6.3

種群基因組成的變化

與物種的形成（第1課時(shí)）

自然選擇直接對(duì)象：個(gè)體的性狀（表型）根本對(duì)象：種群的基因一、種群和種群基因庫(kù)種群的概念生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合。一片樹(shù)林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英判斷下列是否屬于種群：（1）一個(gè)池塘中的所有的魚(yú)（2）一個(gè)池塘中的全部的鯉魚(yú)（3）兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草原上的所有斑馬（6）海洋牧場(chǎng)上多個(gè)魚(yú)塘的鯉魚(yú)×√××√×一、種群和種群基因庫(kù)種群的特點(diǎn)種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，種群是生物進(jìn)化的基本單位，種群中的雌雄個(gè)體可以通過(guò)繁殖將各自的基因遺傳給后代。種群也是生物繁殖的單位。同前一年的蝗蟲(chóng)種群相比，新形成的蝗蟲(chóng)種群在基因組成上會(huì)有什么變化嗎？一、種群和種群基因庫(kù)基因庫(kù)的概念一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。這些金魚(yú)各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫(kù)。它們各自的基因都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體數(shù)目越多，個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大。一、種群和種群基因庫(kù)基因頻率的概念在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值。基因頻率的計(jì)算基因頻率=某基因的數(shù)目控制該性狀的等位基因總數(shù)×100%例：某昆蟲(chóng)種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和a的基因頻率是多少？1、100個(gè)體數(shù)的全部等位基因總數(shù)為_(kāi)______2002、A基因?yàn)開(kāi)_____________個(gè)，a基因?yàn)開(kāi)_____________個(gè)2×30+60=1202×10+60=80A頻率=120200=60%a頻率=80200=40%一、種群和種群基因庫(kù)基因型頻率的概念在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因型的個(gè)體占個(gè)體總數(shù)的比值。基因型頻率的計(jì)算例：某昆蟲(chóng)種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那AA、Aa和aa的基因型頻率是多少？基因型頻率=某基因型個(gè)體數(shù)該種群個(gè)體總數(shù)×100%個(gè)體數(shù)=100→基因型份數(shù)=100AA%=30/100=30%Aa%=60/100=60%aa%=10/100=10%一、種群和種群基因庫(kù)思考·討論：假設(shè)上述①昆蟲(chóng)種群數(shù)量非常大，②所有雌雄個(gè)體都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒(méi)有遷入和遷出，④不同基因型的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的，⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德?tīng)柕姆蛛x定律計(jì)算：30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%遺傳平衡定律（溫伯格定律）：種群基因頻率和基因型頻率不發(fā)生變化一、種群和種群基因庫(kù)用溫伯格定律計(jì)算前面的基因頻率在遺傳平衡狀態(tài)下（滿(mǎn)足上述五個(gè)條件）時(shí)：若用p代表A基因的基因頻率，q代表基因a的頻率，則：這個(gè)種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。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A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)aa頻率AA頻率Aa頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2一、種群和種群基因庫(kù)①種群數(shù)量非常大。②個(gè)體之間隨機(jī)交配。③沒(méi)有遷入與遷出。④沒(méi)有自然選擇。⑤沒(méi)有產(chǎn)生突變。從理論上分析，種群基因頻率會(huì)發(fā)生改變，生物進(jìn)化是必然的。足夠大的種群是不存在的種群中雌雄個(gè)體間充分的隨機(jī)交配是不現(xiàn)實(shí)的基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)離開(kāi)或遷入該種群在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對(duì)種群發(fā)揮作用生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變溫伯格定律：二、種群基因頻率的變化可遺傳變異的來(lái)源基因突變、基因重組和染色體變異，其中基因突變和染色體變異統(tǒng)稱(chēng)為突變。基因突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向突變的有利和有害不是絕對(duì)的，往往取決于生物的生存環(huán)境。種群的基因頻率改變?nèi)⒆匀贿x擇對(duì)種群基因頻率變化的影響英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾，晝伏夜出。雜交實(shí)驗(yàn)表明：其體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色（S）對(duì)淺色（s）是顯性的。長(zhǎng)滿(mǎn)地衣的樹(shù)干上的樺尺蛾黑色樹(shù)干上的樺尺蛾基因類(lèi)型黑色（S）淺色（s）工業(yè)革命前（19世紀(jì)中葉）5%95%工業(yè)革命后（20世紀(jì)中葉）95%5%探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響三、自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響思考1樹(shù)干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？會(huì)，因?yàn)闃?shù)干變黑后，淺色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。思考2自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？直接受選擇的是表型（體色），基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。思考3工業(yè)污染后，決定樺尺蛾體色的基因頻率如何變化？變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少,S基因頻率增加。自然選擇使基因頻率定向改變→自然選擇決定生物進(jìn)化的方向四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用實(shí)驗(yàn)原理

