【高中生物】种群基因组成的变化与物种的形成课件 2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2.pptx

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1、种群的基因频率为什么会发生变化？为什么说种群是生物进化的基本单位？自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？123本节聚焦第六章第六章 生物的进化生物的进化第三节第三节 种群基因组成的变化与物种的形成种群基因组成的变化与物种的形成先有鸡还是先有蛋？先有鸡还是先有蛋？甲同学说：甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来

2、选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。因此是先有鸡后有蛋。你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？这两种观点都有一定的道理，但都这两种观点都有一定的道理，但都不全面不全面。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。这一重要观点。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与生物进化的过程是种群基因库在环境

3、的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成祖先种群形成生殖隔离生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。为一个新物种。问题探讨问题探讨一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库 自然选择自然选择直接作用直接作用的是生物的个体，而的是生物的个体，而且是且是个体的表型个体的表型。个体的表型会随着个体的死亡而消失，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。并且在群体中扩散。研究生物的进化，仅研究个体和表型是研究生物的进

4、化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。不够的，还必须研究群体基因组成的变化。果蝇果蝇X X染色体上的染色体上的部分基因示意图部分基因示意图种群是生物种群是生物进化进化的基本单位的基本单位生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。1种群(1)(1)概念：三要素概念：三要素(2)(2)特点：种群是特点：种群是生物进化生物进化和和_的基本单位。的基本单位。全部全部一定区域一定区域同种同种繁殖繁殖生活在生活在_生物生物_个体个体（1 1）一片森林中的所有的蜘蛛。（）一片森林中的所有的蜘蛛。（）（2 2）一片森林中的所有啄木鸟。

5、（）一片森林中的所有啄木鸟。（）（3 3）两个池塘中所有的鲫鱼。（）两个池塘中所有的鲫鱼。（）（4 4）一片草地上的全部植物。）一片草地上的全部植物。（）（5 5）一片草地上的全部幼小蒲公英。）一片草地上的全部幼小蒲公英。（）判断下列是否属于种群：判断下列是否属于种群：一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库2基因库和基因频率基因库：基因库：一个种群中一个种群中全部个体全部个体所含有的全部基因所含有的全部基因。基因频率：基因频率：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+1/21/2杂合子频率杂合子频率 100%100%基因型

6、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。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%100%一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因某个基因占占全部等位基因数全部等位基因数的的比值。比值。一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库例例1 1(2017(2017年年1 1月月广广东东学学考考)从从某某昆昆虫虫种种群群中中随随机机抽抽取取500500只只个个体体，若若基基因因型型AAAA、AaAa和和aaaa的的比比例例分

7、分别别为为40%40%、50%50%和和10%10%，则则A A、a a的的基基因频率分别是因频率分别是()A A65%65%、35%35%B B62%62%、38%38%C C80%80%、20%20%D D40%40%、60%60%A用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化 假设上述假设上述昆虫种群非常大昆虫种群非常大，所有的，所有的雌雄个体间都能自由交雌雄个体间都能自由交配配并产生后代并产生后代，没有没有迁入和迁出迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性自然选择对翅色这一相对性状没有作用状没有作用，基因基因A A和和a a都不都不产生突变产生突变，根据孟德尔的分离定律，根据孟

8、德尔的分离定律计算：计算：（1 1）该种群产生的）该种群产生的A A配子和配子和a a配子的比率是多少？配子的比率是多少？（2 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 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？（4 4）子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会）子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？同子一代一样吗？二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化 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

9、%16%48%60%40%60%40%36%48%16%群体群体满足满足五个条件五个条件的情况下的情况下,计算计算子二代子二代、子三代子三代的的基因频率基因频率与与基因型频率基因型频率 ;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化结论结论:在在满足满足5 5个基本前提的情况下：种群中，亲子代之间的个基本前提的情况下：种群中，亲子代之间的_频率频率会发生变化会发生变化,但是但是_频率频率保持固定不变。保持固定不变。基因型基因该种群是否发生了进化？该种群是否发生了进化？二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化思考：

