现代生物计划理论的主要内容.ppt

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1、现代生物计划理论的主要内容现在学习的是第1页，共32页 如果在褐色翅如果在褐色翅(基因型为基因型为aa)aa)昆虫的群体中偶昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅然出现一只绿色翅(基因型为基因型为Aa)Aa)的变异个体，且的变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。那么：绿色比灰色更不易被捕食。那么：1 1、昆虫的翅色将怎样变化？、昆虫的翅色将怎样变化？2 2、该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？、该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？3 3、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的A A基因基因怎样才能传递给子代呢？怎样才能传递给子代呢？4 4、如果、如果AaAa与

2、其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？现在学习的是第2页，共32页 出现有利变异个体内的有利基因只有在群出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异的个体的后代不一定能真实遗传。因利变异的个体的后代不一定能真实遗传。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式是否与环境相适应是不够的，还需要研形式是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化，这个群体就是种究群体的基因组成的变化，这个群体就是种群。群。现在学习的是第3页，共32页（一

3、）种群是生物进化的基本单位：（一）种群是生物进化的基本单位：1 1、种群概念：、种群概念：生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物的的全部个体全部个体。卧龙自然保护区 猕猴现在学习的是第4页，共32页一个生物一个生物“种群种群”或或“物种物种”于种群有何区别？于种群有何区别？物种可以是分布物种可以是分布在不同的自然界的不在不同的自然界的不同区域，同区域，发生随机交发生随机交配、繁衍配、繁衍，种群是基，种群是基因能够世代相传的一因能够世代相传的一定区域内的同种全部定区域内的同种全部个体的集合才是一个个体的集合才是一个种群。种群。现在学习的是第5页，共32页2 2、种群的特点：、种群的特点

4、：种群中的个体并不是机械地集合在一种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是起，而是彼此彼此可以交配实行基因交流可以交配实行基因交流，并并通过繁殖将各自的基因传给后代通过繁殖将各自的基因传给后代。现在学习的是第6页，共32页例：判断下列是否属于种群例：判断下列是否属于种群（1 1）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（2 2）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼（3 3）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物（4 4）一片草地上的全部蒲公英）一片草地上的全部蒲公英现在学习的是第7页，共32页人们为什么要提出人们为什么要提出“种群种群”这个概念呢？这个概念呢？自然界的物种实际上是以一个

5、个种群存在的自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。现在学习的是第8页，共32页3 3、基因库：、基因库：一个种群一个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。4 4、基因频率：、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。部等位基因数的比率。概念：概念：现在学习的是第9页，共32页例例:从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型

6、为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么个。那么A A和和a a的基因频率是多少的基因频率是多少?解解:A A基因的基因频率为基因的基因频率为:a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：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=纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率=40%=40%=30/100100%=30/100100%+1/260/100100%=60%+1/260/100100%=60%=10/100100%=10/100100%+1/260/100100%=40%+1

7、/260/100100%=40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%=100%100%=60%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%100%现在学习的是第10页，共32页在一个种群中，某基因在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比型个体占全部个体的比率。率。基因型频率：基因型频率：现在学习的是第11页，共32页基因频率基因频率=纯合子频率纯合子频率+1/2杂合子杂合子频率频率即即A的频率的频率=AA+1/2Aaa的频率的频率=aa+1/2Aa基因频率之和等于基因频率之和等于1即即A的频率的频率+a的频率的频率=1同样基因型频率之和等于基因型频率之和等于1即即AA+Aa+

8、aa=1现在学习的是第12页，共32页哈迪哈迪-温伯格定律（遗传平衡定律）温伯格定律（遗传平衡定律）1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于关于基因稳定性基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群的见解。他们指出，一个有性生殖的自然种群中，中，在符合以下五个条件的情况下在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。或者说是或者说是保持着基因平衡保持着基因平衡的。的。这五个条件是：这五个条件是：1 1、种群很大

