【生物】种群基因组成的变化与物种的形成第1课时课件 2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2.pptx

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1、人教版 2019 必修二遗传与进化第3节 种群基因组成的变化 与物种的形成（第1课时）情境导入情境导入假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。讨论：1.超猴使猕猴种群强大起来，但没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，那该猴的出现在进化史上有没有意义呢？为什么?2.假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌猴交配生小猴子。当超猴死去，若干年后，超猴的表型（基因）能否在群体中扩散开来？你认为研究进化应该以个体还是群体为单位呢？进化的基本单位：种群（群体基因组成的变化）一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库探究活动一：1.什么是种群？2.种群概念的

2、三要素是什么？3.如何判断是否为种群？1.种群定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。判断下列是否属于种群：（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一池塘中内的全部成年鲤鱼一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库探究活动一：1.什么是种群？2.种群概念的三要素是什么？3.如何判断是否为种群？1.种群定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。特点：a.种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是雌雄个体可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。b.种群是生物进化和繁殖的基本单位。一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库2.相关概念：一个种

3、群中全部个体所含有的全部基因。基因频率在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。基因型频率在一个种群中，某基因型个体占种群内全部个体的比值。基因频率该基因的总数全部等位基因的总数100%基因库一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库探究活动二：概念巩固例1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么各种基因型频率是多少？A和a的基因频率是多少？AA基因型频率为基因型频率为:30%AaAa基因型频率为基因型频率为:60%60%aa基因型频率为基因型频率为:10%A=A=3

4、02+60302+60200200 100%100%=60%=60%a=a=60+10260+102200200 100%100%=40%=40%在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库例2.某种群中基因型XBXB有20个，XBY有5个，XBXb有20个，XbY有5个，计算下列基因频率和基因型频率：（1）基因型频率：XBXB _ XbY _（2）基因频率：XB_ Xb_40%10%XBXB基因型频率=XBXB个体数/所有个体=20/（20+5+20+5）=40%

5、XbY基因型频率=XbY个体数/所有个体=5/（20+5+20+5）=10%XB基因频率=XB基因数/（XB基因数+Xb基因数）XB基因频率=（40+5+20）/（40+5+40+5）=65/90=72.2%72.2%27.8%探究活动二：概念巩固一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库探究活动三：用数学方法讨论基因频率的变化1.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，根据孟德尔的分离定律计算填入下表。亲代基因型的比值AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A（）A（）a（）a（

6、）子代基因型频率AA（）Aa（）aa（）子代基因频率A（）a（）30%30%30%10%60%40%36%48%16%2.想一想，子二代、子三代及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库2.想一想，子二代、子三代及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？亲代子一代子二代子三代.基因型频率AA30%36%Aa60%48%aa10%16%基因频率A60%60%a40%40%36%48%40%16%60%遗传平衡36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）A=p，a

7、=q p+q=1（p+q）2=p2+2pq+q2=1（其中AA=p2 Aa=2pq aa=q2）满足以下条件：种群足够大；雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁入与迁出；三种基因型昆虫的生存能力相同不发生突变。一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库迁 出迁 入突 变自然选择死亡无生育能力种群基因池对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？种群的基因频率必然会发生变化二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化探究活动三：1.变异的类型有哪些？能够为生物进化提供原材料的是什么变异？2.基因突变和种群基因频率的变化有什么关系？3.生物自发突变的概率很低，且大多是有害的，能为进化提供原材料吗？为

8、什么？4.突变的有利和有害是绝对的吗？为什么？5.综上所述，你认为影响基因频率的因素有哪些？二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化1.变异的类型有哪些？能够为生物进化提供原材料的是什么变异？变变异异不可遗传的变异可遗传的变异突变基因突变染色体变异基因重组能够为生物进化提供原材料的是 。可遗传的变异 二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化2.基因突变和种群基因频率的变化有什么关系？基因突变是自然界中普遍存在的。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。3.生物自发突变的概率很低，且大多是有害的，能为进化提供原材料吗？为什么？种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有

9、成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变。【例】果蝇【例】果蝇1 1组染色体上约有组染色体上约有1.31.310104 4个基因，假定每个基因个基因，假定每个基因的突变频率都为的突变频率都为1010-5-5，对一个约有，对一个约有10108 8个个体的果蝇种群来说，个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：每一代出现的基因突变数是：21.310410-5108 =2.6107（个）（个）二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化4.突变的有利和有害是绝对的吗？为什么？5.综上所述，你认为影响基因频率的因素有哪些？突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。自然选择（环境）突

