1、第7章 现代生物进化论 第2节 现代生物进化理论的主要内容 第1课时 种群基因频率的改变与生物进化 学 习 目 标核 心 素 养 1.解释种群、基因库和基因频率的概念。2.种群基因频率的计算和影响因素分析。(重、难点)3.解释生物进化的实质。(重点)1.通过用数学方法讨论基因频率的变化，掌握基因频率和基因型频率的相关计算。2.结合某海岛上残翅和无翅昆虫的形成过程等事实，阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。3.通过探究自然选择对种群基因频率的影响，理解自然选择决定生物进化的方向。自 主 预 习 探 新 知 一、种群是生物进化的基本单位 1种群(1)概念：三要素生活在_生物个体(2)特点：种群是
2、生物和的基本单位。2基因库 由一个种群中个体所含有的基因构成。一定区域同种全部进化繁殖全部全部3基因频率 一个种群基因库中，某个基因占的比率。二、突变和基因重组产生进化的原材料 1可遗传的变异的来源基因重组统称为 全部等位基因数基因突变染色体变异突变2可遗传的变异是进化的原材料(1)可遗传的变异的形成：基因突变产生的，通过_过程中的基因重组，可以形成多种多样的。(2)可遗传的变异的特点_ 等位基因有性生殖基因型随机性不定向性(3)可遗传的变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定。3可遗传的变异的利害性：变异的有利和有害是的，是由决定的。4种群基因突变数个体基因数个体数。生物进化的方向相对
3、生存环境突变率三、自然选择决定生物进化的方向 1原因：不断淘汰发生的个体，选择保留发生的个体。2选择的对象(1)直接作用对象：个体的。(2)实质：决定表现型的。不利变异有利变异表现型基因3选择的结果(1)生物性状上：朝着变异的方向不断进化。(2)基因上：种群会发生改变。4进化的实质：种群的改变。有利基因频率定向基因频率判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1一个池塘中全部的鱼是一个种群。()2生物进化的实质是种群基因频率的变化。()3自然选择决定了生物变异和进化的方向。()4生物进化的原材料源于基因突变和基因重组。()5自然选择过程中，直接受选择的是表现型。()提示：1.一个池塘中的鱼包括多个
4、物种，而种群是同种生物所有个体的总和。2 3 生物变异是不定向的，自然选择决定了生物进化的方向，但不能决定生物变异的方向。4 基因突变、染色体变异和基因重组产生生物进化的原材料。5 合 作 探 究 攻 重 难 种群是生物进化的基本单位问题探究 1在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型 AA 的个体占 24%，基因型 Aa 的个体占 72%，基因型 aa 的个体占 4%。该种群中基因 A 和基因 a 的频率分别是多少？提示：A%AA%1/2Aa%60%；a%aa%1/2Aa%40%。2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，患者为 5 人，
5、男性患者为 11 人。那么，这个群体中色盲基因的频率为多少？提示：据题意分析，XBXb 有 15 人，XbXb 有 5 人，XbY 有 11 人，所以，Xb 共有 36 个，女性有 2 条 X 染色体，男性只有 1 条 X 染色体，所以等位基因总数2002200600。因此，Xb 的基因频率是 36/600100%6%。归纳总结 1以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例(1)A 或 a 的基因频率为 该基因数A或a该基因及其等位基因总数Aa100%(2)AA 或 Aa 或 aa 的基因型频率为 该基因型个体数AA或Aa、aa种群个体总数100%题型一 已知调查的各种基
6、因型的个体数，计算基因频率 某基因频率该基因总数该基因及其等位基因总数100%A2AAAa2AAAaaa100%aAa2aa2AAAaaa100%A、a 为基因，AA、Aa、aa 为三种基因型个体数。题型二 已知基因型频率求基因频率 常染色体上一个等位基因的频率该等位基因纯合子的频率1/2杂合子的频率 AAA1/2Aa；aaa1/2Aa。题型三 X 染色体上基因的基因频率的计算 XY 型性别决定的生物，基因在 X 染色体上，Y 染色体上无等位基因，计算时只计 X 染色体上的基因数，不考虑 Y 染色体。ZW 型性别决定也是这样。例如：N 表示个体数。XbXbXBXb2NXbXbNXBXbNXbY
7、2NXXNXY 不涉及 Y 染色体，XBXb1。题型四 利用哈代温伯格定律，由基因频率计算基因型频率(1)成立前提 种群非常大；所有雌雄个体之间自由交配；没有迁入和迁出；没有自然选择；没有基因突变。(2)计算公式 当等位基因只有两个时(A、a)，设 p 表示 A 的基因频率，q 表示a 的基因频率，则基因型 AA 的频率为 p2，Aa 的频率为 2pq，aa 的频率为 q2。如果一个种群达到遗传平衡，其基因型频率应符合：p22pqq21。误区警示：伴 X 染色体遗传病中，男性中患者的表现型概率色盲相关基因型XbY的频率相关基因b的频率。2自交、自由交配与基因频率改变的关系(1)自交是指基因型相
