【人教版】高中生物必修二《 7_2_1 种群基因频率的改变与生物进化》课件 23页

Content 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.种群的含义和特点 （１）含义：生活在一定区域的 。 (2)特点：a.是 的基本单位。 b.彼此可以交配并通过繁殖将 传给后代。 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，某个基因占 的比率。 二、突变和基因重组产生进化的原材料 同种生物的全部个体 生物进化 各自的基因 全部个体 全部基因 全部 等位基因数 基因突变 染色体变异 突变 统称为 1.可遗传变异的来源 基因重组 在自然选择的作用下，种群的 会发生 ，导致生物 不断进化。 2.可遗传变异是进化的原材料的原因 （１）可遗传变 异的形成 a.基因突变产生 b.通过 过程中的基因重组，可 以形成多种多样的 （２）可遗传变异的特点 a. b. （3）可遗传变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定 。 三、自然选择决定生物进化的方向 朝着一定的方向 等位基因 有性生殖 基因型 随机性 不定向性 生物进化的方向 基因频率 定向改变 Content 学点一 种群是生物进化的基本单位 1.种群的概念 （1）概念：生活在一定区域的（即同一地点的）同种生物的全部个体。种群是生物繁殖后代的基本单位。 说明：把种群作为生物进化的基本单位的原因是：种群是生物繁殖的基本单位。 Content （2）理解：①对于种群的概念，首先要抓住两个要素，一是“同种”，二是“全部”。如：树、鱼、鸟、蛇等都不是物种名，松树、竹子等也都不是具体的物种，而各是一类生物。一类生物可有很多种，如松树有马尾松、红松、白皮松等种。金环蛇、黑眉锦蛇、眼镜蛇是种，而蛇不是种。 ②种群具有时空限制，离开一定的空间和时间，种群是不存在的。如：徐州云龙湖冬季有野鸭种群，不能说什么季节都有野鸭种群。 ③种群不是个体的简单相加、机械地结合在一起。因为一个种群的个体相互间不是孤立存在的，而是通过种内关系组成了一个有机的整体。个体之间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代，因此，从宏观方面看，种群是生物繁殖的基本单位，从微观方面看，生物进化的实质是种群基因频率的改变。所以，它又是进化的基本单位。 2.种群的基因库 （1）概念：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。 说明：一个种群的某个个体所含有的全部基因不能叫做种群的基因库。 （2）每个种群都有自己的基因库，种群中的个体有生有灭，而基因库却在前后代遗传过程中保存和发展。 ×100% 基因频率= 某种基因的数目 控制同种性状的等位基因的总数 3.种群的基因频率 （1）概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。 （2）计算：先分别求出某种基因的个数和全部的控制同种性状的等位基因的总数（可通过随机取样而获得），然后按下列公式计算，其比值即为某基因在该种群中的基因频率。 Content (3)假设条件下的计算方法 假设种群非常大，雌雄个体间都能自由交配，没有大量的迁入和迁出，没有该对等位基因决定的性状的优胜劣汰，我们就可以根据基因型频率计算基因型的频率，反之亦可。 具体算法是：①已知A基因的频率是A%，a基因的频率是a%，则该种群中基因型为AA的个体占A%×A%，基因型为aa的个体占a%×a%，基因型为Aa的个体占A%×a%×2。 ②已知某种群中基因型为AA的个体占X%，则A基因的频率是X%，a基因的频率是1- X%；或已知基因型是aa的个体占Y%，则a基因的频率是 Y%，A基因的频率是1- Y%。 Content 【例1】 下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是 ( ) A.一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变说明物 种在不断进化 B.一个种群中，控制一对相对性状的基因频率之和为1 C.基因型为Aa的个体自交后代所形成的种群中，A基因的频率大于a 基因的频率 D.因色盲患者男性数量多于女性，所以男性群体中色盲的基因频率 大于女性群体 B 【解析】生物进化的实质为种群基因频率的改变，基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。控制一对相对性状的基因频率之和为1。适应环境的个体得到保留，可以是隐性基因控制的性状，也可以是显性基因控制的性状，所以无法判断是A还是a的基因频率高。由于男性中只有一条X染色体，色盲为伴X隐性遗传病，故男性患色盲的几率大于女性，但是色盲基因在男性群体和女性群体中基因频率是相同的。 Content 选项C中，若Aa自交后代中aa失去交配能力，基因频率如何变化？ A基因频率上升，a基因频率下降。 1.已知某种群中，AA的基因型频率为30％，aa的基因型频率为26％，则 该群体的个体自交，Ｆ １ 中基因型为ＡＡ的个体所占的频率为 ( ) A.２０％ B.４１％ C.５０％ D.７４％ B 学点二 突变和基因重组产生进化的原材料 1.可遗传变异是生物进化的原材料 （1）来源：基因突变、基因重组和染色体变异。 （2）基因突变和染色体变异统称为突变。 （3）突变能为生物进化提供原材料。 ①突变的普遍性：无论是低等生物，还是高等生物以及人，都可能发生基因突变。 ②突变的低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。但是，由于种群由许多个体组成，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代都会产生大量的突变。 ③突变的多害性：虽然大多数基因突变对生物是有害的，但是，突变对生物体有害或者有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。 2.可遗传变异不能决定进化的方向 （1）突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。 