第六章生物的進(jìn)化第三節(jié)

種群基因組成的變化與物種的形成（第一課時）情景導(dǎo)課先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說：當(dāng)然是先有雞蛋了，因為只有生殖細(xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學(xué)說：不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學(xué)的觀點？你的答案和理由是什么？這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為他們忽視了雞和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進(jìn)化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點。生物進(jìn)化的過程是種群基因庫在環(huán)境選擇下定向改變的過程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標(biāo)志，并不是在某一時刻突然有一個個體或生殖細(xì)胞成為一個新物種。問題探討生物的個體，而且是個體的表型。在自然界，沒有哪個個體是長生不死的，個體的表型也會隨著個體的死亡而消失，決定表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散。不夠。還應(yīng)研究群體基因組成的變化。自然選擇直接作用的對象是什么？研究生物的進(jìn)化，僅研究個體和表型是夠嗎？如果不夠，還必須研究什么？為什么？一、種群和種群基因庫定義：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫作種群。特點：種群是繁殖的基本單位，也生物進(jìn)化的基本單位。舉例：一片樹林中的全部獼猴是一個種群一片草地上的所有蒲公英是一個種群種群中的個體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。1種群的概念及特點三要素：判斷以下例子是否屬于種群，并且說出判斷依據(jù)（1）兩個池塘內(nèi)的全部鯉魚（2）一個池塘中的全部魚（3）一個池塘里的全部青蛙否否否否同種生物全部個體同一區(qū)域自由交配（4）一個菜市場中的全部鯉魚同一區(qū)域（區(qū)域可大可小，大到地球，小的可以是一個池塘）同一物種的生物全部個體一、種群和種群基因庫2基因庫和基因頻率一個種群中全部個體所含有的全部基因。基因庫的定義：一個種群所有個體各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體間的差異越大，基因庫也就越大。一、種群和種群基因庫種群中基因總數(shù)越多，基因庫越大，與基因種類無關(guān)。1.下列有關(guān)種群基因庫的敘述中，不正確的是（

）A.一個種群的基因庫包括這個種群所含的全部基因B.生物的個體總是要死亡的，但基因庫卻因種群個體的繁殖而代代相傳C.種群中每個個體含有種群基因庫的全部基因D.基因突變可改變基因庫的組成小試牛刀一、種群和種群基因庫基因頻率解密（視頻）一、種群和種群基因庫基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值。基因頻率=某基因的總數(shù)該對等位基因的總數(shù)×100%注意：等位基因的位置(1）常染色體或X、Y染色體的同源區(qū)段上(2）X染色體的非同源區(qū)段上基因頻率=某基因的總數(shù)雌性個體數(shù)×2+雄性個體數(shù)×100%基因型頻率：在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值。2.某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機(jī)抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？方法一：概念法A基因頻率為:a基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%小試牛刀2.某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機(jī)抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？方法二：通過基因型頻率計算A基因頻率=AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率=30%+1/2×60%=60%

=10%+1/2×60%=40%AA基因型頻率為:

30%Aa基因型頻率為:60%aa基因型頻率為:

10%a基因頻率=aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率在種群中，一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。小試牛刀用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變思考.討論假設(shè)：①昆蟲種群數(shù)量非常大；②所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；③沒有遷入和遷出；④不同翅色的個體生存和繁殖的機(jī)會是均等的；⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變。親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（

）A()a()a()子一代基因型頻率AA（

）Aa()aa()子一代基因頻率A（

）a(

)子二代基因型頻率AA（）Aa()aa()子二代基因頻率A（）a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%根據(jù)計算結(jié)果，想一想子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？一、種群和種群基因庫種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。(哈代－溫伯格定律)

當(dāng)群體滿足以下五個條件：

——理想種群①昆蟲群體數(shù)量足夠大

②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；

③沒有遷入與遷出④自然選擇對性狀沒有作用

⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率將不會改變A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)aa基因型的頻率AA基因型的頻率Aa基因型的頻率

(p+q)2=p2+2pq+q23遺傳平衡一、種群和種群基因庫不存在。自然界種群的基因頻率一定發(fā)生改變。進(jìn)化的實質(zhì)：種群基因頻率的改變。交配方式基因頻率基因型頻率自交無自然選擇自由交配處于遺傳平衡改變純合子增多雜合子減少不改變不改變不改變一、種群和種群基因庫(4)同時具備(3)題條件的種群存在嗎？這說明了什么？(5)由遺傳平衡定律可知，理想種群中，從F1開始往后，基因頻率和基因型頻率都不變；若將其中的自由交配改成連續(xù)自交，那后代的基因頻率和基因型頻率依然不變嗎？4.已知人眼中的褐色（A）對藍(lán)色（a）是顯性。在一個有30000人的人群中，藍(lán)眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中純合體有12000人。那么，在這個人群中A和a基因頻率分布為（

