【课件】种群基因组成的变化课件-高一下学期生物人教版(2019)必修2.pptx

情境思考英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的。1850年，科学家在该地区首次发现了黑色桦尺蛾；19世纪时，该地区工业化发展迅速，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。1、黑色桦尺蛾的命运将会怎样？你能用达尔文的自然选择学说解释一下吗？2、如果黑色个体死亡，那么在这一物种的进化历程中，这一适应环境的表现型是否还会再出现？如何才能出现？桦尺蛾生存生存斗争斗争过度过度繁殖繁殖自然选择下黑色变异为有利变异黑色个体越来越多后代主要为浅色，并出现黑色变异个体适者适者生存生存 个体的生命周期是有限的，决定表型的基因只有在群体中通过生殖才能延续。研究生物的进化，仅仅研究个体和表型是不够的，还需要从种群的角度研究整个群体基因组成的变化。情境思考英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的。1850年，科学家在该地区首次发现了黑色桦尺蛾；19世纪时，该地区工业化发展迅速，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。1、在污染严重地区，黑蛾数量的变化趋势是什么？2、导致黑蛾数量发生变化的因素是什么？3、在自然选择的过程中，直接选择的是基因型还是表现型？4、自然选择直接作用的是生物的个体还是群体？第3节 种群基因组成的变化与物种的形成第1课时 种群基因组成的变化第6章 生物的进化 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。种群判断下列是否属于种群：（1）两个池塘中所有的鲫鱼。（）（2）一个池塘里所有的鱼。（）（3）一个池塘中的全部蝌蚪。（）（4）某菜市场所有的白菜。（）种群中的个体并不是机械地集合在一起，一个种群其实就是一个繁殖单位，雌雄个体将可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群是繁殖和生物进化基本单位种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。种群的特点一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库一片草地上所有的蒲公英生活在南极的一群帝企鹅一片森林中全部的猕猴1.什么是种群？2.种群概念的三要素是什么？3.如何判断是否为种群？探究活动一判断下列是否属于种群：（1）两个池塘中所有的鲫鱼。（）（2）一片森林中的所有的蜘蛛。（）（3）一个池塘中的全部蝌蚪。（）（4）某菜市场所有的白菜。（）一、种群和种群基因库一定区域同种生物全部个体任务一：找出基因库、基因频率和基因型频率的概念基因库：一个一个种群种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因。基因频率：基因型频率：在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因型某个基因型的个体占的个体占个体总数个体总数的比的比值值。在一个种群基因库中，某个在一个种群基因库中，某个基因基因占占全部等位基因数全部等位基因数的比值的比值基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数 100%基因型频率基因型频率=某基因型个体总数某基因型个体总数种群全部个体数种群全部个体数 100%P111P111一、种群和种群基因库种群中基因总数越多，基因库越大，与基因种类无关。AAAaaaaaaaAaaAaa某昆虫决定翅色的基因频率某昆虫决定翅色的基因频率 例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？方法一：概念法方法一：概念法方法一：概念法方法一：概念法A基因频率为:a基因频率为：=40%A%=100%2AAAa2(AAAaaa)a%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%基因频率计算方法二：通过基因型频率计算方法二：通过基因型频率计算方法二：通过基因型频率计算方法二：通过基因型频率计算A基因频率基因频率=AA的基因型频率的基因型频率+1/2Aa基因型频率基因型频率A基因频率=30%+1/260%=60%a基因频率=10%+1/260%=40%AA基因型频率为基因型频率为:30%Aa基因型频率为基因型频率为:60%aa基因型频率为基因型频率为:10%a基因频率基因频率 =aa的基因型频率的基因型频率+1/2Aa基因型频率基因型频率A+a=1 AA+Aa+aa=1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。例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？基因频率计算b基因频率=100%例2、在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4 人。色盲基因的频率为多少？Xb=12+3+4 1002+100 100%=3%X XB B基因型基因型=X Xb b基因型基因型=提示：提示：X X染色体上基因频率计算染色体上基因频率计算(X(XB BX Xb b)基因频率计算假设亲代昆虫满足以下条件：种群数量非常大；所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；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都不产突变。根据孟德尔的分离定律计算完成下表：思考思考 讨论讨论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种群的基因频率和基因型频率不变种群的基因频率和基因型频率不变昆虫亲代的基因型频率亲代的基因频率亲代AA30%Aa60%aa10%A_a_子代的基因型频率子代的基因频率子一代AA_Aa_aa_A_a_子二代AA_Aa_aa_A_a_子三代AA_Aa_aa_A_a_60%40%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）理想种群基因频率和基因型频率不变处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的基因频率=p，a的基因频率=q。则AA=？Aa=？aa=？（p+q2)=p2+2pq+q2=1AA基因型频率aa基因型频率Aa基因型频率思考思考 讨论讨论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A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)某小岛上，白化病的发病率是1%,一个白化女性与一正常男子结婚，生出白化孩子的概率是多少？设白化病基因a的概率为q，正常基因A的概率为p，则aa=q2=1%AA=p AA=p2 2=81%=81%，Aa=2pq=18%Aa=2pq=18%aaAA=81%81%+18%=9/11=9/11Aa=18%81%+18%=2/11=2/11生出白化孩子的概率=q=1/10，p=9/102/111/2=1/11运用遗传平衡公式计算基因频率（p+qp+q2 2)=p)=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=1=12.对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？思考思考 讨论讨论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种群基因频率一定会发生改变，生物的进化是必然的生物进化的实质是种群基因频率的改变变异不可遗传的变异可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变可以增加基因型的类型，但不能产生新基因能够产生新的等位基因基因突变的特点：基因突变的特点：普遍性、随机性、普遍性、随机性、不定向性不定向性、低频性、多害少利性。