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1、第21课时种群基因频率的改变与生物进化学习目标1.掌握种群、基因库、基因频率的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变化(重难点)；2.理解突变和基因重组是生物进化的原材料(重点)；3.通过探究自然选择对种群基因频率的影响，理解自然选择决定生物进化的方向(重点)。|基础知识|一、种群是生物进化的基本单位1.种群的含义和特点(1)含义范围：一定区域。组成：同种生物的全部个体。(2)特点不是机械地集合在一起。彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。2.基因库与基因频率(1)基因库(2)基因频率二、突变和基因重组产生进化的原材料1.可遗传变异的来源2.可遗传变异是生物进化原材料的原因(1)基因突变
2、产生新的等位基因，基因重组产生新的基因型。(2)可遗传变异的两大特点(3)可遗传变异的结果：提供生物进化的原材料。三、自然选择决定生物进化的方向1.选择的对象(1)表面对象：生物的变异性状。(2)实质对象：控制性状的基因。2.选择的结果(1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。(2)基因上：种群基因频率会发生定向改变。|自查自纠|1.一个池塘中所有的鱼是一个种群()2.一个种群中某个个体的所有的基因叫做这个种群的基因库()3.某个种群中某等位基因如A和a的频率之和等于1()4.突变、染色体变异和基因重组为生物进化提供原材料()5.生物进化的方向是由自然选择决定的()6.生物变异是不定向的，
3、但生物进化是定向的()答案1.2.3.4.5.6.|图解图说|种群必须具备“三同”：同一时间、同一地点、同一物种。PAPAAPAaPaPaaPAaPAPa1PAAPAaPaa突变的有害和有利不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。生物进化的实质是基因频率发生定向的改变，哪些因素会导致基因频率发生改变？提示：突变、基因重组、迁入和迁出以及选择等。探究点一种群是生物进化的基本单位、基因库及基因频率的计算1.为什么生物进化的基本单位是种群而不是个体？提示：因为个体的寿命是有限的，个体表现型会随着个体的死亡而消失。决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续，并且在群体中扩散，因此生物进化应该研究群体的基因
4、组成的变化。2.种群基因(型)频率的计算(1)已知基因型个体数，求基因频率已知各种基因型的个体数，计算基因频率某基因频率100%A100%a100%(A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数)【典例1】 某小岛上原有果蝇20 000只，其中基因型MM、Mm和mm的果蝇分别占15%、55%和30%。若从岛外入侵了2 000只基因型为MM的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则F1中m的基因频率约为()A.43%B.48%C.52% D.57%尝试解答_解析随机交配，基因频率保持不变，所以计算出22 000只果蝇中m的基因频率就是F1中m的基因频率，即52%。答案C(2)已知基因型频率，求基因频率
5、设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：PAPAAPAaPaPaaPAa由以上公式可以得出下列结论：某等位基因的频率该等位基因纯合子的频率1/2杂合子的频率。【典例2】 蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则F1中A基因的频率和Aa基因型的频率分别为()A.30%，21% B.30%，42%C.70%，21% D.70%，42%尝试解答_解析根据题意可知，Aa
6、个体占30%，蜗牛间进行自由交配时，产生A配子的基因频率55%30%1/270%，a配子的基因频率15%30%1/230%，自由交配得到F1各基因型的频率比例为AAAaaa49%42%9%，统计得到A基因的频率为49%42%1/270%。答案D(3)与伴性遗传有关的基因频率计算【典例3】 调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY比例(%)42.327.360.32464则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是()A.6%、8% B.92%、8%C.78%、92% D.8%、92%解析伴性遗传的基因频率计算，只计数等位基因所存在的染色体，即男性只统
7、计一个基因，女性中统计两个基因，所以该校学生中Xb的基因频率为100%8%，则XB的基因频率为92%。答案B伴性遗传中基因频率的计算p100%q100%(p为XA频率，q为Xa频率)(4)利用遗传平衡公式，求基因型频率【典例4】 如图表示环境条件发生变化后某个种群中A和a基因频率的变化情况，下列说法错误的是()A.环境条件发生变化后，生物产生适应性的变异B.P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率均为50%C.Q点时环境发生了变化，A控制的性状更加适应环境D.在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变尝试解答_解析变异的产生是随机的、不定向的。变异发生后，在自然(环境条件)选择的作用下，适
