【高中生物】种群基因组成的变化与物种的形成 2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2.pptx
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1、本节聚焦本节聚焦1.1.为什么说种群是生物进化的基为什么说种群是生物进化的基本单位?本单位?2.2.种群的基因频率为什么会发生种群的基因频率为什么会发生变化?变化?3.3.自然选择与种群基因频率的变自然选择与种群基因频率的变化有什么关系?化有什么关系?第第 6 6 章章 生 物 的 进 化生 物 的 进 化第3节 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问题探讨先有鸡还是先有蛋?甲同学说: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,体细胞即使发生了基因突变,也不能影响后代的性状。乙同学说:不对,人们在养鸡过程中,是根据鸡的性状来选择的,只让符合人类需求的鸡繁殖后
2、代,因此是先有鸡后有蛋。讨论:你同意哪位同学的观点?你的答案和理由是什么?n这两种观点都有一定的道理,但都不全面。因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性,也忽视了生物的生物的进化是以种群化是以种群为单位位而不是以个体为单位这一重要观点。n生物进化的过程是种群基因库在环境选择下定向改变的过程,以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志,并不是在某一时刻突然有一个个体或生殖细胞成为一个新物种。种群生活在一定区域一定区域的同种同种生物全部个体全部个体的集合叫作种群。概念一片树林中的全部金丝猴是一个种群一片草地上的所有向日葵是一个种群种群生活在一定区域一定区域的同种同种生物全部个体全部个体的集合叫作种群。
3、概念以下属于种群的是?(A)一个池塘中的全部鱼 (B)一个池塘中的全部鲤鱼(C)两个池塘内的全部青蛙(D)一片草地上的成年梅花鹿庙里的一群和尚也属于种群吗?种群生活在一定区域一定区域的同种同种生物全部个体全部个体的集合叫作种群。概念n种群中的个体可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代。n种群是生物繁殖的基本种群是生物繁殖的基本单位位特点 许多昆虫的寿命不足一年,所有的蝗虫都会在秋风中死去,其中有些个体成功的完成生殖,死前在土壤中埋下受精卵,来年春夏之交部分受精卵成功的发育成蝗虫。种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传。如同前一年的蝗虫种群相比,新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变
4、化吗?种群一个种群中全部个体全部个体所含有的全部基因全部基因。基因库在一个种群中,某基因型个体占种群内全部个体的比值基因型频率基因型频率=某基因型个体总数种群全部个体数 100%公式:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因等位基因数的比值基因频率公式:基因频率 =某基因的总数该对等位基因的总数 100%种群在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因等位基因数的比值基因频率公式:基因频率 =某基因的总数该对等位基因的总数 100%纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率公式:基因频率 =用数学方法讨论基因频率的变化A基因的数量=_ 个a基因的数量=_个A基因的频率=_%a基因的频率=_%23
5、0+60=120210+60=80120200=6080200=40方法一:概念法方法一:概念法(公式(公式计算)算)思考讨论:在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因是A,决定翅色为褐色的基因是a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个,求A和a的基因频率。就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有2个基因,那么:这100个个体共有_个基因,其中:200用数学方法讨论基因频率的变化A基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率=30%+60%=60%AA基因型频率=30%;Aa基因型频率=60%;aa基因型频率=10%a基因频率=aa的基因
6、型频率+1/2Aa基因型频率=10%+60%=40%在种群中,一对等位基因的基因频率之和等于在种群中,一对等位基因的基因频率之和等于1 1,基因型频率之和也等于,基因型频率之和也等于1 1。方法二:通方法二:通过过基因型基因型频频率率计计算(公式算(公式计计算)算)思考讨论:在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因是A,决定翅色为褐色的基因是a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个,求A和a的基因频率。就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有2个基因,那么:这100个个体共有_个基因,其中:200用数学方法讨论基因频率的变化思考讨论:在调查红
7、绿色盲时,随机抽查了200人,其中男女各100人。女性患者1人,携带者3人,男性患者4 人。色盲基因的频率为多少?3%用数学方法讨论基因频率的变化这一种群繁殖若干代以后,其基因频率会不会发生变化呢?思考讨论:在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因是A,决定翅色为褐色的基因是a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个,求A和a的基因频率。思考讨论:在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因是A,决定翅色为褐色的基因是a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个,求A和a的基因频率。一种群繁殖若干代以
