1、第3节种群基因组成的变化与物种的形成一种群基因组成的变化学案设计(一)学习目标1.解释种群是生物进化的基本单位,简述基因频率的概念及基因频率的计算方法。2.说出突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因。3.举例说明自然选择在生物进化中的作用。4.尝试运用数学方法讨论“基因频率的变化”和构建探究“自然选择对种群基因频率变化的影响”的数学模型,来引导学生建构数学模型,理解生物进化的实质。自主预习自主学习11.判断以下生物是否属于一个种群,并回忆种群的概念并分析关键词。(1)一个湖泊中的全部鱼。()(2)一个湖泊中的全部鲤鱼。()(3)一片草地上的全部草。()(4)一片草地上的成年野兔。()(5)种
2、群:生活在的的个体。2.阅读教材P112113,探究并回答问题。(1)种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位?(2)新形成的蝗虫种群与前一年的比较,种群的基因组成是否有变化?自主学习21.基因库:一个种群中所含有的。2.基因频率:在基因库中,占的比率。公式:A%=。3.基因型频率:某种个体数占该种群的比率。公式:AA%=。课堂探究探究一:种群和种群基因库合作探究1例1:在一个种群中随机抽出一定数量的个体,其中,基因型为BB的个体占40%,基因型为Bb的个体占50%,基因型为bb的个体占10%,B和b位于常染色体上,则基因B和b的频率分别是()A
3、.90%,10%B.65%,35%C.50%,50%D.35%,65%例2:某工厂有男女职工各200人,对他们进行调查时发现,女性色盲5人,女性携带者15人。男性色盲11人。色盲基因b位于X染色体上,求Xb的频率。讨论:1.位于常染色体上的基因的基因频率与基因型频率的关系。2.位于X染色体上的基因,在计算基因频率时应该注意哪些问题?自主总结11.常染色体上:男性、女性每个个体可以看作含有两个基因,存在A%=,a%=。2.伴X遗传:女性每个个体可以看作含有个基因,男性只含有个基因,则不适用上述关系。合作探究2小组合作思考讨论以下问题:1.理想条件的含义是什么?2.每一代基因频率(如A%)与雌、雄
4、配子中A配子所占比率存在怎样的关系?3.子代的基因型频率与亲代的基因频率的关系如何?每一代的基因频率与基因型频率的变化如何?4.一个随机交配的群体,某一对相对性状中,aa的基因型频率是0.81,则杂合子Aa的频率是()A.0.1B.0.6C.0.9D.0.18自主总结21.理想条件下,无论自由交配多少代,每一代的基因频率(填“变”或“不变”)。2.理想条件下,无论自由交配多少代,一般基因型频率从第代开始保持不变。探究二:种群基因频率的变化自主学习3阅读教材P112,并回答问题。1.可遗传的变异的来源有哪几个方面?2.基因突变与基因频率的改变有什么关系呢?3.突变和基因重组对于种群遗传组成的改变
5、一样吗?为什么?4.自然界中生物的自然突变频率很低,而且一般对生物体是有害的,那为什么还以此作为生物进化的原材料?5.自然界的生物进化是有方向的,生物具有普遍的适应现象。突变和基因重组产生的变异有方向吗?它们会使生物产生适应性吗?自主总结31.突变和基因重组都属于可遗传变异,可为进化。2.突变和基因重组是随机的、不定向的,因此(填“能”或“不能”)决定生物进化的方向。探究三:自然选择对种群基因频率变化的影响自主学习41.提出问题桦尺蠖种群中S基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越低呢?2.作出假设自然选择使桦尺蠖种群基因频率改变。3.设计探究方案(1)表格计算思路:先计算每年各种基因型个体的数
6、量,然后再计算各种基因型个体占的比例,最后计算基因频率。(2)1870年后桦尺蠖的体色、基因型频率、基因频率的变化表格。第1年第2年第3年第4年体色浅色30%34.4%39.1%44%黑色70%65.6%60.9%56%SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.3%ss70%65.6%60.9%56%基因频率S20%23%26%29%s80%77%74%71%4.结论:自然选择使桦尺蠖种群中基因频率改变。合作探究31.在这个探究实验中根据上面的数据分析,树干变黑这一环境条件对桦尺蠖产生了什么样的影响?原因是什么?2.在自然选择中,直接受选择的是基因型还是表型?3.