、低频性、多害少利性。二、种群基因频率的变化突变和基因重组为进化提供原材料。种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。如果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变频率是105，对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说每一代出现的基因突变数是：在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？二、种群基因频率的变化21.3 104 108种群=2.6 107（个）个体 10-51种群突变：每一代就会有大量的变异2种群基因重组：产生更多可遗传变异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。例如有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。既然突变多数有害,为什么还能对生物进化有意义?二、种群基因频率的变化突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。突变基因重组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变异是不定向的形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向 突变和重组都是随机的，不不定定向向的的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？二、种群基因频率的变化SZ-LWH探究探究 实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响长满地衣的灰色树干工业革命前工业革命前灰色(ss)桦尺蛾多S频率低，s频率高黑色桦尺蛾浅色桦尺蛾工业革命后工业革命后环境污染的黑色树干黑色(S_)桦尺蛾多S频率高，s频率低黑色桦尺蛾浅色桦尺蛾SZ-LWH长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾为什么桦尺蛾种群中s基因的频率越来越低了呢？自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生了定向改变。提出问题作出假设探究探究 实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响SZ-LWH制定并实施方案 假如1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss 70%，S基因的频率为20%。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蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第210年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？创设数字化问题情境并进行计算。依题意知：S对s为显性。假设该种群中SS为10个，Ss为20个，ss为70个。当SS、Ss分别增加10%，ss减少10%时，基因型频率：SS：10（1+10%）11Ss：20（1+10%）22ss：70（110%）63SS：11/（11+22+63）11/9511.5%Ss：22/9622.9%ss：63/9665.6%第二年个体数：探究探究 实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响SZ-LWH第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低探究探究 实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响SZ-LWH制定并实施方案创设数字化问题情境并进行计算。第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%Ss20%ss70%基因频率S20%s80%13.0%26.1%60.9%26.1%73.9%16.4%32.7%50.9%32.7%67.3%19.7%39.4%40.9%39.4%60.6%如果对环境的作用大小进行调整：假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少20%，黑色个体每年增加20%。第210年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？探究探究 实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响SZ-LWH第1年第2年第3年第4年0%20%40%60%80%10%12%13%15%20%23%26%29%70%66%61%56%基因型频率SSSsss第1年第2年第3年第4年0%20%40%60%80%100%20%23%26%29%80%77%74%71%基因频率Ss第1年第2年第3年第4年0%20%40%60%80%10%13%16%20%20%26%33%39%70%61%51%41%基因型频率SSSsss第1年第2年第3年第4年0%20%40%60%80%100%20%26%33%39%80%74%67%61%基因频率Ss浅色个体每年减少10%；黑色个体每年增加10%。浅色个体每年减少20%；黑色个体每年增加20%。分析结果，得出结论 自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生了定向改变。改变幅度增大探究探究 实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响SZ-LWH探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究探究 实践实践环境个体种群基因频率栖息环境浅色栖息环境深色浅色出生率降低，深色出生率上升浅色多，黑色少浅色少，黑色多s基因频率下降，S基因频率上升 尝试从环境、个体和种群三个方面解释桦尺蛾s基因频率下降，S基因频率上升的原因。(不利于浅色个体生存)SZ-LWH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种群基因频率定向改变生物进化导致 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。自然选择决定生物的进化方向实质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1.已知人眼中的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（）A.0.64和0.36 B.0.36和0.64 C.0.50和0.50 D.0.82和0.18A课堂小堂小测2.一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体是哈代-温伯格平衡，那么杂合子蛾的频率为多少？0.32q2=640/(640+360)=0.64q=0.8p=0.2课堂小测3.已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000。请问在人群当中，该病致病基因的基因频率以及携带此隐性基因的杂合基因型频率各是多少？4.在某人群中，约每10000个人中有1个人患囊性纤维原癌，该病属于常染色体遗传。一对正常夫妇生有一患病的孩子。此后，该妇女与另一健康男性再婚，他们所生的孩子患此病的概率是（）A.1/25 B.1/50 C.1/100 D.1/202D1/10099/5000