种群基因组成的变化与物种的形成课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2.pptx

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1、第第3 3节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你同意哪位同学的观点你同意哪位同学的观点?你的答案和理由是你的答案和理由是什么?这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化不 是以个体为单位，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。即：个体不是进化的基本单位，而是以种群为进化的基本单位。一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上 就没有贡献，如：骡。就没有贡献，如：骡。即：种群是生物繁殖的基本单位。即：种群是生物

2、繁殖的基本单位。先有鸡还是先有蛋先有鸡还是先有蛋?甲同学说：当然是先有鸡了，因为只有生殖细甲同学说：当然是先有鸡了，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。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 代，因此是先有鸡后有蛋。先有鸡还是先有蛋?研究对象从以生物个体为单位，研究对象从以生物个体为单位，发展到以种群为基本发展到以种群为基本单位。这样就形成了以自然选择学说为核心位。这样就形成了以自然选择学说为核心现代生物进

3、化理论现代生物进化理论极大丰富和发展了达尔文的自极大丰富和发展了达尔文的自然选择学说。然选择学说。生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。种群中个体的特点：种群中个体的特点：种群中的个体并不是机械地集合在一起，种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因因传给后代。传给后代。个体之间有年龄和性别差别。个体之间有年龄和性别差别。(一一)种群是生物进化和繁殖的基本单位种群是生物进化和繁殖的基本单位种群的概念种群的概念同一物种如果同种生物的两个异性个体果同种生物的两个异性个体(如：东北虎和华南虎如：东北虎和华南虎)相距遥远，没

4、有机会交配，它们分别属于相距遥远，没有机会交配，它们分别属于两两 个个种群，它们是独立进化的，假以时日，有可能变为两它们是独立进化的，假以时日，有可能变为两个物种。判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群(1)(1)一个池塘中的全部鱼一个池塘中的全部鱼 否(2)(2)一个池塘中的全部鲤鱼一个池塘中的全部鲤鱼 是是(3)(3)两个池塘内的全部鲤鱼两个池塘内的全部鲤鱼 否(4)(4)一片草地上的全部草一片草地上的全部草 否否(5)(5)一片草地上的成年梅花鹿一片草地上的成年梅花鹿 否(6)6)一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 是是具有有利变异的个体，具有

5、有利变异的个体，生存并留下后代的机会多生存并留下后代的机会多自然选择自然选择生物的个体，其表型生物的个体，其表型群体基因组成的变化群体基因组成的变化1 1、过度繁殖、过度繁殖2 2、生存斗争、生存斗争 3 3、遗传变异、遗传变异 4 4、适者生存、适者生存回顾：达尔文自然选择学说的主要内容回顾：达尔文自然选择学说的主要内容种群基因组成的变化种群基因库基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。基因频率：在一个种群基因库中，某个基因数占全部等位基因数 的比率。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率。例：如某昆虫种群中决定翅色为绿色例：如某昆虫种群中决定翅

6、色为绿色 的基因为的基因为A,A,决定翅色决定翅色为褐色的基因为褐色的基因 为为a,从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个个体，个体，测知基因型为测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分的个体分 别是别是3030、6060和和1010个个。那么。那么A和和a 的基的基 因频率是多少因频率是多少?基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目 100%100%该基因与其等位基因的总数该基因与其等位基因的总数A基因的基因频率为：基因的基因频率为：60%60%a 基因的基因频率为：基因的基因频率为：40%=纯合子基因型频率纯合子基因型频率+1/2+1/2杂合子基因型频率杂合子基因型频

7、率假设：某种群满足以下条件，则种假设：某种群满足以下条件，则种群的基因 频率在每一代中是否改变频率在每一代中是否改变?1、该种群非常大2、种群中个体能自由交配并产生后代3、没有迁入和迁出4、生存能力相同(没有自然选择)5、等位基因不发生突变用数学方法讨论基因频率的变用数学方法讨论基因频率的变化化思思考考讨讨论论亲亲 代代 基基 因因 型型频率频率AA(30%)AA(30%)Aa(60%)Aa(60%)aa(10%)aa(10%)亲亲 代代 基基 因因 频频 率率A(60%60%)a(4(4 0%0%)配子概率配子概率A(3030%)A0%)0%)a(30%30%a(1 10%0%)子子 一一

8、代代 基基 因因 型型频频 率率AA(36A(36%)Aa(48%48%)aa(16%16%)子子 一一 代代 基基 因因 频频 率率A(60%60%)a(40%)P表示基因A的频率，q 表示基因a 的频率p+q=1(p+q)=p+2pq+q=1AA=p Aa=2pq aa=q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AAAA30%30%36%36%3636%36%36%AaAa60%60%48%48%48%48%4848%aaaa10%10%16%16%16%16%16%16%基因基因频率频率A A60%60%60%60%60%6060%a a40%40%40%40%4

