现代生物进化理论上课

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1、 概念 种群 种群的基因库 基因频率 基因型频率 一 种群是生物进化的基本单位 一个池塘全部鲤鱼 同一地点 同种生物个体总和 的全部基因 种群 种群的基因库 每个种群都有自己的基因库 每个个体所含有的基因只是种群基因库的一个组成部分 种群基因库在代代相传的过程中保持和发展 一片农田全部水稻 1 通过个体基因型数计算基因频率 2 通过基因型频率计算基因频率 基因频率 在种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比例 基因型频率 在一个种群中 某种基因型个体在种群中所占的比例 基因频率的计算方法 通过基因型频率计算基因频率 D 巩固练习1 据调查得知 某学校的学生中各血型的比率如下 IAIA20 I

2、Ai30 IBIB10 IBi20 IAIB10 ii10 25 计算IB的基因频率 据调查得知 某小学的学生中基因型的比率为 XBXB44 XBXb5 XbXb1 XBY43 XbY7 则Xb的基因频率是 A 13 2 B 9 3 C 14 D 10 5 B 巩固练习2 如果某基因在X染色体上 而在Y染色体上没有该基因及其等位基因 基因频率的计算 基因频率 某基因总数 2 女性个体数 男性个体数 100 例题 一种蛾中控制浅颜色的基因是隐性的 控制深颜色的基因是显性的 假设一个蛾的种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾 群体是哈代 温伯格平衡 遗传平衡 那么 杂合子在该种群中的概率是多少

3、 通过遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率 设 显性基因频率为p 隐性基因频率为q 根据哈迪 温伯格原理 p q 2 1 于是P2 2pq q2 1已知q2 640 640十360 0 64 因此q 0 8又因为p十q 1因此p 1 q 1 0 8 0 2所以杂合子在群体中的概率为 2pq 2X0 8X0 2 0 32 36 48 16 60 40 36 16 48 60 60 40 40 36 48 16 理想状态下 5个假设成立的条件下 种群基因频率在世代繁衍过程中 发生变化 我们称为遗传平衡 不会 具体内容见教学案 课本115页思考与讨论 例1 在欧洲人群中 每2500人就有1人患囊性纤

4、维变性 这是一种常染色体遗传病 如果一对健康的夫妇生有一个患病的儿子 该女子离婚后又与另一健康男子再婚 则婚后他们生一患病男孩的概率是 1 204 基因在常染色体上 1 通过基因型个体数计算基因频率2 通过基因型频率计算基因频率某基因的基因频率 该基因的纯合体频率 1 2杂合体频率 基因在X染色体上 利用遗传平衡定律计算基因频率 理想状态 A p a q 则p q 1 则 p q 2 p2 2pq q2 1AA p2 Aa 2pq aa q2 基因频率的计算方法 例2 某植物种群中AA基因型个体占30 aa型个体占20 Aa型个体占50 种群个体之间进行自由传粉 求产生的子代中AA和aa个体分

5、别占的比例为 AA频率为p2 55 55 30 25 aa频率为q2 45 45 20 25 例3 在一个植物种群中 AA个体占1 4 Aa个体占1 2 aa个体占1 4 aa个体在幼苗阶段死亡 种群个体自由交配产生子代 求后代成熟植株中AA和Aa个体所占比例为 AA型占1 3 Aa占2 3 该群体中A基因频率为2 3 a为1 3 所以子代中AA频率 2 3 2 3 4 9 aa频率 1 3 1 3 1 9 Aa频率 2 1 3 2 3 4 9 又因aa型在幼苗期死亡 所以成熟植株中AA和Aa个体各占1 2 在自然界 由于基因突变 基因重组 染色体变异 自然选择等因素 种群的基因频率和基因型频

6、率总是在不断变化的 因此 生物进化过程实质就是 种群基因频率的改变 注意 影响基因频率的因素 突变和基因重组 自然选择 迁移和遗传漂变等 遗传漂变 一般在一个小群体中 带有某基因的个体由于偶然因素死亡或没有交配 结果这一基因在下一代的群体中完全消失 于是这一群体中的基因频率也就改变了 这种现象叫做遗传漂变 突变和基因重组产生进化的原材料 可遗传的变异是生物进化的原材料 如果没有可遗传的变异 生物就不能进化 可遗传的变异来源有 基因突变 基因重组 染色体变异 其中基因突变 染色体变异统称为 突变 突变的有利或有害不是绝对的 它是由 决定的 突变和重组都是 因此它们只能提供生物进化的原材料 不能决