7、在自然选择中,桦尺蠖的进化是指的浅色个体体色逐渐变深吗?4.应用以上所学内容分析:害虫的抗药性出现在喷药前还是之后,药物起什么作用?自主总结41.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。2.决定生物进化的方向。3.生物进化的实质:。4.引起基因频率改变的因素:突变、选择。核心素养专练1.下列哪项属于种群?()A.一个池塘中所有鱼类B.一块稻田里的所有昆虫C.一片草地的所有蒲公英D.分散在各湖泊、河流的鲤鱼2.生物进化的基本单位是()A.个体B.基因C.种群D.群体3.若一个种群中某一性状出现的频率增加,这很可能是()A.这个性状对环境有很强的适应性B.该群体中具有此性状的纯合子
8、多C.这个性状的出现是由环境变化引起的D.控制这个性状的基因为隐性4.使用某种农药来防治害虫,时间愈长,效果愈差的原因是()A.农药诱导害虫产生了抗药性B.农药使害虫产生了隔离C.农药选择并积累了害虫抗药性D.害虫在农药作用下,抗药性越来越强5.如果在一个种群中,基因型AA的比例为25%,基因型Aa的比例为50%,基因型aa的比例为25%,已知基因型aa的个体失去求偶和繁殖的能力,则随机交配一代后,基因型aa的个体所占的比例为()A.1/16B.1/9C.1/8D.1/46.注射抗流感疫苗可以预防病毒性流感的发生。但是,流感似乎防不胜防,不断有新的流感病毒出现。这些不断出现并引起流感爆发的新病
9、毒是()A.病毒对新环境适应的结果B.定向变异的结果C.基因突变的结果D.病毒对疫苗选择的结果7.某小岛上原有果蝇20 000只,其中基因型VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇,且所有果蝇均随机交配,F1中V的基因频率约为()A.43%B.48%C.52%D.57%8.据调查,某小学的小学生中,基因型的比例为XBXB(42%)、XBXb(7%)、XbXb(1%)、XBY(46%)、XbY(4%),则在该地区XB的基因频率是()A.91.3%B.8.7%C.74.7%D.35.3%9.关于在自然条件下,某随机交配种群中等位基因A、a
10、频率的叙述,错误的是()A.在某种条件下两种基因的频率可以相等B.该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关C.一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境D.持续选择条件下,一种基因的频率可以降为零10.某种群中AA、Aa、aa的基因型频率如图甲所示,图中阴影部分表示繁殖成功率低的个体。则该种群经选择后,下一代中三种基因型频率的结果最可能是()甲 11.“基因突变对绝大多数个体是不利的,但却是生物进化的重要因素之一”。你认为这一说法()A.正确,基因突变虽对多数个体不利,但它为定向的自然选择提供了原材料,为生物的进化奠定了基础B.正确,基因突变对多数个体不利,但突变的方向与生物进化的方向是一
11、致的C.不正确,因为基因突变不利于个体的繁殖,会导致物种的绝灭D.不正确,因为基因突变会导致个体死亡,不利于生物进化12.某小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因,w代表联趾(趾间有蹼)基因,下图表示这两种性状比例变化的过程。(1)由于蜥蜴过度繁殖,导致加剧。(2)小岛上食物短缺,联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升,其原因可能是。(3)如图所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是因为蜥蜴群体内的发生了改变。(4)从生物多样性角度分析,如图所示群体中不同个体的存在反映了多样性。参考答案自主预习自主学习11.(1)(2)(3)(4)(5)一定区域同种
12、生物全部2.(1)种群是生物繁殖、进化的基本单位。(2)有。自主学习21.全部个体全部基因2.某个基因全部等位基因数100%3.基因型个体总数100%合作探究1例1:B例2:Xb=100%=100%=6%讨论:略自主总结11.AA%+1/2Aa%aa%+1/2Aa%2.两一合作探究21.种群数量足够大;全部的雌雄个体间都能自由交配并产生后代;没有迁入与迁出;没有自然选择;也没有突变。2.相等。3.AA%=(A%)2Aa%=2A%a%aa%=(a%)2不变。4.D自主总结21.不变2.2自主学习31.基因突变、基因重组和染色体变异。其中,基因突变和染色体变异统称为突变。2.基因突变可以产生新的等
13、位基因,是可遗传变异的根本来源,是种群基因频率改变的基础。3.不一样。因为只有基因发生改变才能出现新基因,才能丰富基因库,改变基因频率。基因重组可以增加基因型的种类,但不能产生新基因。4.种群包括很多个体,个体包括很多基因,所以种群发生突变的量是很大的。突变的有利或有害并不是绝对的,而是相对的,它取决于生物的生存环境。5.突变和基因重组都是随机的,不定向的,它只为进化提供原材料,不能决定生物进化的方向。自主总结31.提供原材料2.不能自主学习42.定向4.定向合作探究31.影响:黑色个体数量增加,浅色个体数量减少;S基因频率增加,s基因频率减少。原因:在树干变黑这一环境中,很多浅色个体可能在没