9、0%40%4040%在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下，计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率；分析一下 各代基因频率与基因型频率相同吗?结论：在满足上述五个条件的情况下，各等位基因的基因频率在亲子代 之间稳定不变。基因型频率从子一代开始，保持不变之间稳定不变。基因型频率从子一代开始，保持不变。假设的种群满足以下五个条件：假设的种群满足以下五个条件：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；AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力相同(自然选 择对这一相对性状没有作用)不发生突变。由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子

10、代每一种基基因的 频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率基因频率可以 代代保持稳定不变，我代保持稳定不变，我们称为们称为遗传平衡遗传平衡。这就是。这就是哈代一温伯哈代一温伯格平 衡衡，也叫，也叫遗传平衡定律。遗传平衡定律。对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗?影响种群基因频率变化的因影响种群基因频率变化的因素素突变和基因重组：生物自发突变的频率很低，而且许多突变 是有害的，但是由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，每一代就中都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变。会产

11、生大量的突变。生物的生存生物的生存环境：突变的有害环境：突变的有害和有利和有利也不是绝对也不是绝对的，这往往 取决于生物的生存环境。取决于生物的生存环境。有性有性生殖过程中的基因重组：基因生殖过程中的基因重组：基因突变产生的等位基突变产生的等位基因因，通过有性生殖过程中的基因重组，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。从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。它能够作为生物进化的原材料它能够作为生物进化的原材料呢呢?能决定生物进化的方向么能决定生物进化的方向么?不可遗传变异不可遗传变异基因突变基因突变可遗传变异可遗传变异 染色体变异染色

12、体变异基因重组基因重组种群基因频率的变化种群基因频率的变化生物的变异生物的变异突变2020世纪中叶世纪中叶树皮课露且被熏成黑褐色s基因频率上升到95%以上黑色(95%)探究探究实践实践探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响山1919世纪中叶以前世纪中叶以前树千长满地衣树千长满地衣s基因频率很低，小于5%浅色(95%)长满地衣的树干上的桦尺蠖黑褐色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英英1919世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特 英英2020世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特自然选择对种群基因频自然选择对种群基因频率变化的影响率变化的影响环境环境桦尺蠖桦尺蠖黑

13、色黑色(S)对浅对浅 色色(=)(=)是显性是显性桦尺蠖体色桦尺蠖体色工业污染基因频率 发生改变体色变黑从性状看从性状看从基因看从基因看变异是不定向的变异是不定向的自然选择自然选择有利变异 积累加强基因频率定向改变基因频率定向改变导致导致生物定向进化生物定向进化生物进化的实质：生物进化的实质：种群基因频率的定向改变种群基因频率的定向改变(三三)自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向(二二)突变和基因重组产生进化突变和基因重组产生进化的原材料的原材料不利变异 不断淘汰1 1、为什么要从抑菌圈边缘的菌落为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌上挑取细菌?因为抑菌圈边缘的菌落接触一定量的抗

14、生素，并能够在这因为抑菌圈边缘的菌落接触一定量的抗生素，并能够在这样 的环境下生存，说明这些菌落中的细菌具有一定境下生存，说明这些菌落中的细菌具有一定的抗药性。的抗药性。2、在本实验的培养条件下，本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有耐药菌所产生的变异是有利还是有 害的害的?你怎么理解变异你怎么理解变异是有利还是有害是有利还是有害?在本实验条件下是有利的，有利于生物在特定环境中在本实验条件下是有利的，有利于生物在特定环境中生存生存 和繁殖的变异在此环境中和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。就是有利变异。探究抗生素对细菌的选探究抗生素对细菌的选择作用择作用氨苄西林四环素青霉素探究探究

15、实践实践红霉素庆大霉素实验原理方法步骤讨论讨论同种生物的不同种群，由于突变同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，和选择因素的不同，其基因组成其基因组成 可能会朝不同的方向可能会朝不同的方向改变，导致改变，导致 种群间出现形态和生理上的差异种群间出现形态和生理上的差异。它们是同一个物种吗它们是同一个物种吗?如何判断两个种群的如何判断两个种群的生物是否属于同一个物生物是否属于同一个物种?1.1.同一物种能成功交配并同一物种能成功交配并产生可育后代产生可育后代。2.2.不能成功交配或即不能成功交配或即使交配成功，后使交配成功，后代也是不 可育的，则是两个不可育的，则是两个不同的物种。同的物种

