6.3 种群基因组成的变化与物种形成 课件【新教材】高一生物人教版（2019）必修二.ppt

1.达尔文生物进化论两大学说，指出，揭示？2.研究生物进化最直接最重要的证据，概念？3.当今生物体上进化的印记其他方面的证据，以及概念？4.同源器官和同功器官举例？5.适应的含义6.适应具有？7.拉马克的进化学说内容，进步意义，局限性8.达尔文提出（）学说，内容9.自然选择和变异的方向？变异为自然选择提供?变异是？自然选择是？10生存斗争包括？11自然选择学说局限性和进步意义12达尔文以后进化理论的发展13自然选择的对象14自然选择的因素15自然选择的基础16生物进化的动力和自然选择的手段17生物进化的内因18自然选择的结果196.3种群基因组成的变化与物种形成种群基因组成的变化与物种形成一、种群基因组成的变化一、种群基因组成的变化26.3种群基因组成的变化与物种形成种群基因组成的变化与物种形成【教学目标教学目标】1.1.理解种群、种群基因库、基因频率等概念（生命观念）；理解种群、种群基因库、基因频率等概念（生命观念）；2.2.比较分析基因频率与基因型频率、种群与物种、生物进化与物种比较分析基因频率与基因型频率、种群与物种、生物进化与物种形成等概念的内涵（生命观念）；形成等概念的内涵（生命观念）；3.3.用数学方法探讨自然选择使种群的基因频率发生改变（科学思维）用数学方法探讨自然选择使种群的基因频率发生改变（科学思维）；4.4.运用统计与概率的相关知识，解释并预测种群内某一遗传性状的运用统计与概率的相关知识，解释并预测种群内某一遗传性状的分布及变化（科学思维、科学探究）；分布及变化（科学思维、科学探究）；5.5.探讨耐药菌的出现与抗生素的关系（科学思维、社会责任）。探讨耐药菌的出现与抗生素的关系（科学思维、社会责任）。4 4生活在生活在 的的 的的 的集合。的集合。（1 1）概念：）概念：一定区域一定区域同种生物同种生物（2 2）种群特点：）种群特点：全部个体全部个体卧龙自然保护区 猕猴4 1 1一个池塘中的全部鱼一个池塘中的全部鱼 2 2一片草地上的全部蒲公英一片草地上的全部蒲公英 3 3菜市场上所有大白菜菜市场上所有大白菜练：练：下列叙述中属于种群的是（下列叙述中属于种群的是（）1 1、种群：、种群：种群是生物种群是生物 的基本单位的基本单位种群是生物种群是生物 的基本单位。的基本单位。一、种群和种群的基因库一、种群和种群的基因库繁殖繁殖进化进化5 5（1 1）基因库：）基因库：2.2.基因库和基因频率基因库和基因频率一个种群中一个种群中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基全部基因因，叫做这个种群的基因库。，叫做这个种群的基因库。（2 2）基因频率：）基因频率：在一个种群基因库中，某个在一个种群基因库中，某个基因基因占全部等位基因数的比值。占全部等位基因数的比值。（3 3）基因型频率：在一个种群中，某种）基因型频率：在一个种群中，某种基因型基因型个体数占该种群个体总数比值。个体数占该种群个体总数比值。基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目控制该性状的等位基因总数控制该性状的等位基因总数 100%100%基因型频率基因型频率=该基因型个体数该基因型个体数该种群个体总数该种群个体总数 100%100%6解：因为只有解：因为只有A A和和a a两个基因，所以两个基因，所以100100个个体共有个个体共有_个基因。个基因。A A基因的数量是基因的数量是:a a基因的数量是基因的数量是:A A基因的频率为基因的频率为:a a基因的频率为基因的频率为:230+60 =120 个个120 200 =60%200210+60 =80 个个80 200 =40%【例例1 1】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3030、6060、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？（4 4）基因频率的计算方法：）基因频率的计算方法：A+a=A+a=1方法一：概念法方法一：概念法方法一：概念法方法一：概念法【例例2 2】假如一个昆虫种群中有假如一个昆虫种群中有AAAA占占3030，Aa60Aa60，aaaa占占1010。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=AA%+1/2Aa%A=AA%+1/2Aa%a=aa%+1/2Aa%a=aa%+1/2Aa%=30%+30%=60%=30%+30%=60%=10%+30%=40%=10%+30%=40%基因频率基因频率=纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率（4 4）基因频率的计算：）基因频率的计算：方法二：方法二：方法二：方法二：通过通过基因型基因型频率计算频率计算【练练】AAAA、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的基因频的基因频率是多少？（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 D【例例3 3】某工厂有男女职工某工厂有男女职工各各200200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为的携带者为1515人，患者人，患者5 5人，男性患者人，男性患者1111人。那么这个群体中色盲基因的基人。那么这个群体中色盲基因的基因频率为多大？因频率为多大？基因的总数：基因的总数：X XB B+X+Xb b=200=2002+2002+2001=6001=600，色盲基因的总数：色盲基因的总数：X Xb b=15=151+51+52+112+111=361=36，色盲基因的基因频率为色盲基因的基因频率为3636600=6%600=6%。基因型基因型X XB BX XB BX XB BX Xb bX Xb bX Xb bX XB BY YX Xb bY Y人数人数1 1808015155 51 189891111（4 4）基因频率的计算：）基因频率的计算：方法三：方法三：方法三：方法三：若某基因只位于若某基因只位于X X染色体染色体上上某基因的数目某基因的数目雌性个体数雌性个体数2+2+雄性个体数雄性个体数 100%100%基因频率基因频率=课本课本P111P111思考思考讨论讨论 用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化 1.1.假设的昆虫群体满足以下五个条件：假设的昆虫群体满足以下五个条件：昆虫群体昆虫群体数量足够大数量足够大，全部的雌雄个体间都全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代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三三种种基基因因型型昆昆虫虫的的生生存存能能力力完完全全相相同同（也也就就是是说说自自然然选选择择对对A A、a a控制的翅型性状没作用）控制的翅型性状没作用）A A和和a a都都不产生突变不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。