教育专题：67现代生物进化理论的主要内容.ppt

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1、第第2 2节节 现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要内容一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化探究活动（一）探究活动（一）情景：情景：如果在灰色翅（基因型为如果在灰色翅（基因型为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（Aa)的变异个体，且绿色比灰色的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现更不容易被敌害发现。讨论题目：讨论题目：1.根据达尔文根据达尔文“适者生存、不适者淘汰适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色的观点该绿色个体个体一定一定能被选择下来吗？能被选择下来吗？2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的如果该绿色个体能很

2、好的生活下来，它体内的A基因基因怎样才能传递给后代？怎样才能传递给后代？3、如果、如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？自然界中，没有哪一个体是长生不死的自然界中，没有哪一个体是长生不死的个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过现型的基因却可以通过有性生殖有性生殖来传给后代来传给后代.后代会发生性状分离，出现后代会发生性状分离，出现aa的个体。的个体。生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究是不够的，还需要研究

3、群体群体的基因组成的变化。的基因组成的变化。思维梳理：思维梳理：研究个体研究个体-群体群体-什么样的群体？什么样的群体？种群？种群？群落？群落？生态系统？生态系统？探究活动（二）探究活动（二）1.1.怎样的一群个体可以称为种群呢？怎样的一群个体可以称为种群呢？实际上，在自然界中，每个物种总是分成一个一实际上，在自然界中，每个物种总是分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群2.2.一个生物的一个生物的“种种”或或“物种物种”与种群又有什与种群又有什么区别呢？么区别呢？生活在生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的生物的全部个体全部个体叫做种群叫做

4、种群现在练练吧！以下描述是种群吗？l1.一片草地上的全部蛇。一片草地上的全部蛇。l2.我国长江流域的全部白暨豚。我国长江流域的全部白暨豚。l3.海南岛上四季常有的红树林。海南岛上四季常有的红树林。l4.此时此刻我们所在教室内的全此时此刻我们所在教室内的全 部学生和老师。部学生和老师。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、繁殖一个种群中的个体是能自由交配、繁殖的，因此的，因此种群是生物种群是生物繁殖的基本单位繁殖的基本单位探究活动（三探究活动（三）1.1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？什么是基因库？基因频率的含义是什么？一

5、个种群中一个种群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叫这个种群叫这个种群的的基因库。基因库。2.2.基因频率的计算基因频率的计算某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,A,褐色翅的基因位褐色翅的基因位a a，调查发现调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占30%30%、60%60%、10%10%、那么那么A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？在一个种群基因库中，某基因占在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因全部等位基因数的数的比率叫做比率叫做基因频率基因频率。在一个种群中，某基因型个体占全部个在一个种群中，某基因型个体占全部个

6、体的比率。体的比率。基因型频率基因型频率：探究活动（三）遗传平遗传平衡状态衡状态3.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 假设讨论题假设讨论题2中的群体满足以下五个条件：中的群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，昆虫群体数量足够大，全部的雌雄个体间都能全部的雌雄个体间都能自由交配自由交配并能产生后代，并能产生后代，没有迁入与迁出，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同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作控制的翅型性状没有作用）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

7、。计算：计算：(1)子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率率在有性生殖过程中，如果符合在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡遗传平衡，产生的雌雄，产生的雌雄配子：配子：A 60%A 60%a 40%a 40%36%24%16%AAAaAa 24%aa卵子卵子精子精子 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）分析各代基因频率与基因型频率相同吗？）分析各代基因频率与基因型频率相同吗？36%

8、48%16%遗传平衡定律（哈代遗传平衡定律（哈代遗传平衡定律（哈代遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）温伯格定律）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：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种群个体间的交配是随机的，也就是说种群中每一种群个体间的交配是随机的，也就是说种群中每一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；个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的；个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的；个个

9、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没有突变产生没有突变产生种群之间不存在个体的迁移或基因交流种群之间不存在个体的迁移或基因交流种群之间不存在个体的迁移或基因交流种群之间不存在个体的迁移或基因交流没有自然选择；没有自然选择；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）就可以一那么，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一那么，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一那么，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代代稳定不变，保持平衡。（遗传平衡的种群是理想代代稳定不变，保持平衡。（遗传平衡的种群是理想