）

A.0.64和0.36B.0.36和0.64

C.0.50和0.50

D.0.82和0.183.某工廠有男女職工各200名，對他們進(jìn)行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個群體中色盲基因的頻率應(yīng)為（

）

A.15%

B.3.88%

C.5.17%

D.10.3%小試牛刀5．某植物種群中，AA個體占16%，aa個體占36%，該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為（）

A．不變，不變；增大，不變

B．增大，不變；不變，不變

C．不變，增大；增大，不變

D．不變，不變；不變，增大

對自然界的種群來說，不能滿足遺傳平衡狀態(tài)的五個條件，種群基因頻率會發(fā)生變化嗎？生物該如何進(jìn)化呢？小試牛刀二、種群基因頻率的變化及自然選擇的影響遺傳平衡群體無法進(jìn)化怎樣進(jìn)化?先打破平衡種群較小不自由交配有突變有選擇有遷入、遷出基因頻率發(fā)生改變二、種群基因頻率的變化及自然選擇的影響

基因突變在自然界是普遍存在的。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。思考：導(dǎo)致基因頻率變化的原因可能有哪些？基因突變?nèi)旧w變異基因重組變異可遺傳變異不可遺傳變異突變生物進(jìn)化的原材料可遺傳變異提供了生物進(jìn)化的原材料。其來源分為突變和基因重組。生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？二、種群基因頻率的變化及自然選擇的影響2×1.3×104

×108種群=2.6×107（個）個體×10-5例果蠅一組染色體上約有1.3×104基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？由此可見，雖然基因突變頻率很低，但放到種群中每一代都會有可觀的變異量，雖然大多數(shù)都是有害的，但是總會出現(xiàn)一些更適應(yīng)環(huán)境的變異，在自然選擇過程中被保留下來并逐代積累。二、種群基因頻率的變化及自然選擇的影響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(fēng)的海島上，這里昆蟲卻因為不能飛行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究.實踐長滿地衣的灰色樹干工業(yè)革命前灰色(ss)樺尺蛾多工業(yè)革命后環(huán)境污染的黑色樹干黑色(S_)樺尺蛾多S頻率低，s頻率高S頻率高，s頻率低觀察現(xiàn)象提出問題作出假設(shè)樺尺蠖種群中的S基因為什么越來越高？自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變

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%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下，假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加10%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計算結(jié)果填入下表）第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究.實踐問題1:

樹干變黑會影響樺尺蠖種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？會，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，許多個體可能沒有交配、產(chǎn)卵前就被天敵捕食，導(dǎo)致其個體數(shù)減少，影響出生率。問題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？表現(xiàn)型，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蠖時，看到的是樺尺蠖的體色而不是控制體色的基因。探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究.實踐問題3:

根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，樺尺蛾種群發(fā)生進(jìn)化了嗎？判斷的依據(jù)是什么？發(fā)生了進(jìn)化。依據(jù)是樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了改變。變異是不定向的自然選擇不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進(jìn)化突變、基因重組選擇是定向的生物進(jìn)化的實質(zhì)直接選擇的是：個體的表型實質(zhì)：決定表型的基因自然選擇決定生物進(jìn)化的方向探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究.實踐問題4:

據(jù)資料分析，決定樺尺蛾進(jìn)化方向的是什么？為什么？生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。課堂小結(jié)有關(guān)基因頻率與進(jìn)化的分析和總結(jié)(1)影響種群基因頻率變化的因素①外因：自然選擇。②內(nèi)因：基因突變和部分染色體變異如缺失和重復(fù)等能直接引起基因頻率的變化，基因重組只改變了基因型頻率，在自然選擇的作用下淘汰部分個體后可引起基因頻率的變化。(2)自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(3)進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。(4)進(jìn)化中的定向與不定向①變異是不定向的。②自然選擇是定向的。③種群基因頻率的變化是定向的。④生物進(jìn)化的方向是定向的。小試牛刀1.下列關(guān)于基因頻率與生物進(jìn)化關(guān)系的敘述，正確的是A.種群基因頻率的改變不一定引起生物的進(jìn)化B.生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變C.只有在新物種形成時，才發(fā)生基因頻率的改變D.生物性狀的改變一定引起生物的進(jìn)化√2.在19世紀(jì)中葉以前，英國曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾幾乎都是淺色型(s)的，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙逐漸將樹皮熏成黑褐色，到了20世紀(jì)中葉，黑色型(S