生物②必修72《现代生物进化理论的主要内容》PPT课件.ppt

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1、现代生物进化理论现代生物进化理论的主要内容的主要内容种群、基因库、基因频率 一个种群的全部个体所含有的全部基因，一个种群的全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。叫做这个种群的基因库。一定时间内，生活在一定区域的同种生物一定时间内，生活在一定区域的同种生物的全部个体，叫做种群。种群是生物繁殖的基的全部个体，叫做种群。种群是生物繁殖的基本单位。本单位。某种基因在某个种群中出现的比例，叫做某种基因在某个种群中出现的比例，叫做基因频率。基因频率。种群是生物进化的基本单位 每一个种群都有它自己的基因库，每一个种群都有它自己的基因库，种群中的个体一代一代地死亡，但基种群中的个体一代一代地死亡，但

2、基因库却在代代相传的过程中保持和发因库却在代代相传的过程中保持和发展。所以，生物进化的单位不是个体，展。所以，生物进化的单位不是个体，而是种群。而是种群。基因频率的计算例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐褐色翅的基因位色翅的基因位a，调查发现，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占的个体分别占30%、60%、10%、那、那么么A、a的基因频率是多少？的基因频率是多少？A=60%a=40%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AA30%Aa60%aa10%基因频基因频率率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%

3、40%40%36%48%16%60%40%若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：昆昆虫虫种种群群数数量量足足够够大大，全全部部的的雌雌雄雄个个体体间间都都能能自自由由交交配配并并能能产产生生后后代代，没没有有迁迁入入与与迁迁出出，自自然然选选择择对对A A、a a控制的翅型性状没有作用控制的翅型性状没有作用也没有基因突变和染色体变异。也没有基因突变和染色体变异。用数学方法讨论基因频率的变化哈迪-温伯格定律1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，

4、一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因的情况下，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。或者型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。或者说是保持着基因平衡的。说是保持着基因平衡的。这五个条件是：这五个条件是：1 1、种群很大、种群很大 2 2、随机交配、随机交配 3 3、没有突变和重组、没有突变和重组 4 4、没有个体迁入迁出、没有个体迁入迁出 5 5、没有选择、没有选择哈迪-温伯格定律 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Aa，A的频率为的频率为p

5、，a的频率为的频率为q，则：，则：AA的机率为的机率为p2；Aa的机率为的机率为2pq；aa的机率为的机率为q2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影响基因频率的因素 在自然条在自然条件下，哈迪件下，哈迪-温伯格定律所温伯格定律所需的五个条件需的五个条件是难以满足的，是难以满足的，因而基因频率因而基因频率总是要发生改总是要发生改变，也就是说变，也就是说进化在任何种进化在任何种群中都是必然群中都是必然要发生的。要发生的。生物进化的实质是基因频率的改变 表面看，自然选择是对一个个生物个体的表面

6、看，自然选择是对一个个生物个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。不同基因的基因频率。所以，生所以，生物进化的过物进化的过程的实质是程的实质是种群基因频种群基因频率发生变化率发生变化的过程。的过程。自然选择对基因频率变化的影响第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年第第4 4年年基因基因型频型频率率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%2

7、9.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因基因频率频率S20%23%26.1%29.3%升高升高s80%77%73.9%70.7%降低降低P117物种的概念 在遗传学和进化论中，把能够在自然在遗传学和进化论中，把能够在自然状态下状态下相互交配相互交配，并能够产生出，并能够产生出可育后代可育后代的的一群一群生物称为一个物种，简称生物称为一个物种，简称“种种”。即：不同物种之间有即：不同物种之间有生殖隔离生殖隔离（动物（动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开花季节、花的形态不同，而造成的不能交花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等都属于生殖隔离配等

8、都属于生殖隔离）隔离概概念念：不不同同种种群群间间的的个个体体，在在自自然然条条件件下下基因不能自由交流基因不能自由交流的现象。的现象。隔离的类型隔离的类型生殖隔离生殖隔离地理隔离地理隔离例：马与驴的生殖隔离马驴骡例：虎狮兽例：不同“人种”世界各世界各地的人虽然地的人虽然各有不同，各有不同，但他们之间但他们之间可以彼此通可以彼此通婚，并且产婚，并且产生可育的后生可育的后代。因此，代。因此，全世界的人全世界的人在生物学上在生物学上属于同一个属于同一个物种物种智智人。人。地理隔离w分布在不同自然区域的种群，分布在不同自然区域的种群，由于由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍高山、河流、沙漠等地理上的障