7、定生物进化的 a 随机b 不随机c 定向d 不定向 生物的生存环境 a d 方向 问题 基因的自发突变的频率很低 而且一般多害少利 那它为什么还能够作为生物进化的原材料呢 基因重组 突变 新的等位基因 多种多样的基因型 种群中出现大量可遗传的变异 变异是不定向的 形成了进化的原材料 不能决定生物进化的方向 决定生物进化方向的是 自然选择 长满地衣的树干上的桦尺蠖 黑褐色树干上的桦尺蠖 探究自然选择对种群基因频率的影响 英19世纪曼彻斯特 英20世纪曼彻斯特 自然选择可以使种群的基因频率定向改变 问题 桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低 假设 根据前面所学的你能做出假设吗 探究活动 2 现在

8、我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因 1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10 Ss20 ss70 在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存 使得种群中浅色个体每年减少10 黑色个体每年增加10 以后的几年内 桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢 70 7 26 29 3 14 6 56 1 60 9 26 1 73 9 29 3 13 1 升高 降低 在这个探究实验中根据上面的数据分析 变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响 变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗 变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少 S基因频率增加 许多浅色个体可能在没有交配 产卵前就

9、已被天敌捕食 结论 自然选择使基因频率定向改变 自然选择决定生物进化的方向 原因 自然选择会影响生物的生存 有利变异的个体其基因频率会不断 不利变异的个体其基因频率会 结果 在自然选择的作用下 种群基因频率发生 从而决定生物进化的 定向改变 方向 自然选择决定生物进化的方向 增加 减少 表面看 自然选择是对个体所包含的变异进行选择 从现代分子遗传水平看 自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择 从而改变着群体中不同基因的基因频率 现代生物进化理论1 发展 1 对于生物进化过程中遗传和变异的研究 已经从水平深入到水平 2 关于自然选择的作用等问题的研究 已经从以为单位发展到以为基本单位 2 现代

10、生物进化理论的内容 1 种群是的基本单位 也是的基本单位 影响种群基因频率发生变化的因素 迁移和遗传漂变等 生物进化的实质是发生变化 性状 分子 生物个体 种群 生物进化 生物繁 殖 基因突 变 染色体变异 自然选择 种群基因频率 2 和产生生物进化的原材料 可遗传的变异来源 和 生物变异是的 只产生生物进化的 不能决定生物进化的方向 生物变异的利与害并不是绝对的 取决于 3 决定生物进化的方向 原因 不断淘汰变异的基因 积累变异的基因 结果 种群的基因频率发生改变 突变 基因重组 基因突变 基因重组 染色体变异 不定向 原材 料 生物的 生存环境 自然选择 不利 有利 定向 注意 进化实质是

11、种群基因频率的改变 基因频率改变 生物进化 基因频率不变 生物没有发生进化 2013山东 用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交 随机交配 连续自交并逐代淘汰隐性个体 随机交配并逐代淘汰隐性个体 根据各代Aa基因型频率绘制曲线如图 下列分析错误的是 A 曲线 的F3中Aa基因型频率为0 4B 曲线 的F2中Aa基因型频率为0 4C 曲线 的Fn中纯合体的比例比上一代增加 1 2 n 1D 曲线 和 的各子代间A和a的基因频率始终相等 由题目可得出 自交 无自然选择 基因频率不变 基因型频率改变 自由交配 无自然选择 基因频率和基因型频率都不变 C 08山东 下列与生物进化相关的描述 正确的是A