8、应性的变异被选择性地保留下来，导致种群的基因频率发生定向改变。P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率相等，均为50%。Q点时A的基因频率增大，表示环境发生了变化，A控制的性状更加适应环境。答案A利用遗传平衡定律计算基因型频率(1)前提条件：a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。(2)计算公式：当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：基因型AA的频率p2基因型Aa的频率2pq基因型aa的频率q2【跟踪训练】1.某植物种群中，r基因纯合的个体不能存活。已知该种群的基因型分别为YYRR、YyRR、y
9、yRR、YYRr、YyRr、yyRr，它们的基因型频率依次为30%、20%、10%、10%，10%、20%。计算Y和y的基因频率依次为()A.55%和45% B.45%和55%C.27.5%和22.5% D.22.5%和27.5%解析基因频率是该基因占所有等位基因数的比率，而与非等位基因无关，由题中数据可知，YY占40%，Yy占30%，yy占30%，所以Y的基因频率为40%30%(1/2)55%，y的基因频率为45%。答案A探究点二自然选择和生物变异在生物进化中的作用1.突变具有低频性，能为生物进化提供原材料吗？提示：突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体的每一个细胞
10、内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。2.突变大多数对生物体是不利的，能为进化提供原材料吗？提示：生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。3.生物变异和自然选择哪个能决定生物进化的方向？为什么？提示：自然选择决定生物进化的方向。因为生物进化的方向是定向的，生物变异是不定向的，而自然选择是定向的，所以生物进化的方向是由定向的自然选择所决定的。自然选择决定生物进化方向的原理【典例5】 如果基因型为Aa的个体自交产生的后代在某一环境中的生存能力或竞争能力是AAAaaa，则在长期的自然选择过程中，下列能正确地表示A基因和a基因之间的比例变化
11、的曲线是()尝试解答_解析AA和Aa个体生存能力较强，而aa被淘汰的可能性最大，所以a的基因频率会降低，由于Aa的存在，a的基因频率不可能降至0。答案A【跟踪训练】2.有性生殖的出现直接推动了生物的进化，其原因是()A.有性生殖是高等生物所存在的生殖方式B.有性生殖经过了两性生殖细胞的结合C.有性生殖细胞是由减数分裂形成的D.通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物的变异性解析有性生殖细胞的形成是通过减数分裂产生的，减数分裂产生配子时，由于等位基因的分离和非等位基因的自由组合，或同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，发生了基因重组，产生了多种类型的生殖细胞，再通过受精作用可以产生多种类型的合子
12、，合子发育成为多种多样的新个体。这就增强了生物变异的多样性，为进化提供了丰富的原材料，加快了生物进化的速度。答案D知识脉络要点晨背1.种群指的是某个区域内同种生物的全部个体。2.一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。3.在一个种群的基因库中，某个基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。4.突变包括基因突变和染色体变异。5.生物变异是不定向的，但生物进化和自然选择是定向的。1.对种群概念的正确叙述是()A.不同空间中同种生物个体的总和B.生活在同一地点的同种生物的一群个体C.一片水田中的所有鱼的总和D.一个生态环境中有相互关系的动植物的总和解析种群是指生活在同一地点的同种生物的
13、一群个体。其中的“种”是生物分类的基本单位。例如：一个池塘中全部的鲤鱼是一个种群，包括所有的大鲤鱼、小鲤鱼和鱼苗。这里必须具体到“鲤鱼”，而不能是“鱼”，因为后者还包括其他种类的鱼。答案B2.在一个种群中随机抽出100个个体，其中基因型为AA的个体占24个，基因型为Aa的个体占72个，基因型为aa的个体占4个，那么基因A和基因a的频率分别是()A.28%、72%B.36%、64%C.57%、43% D.60%、40%解析在100个个体中，AA占24个，Aa占72个，aa占4个，则AA%24%，Aa%72%，aa%4%。根据公式得A%AA%1/2Aa%24%36%60%，a%aa%1/2Aa%4
14、%36%40%。答案D3.水稻非糯性(Y)对糯性(y)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性。用非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻杂交，让F1自交三代，在自然情况下，基因频率的变化是()A.Y逐渐增大，R逐渐增大B.Y逐渐减小，R逐渐减小C.Y基本不变，R基本不变D.Y基本不变，R逐渐增大解析非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻的基因型分别为YYRR和yyrr，杂交得F1(YyRr)。F1自交三代，由于自然选择的作用，后代中抗病个体增加，不抗病个体逐渐被淘汰，即R的基因频率逐渐增大；而非糯性与糯性性状基本不受环境影响，后代中Y的基因频率基本不变。答案D4.下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是()A.一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变一定导致基因频率的改变B.一个种群中，控制一对相对性状的基