14、有交配、产卵前就已被天敌捕食,产生后代的机会少,相应的基因频率不断降低。2.表型(天敌看到的是桦尺蠖的体色)。3.不是,进化是指在桦尺蠖种群中,黑色个体所占比例增加,浅色个体所占比例降低。4.之前。药物起自然选择的作用而非诱变的作用。自主总结41.定向改变2.自然选择3.种群基因频率的改变核心素养专练1.C2.C3.A4.C5.B6.C7.B8.A9.B10.B11.A12.(1)生存斗争(种内斗争)(2)联趾型个体趾间有蹼,适于游泳,可以从水中获取食物。因此,在岛上食物短缺时,联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可)(3)基因频率(4)基因学案设计(二)学习目标1.解释种群是生物进化的基本单
15、位,简述基因频率的概念及基因频率的计算方法。2.说出突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因。3.举例说明自然选择在生物进化中的作用。4.尝试运用数学方法讨论“基因频率的变化”和构建探究“自然选择对种群基因频率变化的影响”的数学模型,来引导学生建构数学模型,理解生物进化的实质。自主预习一、种群和种群基因库1.种群含义:生活在一定区域的生物个体的集合。2.基因库与基因频率(1)基因库:一个种群中所含有的。(2)基因频率:在一个种群基因库中,的比率。二、种群基因频率的变化可遗传变异的来源三、自然选择对种群基因频率变化的影响1.选择的对象:(1)直接作用对象:个体的。(2)最终选择的对象:决定表型的
16、。2.选择的结果:基因方面:种群会发生改变。课堂探究探究一:探讨种群与进化的关系1.以下三幅图片代表的群体是否都属于种群?说明作出判断的理由。2.火车站聚集的人群不属于种群,你能说明原因吗?3.唐代和现代生活在山东半岛的人群是否属于同一种群?思考与讨论:某昆虫种群中,绿色翅的基因为A,红色翅的基因为a,调查发现,AA、Aa、aa的个体分别占20%、60%、20%,那么A和a的基因频率各是多少?1.如果让该种群中的个体随机交配,依据孟德尔遗传定律,子一代、子二代的基因型频率和基因频率又会怎样呢?2.分析后代的基因型频率和基因频率的计算结果,尝试解释出现这种结果需具备的条件。拓展:种群基因频率及基
17、因型频率的变化将遵循哈迪温伯格平衡定律,符合公式p+q=1和(p+q)2=1,其中p表示等位基因中显性基因的频率,q表示等位基因中隐性基因的频率,p2表示显性纯合子的基因型频率,q2表示隐性纯合子的基因型频率,2pq表示杂合子的基因型频率。练习:基因a是控制人白化病的基因,纯合子aa表现为白化病。调查发现,某人群中每10 000人有一个白化病患者,求白化病基因及其显性基因的频率。3.倘若该图片中的种群翅色由红色转为绿色,其控制翅色的基因将如何变化?方法归纳:(1)通过基因型求基因频率例1:在一个种群中随机抽出100个个体,其中基因型为AA的个体24个,基因型为Aa的个体72个,基因型为aa的个
18、体4个,那么基因A和a的频率分别是()A.24%,72%B.36%,64%C.57%,43%D.60%,40%(2)通过基因型频率求基因频率例2:在一个自由交配的种群中,如AA个体占18%,Aa个体占82%,假设隐性个体全部淘汰,试计算这个种群中A和a的基因频率。例3:对某校学生进行红绿色盲遗传病调查后发现: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,那么该群体中红绿色盲基因的频率是()A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%探究二:突变和基因重组及自然选择在生物进化中的作用1.所有的变异都能导致基因频率的改变吗?为什么?2.在三种可遗传的变异中,基因突变和
19、染色体变异可以统称为突变。突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗?为什么?3.在自然情况下,突变的频率很低,且多数有害,对生物进化有重要意义吗?自然界生物进化是有方向的,生物具有普遍的适应现象。突变和基因重组产生的变异有方向吗?它们会使生物产生适应性吗?思考与讨论:变异不能决定生物进化的方向,那么生物进化的方向是由什么因素决定的呢?请阅读教材P113“探究实践”中的资料,根据资料内容引导学生提出问题:“浅色桦尺蠖为什么越来越少?”“桦尺蠖种群中ss基因型频率为什么越来越低?”“桦尺蠖种群中s(S)的基因频率为什么越来越低(高)?”“桦尺蠖种群中S(s)基因频率为什么定向改变了?”请同学们对
20、上述问题作出合理的解释。作出假设:自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。指导学生阅读有关内容,分组讨论情境中的有关问题,进行计算并将结果填写在表格中:第1年第2年第3年第4年SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%分析这些结果,会得到怎样的结论?总结:为生物进化提供了原始材料,可以使基因频率发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。核心素养专练1.下列关于种群的说法,错误的是()A.生物进化的基本单位是种群B.一个池塘中全部的鱼是一个种群C.一个种群的全部基因叫作该种群的基因库D.种群是生物繁殖的基本单位2.家蝇对拟除虫菊酯类杀虫