10、变基因重组影响种群基因频率的因素二、自然选择对种群基因频率变化的影响二、自然选择对种群基因频率变化的影响探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响基因基因频率19世纪中叶以前20世纪中叶S（黑）5%以下95%以上S（浅）95%以上5%以下 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾。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。二、自然选择对种群基因频率变化的影响二、自然选择对种群基因频率变化的影响探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响提出问题：桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢?作出假设：黑褐色的生活环境，不利

11、于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。讨论探究思路：假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第210年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化。二、自然选择对种群基因频率变化的影响二、自然选择对种群基因频率变化的影响探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响制定并实施研究方案：1.创设数字化的问题情境。2.计算，将计算结果

12、填入表中。3.根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，比如，把浅色个体每年减少的数量百分比定高些，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与步骤2中所得数据进行比较。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第一年第二年第三年第四年.基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S（黑）20%23%S（浅）80%77%升高降低12.9%25.8%61.3%26%74%14.3%29.7%56.0%29%71%二、自然选择对种群基因频率变化的影响二、自然选择对种群基因频率变化的影响探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响分析结

13、果：lS（深色）基因的频率逐渐上升，s（浅色）基因的频率逐渐下降l在黑色背景下，浅色桦尺蛾被天敌发现和捕食的几率大于黑色的桦尺蛾，但不影响桦尺蛾的生存和繁殖，直接受选择的是表现型得出结论l在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向二、自然选择对种群基因频率变化的影响二、自然选择对种群基因频率变化的影响探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响讨论:1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多

14、浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。直接受选择的是表型（体色），而不是基因型。基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。二、自然选择对种群基因频率变化的影响二、自然选择对种群基因频率变化的影响探究活动四：自然选择对种群基因频率变化的影响3.根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。4.根据资料分析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？自然选择决定生物进化的方向变异是不变异是不定向的定向的自然自然选择选择不利变异不断淘汰有利变

15、异积累加强种群基因频种群基因频率定向改变率定向改变生物进化生物进化导致导致实质实质二、自然选择对种群基因频率变化的影响二、自然选择对种群基因频率变化的影响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。自然选择决定生物进化的方向进化的实质：种群基因频率的定向改变结论：与社会的联系与社会的联系 碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005-2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。年份2005200620072008住院患者该类抗生素的人均使用量/g0.0740.120.140.

16、19某种细菌对该类抗生素的耐药率/%2.66.1110.925.5思考：1.表中数据说明抗生素的人均使用量和细菌对该抗生素的耐药率之间是什么关系呢？2.你能从进化的角度解释细菌耐药率升高的原因吗？3.我们应该怎么做呢？合理使用抗生素！正相关变异抗生素选择细菌朝耐药率高的方向进化课堂小结课堂小结生物进化的基本单位生物进化的原材料决定生物进化的方向生物进化的实质种群突变和基因重组自然选择种群基因频率的定向改变练习与应用练习与应用一、概念检测1.从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程，判断下列相关表述是否正确。(1）某地区红绿色盲患者在男性中约占，在女性中约占0.64%，由此

17、可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。()(2)基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的,不受环境的影响。()(3)生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。()练习与应用练习与应用2.种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（）A一个湖泊中的全部鱼B一片森林中的全部蛇C一间屋中的全部蟑螂D卧龙自然保护区中的全部大熊猫D练习与应用练习与应用3某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分

18、别为（）A18%、82%B36%、64%C57%、43%D92%、8%C练习与应用练习与应用4.一只果蝇的突变体在21的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5时，突变体的生存能力大大提高。这说明（）A突变是不定向的B突变是随机发生的C突变的有害或有利取决于环境条件D环境条件的变化对突变体都是有害的C人教版 2019 必修二遗传与进化第3节 种群基因组成的变化 与物种的形成（第2课时）一、探究抗生素对细菌的选择作用一、探究抗生素对细菌的选择作用实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活

19、下来。目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。一、探究抗生素对细菌的选择作用一、探究抗生素对细菌的选择作用材料用具 经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等），含有抗生素（如青霉素、卡那霉素等）的圆形滤纸片（以下简称“抗生素纸片”），不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。方法步骤1.分区：用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为。一、探究抗生素对细菌的选择作用一、探究抗生素对细菌的选择作用方法步骤2.接种：取少量细菌培养液，用无菌涂布器(

20、或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。3.设置变量：用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在号区域的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在号区域的中央，盖上皿盖。4.培养：将培养皿倒置于37的恒温箱中培养1216h。一、探究抗生素对细菌的选择作用一、探究抗生素对细菌的选择作用方法步骤5.观察：观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈?如果有，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值。6.重复实验：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤25。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理