16、。由于是杂交的原因，公骡的生殖器官因缺少某种激素而不能产生成熟 的精子，而母骡的生殖器官虽能产 生卵细胞，但缺乏助孕素，因而卵 细胞也不能成熟，骡便没有繁殖后 代的能力。(公驴与母马交配生出骡公驴与母马交配生出骡 子，而公马与母驴交配子，而公马与母驴交配 则生出骤骤则生出骤骤 k chn)马物种的概念物种的概念物种：能给自然状态下相互交物种：能给自然状态下相互交配并且产生配并且产生可育后代可育后代的一群生物。的一群生物。物种与种群的区别：物种与种群的区别：同一物种可以分布在不同区域；种同一物种可以分布在不同区域；种群是同一区域内的同一群是同一区域内的同一物种物种的全部个体。的全部个体。种群是物

17、种繁殖和进化的基本单位。种群是物种繁殖和进化的基本单位。1 1、中国大陆上所有老虎是一个种群还是一个物种中国大陆上所有老虎是一个种群还是一个物种?物种物种2、两个池塘的鲤鱼是两个池塘的鲤鱼是一个物种一个物种吗吗?它们是属于一个种群还是它们是属于一个种群还是 两个种群两个种群?是一个物种，属于两个种群。是一个物种，属于两个种群。生殖隔离生殖隔离：不同物种之间：不同物种之间一般是不能相互交配的一般是不能相互交配的，即 使交配成功，也不能产生可使交配成功，也不能产生可育的后代。育的后代。虎狮兽不易成活虎狮兽不易成活狮虎兽不育狮虎兽不育地理隔离地理隔离：同一种生物由于：同一种生物由于高山、河流、沙漠等

18、地理高山、河流、沙漠等地理 上的障碍，而分成不同的种群，使得种群间不上的障碍，而分成不同的种群，使得种群间不能相遇能相遇 而不能交配而不能交配(不能发生基因交流不能发生基因交流)的现象。的现象。隔离隔离：指不同种群间的个体，在自然条件下基因：指不同种群间的个体，在自然条件下基因 不能自由交流的现象。不能自由交流的现象。华南虎华南虎东北虎东北虎(1)(1)当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群呢?两个种群。两个种群。(2)(2)如果大河很快干涸，两群老鼠还能交配吗如果大河很快干涸，两群老鼠还能交配吗?可以。可以。(3)(3)若是几千年后，大河才干涸，

19、两群各自都发生若是几千年后，大河才干涸，两群各自都发生了变化的老鼠会合在一起时，还能发生交配吗鼠会合在一起时，还能发生交配吗?这说明什么这说明什么?不能，因为产生了生殖隔离。说不能，因为产生了生殖隔离。说明地理隔离可能导致生明地理隔离可能导致生殖隔离。(4)(4)是什么原因造成同一物种分化是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新成不同类型的新种?隔离使同种但不同种群间的个体，在自然条件下不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。流。地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢?隔离在物种形成中隔离在物种形成中的作的作用用加拉帕戈斯群岛的地雀加拉帕戈

20、斯群岛的地雀新新物种是如何形成的物种是如何形成的?同一种群同一种群地理隔离地理隔离不同种群不同种群种群的基种群的基 因库改变因库改变生殖隔离生殖隔离形树雀红木树雀 素食树雀大树雀查理树雀小树雀大嘴地雀大嘴地雀大嘴地雀 勇 地 雀 小地雀 尖嘴地雀地栖的地雀地栖的地雀不同的自然不同的自然 环境选择环境选择不同的突变不同的突变 和基因重组和基因重组不同物种不同物种仙人掌地雀大仙人掌地雀吃仙人掌的地雀吃仙人掌的地雀善于鸣叫的地雀善于鸣叫的地雀树酒的地雀树酒的地雀仙人掌地雀仙人掌地雀素食树雀素食树雀莺雀英物种形成的方式有多种，有些物种，如：多倍体，不需要经物种形成的方式有多种，有些物种，如：多倍体，不

21、需要经 过地理隔离就可以迅速形成。过地理隔离就可以迅速形成。爆发式爆发式以染色体数目变化的方式形成新物种，一旦出现很快达到生殖隔离殖隔离(以植物为例以植物为例)突变和基因重组导致自然选择物种A异源异源多倍多倍体体物种B经过长期地理隔离而达到生经过长期地理隔离而达到生殖隔离殖隔离是比较常见的方式。是比较常见的方式。渐变式渐变式生殖隔离致导基因库的差别种群基 改 变 因频率染染色体加色体加倍倍杂种植物杂种植物地理隔离物种形成杂交标志积累(四四)隔离导致物种形成隔离导致物种形成隔离是物种形成的必要条件隔离是物种形成的必要条件生物进化不一定要形成新物种，但形成新物种不一定要形成新物种，但形成新物种一定发生了生物进化一定发生了生物进化物种形成标 志生 殖 隔 离导致基因库的差别突变和基突变和基 因重组因重组作用于作用于自然选择自然选择突变和基因重组、自然选择和隔离突变和基因重组、自然选择和隔离种群基因频率种群基因频率地理隔离地理隔离物种形成的三个环节物种形成的三个环节：积累积累导致导致改变改变