21、剂产生抗性,原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。下表是对某市不同地区家蝇种群关于该杀虫剂的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。下列叙述正确的是()家蝇种群来源敏感型纯合子(%)抗性杂合子(%)抗性纯合子(%)甲地区78202乙地区64324丙地区84151A.上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因中碱基对缺失的结果B.甲地区家蝇种群中抗性基因频率为22%C.比较三个地区家蝇种群抗性基因频可知,乙地区家蝇种群抗性基因突变率最高D.丙地区家蝇种群敏感性基因频率高是自然选择的结果3.某植物种群中,AA个体占16%,aa个体占36%,该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频
22、率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为()A.增大、不变、不变、不变B.不变、增大、增大、不变C.不变、不变、增大、不变D.不变、不变、不变、增大4.下列与生物进化相关的叙述,正确的是()A.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5.在一个种群中随机抽取一定数量的个体,其中基因型为AA的个体占总数的24%,基因型为Aa的个体占总数的72%,基因型为aa的个体占总数的4%,那么,A和a的基因频率分别是()A.24%和72%B.36%和64%C.57%和43%D.60%和40%6.某学校男女生比例为11,红绿色盲
23、(由基因B、b控制)患者占0.7%(患者中男女=21),红绿色盲基因携带者(表型正常)占5%,那么该校学生中Xb的基因频率是()A.3.96%B.3.2%C.2.97%D.0.7%7.下列有关种群基因库的叙述中,不正确的是()A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B.生物的个体总是要死亡的,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因D.基因突变可以改变基因库的组成8.“蝴蝶泉头蝴蝶树,蝴蝶飞来千万数。首尾连接数公尺,自树下垂疑花序。”每年的四五月间,大理蝴蝶泉一带有数量庞大的大丽王蝴蝶种群,它们的翅色有黄翅黑斑和橙黄黑斑两种。研究发现,黄翅黑斑(
24、A)对橙黄黑斑(a)是显性,且亲代基因型及比例是AA(30%)、Aa(60%)、aa(10%)。若它们随机交配,请根据孟德尔的分离定律计算,并回答问题:(1)子代的基因型频率是。(2)若要使蝴蝶后代的基因频率维持在这一理想状态下,除题干给出的特点外还应具备哪些条件?(3)近年发现该种群出现了突变的白翅蝶,专家分析该种群的基因频率将会发生改变。请分析白翅基因的频率可能会怎样变化。参考答案自主预习一、1.同种全部2.(1)全部个体全部基因(2)某个基因占全部等位基因数二、基因突变染色体变异突变三、1.(1)表型(2)基因型2.基因频率定向课堂探究探究一1.前两者属于种群。生活在同一区域的同种生物全
25、部个体叫作种群,种群的个体并不是机械地集合在一起。2.火车站聚集的人群是机械的集合,彼此之间无关联。3.不属于。思考与讨论该种群基因A的频率为50%,基因a的频率为50%。1.基因频率在亲代和子代中是稳定不变的,基因型频率到子二代也会稳定下来。2.a.该种群非常大;b.所有的雌雄个体都能自由交配;c.没有迁入和迁出;d.自然选择对不同表型的个体没有作用;e.这对基因不发生突变和携带这对基因的染色体不发生变异。练习a的基因频率q=0.01,则p=1-q=1-0.01=0.99。3.A基因增多,a基因减少。由此引导得出生物进化的实质就是基因频率的改变。方法归纳例1:根据上面的公式得,A基因频率=(
26、224+72)/(1002)100%=60%,则a基因频率=40%。例2:A的基因频率=AA+1/2Aa=18%+1/282%=59%,a的基因频率是1-59%=41%。例3:C探究二1.只有可遗传的变异才能导致下代基因型频率和基因频率的改变。2.不一样。因为只有基因发生改变才能出现新基因,才能丰富基因库,改变基因频率。重组可以增加基因型的种类。3.突变和重组都是随机的、不定向的,它只是为进化提供原始材料。答案提示:自然选择使种群基因频率发生定向改变。环境对桦尺蠖产生了怎样的影响?在自然选择作用中,直接受选择的是基因型还是表型?思考与讨论环境的选择作用越大,基因频率的改变幅度就越大。在黑色背景下,浅色桦尺蠖被天敌发现和捕食的概率大于黑色的桦尺蠖,黑色背景不影响桦尺蠖的生存和繁殖,直接受选择的是表型。总结:突变和基因重组自然选择核心素养专练1.B2.C3.C4.B5.D6.A7.C8.(1)AA 36%、Aa 48%、aa 16%(2)没有迁入和迁出,没有基因突变,不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的。(3)如果该性状适应环境,则控制白翅的基因频率会增大;如果该性状不适应环境,则控制白翅的基因频率会减小。