21、。思考：如何探究不同抗生素的抑菌效果？一、探究抗生素对细菌的选择作用一、探究抗生素对细菌的选择作用结果和结论1在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢?2在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？培养基上有细菌生长，在放有抗生素纸片的区域无细菌生长。抑菌圈的直径会变小选择一、探究抗生素对细菌的选择作用一、探究抗生素对细菌的选择作用讨论2.你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持1.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。3.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

22、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。4.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。你认为这些做法有什么后果？促进耐药菌的产生。课堂巩固课堂巩固例：滥用抗生素会使人体内细菌产生耐药性，如果被细菌感染，则往往由于体内细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法正确的是（）A.抗生素的滥用导致细菌向“耐药性”细菌方向变异B.细菌中本来就存在耐药性个体，长期使用抗生素导致“耐药性”基因频率下降C.耐药性强的细菌可能发生了基因突变或染色体变异D.种群基因频率的变化趋势在一定程度上反映了生物进化的

23、方向D二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用一定会出现新物种吗？新物种出现的标志是什么？二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。1.物种的概念思考：马和驴是同一物种吗？驴（2N=62）马（2N=64）骡（2N=63）不育二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用思考：1.骡是一个物种吗？为什么？2.全世界的人是一个物种吗？为什么？3.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？4.两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？是。结婚能产生可育的后代。不是，因为它不能繁殖后代。

24、是一个物种，属于两个种群。不是因为后代三倍体西瓜不可育。二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用2.隔离不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。生殖隔离地理隔离隔离l概念：l类型：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用地理隔离在一个山谷中，有一个鼠种群“快乐”地生活着。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来由于地质和气候的变化，山谷中形成一条汹涌的大河。鼠种群的个体，一

25、半在河这边，一半在河那边。这样过了几千年。后来，河流干涸了，两个鼠种群又相遇了。它们发现彼此大不相同，它们之间还能繁殖后代吗？思考：地理隔离一定会导致生殖隔离吗？二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用项目种群物种范围判断标准联系由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成一定区域内的同种生物的所有个体。种群必须具备“三同”，即同一时间、同一地点、同一物种主要是具有一定的形态结构、生理功能和在自然条件下能自由交配并且产生可育后代(无生殖隔离)(1)一个物种可以包括许多种群；(2)同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同的亚种，进而可能形成多个新物种物种和种群的区

26、别：二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用【思考讨论】隔离在物种形成中的作用这是达尔文在环球考察中观察到的现象。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。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160950 km。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。这些岛屿是500万年前由海底的火山喷发后形成的，比南美洲大陆的形成晚得多。因此，可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，

27、以后在各个岛屿上形成了不同的种群。二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用讨论：1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？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。不一样。因为突变是随机发生的。3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？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，导致种群基因频率朝着不同的方向改变。4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？不会

28、。因为个体间有基因的交流。二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用地雀祖先突变基因重组突变基因重组种群基因频率定向改变种群基因频率定向改变自然选择岛屿1岛屿2地理隔离地雀1地雀2生殖隔离总结：l 隔离是物种形成的必要条件。l 物种形成的意义：物种形成本身表示生物类型的增加。意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用u物种形成的三个环节_为生物的进化提供原材料。_决定生物进化的方向。_是物种形成的必要条件。_的出现意味着新物种的产生。突变和基因重组自然选择隔离生殖隔离二、隔离在物种形成中的作用二、隔离

29、在物种形成中的作用原物种地理隔离自然选择新物种1渐变式如：加拉帕戈斯群岛上如：加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。种地雀的形成。主要通过染色体变异形成新物种，一旦出现，很快形成生殖隔离，多见于植物。2骤变式如：人工诱导多倍体的形成（无子西瓜）u物种形成的两种形式：二、隔离在物种形成中的作用二、隔离在物种形成中的作用u物种形成和生物进化的比较物种形成生物进化标志变化后生物与原生物的关系二者联系生殖隔离出现基因频率改变属于不同物种可能属于同一物种；也可能属于不同物种只有不同种群的基因库产生了明显的差异，出现生殖隔离才形成新物种；进化不一定产生新物种，但新物种产生的过程中一定存在进化课堂巩固课堂巩固2.如图表示渐进式新物种形成的基本环节。对图示的相关分析正确的是（）A图中表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料B图中表示地理隔离，地理隔离使种群间基因交流受阻C图中表示生殖隔离，指两种生物不能交配且不能产生可育后代D种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成B