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1、第2节 现代生物进化理论的主要内容,一、种群基因频率的改变与生物进化,探究活动(一),情景:如果在灰色翅(基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅(Aa)的变异个体,且绿色比灰色更不容易被敌害发现。,讨论题目: 1.根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体一定能被选择下来吗? 2.如果该绿色个体能很好的生活下来,它体内的A基因怎样才能传递给后代? 3、如果Aa与其他个体交配生殖,后代还会是绿色吗?,自然界中,没有哪一个体是长生不死的,个体的基因型也会随着个体的死亡而消失,但决定表现型的基因却可以通过有性生殖来传给后代.,后代会发生性状分离,出现aa的个体。,生物的进化仅仅研究个体
2、的表现型是否与环境适应是不够的,还需要研究群体的基因组成的变化。,思维梳理: 研究个体,-群体,-什么样的群体?,种群? 群落? 生态系统?,探究活动(二),1.怎样的一群个体可以称为种群呢?,实际上,在自然界中,每个物种总是分成一个一个或大或小的群体,这些群体就是不同的种群,2.一个生物的“种”或“物种”与种群又有什么区别呢?,生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群,现在练练吧!,以下描述是种群吗?,1.一片草地上的全部蛇。 2.我国长江流域的全部白暨豚。 3.海南岛上四季常有的红树林。 4.此时此刻我们所在教室内的全 部学生和老师。,思考?,一个种群中的个体是机械地集合在一起吗?,一个
3、种群中的个体是能自由交配、繁殖的,因此种群是生物繁殖的基本单位,探究活动(三),1.什么是基因库?基因频率的含义是什么?,一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。,2.基因频率的计算,某昆虫种群中,绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a,调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少?,在一个种群基因库中,某基因占全部等位基因数的比率叫做基因频率。,在一个种群中,某基因型个体占全部个体的比率。,基因型频率:,探究活动(三),遗传平衡状态,3. 用数学方法讨论基因频率的改变 假设讨论题2中的群体满足以下五个条件: 昆虫群体数量足够大, 全部的雌
4、雄个体间都能自由交配并能产生后代, 没有迁入与迁出, AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同(也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用) 也没有基因突变和染色体变异。 计算: (1)子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率,在有性生殖过程中,如果符合遗传平衡,产生的雌雄配子:,A 60%,A 60%,a 40%,a 40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,卵子,精子,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,(2)分析各代基因频率与基因型频率相同吗?,36%,48%,16%,遗传平衡定律(哈代-温
5、伯格定律) 如果一个种群符合下列条件: 种群是极大的; 种群个体间的交配是随机的,也就是说种群中每一个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的; 没有突变产生 种群之间不存在个体的迁移或基因交流 没有自然选择; 那么,这个种群的基因频率(包括基因型)就可以一代代稳定不变,保持平衡。(遗传平衡的种群是理想的种群)。如果用p代表Y基因的基因频率,q代表基因y的频率,那么 (p+q)2=p2+2pq+q2=1; p+q=1;YY=p2;Yy=2pq;yy=q2;,(3)上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的,对自然界的种群来说,这五个条件都能成立吗?特别是如果第点假设成立这与前面我们所学的基因
6、突变的哪个特点相违背?,基因突变与基因频率的改变有什么关系?,普遍存在 随机发生 突变频率很低 多数对生物体是有害的 不定向的,基因突变可产生新基因(等位基因),基因突变是可遗传变异的根本来源;是基因频率改变的基础。,遗传平衡所指的种群是理想种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的。所以种群基因频率迟早要发生变化,所以种群的进化是必然的。,思考:生物自发突变的频率很低,且大多数突变对生物体是有害的,它为何还能作为生物进化的原材料呢?,例 果蝇约有104对基因,假定每个基因的突变率都是105,若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体),那么每一代出现基因突变数是多少呢?,2 104 105,