10、导致基因频率变化的原因可能有哪些？思考：导致基因频率变化的原因可能有哪些？基因突变、基因重组、染色体变异、基因突变、基因重组、染色体变异、自然选择等自然选择等突变突变可以增加基可以增加基因型的类型，因型的类型，但不能产生但不能产生新基因新基因能够产生新能够产生新的等位基因的等位基因突变和基因重组为进化提供原材料。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二、种群基因频率的变化思考：思考：在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，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

11、的进化有重要意义吗？对生物的进化有重要意义吗？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。万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。如果蝇约有如果蝇约有10104 4对基因，假定每个基因的突变频率是对基因，假定每个基因的突变频率是10105 5，对于，对于一个中等大小的果蝇种群（约有一个中等大小的果蝇种群（约有10108 8个个体）来说每一代出现的基因个个体）来说每一代出现的基因突变数是：突变数是：2102104 410105 510108 82102107 7（个）（个）1 1种群突变：

12、种群突变：每一代就会有大量的变异每一代就会有大量的变异2 2种群基因重组：种群基因重组：产生更多可遗传变异产生更多可遗传变异二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化突变的突变的有害和有利有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。存环境。资料：资料：有有翅的昆虫中有时会出现残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因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。海里淹

13、死。请请结结合合上上面面资资料料思思考考，突突变变和和重重组组都都是是随随机机的的、不不不不定定定定向向向向的的的的，那那么么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？三、自然选择对种群基因频率变化的影响三、自然选择对种群基因频率变化的影响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自然选择决定生物的进化方向实质 在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定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。向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。课堂小结课堂小结2 2、影响基因频率的因素

14、：、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3 3、生物进化的实质就是：、生物进化的实质就是：1 1、种群是生物进化的单位，也是生物、种群是生物进化的单位，也是生物繁殖繁殖的单位。的单位。种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率的改变，标种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率的改变，标志着生物的进化。志着生物的进化。四、探究抗生素对细菌的选择作用四、探究抗生素对细菌的选择作用实验原理实验原理目的要求目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状生长状况况，探究抗生素对细菌的选择作用。，探究抗生素对细菌的选择作用。一

15、一般般情情况况下下，一一定定浓浓度度的的_能能杀杀死死细细菌菌，但但变变异异的的细细菌菌可可能能产产生生_。在在实实验验室室连连续续培培养养细细菌菌时时，如如果果向向培培养养基基中中添添加加_，_有可能存活下来。有可能存活下来。抗生素耐药性抗生素耐药菌耐药菌四、探究抗生素对细菌的选择作用四、探究抗生素对细菌的选择作用实验步骤实验步骤步骤步骤1 1分组、分组、编号、编号、做标记做标记用记号笔在培养皿的用记号笔在培养皿的_画画2 2条相互条相互_的直线，将培养皿分为的直线，将培养皿分为4 4个区域，分个区域，分别标记为别标记为步骤步骤2 2接种接种取少量细菌的培养液，用取少量细菌的培养液，用_(或

16、无菌棉签或无菌棉签)均匀地涂抹在均匀地涂抹在_ _步骤步骤3 3自变量自变量控制控制用无菌的镊子先夹取用无菌的镊子先夹取1 1张张_ _的纸片放的纸片放在在_号号区域的中央，再分别夹取区域的中央，再分别夹取1 1张张_纸片放在纸片放在_号区域的中央，盖号区域的中央，盖上皿盖上皿盖垂直垂直底部底部无菌的涂布器无菌的涂布器培养基平板上培养基平板上不含抗生素不含抗生素含抗生素含抗生素步骤步骤4 4培养培养将培养皿倒置于将培养皿倒置于37 37 的恒温箱中培养的恒温箱中培养121216 h16 h步骤步骤5 5因变量因变量观测观测观察培养基上纸片附近是否出现观察培养基上纸片附近是否出现_，并测，并测量

