【公开课】种群基因组成的变化与物种的形成第1课时课件生物人教版必修2

种群基因组成的变化先有鸡还是先有蛋？甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。一同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？问题探讨 这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为他们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。问题探讨种群基因组成的变化一自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，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生殖传给后代，因此研究生物的进化仅仅研究个体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变化。一、种群基因组成的变化能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。（1）概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。（2）实例：一片树林中的全部猕猴是一个种群，不同树林中的（同种）猕猴构成两个不同的种群。（3）特点：是生物繁殖和进化的基本单位,彼此可以交配，并通过繁殖讲各自的基因传给后代。一、种群基因组成的变化1物种2种群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。在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率。基因频率=某基因的数目控制该性状的等位基因总数 100%在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。一、种群基因组成的变化3基因库4基因频率5基因型频率例1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出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。那么A和a的基因频率是多少？A基因频率为:a基因频率为：=40%A%=100%2AAAa2(AAAaaa)a%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%方法一：概念法：方法一：概念法：一、种群基因组成的变化方法二：通过基因型频率计算方法二：通过基因型频率计算A基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率A基因频率=30%+1/260%=60%a基因频率=10%+1/260%=40%AA基因型频率为:30%Aa基因型频率为:60%aa基因型频率为:10%a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率一、种群基因组成的变化例1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出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。那么A和a的基因频率是多少？b基因频率=100%例2、在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4 人。色盲基因的频率为多少？Xb=12+3+4 1002+100 100%=3%基因频率=某基因的数目控制该性状的等位基因总数 100%一、种群基因组成的变化思考思考讨论讨论1、假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。(1)该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？(2)子代基因型的频率各是多少？(3)子代种群的基因频率各是多少？(4)将计算结果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变一、种群基因组成的变化思考思考讨论讨论1、假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变一、种群基因组成的变化亲代基因型的频率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（）A()a()a()子一代基因型频率AA（）Aa()aa()子一代基因频率A（）a()子二代基因型频率AA（）Aa()aa()子二代基因频率A（）a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%当群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大；全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；没有迁入与迁出；自然选择对翅型性状没有作用；基因A和a都不产生突变，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。一、种群基因组成的变化6遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q。(pq)=1，则（p+q2)=p2+2pq+q2=1。AA基因型频率=p2；aa基因型频率=q2；Aa基因型频率=2pq。A（p）a(q)A（p）AA（p2）Aa(pq)a(q)Aa（pq）aa(q2)雌配子雄配子F1基因型频率一、种群基因组成的变化6遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律交配方式基因频率基因型频率自交自由交配处于遗传平衡不处于遗传平衡改变纯合子增多杂合子减少不改变改变不改变不改变不改变一、种群基因组成的变化归纳总结归纳总结2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。5个条件为：昆虫群体数量足够大；全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；没有迁入与迁出；自然选择对翅型性状没有作用 基因A和a都不产生突变。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？思考思考讨论讨论用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变第一：足够大的种群是不存在；第二：种群中雌雄个体间充分的随机交配是不现实的；第三：基因突变每时每刻都有可能发生；第四：由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，或迁入该种群；第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。所以从理论上分析，种群基因频率会发生改变，生物的进化是必然的。一、种群基因组成的变化3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2),也就是产生新的等位基因A2,种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？思考思考讨论讨论用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这取决于生物生存的环境。一、种群基因组成的变化种群基因频率的变化二通过思考讨论知道，能使种群基因频率发生变化的因素有许多，我们着重学习突变和基因重组及自然选择。1、基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。例如果蝇一组染色体上约有1.3104基因，假定每个基因的突变率都是10-5，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？在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？二、种群基因频率的变化21.3 104 108种群=2.6 107（个）个体 10-5每一代就会产生大量的突变个体，且大多数突变对生物体是有害的。突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。每一代出现的基因突变数是：二、种群基因频率的变化突变基因重组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2、突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。二、种群基因频率的变化探究自然选择对种群基因频率变化的影响 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。二、种群基因频率的变化探究探究 实践实践 假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。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蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。第210年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？（计算结果填入下表）第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低二、种群基因频率的变化探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究探究 实践实践1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。直接受选择的是表型（体色），而不是基因型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。二、种群基因频率的变化探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究探究 实践实践生物进化的实质是基因频率的改变种群基因频率的改变，标志着生物的进化。在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。在自然选择过程中，直接受选择的是生物的表现型；在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。二、种群基因频率的变化探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究探究 实践实践2、影响基因频率的因素：基因突变、基因重组和自然选择3、生物进化的实质就是：1、种群是生物进化的单位，也是生物繁殖的单位。种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率的改变，标志着生物的进化。课堂小结1、下列关于种群的叙述中，错误的是（）A种群是生物进化和繁殖的基本单位B一个池塘中的全部鱼是一个种群C一个种群中的全部基因构成该种群的基因库D种群内的个体会死亡，但基因库却可在代代相传的过程中得以保持和发展B课堂练习2.某海岛上因为经常有大风天气，某种昆虫中无翅的或翅特别发达的个体比翅普通（中间型）的更易生存，长此以往形成了现在的无翅或翅特别发达的表型占绝对优势的昆虫种群。下列分析正确的是（）A.大风导致昆虫出现无翅和翅特别发达的变异B.昆虫翅的全部基因构成了该种群的基因库C.大风在昆虫翅的进化过程中起选择作用D.无翅昆虫与翅特别发达的昆虫组成了两个种群C课堂练习3一只果蝇的突变体在21的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5时，突变体的生存能力大大提高。这说明（）A突变是不定向的B突变是随机发生的C突变的有害或有利取决于环境条件D环境条件的变化对突变体都是有害的C6.3 种群基因组成的变化与物种的形成-【新教材】人教版（2019）高中生物必修二课件(共35张PPT)课堂练习 D4、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A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是()A.30%，21%B.30%，42%C.70%，21%D.70%，42%课堂练习 D5、在非洲人群中，约每10 000个人中有4个人患囊性纤维原癌，