8、同的个体交配，雌雄同株植物是指自花传粉。结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，在无选择条件下，各基因频率不变。(2)自由交配是指种群内不同基因型的个体间相互交配。在无选择的条件下，基因频率、基因型频率均保持不变，相关计算可按哈代温伯格定律进行。(3)只要种群的基因频率不变，即使基因型频率改变，种群也未发生进化。1现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对 A 和 a 基因控制的性状没有作用。种群 1 的 A基因频率为 50%，a 基因频率为 50%；种群 2 的 A 基因频率为 70%，a基因频率为 30%，假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，
9、两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中 Aa 的基因型频率是()A24%B48%C56%D64%B 由于这两个种群大小相等，因此两个种群合成一个种群后，该种群的基因频率是 A(70%50%)260%，a(30%50%)240%。根据题干信息“该种群非常大、个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对 A 和 a 基因控制的性状没有作用”可知，遵循遗传平衡定律，所以两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中 Aa 的基因型频率60%40%248%。2调查某校学生中某种性状的各种基因型及比例如表所示，则该校学生中 XB 和 Xb 的基因频率分别是()基因型 XBXB XB
10、Xb XbXb XBY XbY 比例(%)41201362 A.88%、12%B76%、24%C85.2%、14.8%D12%、88%C 假定调查人数是 100 人，则女生 XBXB 有 41 人，XBXb 有 20人，XbXb 有 1 人，男生中 XBY 有 36 人，XbY 有 2 人，则 XB 的基因频率是(4122036)(62238)100%85.2%，Xb 的基因频率是 185.2%14.8%。突变和基因重组产生进化的原材料、自然选择决定生物进化的方向问题探究 请根据图示，结合教材相关内容，回答下列问题：(1)桦尺蠖种群中产生的可遗传变异有哪些类型？提示：突变(包括基因突变和染色体
11、变异)和基因重组。(2)所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？提示：基因突变和染色体变异可导致种群基因频率的改变，基因重组以及不可遗传的变异不会使种群基因频率发生改变。(3)对桦尺蠖种群来说，在自然选择过程中直接受选择的是表现型还是基因型？为什么？提示：直接受选择的是表现型。因为天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。(4)桦尺蠖种群发生进化了吗？生物进化的实质是什么？提示：桦尺蠖种群发生进化了。生物进化的实质是种群基因频率的改变。(5)决定桦尺蠖进化方向的是变异还是自然选择？为什么？提示：自然选择。因为变异是不定向的，自然选择是定向的，自然选择决定生物进化的方向。归纳总结 1理解“可遗传的
12、变异”的含义(1)来源：基因突变、基因重组以及染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变，都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因。(2)数量大 突变数大：突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。基因重组：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。(3)意义：为生物进化提供原材料，但不能决定生物进化的方向。2自然选择决定生物进化的方向(1)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
13、会逐渐提高。具体过程是：种 群 中 产 生 变 异(不 定 向)自然选择不利变异被淘汰有利变异积累(定向)基因频率定向改变生物朝一定方向进化。(2)自然选择的对象 直接对象是生物的表现型。间接对象是相关的基因型。根本对象是与表现型相对应的基因。(3)生物进化的实质：种群基因频率的改变。(4)生物进化的方向：变异是不定向的，自然选择是定向的，定向的自然选择决定了生物进化的方向。1下列有关变异和进化的叙述，不正确的是()A新物种形成的标志是产生了生殖隔离，进化的实质是种群基因频率的改变 B种群中控制某性状的全部等位基因称为种群的基因库 C具有生殖隔离的两个物种未必存在地理隔离 D生物变异的有利性是
14、相对的，自然选择决定生物进化的方向 B 种群的基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。2桦尺蠖的体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蠖种群分成两组，分别迁移到 A、B 两个区域，A地是煤炭工业重镇，B 地是闭塞的山区，数年后抽样调查，结果如表所示。下列有关说法中不正确的是()区域 SS(%)Ss(%)ss(%)A80182 B2890 AA 地 S 基因的频率为 89%，B 地 S 基因的频率为 6%BA 地的大部分 s 基因突变为 S 基因，故 S 基因的频率升高 C从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的 D从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因