7、个体, 108,种群,=2 107,不可以遗传的变异,可遗传的变异,基因突变,染色体变异,基因重组,突变,突变和基因重组产生生物进化的原材料,突变,等位基因,(1)根据前面所学的你能做出假设吗?,探究活动(四) “探究自然选择对种群基因频率的影响”,s,s,自然选择可以使种群的基因频率定向改变,探究活动(三),2)现在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
8、因频率是多少呢?,70.7%,26%,29.2%,14.7%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,(3)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?,(4)在自然选择中,直接受选择的是基因型还是表现型?,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、产卵前就已被天敌捕食,天敌看到的是桦尺蠖的体色(表现型)而不是控制体色的基因,原因: 淘汰不利变异基因、积累有利变异基因 结果: 使基因频率定向改变。,结论:自然选择决定生物进化的方向,自
9、然选择对种群基因频率的影响,6.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种,该地区原为森林,后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变产生的原因是 A灰尺蛾迁离,黑尺蛾迁入 B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾 C自然选择作用 D人工选择的作用 7.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。 (1)狼群中存在不同类型的个体,如有跑得快的,有跑得慢的。它说明生物具有_的特性,而这种特性是生物进化的 。 (2)随着环境的改变,食物稀少,跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样,食物、环境对狼起了_作用,而这种作用是_的,它决定着生物进化的_。,变异,原材料,选择,方向,定向的,C,有关基因频率的
10、计算,1常染色体遗传方面的基因频率计算 通过基因型计算基因频率 基因频率=种群中该基因的总数种群中该等位基因的总数。 例3:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。 就这对等位基因来说,每个个体可以看做含有2个基因。那么,这100个个体共有200个基因,其中, A基因有230+60=120个, a基因有210+60=80个。于是,在这个种群中, A基因的频率为:120200=60% a基因的频率为: 80200=40%,通过基因型频率计算基因频率 一个等位基因频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率 例4:从某种生物种群中随机抽出一
11、定数量的个体,其中基因型为AA的个体占24%,基因型为Aa的个体占72%,基因型为aa的个体占4%,基因A和基因a的频率分别是( ) A.24% 72% B.36% 64% C.57% 43% D.60% 40% 【解析】根据题意,按方法一计算:在100个个体中,AA占24个,Aa占72个,aa占4个,即在200个基因中,A的基因有22472=120个,基因频率为120200=60%,a的基因频率为40%。(答案为D) 按基因型频率计算: A=AA1/2Aa=24% 1/2 72%= 60% a=aa 1/2Aa=4% 1/2 72%= 40%,有关基因频率的计算,运用遗传平衡公式: 例5:在
12、某一个种群中,已调查得知,隐性性状者(等位基因用A、a表示)占16%,那么该种群的AA、Aa基因型个体出现的概率分别为: A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36 【解析】 第一步已知隐性性状者即aa的基因型频率为16%,那么a基因的频率为0.4、A的基因频率为1-0.4=0.6。 第二步将其看作在理想的状态下,运用遗传平衡公式进行计算:AA%=A%A%=0.60.6=0.36;Aa%=2A%a%=20.60.4=0.48 答案为A,有关基因频率的计算,2.伴X遗传方面的基因频率计算 这类题目的特殊点是:X染色体总数的正确计算,因为男性中只
13、有一个X染色体,所以计算男性X染色体总数时不需要乘以2,这样就能够得出正确的结果。,有关基因频率的计算,例7:(2003年2月南京调研卷)对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现:780名女生中有患者23人、携带者52人;820名男生中有患者65人,那么该群体中色盲基因的频率是( ) A.4.4% B.5.1% C.6.8% D.10.2% 【解析】 色盲是伴X染色体隐性遗传,女性色盲患者的基因型是: XbXb ,女性携带者的基因型是:XBXb,男性色盲患者的基因型是: Xb Y。 (男性无携带者) 根据题意,780名女生中有患者23人、携带者52人,因此女性中Xb占:23252=98;820名男生中有患者65人,因此男性中Xb占:65 Xb基因总数:9865163 这样,该校学生中的X染色体总数是:78028202380,这样该群体中色盲基因的频率就是:163/2380=6.8%。 答案选C(容易会误算成(780820)23200,结果得出5.1%这一错误结论,而选B),有关基因频率的计算,