17、、记录量、记录_的直径，并取平均值的直径，并取平均值步骤步骤6 6重复重复实验实验从从_的菌落上挑出细菌，接种到已灭的菌落上挑出细菌，接种到已灭菌的菌的_ _中培养，重复步骤中培养，重复步骤2 25 5。如此。如此重复几代，记录每一步培养物抑菌圈的直径重复几代，记录每一步培养物抑菌圈的直径四、探究抗生素对细菌的选择作用四、探究抗生素对细菌的选择作用实验步骤实验步骤液体培养基液体培养基抑菌圈抑菌圈抑菌圈抑菌圈抑菌圈边缘抑菌圈边缘 与区域与区域相比，区域相比，区域纸片周围会出现抑菌圈：纸片周围会出现抑菌圈：区域抑菌圈的平均直径逐代越来越小。区域抑菌圈的平均直径逐代越来越小。四、探究抗生素对细菌的选

18、择作用四、探究抗生素对细菌的选择作用结果分析结果分析你的数据结果是否支持你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的耐药菌是普遍存在的”这一说法？这一说法？支持支持为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。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，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。繁殖的变异在此环境中就是有利变异。滥用

19、抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法有什么后果？为这些做法有什么后果？促进耐药菌的产生。促进耐药菌的产生。结论：结论：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。朝着一定的方向不断进化。五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用1物种物种物种是指能够在自然状态下是指能够在自然状态下相

20、互交配相互交配并且产生并且产生可育可育后代后代的一群生物。的一群生物。马（2n=64）驴（2n=62）骡（2n=63）不可育+思考：马思考：马跟驴是一个物种吗？为什么？跟驴是一个物种吗？为什么？五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用2隔离不不同同群群体体间间的的个个体体，在在自自然然条条件件下下基基因因不不能能自自由交流的现象。由交流的现象。不同物种之间一般是不同物种之间一般是不能相互交配不能相互交配的，即的，即使交配成功，也使交配成功，也不能产生可育不能产生可育的后代，这的后代，这种现象叫做生殖隔离。种现象叫做生殖隔离。同一种生物由于同一种生物由于地理障碍地理障碍而分成不同的种

21、而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。叫做地理隔离。生殖隔离生殖隔离地理隔离地理隔离隔离东北虎华南虎由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流形成了两个不同的亚种。五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用3.地理隔离和生殖隔离的联系（1 1）当这群鼠被大河分开）当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个后它们是一个种群还是两个种群呢？种群呢？两两个个种群种群（2 2）如果）如果大河很快大河很快干涸，两干涸，两群老鼠还能交配吗？群老鼠还能交配吗？可以可以（3 3）若是几千年后，大河才干涸，两群各自都发生了变化的老）若

22、是几千年后，大河才干涸，两群各自都发生了变化的老鼠会合在一起时，还能发生交配吗？这说明什么？鼠会合在一起时，还能发生交配吗？这说明什么？（4 4）是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？）是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？不能，因为产生了生殖隔离。说明地理隔离可能导致生殖隔离。不能，因为产生了生殖隔离。说明地理隔离可能导致生殖隔离。隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流。隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流。五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离

23、。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。加拉帕戈斯群岛的地雀五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用1.1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一。它们的基因频率一样吗？样吗？由于这两个种群的个体数量都不够多，由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的基因频率可能

24、是不一样的。2.2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？不一样不一样。因为突变是随机发生的。因为突变是随机发生的。3.3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基基因频率因频率的变化会产生什么影响？的变化会产生什么影响？不同不同岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种导致种群基因频率朝着不同的方向改变群基因频率朝着不同的方向改变。4.4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？如果这片海域只

25、有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？不会。因为个体间有基因的交流。不会。因为个体间有基因的交流。五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用隔离是物种形成的必要条件隔离是物种形成的必要条件地雀地雀祖先祖先甲岛地雀甲岛地雀乙岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀丁岛地雀突突变变和和基基因因重重组组 自自然然选选择择 甲岛地雀甲岛地雀1 1乙岛地雀乙岛地雀2 2丙岛地雀丙岛地雀3 3丁岛地雀丁岛地雀4 4种种群群基基因因库库改改变变地理隔离地理隔离不同不同 不同不同 有有差差异异 出现出现生殖隔离生殖隔离 不不同同物物种种阻断基因交流阻断基因交流 基因频率基因频率向不同向不同方向发生方向发