12、进化总是由突变引起的B 进化时基因频率总是变化的C 变异个体总是适应环境的D 进化改变的是个体而不是群体 B 隔离与物种的形成 全世界的人都是一个物种吗 二倍体与四倍体呢 马跟驴 狮子与老虎是一个物种吗 辨析一组概念 物种 隔离 生殖隔离 地理隔离 东北虎和华南虎是一个物种吗 物种与种群的比较 地理隔离与生殖隔离的比较 补充资料 1981年 世界首例狮虎兽诞生于法国 2001年病死 2002年8月22日 我国首例虎狮兽在南京红山动物园降生 仅7d就夭折了 2002年9月2日 在福州国家森林公园动物乐园降生了3只虎狮兽 仅1只成活 2003年3月27日 在湖南长沙世界之窗降生了1只虎狮兽 国内还

13、有从国外引进狮虎兽进行饲养 供游人观赏的事例 对于让虎和狮杂交的做法 有专家认为这在科学研究上价值不大 但是在商业上具有一定价值 有专家认为 对待野生珍稀动物 人类最应当做的是进行保护 让它们自然繁殖 而不是人为改变其自然繁殖体系 对应例题 生殖隔离包括 动物因求偶方式不同 繁殖期不同造成不能交配 植物因开花季节 花的形态不同而不能交配 动物胚胎早期死亡 产生的杂交后代没有生育能力A B C D D 解析 生殖隔离分受精前隔离和受精后隔离 求偶方式 繁殖期 开花季节等的不同属于受精前的生殖隔离 胚胎早期死亡或产生不育的后代属于受精后的生殖隔离 物种与种群的比较 但不管是哪一种形式的隔离 实质都

14、是阻碍不同种群间的基因交流 通过选择使种群中的变异定向积累 最后完成物种形成过程中质的飞跃 而形成新的物种 地理隔离和生殖隔离的比较 加拉帕戈斯群岛的地雀是说明通过地理隔离形成新物种的著名实例 这些地雀的祖先属于同一个物种 从南美洲大陆迁来后 逐渐分布到不同的岛屿上 由于各个岛上的地雀种群被海洋隔开 这样 不同的种群就可能会出现不同的突变和基因重组 而一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响 因此 不同种群的基因频率就会发生不同的变化 由于各个岛上的食物和栖息条件互不相同 自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用就有差别 在一个种群中 某些基因被保留下来 在另一个种群中 被保留

15、下来的可能是另一些基因 久而久之 这些种群的基因库就会形成明显的差异 并逐步出现生殖隔离 生殖隔离一旦形成 原来属于一个物种的地雀 就成了不同的物种 由此可见 隔离是物种形成的必要条件 加拉帕戈斯群岛的地雀是如何的形成 内因和外因各是什么 二隔离导致物种形成2 隔离在物种形成中的作用 自然选择1 地理隔离 生殖隔离 原种 变异1 变异2 变异类型1 新种1 自然选择2 变异类型2 新种2 基因频率的定向改变 隔离导致物种形成 二隔离在物种形成中的作用 突变和基因重组 种群基因频率 改变 积累 基因库的差别 种群间生殖隔离 标志着 地理隔离 时间 扩大 自然选择 物种形成 导致 导致 渐变式 物

16、种形成的三个环节突变和基因重组自然选择隔离 隔离是物种形成的必要条件 上述例子是经过长期的地理隔离而达到生殖隔离而形成新物种的方式 渐变式 一旦形成 原来的一个物种就成为了不同的物种 所以 是物种形成的标志 是物种形成的必要条件 生殖隔离 生殖隔离 隔离 思考 有没有不经过地理隔离直接形成生殖隔离的例子 如多倍体的产生 骤变式 物种形成方式主要是渐变式 归纳总结 隔离是物种形成的必要条件 地理隔离是物种形成的量变阶段 生殖隔离是物种形成的质变阶段 只有地理隔离而不形成生殖隔离 只能产生生物新类型或亚种 绝不可能产生新物种 可见 生殖隔离是物种形成的关键 是物种形成的最后阶段 是物种间的真正界限 物种形成与生物进化的关系 生物进化一定导致新物种形成吗 有新物种的形成则说明生物进化了吗 生殖隔离出现 基因频率改变 属于不同物种 仍属于一个物种或不同物种 生物进化的实质是基因频率的改变 这种改这可大可小 不一定会突破物种的界限 即生物进化不一定导致新物种的形成 新物种形成则说明生物进化了 下图表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程 下列叙述中不正确的是 A 图中X Y Z分别表示的是突变和基因重组