6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 人教版（2019）高中生物必修二课件(共44张PPT).ppt

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1、6.3种群基因组成的变化与物种的形成,一、种群基因组成的变化,自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。研究生物的进化必须研究群体基因组成的变化。,幼虎,把自己想象成虎体内的一个基因。你不仅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想让越来越多的虎拥有自己的拷贝。你怎样才能达到这一目的呢？你将选择做哪一种基因？,一个基因所控制的性状对个体生存和繁殖后代的贡献越大,拥有该基因的个体的可能越多!当然就会使越来越多的虎拥有自己的拷贝!,达尔文的自然选择学说指出，在一种生物的群体中，出现有利变异的个体能存活，并且有机会留下自己的后代。但是，研究生物的进化，仅研究个体的表现型是是否与环境相适应是不够的，还

2、必须研究群体基因组成的变化。,这个群体就是种群！,（一）种群,生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.,种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代.,说明种群是生物繁殖、进化的基本单位。,下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水稻、水草B一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜C一块朽木上的全部真菌D.一个池塘中全部鱼,B,性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。,（二）种群基因库,一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库.,（三）基因频率

3、,在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。,基因频率,该基因的总数,该等位基因的总数,影响种群基因频率变化的五个因素,遗传平衡,例:如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?,解:,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,基因频率=,=纯合子频率+1/2杂合子频率,=40%,=30/100100%+1/260/100100%=60%,=10/100100%+1/260/100100%=40%,A%=,a%=,100%,=60%,30%,3

4、0%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,遗传平衡定律,其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。则p+q=1，(pq)2=p22pqq2=1并得出p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,36%,48%,40%,在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率;分析一下各代基因频率与基

5、因型频率相同吗？,16%,60%,由此可见，如果满足上述五个条件，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。这就是哈代温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。,满足五个假设条件的种群是理想的种群，在自然条件下,这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。,上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，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

6、设（基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？,与基因突变的普遍性相违背。,（四）种群基因频率的变化,现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。,基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化.,思考1：所有的变异都能导致基因频率的变化吗？为什么?,1.不遗传的变异不能改变基因频率;,2.基因突变是基因频率改变的主要因素;,3.染色体结构的变异不一定影响基因频率;,4.基因重组只影响基因型频率,不影响基因频率;,思考2：基因突

7、变和染色体变异有什么异同?,1.都具有突发性、,低频性、,不定向性；,2.都能改变基因频率(染色体变异有些形式例外).,只有可遗传的变异才能导致下代基因型频率和基因频率的改变。,思考3：突变和基因重组对于种群的遗传组成的改变一样吗?,不一样，,只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，才能改变基因频率；,基因重组中基因本身没有发生变化，所以基因频率并没有发生变化，变化了的只是基因型频率。,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？,例如：果蝇一组染色体上约有1.3104个基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约

8、有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？,21.310410-5,108,=2.6107,可遗传变异为生物进化提供原材料：,某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型,有利与有害是相对的而不是绝对的这往往取决于生物的生存环境。,突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？,可遗传变异为生物进化提供原材料：,由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向！,谁能决定生物进化的方向呢？,基因突变,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,有性生殖,变异是不定向的,可遗传变异为生物进化提供原材料,（1）根据前面所学的知识你能做

9、出假设吗？,“探究自然选择对种群基因频率的影响”,自然选择可以使种群的基因频率定向改变,（五）自然选择对种群基因频率变化的影响,70.7%,26%,29.3%,14.6%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,(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个体的出生率有影响吗？,(4)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s基因频率减少，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得体色（表现型）而不是控制体色的基因,自然

10、选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,桦尺蠖,深色,浅色,栖息环境浅色,（个体多）（个体少）,栖息环境深色,s基因频率降低S基因频率升高,浅色,深色,s基因频率又降低S基因频率又升高,s基因频率95%,S基因频率95%,原因是：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因,结论：自然选择决定生物进化的方向,结果是：使基因频率定向改变。,影响基因频率的因素：,突变、基因重组和自然选择,生物进化的实质就是：,种群是生物进化的单位，也是生物（）的单位。,繁殖,生物进化=种群基因频率变化,种群基因频率发生变化的过程。,小结：,小结（自然选择决定生物进化的方向）：,种群中产生的变异是（）的，经过长期的

11、自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（），从而使种群的基因频率发生（）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（）决定的。,不定向,积累,定向,自然选择,种群中产生的变异（）自然选择方向(),不定向,定向,探究抗生素对细菌的选择作用,实验原理,一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。,实验步骤,培养皿分区、标号。,将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置。,涂布平板。,目的要求,通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。,实验

12、步骤,将培养皿倒置于37的恒温箱中培养1216h。,从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养。重复步骤。,观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。,结果分析,你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？,支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。,在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？,在本实验条件下，一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。,滥用抗生素有什么后果？,促进耐药菌的产生。,小结,二、隔离在物种形成中的作用,1、物种的概念：,指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种

13、”。,一个生物“种”或“物种”与种群有何区别？,人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。,同样，所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种。但马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。,全世界的人都是一个物种吗？,马跟驴是一个物种吗？,3、地理隔离:,不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。如季节隔离；不亲合性；杂种不活；杂种不育等。,2、生殖隔离：,东北虎和华南虎之间存在什么隔离？,由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。,4、隔离在物种形成中的作用,隔离不同种群间的个

14、体，在自然条件下不能发生基因交流的现象。,资料分析：,地理隔离,生殖隔离,长期,加拉帕戈斯群岛的地雀,由于地理隔离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。其过程十分缓慢!,物种形成的比较常见的方式：,不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。,自然选择2,自然选择1,地理隔离,物种形成的比较常见的方式：,原种,变异1,变异2,变异类型1,变异类型2,新物种,新物种,生殖隔离,地理隔离阻断基因交流在不同的突变基因重组和自然选择作用下基因频率向不同方向发生改变种群的基因库出现差异差异进一步加大生殖隔离新物种形成,地理隔离是形成物种的量变阶段，生殖隔离是形成物种的质变阶段，隔离是物种形成的必要条件。不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。,现代进化论解释物种形成的基本环节,1、突变和基因重组产生进化的原材料,2、自然选择决定生物进化的方向(定向),3、隔离导致物种的形成,