第6章生物的進化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第2課時一、種群基因頻率的變化遺傳平衡無法進化先打破平衡如何進化？種群數(shù)量小不自由交配有遷入和遷出有自然選擇有突變基因頻率發(fā)生改變1、可遺傳的變異一、種群基因頻率的變化突變變異可遺傳的變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組基因突變是自然界中普遍存在的。基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。為什么達爾文明確指出“可遺傳的變異提供了生物進化的原材料”？1、可遺傳的變異一、種群基因頻率的變化例如：果蠅1組染色體上約有1.3×104個基因，假定每個基因的突變頻率都為10-5，對一個中等大小的種群（約有108個個體）來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)將是：2×1.3×104×10－5×108＝2.6×107（個）①種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。1、可遺傳的變異一、種群基因頻率的變化例如：有翅的昆蟲，有時候會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經(jīng)常刮大風的海島上，這里昆蟲卻因為不能飛行而避免了被海風吹到海里淹死。②突變的有利和有害也不是絕對的，往往取決于生物的生存環(huán)境。某海島上殘翅和無翅的昆蟲③基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。1、可遺傳的變異一、種群基因頻率的變化特點：結(jié)果：突變和基因重組都是隨機的、不定向的只提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。種群基因頻率的改變(生物進化）是否也是不定向的呢?基因重組突變生物進化的原材料探究?實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾(其幼蟲叫樺尺蠖)。樺尺蛾的體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色(s)是顯性的。19世紀中葉以前，樹干上長滿了淺色的地衣，樺尺蛾幾乎都是淺色的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。20世紀中葉，工廠排放的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的樺尺蛾卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95%以上。現(xiàn)象探究?實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響提出問題樺尺蛾種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越低呢?黑褐色的生活環(huán)境，不利于淺色樺尺蛾的生存，對黑色樺尺蛾生存有利，這種環(huán)境的選擇作用使該種群的s基因的頻率越來越低，即自然選擇可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變。假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的頻率為20%。假如樹干變黑使得淺色型個體每年減少10%，黑色個體增加10%。在第2～10年間，該種群的基因型頻率是多少？每年的基因頻率是多少？作出假設(shè)討論探究思路探究?實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響制訂并實施研究方案第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%(10)Ss20%(20)ss70%(70)個體總數(shù)100只基因頻率S20%s80%(11)(22)(63)11.5%23%65.6%22.9%77%(12.1)(24.2)(56.7)13.0%26%61.0%26.0%74%14.6%29.25%56.1%29.3%70.75%(13.3)(26.6)(51.0)升高降低96只93只90.9只分析結(jié)果探究?實踐探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響得出結(jié)論在自然環(huán)境的選擇作用下，該種群的S(深色)基因的頻率逐漸上升，s(淺色)基因的頻率逐漸下降。在自然選擇的作用下，可以使基因頻率發(fā)生定向改變，決定生物進化的方向。思考?討論1、樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？會影響這是因為樹干變黑后，淺色個體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導致其個體數(shù)減少，影響出生率。2、在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？表型（體色）基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因為天敵在捕食樺尺蛾時，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。一、種群基因頻率的變化變異不定向原種群不同性狀不利變異（基因）有利變異（基因）被淘汰種群的基因頻率定向改變生物定向進化2、自然選擇⑴原因：不斷淘汰具有