26、生改变改变久久而而久久之之形成明显差异形成明显差异 地理隔离地理隔离生殖隔离（新物种形成）生殖隔离（新物种形成）加拉帕戈斯群岛上加拉帕戈斯群岛上1313种地雀形成的过程图解种地雀形成的过程图解五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用 是是物种形成的物种形成的标志标志。地理隔离地理隔离阻断基因交流阻断基因交流 基因频率基因频率向不同方向发生改变向不同方向发生改变种群的种群的 出现差异出现差异差异进一步加大差异进一步加大生殖隔离生殖隔离新物种形成新物种形成标标 志志总结：加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式总结：加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式物种形成的物种形成的三个基本环节三个基本环节:（1

27、 1）提供原材料提供原材料（2 2）使基因频率定向改变使基因频率定向改变（3 3）是是物种形成的必要条件物种形成的必要条件突变和基因重组突变和基因重组自然选择自然选择隔离隔离生殖隔离生殖隔离在突变、基因重组和自然选择下在突变、基因重组和自然选择下基因库基因库4.物种形成的三种方式五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用（1 1）渐变式）渐变式地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离长期长期加拉帕戈斯群岛的地雀加拉帕戈斯群岛的地雀（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致新物种形

28、成新物种形成标志标志4.物种形成的三种方式五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用（2 2）爆发式）爆发式二倍体二倍体四倍体四倍体短时间内即可形成，如自然界中短时间内即可形成，如自然界中多倍多倍体体的形成。的形成。物种A物种B杂交杂种植物染色体加倍异源多倍体不不需要地理隔离就在很短的时间内出现生需要地理隔离就在很短的时间内出现生殖隔离，从而形成新的物种。主要是通过殖隔离，从而形成新的物种。主要是通过异源多倍体异源多倍体的的染色体变异染色体变异等方式形成新物等方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离。种，一出现可以很快形成生殖隔离。4.物种形成的三种方式五、隔离在物种形成中的作用五

29、、隔离在物种形成中的作用通过植物体细胞杂交通过植物体细胞杂交（如番茄如番茄马铃薯马铃薯）、多倍体、多倍体育种育种（如八倍体小黑麦如八倍体小黑麦）等方式也可以创造新物种。等方式也可以创造新物种。（3 3）人工创造新物种人工创造新物种五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用物种形成和生物进化的比较物种形成和生物进化的比较物种形成物种形成生物生物进化化标志志生殖隔离出生殖隔离出现基因基因频率改率改变变化后生物化后生物与原生物的与原生物的关系关系属于不同物种属于不同物种可能属于同一物种；可能属于同一物种；也可能属于不同物种也可能属于不同物种二者二者联系系只有不同种群的基因只有不同种群的基因

30、库产生了明生了明显的差异，出的差异，出现生殖隔生殖隔离才形成新物种；离才形成新物种；进化不一定化不一定产生新物种，但新物种生新物种，但新物种产生的生的过程中一定存程中一定存在在进化化1111(不不定定选选)某某山山地地的的蜗蜗牛牛被被突突然然隆隆起起的的山山丘丘分分隔隔成成两两个个种种群群，若若干干年年后后，两两个个种种群群发发生生了了明明显显的的进进化化，而而后后山山丘丘障障碍碍消消失失，进化过程如下图所示。下列相关说法错误的有进化过程如下图所示。下列相关说法错误的有()A Ab b1 1和和c c1 1间出现了地理隔离，二者之间也一定出现了生殖隔离间出现了地理隔离，二者之间也一定出现了生殖隔离B Bc c1 1c c2 2的过程中种群的基因频率一定发生了改变的过程中种群的基因频率一定发生了改变C Cd d1 1和和d d2 2形态差别较大，所以二者之间一定出现了生殖隔离形态差别较大，所以二者之间一定出现了生殖隔离D D生物圈中物种的形成都必须经历这种长期的地理隔离生物圈中物种的形成都必须经历这种长期的地理隔离五、隔离在物种形成中的作用五、隔离在物种形成中的作用ACD