9、碍，使彼此间无法相遇而不能发生基因使彼此间无法相遇而不能发生基因交流。交流。例：东北虎与华南虎 东北虎和华南东北虎和华南虎分别生活在我国虎分别生活在我国的东北地区和华南的东北地区和华南地区，这两个地区地区，这两个地区之间的辽阔地带就之间的辽阔地带就起到了地理隔离的起到了地理隔离的作用。经过长期的作用。经过长期的地理隔离，这两个地理隔离，这两个种群之间产生了明种群之间产生了明显的差异，成为两显的差异，成为两个不同的虎亚种。个不同的虎亚种。隔离在物种形成中的作用 物种的物种的形成往往形成往往是经过长是经过长期的地理期的地理隔离将不隔离将不同种群间同种群间的差异不的差异不断积累，断积累，最后达到最后

10、达到生殖隔离，生殖隔离，形成新物形成新物种。种。例：加拉帕戈斯群岛的地雀有时无需地理隔离也能形成新物种 在自然界里还在自然界里还存在另一种物种形存在另一种物种形成方式，它往往只成方式，它往往只需要几代甚至一代需要几代甚至一代就完成了，而且不就完成了，而且不需经过地理隔离。需经过地理隔离。例如，多倍体植物例如，多倍体植物的形成就是如此。的形成就是如此。自然界里几平将近自然界里几平将近一半的被子植物和一半的被子植物和某些栽培作物就是某些栽培作物就是这样形成的。这样形成的。AABBCC（普通小麦）（普通小麦）DD（黑麦）（黑麦）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（八倍体

11、小黑麦）（可育）秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育总结种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位突变和基因重组、自然选择及隔离是物种突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件）。方向，隔离是新物种形成的必要条件）。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：以自然选择

12、学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：共同进化w任何一个物种都不是单独进任何一个物种都不是单独进化的。化的。w不同物种之间，生物与无机不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是进化和发展，这就是共同进共同进化化。捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。的作用。“精明的捕食者精明的捕食者”策略：策略：捕食者一般不能将所捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。“收割理论收割理论”：捕

13、食者往往捕食个体数量多的捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性种的多样性。捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？生物进化与无机环境变化的关系例：例：生物的新陈代生物的新陈代谢类型由原始异养谢类型由原始异养厌氧厌氧自养厌氧自养厌氧自养需氧。自养需氧。生物多样性的形成基因多样性基因多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性生物多样性生物多样性 地球上所有的植物、动物和微生物，它地球上所有的

14、植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。统，共同构成了生物多样性。简单简单复杂复杂低等低等高等高等原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞单细胞单细胞多细胞多细胞无性生殖无性生殖有性生殖有性生殖原始异养厌氧原始异养厌氧自养厌氧自养厌氧自养需氧自养需氧水生水生水陆两栖水陆两栖陆生陆生生物多样性的形成生物进化理论在发展w生物的进化如此复杂，现有的进化理生物的进化如此复杂，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多。在这些学说中，以自然选题还要多。在这些学说中，以自然选择为核心的进化

15、理论比其他学说的影择为核心的进化理论比其他学说的影响要广泛而深远，它仍然是以后各个响要广泛而深远，它仍然是以后各个方面研究的一个基础。进化理论同其方面研究的一个基础。进化理论同其他科学理论一样，它不会停滞不前，他科学理论一样，它不会停滞不前，它还在发展。它还在发展。分子进化与中性学说 这这一一学学说说认认为为，生生物物体体内内绝绝大大多多数数突突变变都都是是中中性性突突变变；生生物物体体内内的的大大分分子子都都是是以以一一定定的的速速率率进进化化着着，这这一一速速率率与与种种群群的的大大小小、物物种种的的生生殖殖力力以以及及生生物物世世代代的的长长短短都都无无关关，也也不不受受环环境境因因素素