即没有基因突变和染色体变异。二、二、【思考思考讨论讨论 】用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化思考思考讨论讨论 用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化课本课本P111P111（2min2min时间做第时间做第1 1题（题（1 1）（）（2 2）（）（3 3），填入表格），填入表格）亲代基因型的比值亲代基因型的比值AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)配子的比值配子的比值A()A()A()A()a(a()a()a()子代基因型频率子代基因型频率AA()AA()Aa()Aa()aa()aa()子代基因频率子代基因频率A()A()a()a()30%30%30%30%30%30%10%10%40%40%60%60%16%16%48%48%36%36%雌配子雌配子雄配子雄配子A(60%)A(60%)a(40%)a(40%)A(60%)A(60%)a(40%)a(40%)36%AA36%AA24%Aa24%Aa24%Aa24%Aa16%a16%aa a亲代亲代子一代子一代子二代子二代子三代子三代基因型基因型频率频率AAAA30%30%AaAa60%60%aaaa10%10%基因基因频率频率A A60%60%a a40%40%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%60%60%60%60%40%40%40%40%36%36%36%36%48%48%48%48%16%16%16%16%种群的基因频率种群的基因频率会同子一代一样会同子一代一样你发现了什么规律你发现了什么规律？【思考【思考+总结】总结】这样的种群：这样的种群：自由交配时，基因频率自由交配时，基因频率 ，基因型频率，基因型频率 。若为自交，基因频率若为自交，基因频率 ，基因型频率，基因型频率 。设设A A的基因频率为的基因频率为p,ap,a的基因频率为的基因频率为q q，自由交配时，子代基因型情况？，自由交配时，子代基因型情况？课下思考？课下思考？不变不变 不变不变（4 4）想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗）想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？遗传平衡定律遗传平衡定律（哈代（哈代-温伯格定律）：温伯格定律）：可用数学方程式表示：可用数学方程式表示：(p(pq)q)2 2=p=p2 22pq2pqq q2 2=1=1（其中其中p p代表代表A A基因的频率，基因的频率，q q代表代表a a基因的频率基因的频率）p+qp+q永远为永远为1 1，p p2 2代表代表AAAA的频率，的频率，q q2 2代表代表aaaa的频率，的频率，2pq2pq代表杂合子代表杂合子AaAa的频率。的频率。雌配子雌配子雄配子雄配子A(p)A(p)a(q)a(q)A(p)A(p)a(q)a(q)AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)方法四：方法四：利用遗传平利用遗传平衡定律计算衡定律计算由此可见，如果满足上述五个条件（见课本），则亲代和子代每一种基因的频率都不会由此可见，如果满足上述五个条件（见课本），则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变，这就是改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变，这就是哈代哈代温伯格平衡温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。，也叫遗传平衡定律。【练练】在某一种群中，经过调查得知，隐性性状（等位在某一种群中，经过调查得知，隐性性状（等位基因用基因用A A、a a表示）约占表示）约占9 9，那么该性状的，那么该性状的AAAA、AaAa基因型基因型个体出现的频率分别约为（）个体出现的频率分别约为（）A.0.9A.0.9、0.82 B.0.360.82 B.0.36、0.550.55C.0.49C.0.49、0.42 D.0.180.42 D.0.18、0.730.73C C方法四：方法四：利用遗传平衡定律计算利用遗传平衡定律计算2.2.上述计算结果是建立在上述计算结果是建立在5 5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5 5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？个条件都成立吗？你能举出哪些实例？不可能都成立。不可能都成立。例如：翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。例如：翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。153.3.如果该种群出现新的突变型（基因型为如果该种群出现新的突变型（基因型为A A2 2a a或或A A2 2A A2 2），也就是产生新的等位），也就是产生新的等位基因基因A A2 2，种群的基因频率会发生变化吗？基因，种群的基因频率会发生变化吗？基因A A2 2的频率可能会怎样变化？的频率可能会怎样变化？基因基因A A2 2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体有益还是有害。的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体有益还是有害。突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。2.2.可遗传变异在进化中的作用：可遗传变异在进化中的作用：1.1.可遗传变异的来源：可遗传变异的来源：三、种群基因频率的变化三、种群基因频率的变化基因突变和染色体变异统称为基因突变和染色体变异统称为突变突变。基因突变、基因重组、染色体变异基因突变、基因重组、染色体变异（1 1）基因突变：）基因突变：（2 2）基因重组：）基因重组：产生新的产生新的等位基因，等位基因，使种群的基因频率发生变化。使种群的基因频率发生变化。产生更多产生更多基因型，基因型，（3 3）染色体变异：）染色体变异：改变基因的数目或者排列顺序改变基因的数目或者排列顺序 生物进化的实质生物进化的实质普遍性普遍性 ，随机性，低频性，多害少利性，不定向性，随机性，低频性，多害少利性，不定向性随机性，不定向性随机性，不定向性提供了生物进化的原材料。提供了生物进化的原材料。思考：基因突变的频率很低，而且大多数有害，为什么还能为生物进化提供原材料？思考：基因突变的频率很低，而且大多数有害，为什么还能为生物进化提供原材料？