一般情況下，一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來(lái)。

通過(guò)觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況，探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。目的要求四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用方法步驟1.記號(hào)筆將培養(yǎng)基分為四個(gè)區(qū)并標(biāo)號(hào)2.將細(xì)菌涂布在培養(yǎng)基平板上①②③④3.將含抗生素的紙片和不含抗生素的紙片置于不同的分區(qū)，蓋上皿蓋。四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用方法步驟4.將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h5.觀察并測(cè)量抑菌圈直徑,并取平均值6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌培養(yǎng)，并重復(fù)以上步驟四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用思考1菌產(chǎn)生耐藥性變異的過(guò)程是定向的嗎？為什么？不是。因?yàn)榧?xì)菌產(chǎn)生耐藥性變異的過(guò)程屬于基因突變，而基因突變具有不定向性。四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用思考2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(shuō)明抗生素對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生了什么作用？抑菌圈的直徑隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加而逐漸縮小;說(shuō)明細(xì)菌在抗生素的選擇作用下，細(xì)菌的抗藥性逐漸增強(qiáng)。四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用思考3為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？抗生素能夠殺死細(xì)菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細(xì)菌。四、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用思考4在本實(shí)驗(yàn)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？你怎么理解變異是有利還是有害的？在本實(shí)驗(yàn)條件下，耐藥菌產(chǎn)生的變異一般來(lái)說(shuō)是有利的，有利于生物在特定環(huán)境中生存和繁殖的變異，在此環(huán)境中就是有利變異。綜合練習(xí)1．生物進(jìn)化的基本單位，也是物種繁殖的基本單位是（

）A．細(xì)胞B．個(gè)體C．種群D．群落2．在人群中，基因型BB的頻率為64%，Bb為32%，bb為4%，因此B基因頻率為（

）A．0.32B．0.64C．0.80D．0.943．甘肅阿克塞某巖羊種群有1000頭，已知該巖羊種群中基因型為AA的巖羊有500頭，基因型為aa的巖羊有100頭。該巖羊種群中A基因頻率為（

）A．70%B．60%C．40%D．30%CCA綜合練習(xí)4．對(duì)種群的基因頻率沒(méi)有影響的是（

）A．基因突變 B．隨機(jī)交配 C．自然選擇 D．染色體變異5．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，決定生物進(jìn)化的方向是（

）A．自然選擇 B．遺傳和變異 C．基因重組 D．基因突變6．下列哪項(xiàng)不是生物進(jìn)化的原材料（）A．基因突變 B．基因重組 C．不可遺傳的變異 D．染色體變異BAC綜合練習(xí)7．過(guò)度使用抗生素會(huì)加快耐藥菌株的出現(xiàn)。下列敘述正確的是（）A．抗生素與細(xì)菌進(jìn)化無(wú)關(guān)

B．抗生素誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥變異C．細(xì)菌的耐藥性變異可遺傳

D．抗生素不影響菌群耐藥基因頻率C綜合練習(xí)8.鐮狀細(xì)胞貧血患者(基因型為aa)在幼年時(shí)期死亡，但其致病基因的攜帶者(基因型為Aa)卻對(duì)瘧疾有較強(qiáng)的抵抗力。如圖是對(duì)甲、乙兩地區(qū)人群中各種基因型比例的調(diào)查結(jié)果，其中乙地區(qū)流行瘧疾。兩地區(qū)保持當(dāng)前環(huán)境不變，下列敘述正確的是（

）A.甲、乙兩個(gè)地區(qū)人群中A的基因頻率相同B.甲地區(qū)人群中a的基因頻率會(huì)逐漸下降，A的基因頻率會(huì)逐漸上升C.乙地區(qū)人群中AA和Aa兩種基因型的個(gè)體比例將會(huì)逐漸上升D.若甲地區(qū)人口遷移到乙地，則遷入乙地的甲地區(qū)所有人對(duì)抗瘧疾的能力都會(huì)得到提高B綜合練習(xí)9.在19世紀(jì)中葉以前，英國(guó)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(shù)皮熏成黑褐色，到了20世紀(jì)中葉，黑色型(S)的樺尺蛾成了常見(jiàn)類(lèi)型。下列與此相關(guān)的敘述，正確的是（

）A.自然選擇的方向發(fā)生了改變，所以自然選擇是不定向的B.樺尺蛾種群進(jìn)化過(guò)程中接受選擇的是各種基因型的個(gè)體C.該地區(qū)樺尺蛾種群進(jìn)化過(guò)程中，Ss的基因型頻率不會(huì)改變D.長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境污染導(dǎo)致s基因定向突變成S基因B綜合練習(xí)10．農(nóng)田開(kāi)始使用殺蟲(chóng)劑時(shí)，對(duì)某種害蟲(chóng)效果顯著，但隨著殺蟲(chóng)劑的繼續(xù)使用，該種害蟲(chóng)表現(xiàn)出越來(lái)越強(qiáng)的抗藥性。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）這片農(nóng)田中全部的該種害蟲(chóng)的總和稱(chēng)為_(kāi)_______，這是生物進(jìn)化的___________。

該種害蟲(chóng)全部個(gè)體含有的全部基因，稱(chēng)為_(kāi)___________。（2）害蟲(chóng)抗藥性變異的來(lái)源屬于___________。盡管害蟲(chóng)中天然存在抗藥性基因，但是開(kāi)始使用殺蟲(chóng)劑時(shí)，對(duì)害蟲(chóng)殺滅效果仍然非常顯著，原因在于_________________________________________。種群基本單位種群基因庫(kù)基因突變害蟲(chóng)中有抗藥性基因的個(gè)體占極少數(shù)（抗藥性基因頻率極低）綜合練習(xí)10．農(nóng)田開(kāi)始使用殺蟲(chóng)劑時(shí)，對(duì)某種害蟲(chóng)效果顯著，但隨著殺蟲(chóng)劑的繼續(xù)使用，該種害蟲(chóng)表現(xiàn)出