16、的的影影响响，因因此此对对于于这这些些中中性性突突变变不不会会发发生生自自然然选选择择与与适适者者生生存存的的情情况况。生生物物的的进进化化主主要要是是中中性性突突变变在在自自然然群群体体中中进进行行随随机机的的“遗遗传传漂漂变变”的的结结果果，而而与与选选择择无无关关。也也就就是是说说，遗遗传传漂漂变变才才是是分分子子进进化的基本动力。化的基本动力。基基因因频频率率因因偶偶然然的的机机会会，而而不不是是由由于于选选择择，而发生变化，这种现象称为遗传漂变。而发生变化，这种现象称为遗传漂变。例：不同生物的细胞色素c与人的比较生物名称氨基酸差别生物名称氨基酸差别黑猩猩猕猴袋鼠豹马鸡响尾蛇01101

17、l121314金枪鱼鲨鱼天蚕蛾小麦链孢霉酵母菌212331354344 从上表中可以看出，黑猩猩与人的亲源关系最近，从上表中可以看出，黑猩猩与人的亲源关系最近，酵母菌与人的亲源关系最远。酵母菌与人的亲源关系最远。渐变式进化与跳跃式进化 传传统统的的进进化化理理论论认认为为生生物物的的进进化化是是渐渐变变式式的的，但渐变式的进化难以解释下面两个问题。但渐变式的进化难以解释下面两个问题。问问题题一一：生生物物化化石石的的记记录录所所显显示示的的大大多多不不是是渐变式的进化，而是跳跃式的进化。渐变式的进化，而是跳跃式的进化。问问题题二二：如如果果生生物物演演变变是是渐渐进进的的，那那么么各各种种适适

18、应应性性的的器器官官结结构构在在尚尚未未发发展展完完善善之之前前，即即在在还还没没有有发发展展到到有有适适应应功功能能之之前前是是怎怎样样逃逃脱脱自自然然选选择择的压力的？的压力的？所所以以跳跳跃跃式式进进化化理理论论认认为为，生生物物的的进进化化起起源源于大突变（特别是某些调节基因的突变）。于大突变（特别是某些调节基因的突变）。练习：练习：以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为,新物种新物种的形成是的形成是 A A、自然选择的结果、自然选择的结果B B、突变，选择和遗传的综合作用、突变，选择和遗传的综合作用C C、用进废退的结果、用进废退的结果D

19、 D、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用下列关于隔离的叙述，不正确的是下列关于隔离的叙述，不正确的是 A A、阻止了种群间的基因交流、阻止了种群间的基因交流B B、对所有的物种来说、对所有的物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离地理隔离必然导致生殖隔离C C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因D D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离、不同的物种之间必然存在着生殖隔离练习：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果群人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果群体的发病率是体的发病率是1/1

20、0000，表现型正常的个体与苯丙酮尿症，表现型正常的个体与苯丙酮尿症患者婚配，生出患苯丙酮尿症小孩的概率是患者婚配，生出患苯丙酮尿症小孩的概率是 。在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AAAA的个体占的个体占18%18%，基因型为，基因型为AaAa的个体占的个体占78%78%，aaaa的个体占的个体占4%.4%.基因基因A A和和a a的频率分别是的频率分别是A A、18%82%B18%82%B、36%64%36%64%；C C、57%43%D57%43%D、92%8%92%8%；据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为：据调查得知，

21、某小学的学生中基因型的比率为：X XB BX XB B 44%X 44%XB BX Xb b 5%X 5%Xb bX Xb b 1%X 1%XB BY 43%XY 43%Xb bY 7%Y 7%则则X Xb b的基因频率是的基因频率是A A、13.2%B13.2%B、5%C5%C、14%D14%D、9.3%9.3%1/2001、某工厂有男女职工各、某工厂有男女职工各200名，对他们进行名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，人，患者患者5人，男性患者人，男性患者11人，那么这个群体中人，那么这个群体中色盲基因的频率是多少？色盲基因的频率是多少？2、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性、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。假设的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有一个种群中有640只浅色的蛾和只浅色的蛾和360只深色的只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？的蛾？6%320计算：计算：