律的综合运用基因频率的求解和遗传规律的综合运用 6、囊性纤维变性是一种常染色体遗传病。在欧洲的人、囊性纤维变性是一种常染色体遗传病。在欧洲的人群中，每群中，每2500个人中就有一个患此病。如一对健康的夫妇个人中就有一个患此病。如一对健康的夫妇有一患此病的孩子，此后，该妇女又与健康的男子再婚。有一患此病的孩子，此后，该妇女又与健康的男子再婚。再婚的双亲生一孩子患病的机会是多少？再婚的双亲生一孩子患病的机会是多少？_1/100根据题意根据题意aa的基因频率的基因频率=q2=1/2500，可得可得q=1/50A的基因频率的基因频率P=1-q=49/50题解：关键求出再婚男子是杂合体的概率。题解：关键求出再婚男子是杂合体的概率。杂合子杂合子Aa的基因型频率的基因型频率=2pq=249/501/50=1/25双亲的组合双亲的组合Aa1/25Aa=1/251/4=1/100四、共同进化与生物多样性四、共同进化与生物多样性1、对概念的理解：、对概念的理解：生物的生物的不同物种不同物种之间之间生物与生物与无机环境无机环境之间之间相互影响，不断相互影响，不断进化和发展进化和发展共同进化共同进化不同物种之间的影响既包括不同物种之间的影响既包括_又包括又包括_。种间互助种间互助种间竞争种间竞争无机环境的选择作用可定向改变种群的无机环境的选择作用可定向改变种群的_,_,导致生物朝着导致生物朝着_进化进化; ;生生物的进化反过来又会影响无机环境。物的进化反过来又会影响无机环境。基因频率基因频率一定方向一定方向一种兔一种兔基因多样性基因多样性草原生态系统中草原生态系统中物种物种多样性多样性横惯于整个区域景观的横惯于整个区域景观的群落及群落及生态系统多样性生态系统多样性基因多样性基因多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性基因是遗传的信息，基因是遗传的信息，基因控制性状遗传，基因控制性状遗传，基因的变异等决定遗基因的变异等决定遗传的多样性传的多样性种群是进化的单位，种群是进化的单位，基因突变、基因重组基因突变、基因重组和自然选择使种群的和自然选择使种群的基因库在代代相传过基因库在代代相传过程中保持和发展导致程中保持和发展导致物种的多样性物种的多样性种群、群落和生态种群、群落和生态系统，生态系统的系统，生态系统的类型和生态系统的类型和生态系统的结构成分的多样性结构成分的多样性均表现出生态系统均表现出生态系统的多样性的多样性2、生物多样性、生物多样性3、生物进化的方向为：、生物进化的方向为：简单简单复杂复杂水生水生陆生陆生低等低等高等高等生物进化的几个关键点：生物进化的几个关键点：（1 1）真核生物出现以后有性生殖方式的出现：真核生物出现以后有性生殖方式的出现：生物进化速度明显加快。生物进化速度明显加快。（2）寒武纪大爆发：寒武纪大爆发：形成生态系统的第三极，形成生态系统的第三极，对植物的进化产生重要影响。对植物的进化产生重要影响。（3）原始两栖类的出现：原始两栖类的出现：生物的登陆改变着陆生物的登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供地环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了条件。了条件。地理隔离地理隔离Z 物种的形成一定经过地理隔离吗？生殖隔离和物种的形成一定经过地理隔离吗？生殖隔离和地理隔离二者的关系如何？地理隔离二者的关系如何？1、如果仅有地理隔离，一旦发生某种地质变化，、如果仅有地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。起。2、地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离、地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。是物种形成的质变阶段。3、只有地理隔离而不形成生殖隔离，能产生生、只有地理隔离而不形成生殖隔离，能产生生物新类型或亚种，绝不可能产生新的物种，可物新类型或亚种，绝不可能产生新的物种，可见生殖隔离是物种形成的关键，是物种间的真见生殖隔离是物种形成的关键，是物种间的真正的界限。正的界限。4、生殖隔离保持物种间的不可交配性，从而也、生殖隔离保持物种间的不可交配性，从而也保证了物种的相对稳定性。保证了物种的相对稳定性。例题、下列哪项形成了新物种（例题、下列哪项形成了新物种（ ）A、二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为、二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜四倍体西瓜B、桦尺蠖体色的基因频率由、桦尺蠖体色的基因频率由S（灰色）（灰色）95%变为黑色变为黑色95%C、马与驴交配产生了骡、马与驴交配产生了骡D、克隆多莉羊、克隆多莉羊A题解：题解：A、四倍体西瓜自交能产生可育后代，说、四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明它是一个物种。四倍体西瓜与二倍体西明它是一个物种。四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育说明两瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育说明两者存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新者存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新物种物种例题、下列哪项形成了新物种（例题、下列哪项形成了新物种（ ）A、二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为、二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜四倍体西瓜B、桦尺蠖体色的基因频率由、桦尺蠖体色的基因频率由S（灰色）（灰色）95%变为黑色变为黑色95%C、马与驴交配产生了骡、马与驴交配产生了骡D、克隆多莉羊、克隆多莉羊A题解：题解：B项中，基因频率发生了改变，说明生物项中，基因频率发生了改变，说明生物进化了，但未突破种的界限，仍属于同一进化了，但未突破种的界限，仍属于同一物种物种C项中骡子不育，不是一个物种项中骡子不育，不是一个物种D项中多莉羊是无性繁殖产生的，其遗传项中多莉羊是无性繁殖产生的，其遗传物质基本不变，属于原物种物质基本不变，属于原物种