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1、现代生物进化理论的主要内容问题探讨问题探讨情景：情景：如果在灰色翅如果在灰色翅( (基因型为基因型为aa)aa)昆虫的群昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅体中偶然出现一只绿色翅(Aa)(Aa)的变异个体，的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。且绿色比灰色更不容易被敌害发现。讨论：讨论：1.1.根据达尔文根据达尔文“适者生存适者生存”的观点，该绿的观点，该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？色个体一定能被选择下来吗？为什么？2.2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的体内的A A基因怎样才能传递给后代呢？基因怎样才能传递给后代呢？3.3.如果如果AaAa变
2、异个体与其他个体交配繁殖，变异个体与其他个体交配繁殖，后代都会是绿色的吗？后代都会是绿色的吗？ 个体的有利变异基因只有在群体中，通个体的有利变异基因只有在群体中，通过有性繁殖才能世代相传。有利变异个体过有性繁殖才能世代相传。有利变异个体（AaAa）的有性繁殖的后代，还会出现）的有性繁殖的后代，还会出现aaaa的个的个体。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体体。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。要研究群体的基因组成的变化。一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化思考：思考
3、：1 1、什么是种群？种群有什么特点？、什么是种群？种群有什么特点？2 2、什么是种群的基因库？、什么是种群的基因库？3 3、基因频率的含义是什么？怎样计算基因频率？、基因频率的含义是什么？怎样计算基因频率？二、现代生物进化理论二、现代生物进化理论 实例分析：实例分析：（1 1）一个池塘中的全部鲤鱼；）一个池塘中的全部鲤鱼；（2 2）一片草地上的全部蒲公英）一片草地上的全部蒲公英; ;（3 3）一片草地上的全部植物；）一片草地上的全部植物；（4 4）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼; ;1.1.种群：指生活在一定地域的同种生种群：指生活在一定地域的同种生物的全部个体的总和。物的全部个体的
4、总和。 特点：彼此可以交配实现基因交流。特点：彼此可以交配实现基因交流。 （一）种群是生物进化的基本单位（一）种群是生物进化的基本单位2 2基因库：基因库：种群全部个体所含有的全部基因。种群全部个体所含有的全部基因。 3 3基因频率：基因频率： 在一个种群基因库中，某个基因占全在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。部等位基因数的比率，叫做基因频率。 在一个种群中，某种基因型个体数占在一个种群中，某种基因型个体数占该种群个体总数的比率。该种群个体总数的比率。基因型频率：基因型频率：4.4.基因频率的计算基因频率的计算 某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的
5、基因为A, A, 褐色翅的基因为褐色翅的基因为a a，调查发现，调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占30%30%、60%60%、10%10%、那么、那么A A、a a的基因频率各是多少？的基因频率各是多少？基因频率基因频率= =该基因的总数该基因的总数该等位基因的总数该等位基因的总数 基因频率基因频率= =纯合体基因型频率纯合体基因型频率+ +杂合子基因型频率的一半杂合子基因型频率的一半用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化这一种群繁殖若干代后，其基因这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？频率会不会发生变化呢？问题：问题：探讨：探讨： 亲代
6、子一代 子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%从子代的基因型频率和基因频率的计算从子代的基因型频率和基因频率的计算结果中，发现了什么现象？结果中，发现了什么现象？ 亲代与子代的基因频率与基因型频率亲代与子代的基因频率与基因型频率(1)理想条件下：理想条件下：种群非常大种群非常大所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代代没有迁入和迁出没有迁入和迁出没有自然选择没有自然选择基因都不产生突变基因都不产生突变种群的基因频率保持不变种群的基因频
7、率保持不变(2)自然条件下：如果该种群出现新的突变型如果该种群出现新的突变型, ,也就是产也就是产生新的等位基因生新的等位基因A A2 2, ,种群的基因频率会变化种群的基因频率会变化吗？基因吗？基因A A2 2的频率可能会怎样变化？的频率可能会怎样变化？会。基因会。基因A A2 2的频率是增加还是减少的频率是增加还是减少, ,要要看这一突变对生物体是有益还是有害的看这一突变对生物体是有益还是有害的, , 这往往取决于生物生存的环境。这往往取决于生物生存的环境。在自然界中，由于存在突变、基因重在自然界中，由于存在突变、基因重组、自然选择等因素，种群的基因频率总组、自然选择等因素，种群的基因频率