15、频率的变化 B 由题干中的数据可知，A 种群内 S 基因的频率(80218)/(80218222)100%89%，s 基因的频率189%11%：而 B 种群内 S 基因的频率(228)/(1002)100%6%，s 基因的频率16%94%。可见 A 种群内控制黑色的 S 基因的频率较高，而 B 种群内控制浅色的 s 基因的频率较高，这些不同与这两个种群的生活环境有关。A 种群生活在污染严重的环境中，而 B种群生活在基本未受污染的环境中。可见生物进化的实质是自然选择使生物的基因频率发生改变。课堂小结 知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳 1.一个种群中全部个体所含有的全部基因称为基因库。
16、2.种群是生物进化的基本单位。3.突变和基因重组产生进化的原材料。4.自然选择决定生物进化的方向。5.生物进化的实质是基因频率的改变。当 堂 达 标 提 素 养 1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 C 基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上具有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因，A 正确，C 错误。种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，
17、会代代相传，B 正确。可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D 正确。2根据现代生物进化理论判断，下列说法正确的是()A自然选择决定了生物变异和进化的方向 B生物进化的实质是种群基因型频率的改变 C种群内基因频率的改变在世代间具有连续性 D种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小 C 变异是不定向的，自然选择不能决定生物变异的方向，但能决定生物进化的方向，A 错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，B 错误；通过遗传能使种群基因频率的改变在前后代保持一定的连续性，C 正确；种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大，D 错误。3下列有关物种形成的说法不正确的是()A自然选择可以定向改
18、变种群的某些基因频率，因而可能导致新物种的形成 B突变和基因重组可以使种群产生定向变异，因而可能导致新物种的形成 C突变和基因重组、自然选择及隔离，是物种形成的三个基本环节 D一些生物经过长期的地理隔离，最后出现生殖隔离，而导致新物种的形成 B 突变具有不定向性，突变和基因重组只能产生进化的原材料，不能决定生物进化的方向。4某植物种群中，r 基因纯合的个体不能存活。已知该种群的基因型分别为 YYRR、YyRR、yyRR、YYRr、YyRr、yyRr，它们的基因型频率依次为 30%、20%、20%、10%、10%、10%。则 Y和 y 的基因频率依次为()A55%和 45%B45%和 55%C2
19、7.5%和 22.5%D22.5%和 27.5%A 基因频率是该基因占所有等位基因数的比率，而与非等位基因无关，由题中数据可知，YY 占 40%，Yy 占 30%，yy 占 30%，所以 Y 的基因频率为 40%30%(1/2)55%，y 的基因频率为45%。5在一个海岛中，一种海龟中有的脚趾是连趾(ww)，有的脚趾是分趾(Ww、WW)。连趾海龟便于划水，游泳能力强，分趾海龟游泳能力较弱。开始时，连趾和分趾的基因频率各为 0.5，当岛上食物不足时，连趾的海龟更容易从海中得到食物。若干万年后，W 的基因频率变为 0.2，w 的基因频率变为 0.8。(1)该 种 群 中 所 有 海 龟 所 含 有
20、 的 全 部 基 因 称 为 该 种 群的，基因频率发生变化后，从理论上计算，杂合子占分趾海龟的比例为。(2)该种群中海龟多种多样的类型来源于可遗传的变异，但由于变异是的，因此只为生物进化提供原材料，而进化的方向则由决定。(3)该海龟种群(填“是”或“否”)发生了进化，理由是。解析(1)一个种群中所有个体所含的全部基因，称为该种群的基因库；由题意可知，基因频率发生变化后，WW 的基因型频率0.20.2100%4%，ww 的基因型频率0.80.8100%64%，Ww 的基因型频率164%4%32%，因此杂合子占分趾海龟的比例为 32%(4%32%)8/9。(2)该种群中海龟有多种多样的类型，其中可遗传的变异来源于突变和基因重组，但由于变异是不定向的，因此只是产生了进化的原材料，进化的方向是由自然选择决定的。(3)生物进化的实质是种群基因频率的改变，该海龟种群中基因频率发生了改变，因此海龟发生了进化。答案(1)基因库 8/9(2)不定向 自然选择(3)是 种群基因频率已经改变 点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!