1、6.2 现代生物进化理论的主要内容 一个基因所控制的性状对个体生存和繁殖后代的贡献越大,拥有该基因的个体的可能越多!当然就会使越来越多的虎拥有自己的拷贝!一、种群基因频率的 改变与生物进化 探究活动 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？在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的表现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才传给后代，因此研究生
2、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。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。如果该绿色个体（Aa）已经很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能遗传给后代？请写出遗传图解。出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中,通过有性生殖才能世代延续。XAAAa绿翅AA绿翅（1）P:Aa绿翅配子 A aAF1:绿翅aa灰翅XAaAa绿翅AA绿翅（2）Aa配子 A aA aAa绿翅P:F1:绿翅绿翅aa灰翅XAaAa绿翅（3）aa配子 A aaP:F1:绿翅绿翅研究生物的进化仅
3、仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还必须研究群体的基因组成变化。这个群体就是种群！(一)种群是生物进化的基本单位 探究活动（二）1.什么叫做种群？生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代.现在练练吧！探究活动（二）2.阅读114页的第三自然段，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？说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水稻、水草B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜C 一块
4、朽木上的全部真菌D.一个池塘中全部鱼下列关于种群的说法不正确的是（）A.种群是生物进化的基本单位B.种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群D.同一种群的个体可以自由交配BC性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。探究活动（三）1.什么是种群的基因库？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。什么是种群的基因频率？在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的 比率叫做基因频率。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
5、分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？（自读115页）A=302+60_200=60%200a=102+60_=40%A+a=1此种基因的个数种群中该对等位基因的总数此种基因的个数=纯合子个体数 X 2杂合子个体数 种群中该对等位基因的总数=个体总数 X 2 通过基因型个体数量计算基因频率某种基因的基因频率=例1、从某种群抽取100个个体，测知基因型AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个。则A基因的频率为230601002100%=60%则a基因的频率为210601002100%=40%2、基因型频率：指在一个进行有性繁殖的群体中，不同基因型所占的比例。已知基因型频率，则
6、基因频率等于包含特定基因的纯合体频率与杂合体频率的一半AA基因频率为30100=0.3Aa基因频率为=0.6aa基因频率为6010010100=0.1则A基因频率为0.3+1/20.6=0.6a基因频率为0.1+1/20.6=0.43.用数学方法讨论基因频率的改变(5)(6)(1)(2)(3)(4)假设115页题目中的种群满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，没有迁入与迁出，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，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）A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。在有性生殖过程中，如果符合以上的
7、理想条件，(1)该种群产生的A 配子和a 配子的比率各是多少?A 60%a 40%卵细胞精子A 60%a 40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一代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：36%24%16%AAAaAa24%aaA 60%a 40%卵子A 60%a 40%精子遗传平衡定律其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。则p+q=1，(pq)2=p22pqq2=1 并得出p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表 杂合子Aa的频率。(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?30%30%30%10%36%48%60%40%
8、16%亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的频率AA()Aa()aa()子代种群的基因频率A()a()亲代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%40%60%40%36%48%16%(4)在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？满足五个假设条件的种群是理想的种群,在自然条件下,这样的种群是不存在的.这也从反面说明了在自然界中,种群的基因频率迟早要发生变化