8、总是在不断变化着是在不断变化着, ,生物也就在不断向前进化。生物也就在不断向前进化。什什么么叫叫种种群群？种种群群基基因因频频率率在在什么条件下不会改变？什么条件下不会改变？温故知新温故知新基因突变的的特点和意义分别是什么基因突变的的特点和意义分别是什么? ?普遍存在普遍存在 随机发生、不定向的随机发生、不定向的频率很低频率很低意义意义： 是新基因产生的途径；是新基因产生的途径； 是生物变异根本来源；是生物变异根本来源； 是生物进化的原始是生物进化的原始材料材料。温故知新温故知新特点：特点：质疑质疑基因突变的基因突变的频率很低频率很低，为什么，为什么能够作为生物进化的原材料？能够作为生物进化的
9、原材料？一个果蝇约有一个果蝇约有104对基因，假定每个基对基因，假定每个基因的突变率都是因的突变率都是105，若有一个中等数量，若有一个中等数量的果蝇种群（约有的果蝇种群（约有10108 8个个体），那么每一个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？代出现基因突变数是多少呢？ 2 104 105 108=2 107算一算算一算基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变可可遗遗传传的的变变异异产生新的等位基因，产生新的等位基因，这就可能使种群的基因这就可能使种群的基因频率改变。频率改变。（二）突变和基因重组产生进化的原材料（二）突变和基因重组产生进化的原材料1 1、突变指基因
10、突变和染色体变异。、突变指基因突变和染色体变异。2 2、突变的有害和有利并不是绝对的、突变的有害和有利并不是绝对的, ,它取它取决于生物的生存环境。决于生物的生存环境。3 3、突变和基因重组、突变和基因重组只产生生物进化的原只产生生物进化的原材料材料, ,不能决定生物不能决定生物进化的方向。进化的方向。自然选择对种群基因频率的影响自然选择对种群基因频率的影响1919世纪世纪, ,桦尺蠖种群中桦尺蠖种群中黑色基因黑色基因(S)(S)频率为频率为5%,5%,浅灰色基因浅灰色基因(s)(s)频率为频率为95%95%2020世纪世纪, ,桦尺蠖种群中黑桦尺蠖种群中黑色基因色基因(S)(S)频率为频率为
11、95%,95%,浅浅灰色基因灰色基因(s)(s)频率为频率为5%5% 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SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，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？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
12、.1%(1)(1) 变变黑黑的的环环境境对对桦桦尺尺蠖蠖浅浅色色个个体体的的出出生生率率有影响吗？为什么？有影响吗？为什么？(2)(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型还是表现型? ?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%(3)(3)根根据据上上面面的的数数据据分分析析，变变黑黑的的环环境境对对桦尺蠖产生了什么样的影响？桦尺蠖产生了什么样的影响？用现代生物进化理论
13、分析英国工业用现代生物进化理论分析英国工业区桦尺蠖体色的进化。区桦尺蠖体色的进化。(1)(1)在在1919世纪中叶以前，浅色的桦尺蠖在长满世纪中叶以前，浅色的桦尺蠖在长满地衣的树干上不易发现，因此容易生存繁殖，地衣的树干上不易发现，因此容易生存繁殖，因而种群中因而种群中S S（黑色）基因频率低。（黑色）基因频率低。(2)(2)随着环境的改变（煤烟污染），浅色个体随着环境的改变（煤烟污染），浅色个体容易被发现，而黑色个体则容易生存。这样，容易被发现，而黑色个体则容易生存。这样，在通过有性生殖产生的后代中，浅色个体数在通过有性生殖产生的后代中，浅色个体数逐渐减少，逐渐减少，s s基因频率也随之降低
14、；而黑色个基因频率也随之降低；而黑色个体数数逐渐增加，体数数逐渐增加，S S基因频率也随之增加。经基因频率也随之增加。经过多代以后，黑色个体就成了常见的类型，过多代以后，黑色个体就成了常见的类型，S S基因频率也达到基因频率也达到95%95%以上。以上。表达表达 在自然选择的作用下，种群的基因频率在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变会发生定向改变, ,导致生物朝着一定的方向导致生物朝着一定的方向不断进化。不断进化。（三）自然选择决定生物进化的方向（三）自然选择决定生物进化的方向种群中产生的变异是不定向的，而选择种群中产生的变异是不定向的，而选择是定向的。是定向的。自然选择淘汰不利变