10、代代稳定不变，保持平衡。（遗传平衡的种群是理想的种群）。如果用的种群）。如果用的种群）。如果用的种群）。如果用p p代表代表代表代表Y Y基因的基因频率，基因的基因频率，基因的基因频率，基因的基因频率，q q代表基代表基代表基代表基因因因因y y的频率，那么的频率，那么的频率，那么的频率，那么（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=1=1；p+qp+q=1=1；YY=pYY=p2 2；YyYy=2pq=2pq；yyyy=q=q2 2；（3 3）上上述述计计算算结结果果是是在在满满足足五五个个假假设设条条件件的的基基础础上上计计算算的的，对对自自然然界界的的种种群群来

11、来说说，这这五五个个条条件件都都能能成成立立吗吗？特特别别是是如如果果第第点点假假设设成成立立这这与与前前面面我我们们所所学学的的基基因因突突变的哪个特点相违背？变的哪个特点相违背？基因突变与基因频率的改变有什么关系？基因突变与基因频率的改变有什么关系？l l普遍存在普遍存在l l随机发生随机发生l l突变频率很低突变频率很低l l多数对生物体是多数对生物体是有害有害的的l l不定向不定向的的基因突变可产生新基因突变可产生新基因基因(等位基因等位基因)，基因突变是可遗传基因突变是可遗传变异的根本来源；变异的根本来源；是基因频率改变的是基因频率改变的基础基础。遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然

12、条件下，这遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，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，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。所以种群的进化是必然的。思考思考：生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物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？体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？例例 果蝇约有果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是对基因，假定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，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

13、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不可以遗传的变异不可以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染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变突变和基因重组产生生物进化的原材料突变和基因重组产生生物进化的原材料 突变突变产生产生等位基因等位基因基因重组基因重组多种多样多种多样的基因型的基因型种群出现大量种群出现大量的可遗传变异的可遗传变异变异是不定向的变异是不定向的形成了进化的原材料形成了进化的原材料（1 1）根据前面所学的你能做出假设吗？）根据前面所学的你能做出假设吗？探究活动（四）探究活动（四）“探究自然选择

14、对种群基因频率的影响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探究活动（三）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）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。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SS10%SS10%；Ss20%Ss20%；ss70%ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于在树干变黑这一环境条件下假如树干变

15、黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色，黑色个体每年增加个体每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基，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？因型频率与基因频率是多少呢？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

16、.3%13.1%升高升高降低降低(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色个体的出生率有影响吗？浅色个体的出生率有影响吗？(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基因频率增加。基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食敌捕食天敌看到的是

17、天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因控制体色的基因原因：原因：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结果：结果：使基因频率定向改变。使基因频率定向改变。结论：自然选择决定生物进化的方向结论：自然选择决定生物进化的方向自然选择对种群基因频率的影响自然选择对种群基因频率的影响6.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，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。这些变产生的原因是蛾的数量比。这些变产生的原因是

18、A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C自然选择作用自然选择作用D人工选择的作用人工选择的作用7.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。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。它说明生物具有得慢的。它说明生物具有_的特性，而这种特性是的特性，而这种特性是生物进化的生物进化的 。(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、环境对狼起了能获得食物生存下去

19、。这样，食物、环境对狼起了_作用，而这种作用是作用，而这种作用是_的，它决定着生物进的，它决定着生物进化的化的_。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%变异变异原材料原材料选择选择方向方向定向的定向的C有关基因频率的计算有关基因频率的计算1 1常染色体遗传方面的基因频率计算常染色体遗传方面的基因频率计算通过通过基因型基因型计算基因频率计算基因频率基因频率基因频率=种群中该基因的总数种群中该等位基因的总种群中该基因的总数种群中该等位基因的总数。数。例例3 3：从某个种群中随机抽出：从某个种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型

20、为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010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2 2个基因。个基因。那么，这那么，这100100个个体共有个个体共有200200个基因，其中，个基因，其中，A A基因有基因有230+60=120230+60=120个，个，a a基因有基因有210+60=80210+60=80个。于是，在这个种群中，个。于是，在这个种群中，A A基因的频率为：基因的频率为：120200=60%120200=60%a a基因的频率为：基因的频率为：80200=40%80200=40%通过