的個體，選擇保留具有

的個體。不利變異有利變異⑵選擇的對象：直接作用對象是個體的

，最終選擇的對象是決定表型的

。表型基因⑶選擇的結(jié)果：①基因方面：②生物性狀方面：生物朝著一定的方向不斷進化種群基因頻率發(fā)生定向改變自然選擇進化的實質(zhì)決定生物進化的方向1、科學家根據(jù)兩塊頭骨化石碎片鑒別了一個新的小型鱷魚物種，它與恐龍生活在同一時期，其體長約61厘米，卻長著鋒利的牙齒。下列有關(guān)敘述不符合現(xiàn)代生物進化理論的是（）A．恐龍與小型鱷魚沒有親緣關(guān)系，小型鱷魚的進化與恐龍沒有關(guān)聯(lián)B．突變?yōu)樾⌒枉{魚的進化提供了原材料C．小型鱷魚進化的基本單位是生活在一定區(qū)域的同種鱷魚群體D．自然選擇決定了小型鱷魚的進化方向美在課堂P150“典例1”A課堂小測2、在一次大風暴后，有人搜集了100只受傷的麻雀并飼養(yǎng)，結(jié)果活下來64只。在死去的個體中，大部分是個體比較大、變異類型特殊的，下列有關(guān)敘述正確的是（）A．突變和基因重組決定生物進化的方向B．自然選擇會改變種群的基因頻率C．特殊的變異類型都是不利的D．不產(chǎn)生變異的生物才能生存美在課堂P150“跟蹤訓練1”B課堂小測3、等位基因F＋、F控制某食草昆蟲的長翅和短翅，原種群中F＋基因頻率為80%，隨機分布到三座孤島上后因風力較大，阻礙了孤島間個體基因交流。下列說法正確的是（）A．該昆蟲原種群中雜合長翅個體所占比例約為16%B．孤島上該昆蟲種群中F基因頻率可能會升高C．新出現(xiàn)的無翅個體是大風環(huán)境造成的基因突變且突變率與風力大小呈正相關(guān)D．每個島嶼上的種群個體間自由交配，種群基因頻率不發(fā)生變化美在課堂P150“跟蹤訓練3”B課堂小測一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。二、探究?實踐探究抗生素對細菌的選擇作用實驗原理目的要求通過觀察細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。①分區(qū)：用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫2條相互垂直的直線，將培養(yǎng)皿分為4個

區(qū)域，分別標記為①~④。實驗步驟②接種：取少量細菌培養(yǎng)液，用無菌涂布器(或無菌棉簽)均勻地涂抹在培養(yǎng)

基平板上。分區(qū)接種二、探究?實踐探究抗生素對細菌的選擇作用③設(shè)置變量：在培養(yǎng)用無菌的鑷子先夾取1張不含抗生素的紙片放在①號區(qū)

域的中央，再分別夾取1張抗生素紙片放在②~④號區(qū)域的中央，

蓋上皿蓋。實驗步驟④培養(yǎng)：將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h。設(shè)置變量培養(yǎng)二、探究?實踐探究抗生素對細菌的選擇作用⑤觀察：觀察培養(yǎng)基上細菌的生長狀況。紙片附近是否出現(xiàn)了抑菌圈？如果

有，測量和記錄每個實驗組中抑菌圈的直徑，并取平均值。實驗步驟⑥重復實驗：從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基

中培養(yǎng)，然后重復步驟2~5。如此重復幾代，記錄每一代培養(yǎng)

物抑菌圈的直徑。觀察重復實驗二、探究?實踐探究抗生素對細菌的選擇作用實驗結(jié)果和結(jié)論思考1：在培養(yǎng)基上是否有細菌生長？在放有抗生素紙片的區(qū)域呢？有；在放有抗生素紙片的周圍區(qū)域沒有細菌生長，形成了抑菌圈二、探究?實踐探究抗生素對細菌的選擇作用實驗結(jié)果和結(jié)論思考2：在連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑發(fā)生了什么變化？這說明抗

生素對細菌產(chǎn)生了什么作用？抑菌圈直徑逐代變小，說明抗生素對細菌有選擇作用二、探究?實踐探究抗生素對細菌的選擇作用思考?討論3、要從什么位置挑選細菌再進行培養(yǎng)？原因是什么？從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌；因為抑菌圈邊緣生長的細菌可能是耐藥菌。4、在本實驗的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？怎么理解變異是有利還是有害的？本實驗中細菌產(chǎn)生的耐藥性變異有利于細菌的生存，屬于有利變異。在生物進化過程中，生物產(chǎn)生的有利變異是指有利于生物生存、適應(yīng)環(huán)境的變異，而不是對人類有利的變異。思考?討論5、濫用抗生素有什么后果？濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，抗藥性不斷增強，導致抗生素藥物失效。注：①細菌產(chǎn)生耐藥性變異的過程屬于基因突變。②抗生素不是誘變因子，因此細菌耐藥性變異的產(chǎn)生與抗生素無關(guān)。③濾紙片上的抗生素殺死了其周圍的細菌，使其不能形成菌落而出現(xiàn)抑菌圈。4、濫用抗生素會使細菌出現(xiàn)耐藥性，如果被這樣的細菌感染，則人會因該種細菌能夠抵抗各種抗生素而難以醫(yī)治。下列有關(guān)說法正確的是（）A．抗生素的使用會引起細菌的定向變異B．細菌中本來就存在“耐藥性”個體，長期使用抗生素導致“耐藥性”基因頻率上升C．“耐藥性”基因型頻率的改變引起病菌發(fā)生進化D．抗生素的濫用導致細菌產(chǎn)生“耐藥性”，這是細菌適應(yīng)抗生素的結(jié)果美在課堂P153“應(yīng)用體驗1