9、、种群很大 2 2、个体之间随机交配、个体之间随机交配 3 3、没有突变产生、没有突变产生 4 4、没有个体迁入迁出、没有个体迁入迁出 5 5、没有自然选择、没有自然选择现在学习的是第13页，共32页假设假设115115页题目中的种群满足以下五个条件：页题目中的种群满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，昆虫群体数量足够大，没有迁入与迁出，没有迁入与迁出，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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然选择对自然选择对A A、a a控制的翅型性状

10、没有作用）控制的翅型性状没有作用）A A和和a a都不产生突变都不产生突变,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。在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，(1)(1)该该种群种群产生的产生的A A 配子和配子和a a 配子的比率各是多少配子的比率各是多少?A 60%a 40%卵细胞卵细胞精子精子A 60%a 40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一子一代基代基因型因型频率频率现在学习的是第14页，共32页(2)子代基因型的频率各是多少子代基因型的频率各是多少?(3)子代种群的基因频率各是多少子代种群的基因频率各是多少?30

11、%30%30%10%36%48%60%40%16%亲代基因型的亲代基因型的频率频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A()A()a()a()子代基因型的子代基因型的频率频率AA()Aa()aa()子代种群的基子代种群的基因频率因频率A()a()现在学习的是第15页，共32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%40%60%40%36%48%16%(4)在讨论题在讨论题2中的群体中的群体满足五个条件满足五个条件的情况下的情

12、况下,计算子二计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率代、子三代的基因频率与基因型频率;分析一下各代基分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？因频率与基因型频率相同吗？现在学习的是第16页，共32页若种群中一等位基因为若种群中一等位基因为A A和和a a，设，设A A的基因频的基因频率率=p=p，a a的基因频率的基因频率=q=q，因为因为(p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1，则（则（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+Aa%+aa%=1=AA%+Aa%+aa%=1。AAAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2；aaaa的基因型频率的基因型频

13、率=q=q2 2；AaAa的基因型频率的基因型频率=2pq=2pq。现在学习的是第17页，共32页基因频率与基因型频率的关系基因频率与基因型频率的关系 处于平衡状态的种群，一对等位基因处于平衡状态的种群，一对等位基因A和和a，A的的基因频率为基因频率为p，a的基因频率为的基因频率为q，则：，则：哈迪哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：温伯格定律可用数学方程式表示为：(p p+q q)2 2=p p2 2+2+2pqpq+q q2 2=1=1 =P PAAAA+P PAaAa+P PaaaaAA的基因型频率为的基因型频率为p2Aa的基因型频率为的基因型频率为2pqaa的基因型频率为的基因型频率

14、为q2现在学习的是第18页，共32页变异的类型有那些？变异的类型有那些？不能遗传的变异不能遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异现在学习的是第19页，共32页（二）突变和基因重组产生进化的原材料（二）突变和基因重组产生进化的原材料基因突变产生新的基因突变产生新的等位基因等位基因，这就可能使种，这就可能使种群的基因频率发生变化。群的基因频率发生变化。某海岛上的昆某海岛上的昆虫出现残翅和无翅虫出现残翅和无翅类型类型由于突变和基因重组，由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。桦尺蠖形成了不同的体色。现在学习的是第20页，共32页(二二)、突变和基因

15、重组产生进化的原材料、突变和基因重组产生进化的原材料可遗传变异可遗传变异为进化提供了原材料为进化提供了原材料特点：随机、不定向特点：随机、不定向结果：不能决定生物进化的方向，只是提供进化的原结果：不能决定生物进化的方向，只是提供进化的原材料。材料。基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变现在学习的是第21页，共32页 基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突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变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发这就可能使种群的基因频率发生变化生变化.什么是突变？什么是突变？现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突现代遗传

16、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。其中变、基因重组和染色体变异。其中基因突变基因突变和和染色体染色体变异变异统称为统称为突变突变。现在学习的是第22页，共32页 例如：果蝇约有例如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都对基因，假定每个基因的突变率都是是105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？那么每一代出现基因突变数是多少呢？2 104 105个体个体 108种群种群=2 107 自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体