由于基因突变是不定向的，突变的结果可产生相应的等位基因。如前所述，假如人的23对同源染色体上都有一对等位基因，通过减数分裂和受精作用，在后代中则可产生6×10 7 个以上基因重组类型，使种群中出现大量的可遗传变异，从而使突变基因频率扩增。由于这些变异的产生是不定向的，故无法定向改变基因频率。 （2）由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。 Content 【例2】 １９５０年，为除去对农作物构成重大危害的兔，澳洲使用了 能引起兔产生致命疾病的病毒。如图所示为对此后六年间兔的死 亡率和病毒毒性变化进行调查的结果。生物学家从下面的结果中得 知一种事实，即兔因发生遗传性的变异而对病毒产生抗性，病毒也 因可遗传的变异而毒性减小，并以此为根据而得出结论：在较短的 期间内，兔和病毒已协同进化了。它们协同进化的原因是（ ） ①隔离 ②自然选择 ③突变 ④定向进化 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ Content 【答案】C 【解析】 本题综合考查了达尔文自然选择学说、现代生物进化理论和生物进化与生物多样性的关系及种间关系，题目的综合性较强。主要考查目标是学生获取信息的能力、推理能力和对基本概念的理解能力。题目中除给出了丰富的图形信息外，还提供了较多的文字说明材料，目的是为学生获取解答问题所需的信息提供必要的帮助。这是近几年高考题的常考形式，因此平时要注意图形与文字之间信息转换能力的训练。 Content 1.在例2中兔对病毒产生抗性的变异是在接触病毒之前还是接触病毒之后？ 接触病毒之前。 2.从例2的图中可以看出刚使用病毒时兔的死亡率很高，而随着病毒使用时间的延长，兔的死亡率开始下降，这是什么原因造成的？ 随着时间延长，兔体内抗病毒的基因频率上升。 Content 2.有关基因频率和生物的关系，以下说法正确的是 （ ） A.生物只要发生进化，基因频率就会改变 B.只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变 C.基因频率的改变不一定引起生物的进化 D.生物在进化过程中不一定引起基因频率的改变 A Content 现象 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蠖，在 19 世纪中叶以前几乎都是浅色型的，该种群中 S （黑色）基因的频率在 5% 以下。到了 20 世纪中叶， 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 提出问题 桦尺蠖种群中 s 基因的频率为什么越来越低？ 作出假设 黑褐色的生活环境不利于浅色桦尺蠖的生存，对黑色桦尺蠖生存有利，这种环境的选择作用使该种群的 s 基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变 学点三 自然选择决定生物进化的方向 1.生物进化的实质 生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。 说明：基因频率的大小能反映生物进化的方向，即在进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。 2.探究：自然选择对生物进化的影响 Content 设计方案 创设 情境 1870 年，桦尺蠖种群的基因型频率为： SS 10% 、 Ss 20% ， ss 70% ， S 基因的频率为 20% 。假如树干变黑使得浅色个体每年减少 10% ，黑色个体每年增加 10% ，在第 2 ～ 10 年间，该种群每年的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？ 计算 重新 计算 根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与上步中所得数据进行比较 分析结果 ①S( 黑色 ) 基因的频率逐渐上升 ,s （浅色）基因的频率逐渐下降。 ② 在黑色背景下，浅色桦尺蠖被天敌发现和捕食的几率大于黑色桦尺蠖，但不影响桦尺蠖的生存和繁殖，直接受选择的是表现型。 得出结论 在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向 说明：依据假设计算第2年的基因型频率和基因频率，即：如果第1年种群个体数为100个，当黑色（表现型）个体每年增加10%时，第2年基因型为SS（黑色）的个体将增加到11个，基因型为Ss(黑色)的个体将增加到22个，基因型为ss(浅色)的个体将减少到63个。第2年种群个体总数为96个，基因型SS的频率是11÷96=11.5%；基因型Ss的频率是22÷96=22.9%；基因型ss的频率是63÷96=65.6%。 3.自然选择决定生物进化的方向 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。 Content 建厂前 建厂不久 建厂很久以后 绿色个体 3000 2500 500 灰色个体 750 200 2800 【例3】 在某一地区存在着两种体色的蛾类，下表为该物种在该地区建 立工厂以前、不久以后和很久以后，不同体色蛾的数量，你认为下 列哪一种解释最为科学 ( ) A.适应环境条件变化的灰色变异逐渐积累,使种群基因频率定向改变 B.绿色蛾适应环境变成了灰色蛾 C.工厂排出的煤烟增加了灰色蛾的突变频率 D.灰色蛾大量从其他地区迁入该地区 A 【解析】建厂前，绿色个体适应环境，绿色基因频率高。建厂后，工厂排出的煤烟等污染物造成蛾的生活环境发生了变化，灰色个体不易被天敌发现而有更多的生存机会，使种群基因频率朝着灰色基因增多的方向定向改变。 Content 1.蛾类昆虫的体色是一种 色，这是长期 形成的结果。 2.在工厂建成后，灰色基因的频率开始 ，绿色基因的频率开始 ，因此灰色个体数目上升，绿色个体数目下降。 3.现代生物进化理论认为自然选择是定向的,所谓定向是指 （ ） A.适应特定环境 B.定向变异 C.定向生存斗争 D.能传种接代 下降 保护 自然选择 上升 Ａ Content 1.计算基因频率有哪些方法？ Content 1.计算基因频率有哪些方法？ Content 2.利用所学知识，尝试构建本学案三维知识体系。 返回