9、,也就是说种群的进化是必然的.（5）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（基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？与基因突变的普遍性相违背。(6)、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？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，这往往取决于生物生存的环境。用数学方法讨论基因频率的变化 遗传平衡定律 遗传平衡定律是由英国数
10、学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代温伯格定律，它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，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。若种群中一等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，因为(pq)=A%+a%=1，则（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。总结种群基因频率的改变与生物进化(一)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2、用数学方法讨论基因频率的变化现在练练吧！下列关
11、于基因库的叙述正确的是()A一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库 B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库 C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 D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡 CAA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%那么 A、a的基因频率是多少？（）A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%D某种基因的基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率通过基因型频率计算基因频率A=24%+1/2 X 72%=60%据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：IAIA 20%I
12、Ai 30%IBIB 10%IBi 20%IAIB 10%ii 10%计算IB的基因频率。10%+1/2（10%+20%）=25%2、假设一对等位基因Aa的频率为A=0.9,a=0.1,那么AA,Aa,aa三种基因的频率分别为_,_,_.若环境的选择作用使A的频率由0.9降为0.7,选择后第二代基因型为AA,Aa,aa的频率分别为_,_,_;若选取择作用保持不变,后代基因型频率的变化规律是_.0.810.180.010.490.420.09AA型逐渐减少,aa型逐渐增加题解:选择前各基因频率为AA=0.90.9=0.81Aa=20.90.1=0.18aa=0.10.1=0.01选择后第二代各基
13、因型频率为AA=0.70.7=0.49Aa=20.7(10.7)=0.42aa=(10.7)(10.7)=0.09 3、某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：（1）该植物的A、a基因型频率分别是_、_；（2）若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占_、_。这时A、a的基因频率分别是_、_。（3）依现代生物进化理论，这种生物在两年中是否发生进化_？原因_。55%45%42.5%32.5%55%45%没有该生物种群中A、a基因频率没有改变题解：30%AA30%AA20%aa20%aa50%Aa12.5%AA25%Aa12.5%aaAA=42.5%Aa=25%aa=3
14、2.5%A=55%a=45%4、某人群中每10000人中有一白化病患者（aa），问该人群带有a基因的杂合体概率是_。0.0198已知基因型aa的频率为1/10000，即q2=1/10000，则基因a的频率q=0.01，基因A的频率P=1-0.01=0.99则该人群中带有a基因的杂合体Aa=2Pq=2 0.99 0.01=0.0198方法二、题解“方法一、先计算出基因型AA的频率P2=0.992=0.9801再根据群体中三种基因型(AA、Aa、aa）频率之和为1计算出基因型Aa的频率为1-0.9801-0.0001=0.0198求位于性染色体上的基因频率例5、某校的一个生物兴趣小组在研究性学习活
15、动中，开展了色盲普查活动，他们先从全校的1800名学生中随机抽取了180名学生（男女学生各半）做为首批调查对象，结果发现有女性色盲3人，男性色盲8人，女性携带者13人，那么，在该校全体学生中色盲基因的频率约为多少？题解：由于色盲基因及其等位基因只位于X染色体上，而Y染色体上没有对应的基因因此,在180名学生中该等位基因的总数为XB+Xb=(女性)902(男性)901=270色盲基因的总数为Xb=3(女性色盲)213(女性携带者)18(男性色盲)1=27得:色盲基因的频率为:27027 100%=10%10%基因频率的求解和遗传规律的综合运用 6、囊性纤维变性是一种常染色体遗传病。在欧洲的人群中
16、，每2500个人中就有一个患此病。如一对健康的夫妇有一患此病的孩子，此后，该妇女又与健康的男子再婚。再婚的双亲生一孩子患病的机会是多少？_1/100根据题意aa的基因频率=q2=1/2500，可得q=1/50A的基因频率P=1-q=49/50题解：关键求出再婚男子是杂合体的概率。杂合子Aa的基因型频率=2pq=249/501/50=1/25双亲的组合Aa1/25Aa=1/251/4=1/100自然选择对基因频率变化的影响第1年 第2年 第3年 第4年 基因型频率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因频率S20%2
17、3%26.1%29.3%升高s80%77%73.9%70.7%降低P117(二)突变和基因重组产生进化的原材料 基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化.什么是突变？现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、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。普遍性:随机性:稀有性:有害性：不定向性：Aa1或Aa2 基因突变的的特点和意义分别是什么?意义:基因突变尽管是随机的、不定向的，在自然状态下，突变频率很低，但却是普遍存在的，它是新基因产生的途径；是生物变异的根本来源；是生物进化的原始材料。自然界中生物的自然突变频率很低，而