21、通过基因型频率基因型频率计算基因频率计算基因频率一个等位基因频率一个等位基因频率=该等位基因纯合子的频率该等位基因纯合子的频率+1/2+1/2杂合子杂合子的频率的频率l例例4 4：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为中基因型为AAAA的个体占的个体占24%24%，基因型为，基因型为AaAa的个体占的个体占72%72%，基因型为，基因型为aaaa的个体占的个体占4%4%，基因，基因A A和基因和基因a a的频率的频率分别是分别是()()lA.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%A.24%72%B.36%64%C.57%

22、43%D.60%40%40%l【解析解析】根据题意，按方法一计算：在根据题意，按方法一计算：在100100个个体中，个个体中，AAAA占占2424个，个，AaAa占占7272个，个，aaaa占占4 4个，即在个，即在200200个基因中，个基因中，A A的基因有的基因有22422472=12072=120个，基因频率个，基因频率为为120200=60%120200=60%，a a的基因频率为的基因频率为40%40%。（答案为（答案为DD）l按基因型频率计算：按基因型频率计算：A=AAA=AA1/2Aa=24%1/2Aa=24%1/2 72%=60%1/2 72%=60%a=a=aaaa 1/2

23、Aa=4%1/2Aa=4%1/2 72%=40%1/2 72%=40%有关基因频率的计算有关基因频率的计算l运用遗传平衡公式：运用遗传平衡公式：l例例5 5：在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者（等：在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用位基因用A A、a a表示）占表示）占16%16%，那么该种群的，那么该种群的AAAA、AaAa基因型个体出现的概率分别为：基因型个体出现的概率分别为：lA.0.36A.0.36、0.48 B.0.360.48 B.0.36、0.24 0.24 lC.0.16C.0.16、0.48 D.0.480.48 D.0.48、0.360.36l【解析解析

24、】l第一步已知隐性性状者即第一步已知隐性性状者即aaaa的基因型频率为的基因型频率为16%16%，那，那么么a a基因的频率为基因的频率为0.40.4、A A的基因频率为的基因频率为1-0.4=0.61-0.4=0.6。l第二步将其看作在理想的状态下，运用遗传平衡公式第二步将其看作在理想的状态下，运用遗传平衡公式进行计算进行计算：AA%=A%A%=0.60.6=0.36AA%=A%A%=0.60.6=0.36；AaAa%=2A%a%=20.60.4=0.48%=2A%a%=20.60.4=0.48l答案为答案为A A有关基因频率的计算有关基因频率的计算l2.2.伴伴XX遗传方面的基因频率计算遗

25、传方面的基因频率计算l这类题目的特殊点是：这类题目的特殊点是：XX染色体总数的正确计算，染色体总数的正确计算，因为男性中只有一个因为男性中只有一个XX染色体，所以计算男性染色体，所以计算男性XX染色体总数时染色体总数时不需要乘以不需要乘以2 2，这样就能够得出正，这样就能够得出正确的结果。确的结果。有关基因频率的计算有关基因频率的计算l例例7：(2003年年2月南京调研卷月南京调研卷)对某校学生进行色盲遗传病调查对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：研究后发现：780名女生中有患者名女生中有患者23人、携带者人、携带者52人；人；820名男名男生中有患者生中有患者65人，那么该群体中色盲基因

26、的频率是人，那么该群体中色盲基因的频率是()lA.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%l【解析解析】l色盲是伴色盲是伴X染色体隐性遗传，女性色盲患者的基因型是：染色体隐性遗传，女性色盲患者的基因型是：XbXb，女性携带者的基因型是：女性携带者的基因型是：XBXb，男性色盲患者的基因型是：男性色盲患者的基因型是：Xb Y。(男性无携带者男性无携带者)l根据题意，根据题意，780名女生中有患者名女生中有患者23人、携带者人、携带者52人，因此女性中人，因此女性中Xb占：占：23252=98；820名男生中有患者名男生中有患者65人，因此男性中人，因此男性中Xb占：占：65lXb基因总数：基因总数：9865163l这样，该校学生中的这样，该校学生中的X染色体总数是：染色体总数是：78028202380，这，这样该群体中色盲基因的频率就是：样该群体中色盲基因的频率就是：163/2380=6.8%。l答案选答案选C C(容易会误算成容易会误算成(780820)23200，结果得出，结果得出5.1%这这一错误结论，而选一错误结论，而选B)有关基因频率的计算有关基因频率的计算