8、后,其基因频率会不会发生变化呢?假设:上述昆虫种群非常大;所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代;没有迁入和迁出;不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的;基因A和a都不产生突变。P基因型的基因型的频率率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()F1基因型频率AA()Aa()aa()F1基因频率A()a()F2基因型频率AA()Aa()aa()F2基因频率A()a()30%30%30%30%30%30%10%10%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%36%36%48%48%16%16%60%60%40%40%用数学方法讨论基因频率的变化子
9、二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代一样。用数学方法讨论基因频率的变化 1908年,英国数学家哈代与德国医生温伯格应用数学方法探讨群体中基因频率变化所得的结论:他们指出在一个有性生殖的自然种群中,在理想条件下,种群的基因在理想条件下,种群的基因频率和基因型率和基因型频率可以世代率可以世代相相传,不,不发生生变化,保持平衡,称化,保持平衡,称为遗传平衡平衡,也叫哈代-温伯格定律。满足五个条件:遗传平衡定律群体数量足够大;所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代;没有迁入与迁出;没有自然选择;不发生突变。这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变,保持平衡。A(p)A(q)A(p)A(q
10、)用数学方法讨论基因频率的变化遗传平衡定律应用若p表示基因A的频率,q表示基因a的频率,求AA、Aa、aa基因型频率卵细胞精子AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)Aa(q2)AA=p2aa=q2Aa=2pq(p+q)2 =p2 +2pq +q2 基因在常染色体上用数学方法讨论基因频率的变化遗传平衡定律应用若p表示基因A的频率,q表示基因a的频率,求AA、Aa、aa基因型频率基因仅在X染色体上XA=p,Xa=qn女性:n男性:XAXA=p2XAXa=2pqXaXa=q2XAY=pXaY=q用数学方法讨论基因频率的变化这对自然界的种群来说,这5个条件都成立吗?你能举出哪些实例?遗传平衡所指的种群是
11、理想种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的。这说明在自然界中,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。满足五个条件:遗传平衡定律群体数量足够大;所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代;没有迁入与迁出;没有自然选择;不发生突变。这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变,保持平衡。用数学方法讨论基因频率的变化满足五个条件:遗传平衡定律群体数量足够大;所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代;没有迁入与迁出;没有自然选择;不发生突变。这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变,保持平衡。如果该种群出现新的突变型(基因型为A2a或AA),也就是产生新的等位基因A2,种群的基因频率会发生
12、变化吗?基因大A2的频率可能会怎样变化?n突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是上升还是下降,要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。n基因突变产生新的等位基因,这就可以使种群的基因频率发生变化。可遗传变异提供了生物进化的原材料可遗传变异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?n基因突变n染色体变异n基因重组突变可遗传变异提供了生物进化的原材料思考讨论:1.果蝇1组染色体上约有1.3104个基因,假定每个基因的突变频率都为10-5,对一个中等大小的种群(约有108个个体)来说,每一代出现的基因突变数将是:21.31021.3
13、104 410105 510108 82.6102.6107 7(个)(个)果蝇n种群由许多个体组成,每个个体的细胞中都有成千上万个基因,每一代会产生大量的突变。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?可遗传变异提供了生物进化的原材料思考讨论:1.有翅的昆虫,有时候会出现残翅和无翅的突变类型,一般的陆地环境下,哪种更有优势?经常刮大风的海岛上,哪种更有优势?n突变的有害和有利也不是绝对的,这往往取决于生物的生存环境。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?长翅残翅更适应风小环境更适应风大环境可遗传变
14、异提供了生物进化的原材料n基因突变n染色体变异n基因重组可遗传变异突变原因n突变频率很低,但却是普遍存在的,种群由许多个体组成,每个个体的细胞中都有成千上万个基因,每一代会产生大量的突变。n突变的有害和有利也不是绝对的,这往往取决于生物的生存环境。n基因突变产生的等位基因,通过有性生殖过程中的基因重组,可以形成多种多样的基因型,从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。可遗传变异提供了生物进化的原材料总结突变(基因突变和染色体变异)和基因重组产生进化的原材料基因突变基因重组新的等位基因多种多样的基因型形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向作用种群中出现大量可遗传的变异类型形成变异是随机的、
15、不定向的特点突变和重组都是随机的、不定向的。那么,种群基因频率的改变是否也是不定向的呢?探究自然选择对种群基因频率变化的影响英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾(其幼虫叫桦尺蠖)。它们夜间活动,白天休息在树干上。杂交实验表明,其体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)是显性的。19世纪中叶以前,树干上长满了浅色的地衣,桦尺蛾几乎都是浅色的,该种群中黑色(该种群中黑色(S S)的基)的基因频率很低,在因频率很低,在5%5%以下以下。20世纪中叶,工厂排放的煤烟使地衣不能生存,结果树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型,黑色(黑色(S S)基因的频率)基因的频率上升到上升到9
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