每个果蝇的基因数：每个果蝇的基因数：_实例分析：果蝇实例分析：果蝇1 1组染色体上约有组染色体上约有1.3x101.3x104 4个基因，假定每个基因的突变率都为个基因，假定每个基因的突变率都为1010-5-5，对，对于一个中等大小的果蝇种群于一个中等大小的果蝇种群(约有约有10108 8个个体个个体)来说，每一代出现的基因突变数将是多少来说，每一代出现的基因突变数将是多少？2x1.3x104x10-5x1082x1.3x104每个果蝇的突变基因数：每个果蝇的突变基因数：_2x1.3x104x10-51 1个果蝇种群的突变基因数：个果蝇种群的突变基因数：_=2.6x10=2.6x107 7（个）（个）3.3.种群由许多个个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万种群由许多个个体组成，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个基因，这样每一代就会产生大量大量的突变。的突变。突变的有害和有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。利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。那么种群的基因频率的改变是否也是不定向的呢？那么种群的基因频率的改变是否也是不定向的呢？环境浅色环境浅色桦尺蠖黑色桦尺蠖黑色(5%)(5%)桦尺蠖浅色桦尺蠖浅色(95%)(95%)工业污染工业污染环境黑化环境黑化桦尺蠖黑色桦尺蠖黑色(95%)(95%)基因频率增大基因频率增大桦尺蠖浅色桦尺蠖浅色(5%)(5%)基因频率下降基因频率下降1919世纪中叶以前世纪中叶以前2020世纪世纪课本课本P112-113 探究探究实践，实践，时间时间2分钟分钟四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。黑褐色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黑褐色树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖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问题：问题：桦尺蠖种群中桦尺蠖种群中s s基因的频率为什么越来越低？基因的频率为什么越来越低？假设：假设：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？四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。四、探究自然选择对种群基因频率变化的影响。思考：思考：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。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。18701870年年桦尺蠖的基因型频率为桦尺蠖的基因型频率为SS10%SS10%；Ss20%Ss20%；ss70%ss70%，在树干变黑这一环境条件，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蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率，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？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年年基因型基因型频率频率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%思考：思考：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。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。18701870年年桦尺蠖的基因型频率为桦尺蠖的基因型频率为SS10%SS10%；Ss20%Ss20%；ss70%ss70%，在树干变黑这一环境条件，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蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率，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？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年年基因型基因型频率频率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%13.0%13.0%升高升高26%26%61.0%61.0%26.0%26.0%74.0%74.0%14.6%14.6%29.3%29.3%56.1%56.1%29.3%29.3%70.7%70.7%降低降低1.1.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?会影响，因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。会影响，因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。2.2.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？是表型。例如，天敌看到的是桦尺蛾的体色，而不是控制体色的基因。是表型。例如，天敌看到的是桦尺蛾的体色，而不是控制体色的基因。讨论：2324小结：在小结：在自然选择的作用自然选择的作用下，种群的基因频率会发生下，种群的基因频率会发生定向改变定向改变，导致生物朝着导致生物朝着一定的方向一定的方向不断进化不断进化决定生物进化的方向决定生物进化的方向进化的实质：种群的基因频率发生变化进化的实质：种群的基因频率发生变化1.1.生物进化的基本单位生物进化的基本单位是种群是种群（也是繁殖的基本单位）（也是繁殖的基本单位）2.2.基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系3 3.生物进化的实质生物进化的实质是是种群种群基因频率的改变基因频率的改变4 4.突变和基因重组突变和基因重组产生生物进化的原材料产生生物进化的原材料 (突变的有害还是突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境取决于生物的生存环境）5 5.自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向（使基因频率定向改变）（使基因频率定向改变）总结总结26B27C281:11：2：10.5A A基因纯合致死基因纯合致死1:1