15、异基因、积自然选择淘汰不利变异基因、积累有利变异基因，使基因频率定向改变。累有利变异基因，使基因频率定向改变。拓展阅读除了自然选择以外，还有一些因素也会影响基因频率的变化。例如，在一个种群中，某种基因的频率为例如，在一个种群中，某种基因的频率为2，如果这个，如果这个种群有种群有50万个个体，含这种基因的个体就有万个个体，含这种基因的个体就有1万个。如果万个。如果这个种群只有这个种群只有50个个体，那么就只有个个体，那么就只有1个个体具有这种基个个体具有这种基因。在这种情况下，可能会由于这个个体偶然死亡或没有因。在这种情况下，可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配，而使这种基因在种群中消失。这种现
16、象叫做交配，而使这种基因在种群中消失。这种现象叫做遗传漂遗传漂变变。一般种群越小，遗传漂变越显著。一般种群越小，遗传漂变越显著。拓展阅读又如，在一个种群中，如果含有又如，在一个种群中，如果含有A基因的个体比含有基因的个体比含有a基基因的个体更多地因的个体更多地迁移迁移到另一个地区，那么，这个种群中到另一个地区，那么，这个种群中A基因和基因和a基因的频率就会发生相应的变化。基因的频率就会发生相应的变化。可见，可见，遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因重要原因。 1. 1. AAAA、AaAa、aaaa的的个个体体分分别别占占24%24%
17、、72%72%、4%4%，那么那么A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？( ) ( ) A. 36% A. 36%和和64% B. 57%64% B. 57%和和43% 43% C. 24% C. 24%和和72% D. 60%72% D. 60%和和40%40%D2 2已已知知人人眼眼的的褐褐色色(A)(A)对对蓝蓝色色(a)(a)是是显显性性。在在一一个个有有3000030000人人的的人人群群中中，蓝蓝眼眼的的人人36003600人人; ;褐褐眼眼的的有有2640026400人人，其其中中纯纯合合体体有有1200012000人人。那那么么，在在这这一一个个人人群群中中A A和
18、和a a的的基因频率分别为基因频率分别为 ( )( ) A 0.64 A 0.64和和0.36 B 0.360.36 B 0.36和和0.64 0.64 C 0.50 C 0.50和和0.50 D 0.820.50 D 0.82和和0.180.18A动动脑？动动脑？3 3、抽样调查某地、抽样调查某地100100位女性和位女性和100100位男性发位男性发现：女性中有现：女性中有5 5位色盲患者和位色盲患者和2020位携带者，位携带者，男性中有男性中有1515位色盲患者，则该地色盲基因位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？的频率约是多少？52 + 20 + 151002 + 100 100%
19、 = 15%基因频率计算的相关类型基因频率计算的相关类型雄配子雄配子雌配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2) 下下列列关关于于基基因因频率率、基基因因型型频率率与与生生物物进化化的叙述正确的是的叙述正确的是()A一一个个种种群群中中，控控制制一一对相相对性性状状的的各各种种基基因因型型频率的改率的改变说明物种在不断明物种在不断进化化B一一个个种种群群中中，控控制制一一对相相对性性状状的的基基因因频率率之之和和为1C基基因因型型为Aa的的个个体体自自交交后后代代所所形形成成的的种种群群中中，A基因的基因的频率大于率大于a基因的基因的频率率D因因
20、色色盲盲患患者者中中男男性性数数量量大大于于女女性性，所所以以男男性性群群体中色盲的基因体中色盲的基因频率大于女性群体率大于女性群体例例例例1 1【思思路路点点拨】本本题考考查基基因因频率率、基基因因型型频率率与生物与生物进化的关系，化的关系，应从以下几个方面入手分析：从以下几个方面入手分析：基因基因频率率变化是生物化是生物进化的化的实质。基因基因频率与基因型率与基因型频率的关系。率的关系。X染色体上基因的基因染色体上基因的基因频率的率的计算方法。算方法。【尝试解答解答】B【互互动探究探究】选项C中中，若若Aa自自交交后后代代中中aa失失去去交交配配能能力力，基因基因频率如何率如何变化？化？【
21、提示提示】A基因基因频率上升，率上升，a基因基因频率下降。率下降。 某某小小岛上上原原有有果果蝇20000只只，其其中中基基因因型型VV、Vv和和vv的的果果蝇分分别占占15%、55%和和30%。若若此此时从从岛外外入入侵侵了了2000只只基基因因型型为VV的的果果蝇，且且所所有有果果蝇均均随随机机交交配配，则F1中中V的的基基因因频率率约是是()A43% B48%C52% D57%【尝试解答解答】B例例例例2 2【互互动探究探究】外外来来果果蝇入入侵侵后后，基基因因型型为vv的的果果蝇所所占占比比例例为多少？多少？【提示提示】约占占27%。【探探规寻律律】有有关关基基因因频率率计算算的的两两点点提提醒醒提提醒醒一一计算算基基因因频率率的的公公式式为：该基基因因总数数/该等位基因等位基因总数数100%提醒二当基因只位于提醒二当基因只位于X染色体上染色体上时，等位基，等位基因因总数不是数不是总人数乘以人数乘以2。而。而应该先先单独求出独求出女性和男性分女性和男性分别含有的基因数再相加。含有的基因数再相加。总总 结结种群基因频率的改变与生物进化种群基因频率的改变与生物进化( (一一) )种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位1、种群、基因库、基因频率等概念、种群、基因库、基因频率等概念2、用数学方法讨论基因频率的变化、用数学方法讨论基因频率的变化
