现代生物进化理论的主要内容课件学习教案.pptx

现代现代(xindi)生物进化理论的主要内容生物进化理论的主要内容课件课件第一页，共23页。生物的进化仅仅研究个体(gt)的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。思维梳理：研究(ynji)个体-群体(qnt)-什么样的群体？种群？群落？生态系统？第1页/共23页第二页，共23页。（一）种群是生物进化的基本（一）种群是生物进化的基本(jbn)(jbn)单位单位1、种群(zhn qn)概念：生活在一定(ydng)区域的同种生物的全部个体。卧龙自然保护区 猕猴第3页/共23页第四页，共23页。以下(yxi)描述是种群吗？1.一片一片(y pin)草地上草地上的全部蛇。的全部蛇。2.我国长江流域的全部我国长江流域的全部白暨豚。白暨豚。3.海南岛上四季常有的海南岛上四季常有的红树林。红树林。4.此时此刻我们所在教此时此刻我们所在教室内的全室内的全 部学生和部学生和老师。老师。一个种群中的个体是机械地集合在一起吗？一个种群中的个体是能自由交配、繁殖的，因此种群是生物繁殖的基本单位第4页/共23页第五页，共23页。2、种群(zhn qn)的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此(bc)可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。思考：同前一年的蝗虫种群(zhn qn)相比，新形成的蝗虫种群(zhn qn)在基因组成上会有什么变化吗？第5页/共23页第六页，共23页。探究(tnji)活动（三）1.什么(shn me)是基因库？基因频率的含义是什么(shn me)？一个(y)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.基因频率的计算某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a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数的比率叫做基因频率。在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。基因型频率：第6页/共23页第七页，共23页。探究(tnji)活动（三）遗传(ychun)平衡状态3.用数学方法讨论基因频率的改变 假设讨论题2中的群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够(zgu)大，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，AA、Aa、aa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A、a控制的翅型性状没有作用）也没有基因突变和染色体变异。计算：(1)子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率第7页/共23页第八页，共23页。在有性生殖过程中，如果符合遗传(ychun)平衡，产生的雌雄配子：A 60%A 60%a 40%a 40%36%24%16%AAAaAa24%aa卵子(lunz)精子(jngz)第8页/共23页第九页，共23页。亲代亲代子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因基因型频型频率率AA30%Aa60%aa10%基因基因频率频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%（2）分析各代基因(jyn)频率与基因(jyn)型频率相同吗？36%48%16%第9页/共23页第十页，共23页。遗传平衡定律（哈代遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）温伯格定律）如果一个种群符合下列条件：如果一个种群符合下列条件：种群是极大的；种群是极大的；种群个体间的交配是随机的，也就是说种群中每一个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的；种群个体间的交配是随机的，也就是说种群中每一个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的；没有突变产生没有突变产生种群之间不存在种群之间不存在(cnzi)(cnzi)个体的迁移或基因交流个体的迁移或基因交流没有自然选择；没有自然选择；那么，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一代代稳定不变，保持平衡。（遗传平衡的种群是理想的种群）。如果用那么，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一代代稳定不变，保持平衡。（遗传平衡的种群是理想的种群）。如果用p p代表代表A A基因的基因频率，基因的基因频率，q q代表基因代表基因a a的频率，那么的频率，那么（p+qp+q）2=p2+2pq+q2=12=p2+2pq+q2=1；p+q=1 p+q=1；AA=p2AA=p2；Aa=2pqAa=2pq；aa=q2aa=q2；第10页/共23页第十一页，共23页。（3）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础(jch)上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第点假设成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特点相违背？基因突变与基因频率基因突变与基因频率(pnl)(pnl)的改变有什么关的改变有什么关系？系？l l普遍存在普遍存在l l随机发生随机发生(fshng)(fshng)l l突变频率很低突变频率很低l l多数对生物体是有害的多数对生物体是有害的l l不定向的不定向的基因突变可产生新基因(等位基因)，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。第11页/共23页第十二页，共23页。遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然(zrn)条件下，这样的种群是不存在的。所以种群基因频率迟早要发生变化，所以种群的进化是必然的。思考(sko)：生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？例 果蝇约有104对基因，假定(jidng)每个基因的突变率都是 105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？2 104 105个体 108种群=2 107第12页/共23页第十三页，共23页。2、突变的有害和有利(yul)并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。3、突变和基因重组只产生(chnshng)生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。1、种群是由许多个体组成的，每个个体的每个细胞(xbo)内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变（二）突变和基因重组产生进化的原材料第13页/共23页第十四页，共23页。不可以遗传(ychun)的变异可遗传(ychun)的变异基因突变(j yn t bin)染色体变异基因重组突变第14页/共23页第十五页，共23页。突变和基因重组(zhn z)产生生物进化的原材料 突变(tbin)产生等位基因基因重组多种多样的基因型种群出现大量的可遗传变异变异是不定向的形成了进化的原材料第15页/共23页第十六页，共23页。（1）根据(gnj)前面所学的你能做出假设吗？探究活动(hu dng)（四）“探究自然选择对种群基因频率的影响”ss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自然选择(zrnxunz)可以使种群的基因频率定向改变第16页/共23页第十七页，共23页。