18、且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。1种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向例如：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个体 108种群=2 107结论：突变和基因重组产生进化的原材料 某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐
19、标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是()选择并解释ABCDD(三)自然选择决定生物进化的方向（1）根据前面所学的知识你能做出假设吗？探究活动（四）“探究自然选择对种群基因频率的影响”长满地衣的树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖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
20、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%29.3%14.6%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得体色（表现
21、型）而不是控制体色的基因 自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向桦尺蠖深色浅色栖息环境浅色（个体多）（个体少）栖息环境深色s基因频率降低S基因频率升高浅色深色s基因频率又降低S基因频率又升高s基因频率95%S基因频率95%原因是：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结论：自然选择决定生物进化的方向再来练练兵！结果是：使基因频率定向改变。影响基因频率的因素：突变、基因重组和自然选择生物进化的实质就是：种群是生物进化的单位，也是生物（）的单位。繁殖生物进化=种群基因频率变化种群基因频率发生变化的过程。小结：小结（自然选择决定生物进化的方向）：种群中产生的变异是（）的，经过长期的自然选择
22、，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（），从而使种群的基因频率发生（）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（）决定的。不定向积累定向自然选择种群中产生的变异（）自然选择方向()不定向定向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。这些变化产生的原因是 ()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
23、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_。森林时期工业时期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%C变异原材料选择方向定向的曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断两个种群是否属于一个物种？物种；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”。不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力 马和驴是不是一个物种？在自然界，同一种生物由
24、于地理上的障碍而形成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。隔离地理隔离生殖隔离隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象叫做隔离。东北虎 华南虎 隔离在物种形成中的作用两个不同虎亚种（马和驴杂交产骡）生殖隔离注：不同种群之间一旦产生生殖隔离，就不会有基因交流了。地理隔离地理隔离突变、基因重组、自然选择生殖隔离新物种物种的形成：加拉帕戈斯群岛一的几种地雀南 美 洲 地 雀因地理隔离导致生殖隔离比较常见新物种形成的标志：生殖隔离总结：以（）为核心的现代生物进化理论，其基本观点是（）是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群（）的改变。（）（）及（）是物种形成
25、过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过中，（）产生生物进化的原材料，（）使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，（）是新物种形成的必要条件。自然选择学说种群基因频率突变和基因重组自然选择隔离突变和基因重组自然选择隔离1、突变和基因重组产生进化的原材料 2、自然选择决定生物进化的方向(定向)3、隔离导致物种的形成 1、马（2N64）和驴（2N62）杂交能产生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为（）A、杂交育种B、人工诱变C、基因重组D、生殖隔离2、产生上述情况的原因主要是（）A、染色体结构发生了变化B、马和驴的遗传物质有本质区别
26、C、发生突变D、减数分裂过程中联会紊乱DD练习3、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率是多少？4、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？6%320练习三 共同进化与生物多样性的形成1、共同进化含义 不同物种间的共同进化生物与无机环境之间的相互影响和共同演变2、生物多样性的形成基因多样性（1）生物多样性的内容物种多样性生态系统多样性（2）生物多样性形成的进化历程生物的进化历程可概
27、括为：从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。3、生物进化理论在发展1、共同进化指的是：在 之间、与 之间在相互影响中不断进化和发展。2、生物多样性主要包括 、和 三个层次的内容。3、下列能提高生物多样性的是（）A、把生物进行分类B、来自共同祖先的的遗传C、用进废退D、不同环境的自然选择4、地球上最早的陆生生物类型主要是（）A、蕨类植物B、动物C、裸子植物D、动物和植物DA不同物种生物无机环境基因多样性物种多样性生态系统多样性5、生命诞生的场所是（）A、陆地B、海洋C、空中D、ABC都是6、地球上最早出现的生物代谢类型是（）A、自养型，需氧型B、自养型，厌氧型C、异养型，需氧型D、异养型，厌氧型7、三极生态系统的形成在（）A、中生代B、新生代C、寒武纪D、前寒武纪8、捕食者在生物进化中的作用是（）A、促进种群的发展B、有利于增加物种多样性C、减少种群数量D、减少物种的多样性B