17、是有害的。为什么还能够改变种群中的对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？基因频率呢？种群是由许多个体组成的，每个个体的每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。代就会产生大量的突变。现在学习的是第23页，共32页 此外，突变的有害还此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的这往往取决于生物的生生存环境。存环境。结论：突变和基因重组产生进化的原材料结论：突变和基因重组产生进化的原材料1 1种群中突变的特点：种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向突

18、变数很大、随机、不定向2 2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向现在学习的是第24页，共32页突变突变基因基因 重组重组新的等位基因新的等位基因多种多样多种多样的基因型的基因型种群中出现大量可种群中出现大量可遗传的变异遗传的变异变异是变异是不定向不定向的的形成了形成了进化的原材料进化的原材料,不能决定生物进化的方向不能决定生物进化的方向现在学习的是第25页，共32页(三三)自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向（1 1）根据前面所学的知识你能做出假设吗？）根据前面所学的知识你能做出假设吗？探究活动探究活动:“探究自然选择对种

19、群基因频率的影响探究自然选择对种群基因频率的影响”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现在学习的是第26页，共32页探究活动2 2）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年桦尺蠖的基因型频率为年桦尺蠖的基因型频率为SS 10%SS 10%；Ss 20%Ss 20%；ss 70%ss 70%，在树干变黑，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，使得种群中浅色个这一环境

20、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，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？每年的基因型频率与基因频率是多少呢？第1年第2年第3年第4年基因基因型频型频率率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%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低现在学

21、习的是第27页，共32页(3)(3)在在这这个个探探究究实实验验中中根根据据上上面面的的数数据据分分析析，变变黑黑的的环环境境对对桦桦尺尺蠖蠖产产生生了了什什么么样样的的影影响响？变变黑黑的的环环境境对对桦桦尺尺蠖蠖浅浅色色个个体体的的出出生率有影响吗？生率有影响吗？(4)(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？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变黑的环境使控制浅色的s s基因频率减少，基因频率减少，S S基因频率基因频率增加增加 许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食捕食 天敌看到的是桦尺蠖得

22、体色（表现型）而不是控制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。体色的基因。现在学习的是第28页，共32页 自然选择自然选择使种群的基因频率定向改变使种群的基因频率定向改变并并决定生物进化的方向决定生物进化的方向桦尺蠖桦尺蠖深色深色浅色浅色栖息环境浅色栖息环境浅色（个体多）（个体多）（个体少）（个体少）栖息环境深色栖息环境深色s基因频率降低基因频率降低S基因频率升高基因频率升高浅色浅色深色深色s基因频率又降低基因频率又降低S基因频率又升高基因频率又升高s基因频率基因频率95%S基因频率基因频率95%现在学习的是第29页，共32页原因是：原因是：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因

23、淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结论：结论：自然选择自然选择决定决定生物进化的方向生物进化的方向结果是：结果是：使基因频率定向改变。使基因频率定向改变。现在学习的是第30页，共32页影响基因频率的因素：影响基因频率的因素：基因突变基因突变、基因重组和、基因重组和自然选择自然选择生物进化的实质就是：生物进化的实质就是：种群是生物进化的单位，也是生物（种群是生物进化的单位，也是生物（）的单位。）的单位。繁殖繁殖生物进化生物进化=种群基因频率变化种群基因频率变化种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率发生变化的过程。小结：小结：现在学习的是第31页，共32页小结（小结（自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向）：种群中产生的变异是（种群中产生的变异是（）的，经过长期的）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（渐（），从而使种群的基因频率发生（），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）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（进化的方向是由（）决定的。决定的。不定向不定向积累积累定向定向自然选择自然选择种群中产生的变异种群中产生的变异（）自然选择方向自然选择方向()不定向不定向定向定向现在学习的是第32页，共32页