探究(tnji)活动（三）2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率(pnl)变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率(pnl)为SS10%；Ss20%；ss70%，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10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率(pnl)与基因频率(pnl)是多少呢？第第1 1年年 第第2 2年年 第第3年年第第4年年基因型基因型频率频率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高(shn o)降低第17页/共23页第十八页，共23页。(3)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色(qin s)个体的出生率有影响吗？(4)在自然选择(xunz)中，直接受选择(xunz)的是基因型还是表现型？变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少(jinsho)，S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第18页/共23页第十九页，共23页。原因：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结果(ji gu)：使基因频率定向改变。结论(jiln)：自然选择决定生物进化的方向自然选择对种群基因(jyn)频率的影响第19页/共23页第二十页，共23页。1.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原因是A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C自然选择作用D人工选择的作用2.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有(jyu)_ 的特性，而这种特性是生物进化的 。(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了_ 作用，而这种作用是 _ 的，它决定着生物进化的 _。森林时期森林时期工业时期工业时期灰蛾灰蛾黑蛾黑蛾灰蛾灰蛾黑蛾黑蛾99%1%1%99%变异(biny)原材料选择(xunz)方向定向的C第20页/共23页第二十一页，共23页。有关基因频率有关基因频率(pnl)(pnl)的计算的计算1 1 1 1常染色体遗传方面的基因频率常染色体遗传方面的基因频率常染色体遗传方面的基因频率常染色体遗传方面的基因频率(pnl)(pnl)(pnl)(pnl)计算计算计算计算通过基因型计算基因频率通过基因型计算基因频率通过基因型计算基因频率通过基因型计算基因频率(pnl)(pnl)(pnl)(pnl)基因频率基因频率基因频率基因频率(pnl)=(pnl)=(pnl)=(pnl)=种群中该基因的总数种群中该等位基因种群中该基因的总数种群中该等位基因种群中该基因的总数种群中该等位基因种群中该基因的总数种群中该等位基因的总数。的总数。的总数。的总数。例例例例1 1 1 1：从某个种群中随机抽出：从某个种群中随机抽出：从某个种群中随机抽出：从某个种群中随机抽出100100100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAAAAAA、AaAaAaAa和和和和aaaaaaaa的个体分别是的个体分别是的个体分别是的个体分别是30303030、60606060和和和和10101010个。个。个。个。就这对等位基因来说，每个个体可以看做含有就这对等位基因来说，每个个体可以看做含有就这对等位基因来说，每个个体可以看做含有就这对等位基因来说，每个个体可以看做含有2 2 2 2个基因。那么，个基因。那么，个基因。那么，个基因。那么，这这这这100100100100个个体共有个个体共有个个体共有个个体共有200200200200个基因，其中，个基因，其中，个基因，其中，个基因，其中，A A A A基因有基因有基因有基因有230+60=120230+60=120230+60=120230+60=120个，个，个，个，a a a a基因有基因有基因有基因有210+60=80210+60=80210+60=80210+60=80个。于是，在这个种群中，个。于是，在这个种群中，个。于是，在这个种群中，个。于是，在这个种群中，A A A A基因的频率基因的频率基因的频率基因的频率(pnl)(pnl)(pnl)(pnl)为：为：为：为：120200=60%120200=60%120200=60%120200=60%a a a a基因的频率基因的频率基因的频率基因的频率(pnl)(pnl)(pnl)(pnl)为：为：为：为：80200=40%80200=40%80200=40%80200=40%第21页/共23页第二十二页，共23页。通过基因型频率计算基因频率通过基因型频率计算基因频率通过基因型频率计算基因频率通过基因型频率计算基因频率一个一个一个一个(y)(y)(y)(y)等位基因频率等位基因频率等位基因频率等位基因频率=该等位基因纯合子的频率该等位基因纯合子的频率该等位基因纯合子的频率该等位基因纯合子的频率+1/2+1/2+1/2+1/2杂合子的频率杂合子的频率杂合子的频率杂合子的频率例例例例2 2 2 2：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为基因型为基因型为基因型为AAAAAAAA的个体占的个体占的个体占的个体占24%24%24%24%，基因型为，基因型为，基因型为，基因型为AaAaAaAa的个体占的个体占的个体占的个体占72%72%72%72%，基因型为，基因型为，基因型为，基因型为aaaaaaaa的个体占的个体占的个体占的个体占4%4%4%4%，基因，基因，基因，基因A A A A和基因和基因和基因和基因a a a a的频的频的频的频率分别是率分别是率分别是率分别是()()()()A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%40%40%40%40%【解析】根据题意，按方法一计算：在【解析】根据题意，按方法一计算：在【解析】根据题意，按方法一计算：在【解析】根据题意，按方法一计算：在100100100100个个体中，个个体中，个个体中，个个体中，AAAAAAAA占占占占24242424个，个，个，个，AaAaAaAa占占占占72727272个，个，个，个，aaaaaaaa占占占占4 4 4 4个，即在个，即在个，即在个，即在200200200200个基因中，个基因中，个基因中，个基因中，A A A A的基因有的基因有的基因有的基因有22422422422472=12072=12072=12072=120个，基因频率为个，基因频率为个，基因频率为个，基因频率为120200=60%120200=60%120200=60%120200=60%，a a a a的基因频率为的基因频率为的基因频率为的基因频率为40%40%40%40%。（答案为。（答案为。（答案为。（答案为D D D D）按基因型频率计算：按基因型频率计算：按基因型频率计算：按基因型频率计算：A=AAA=AAA=AAA=AA1/2Aa=24%1/2Aa=24%1/2Aa=24%1/2Aa=24%1/2 72%=60%1/2 72%=60%1/2 72%=60%1/2 72%=60%a=aa a=aa a=aa a=aa 1/2Aa=4%1/2Aa=4%1/2Aa=4%1/2Aa=4%1/2 72%=40%1/2 72%=40%1/2 72%=40%1/2 72%=40%有关基因有关基因有关基因有关基因(jyn)(jyn)(jyn)(jyn)频率的计算频率的计算频率的计算频率的计算第22页/共23页第二十三页，共23页。