種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)課件

1、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位1 1、種群概念：、種群概念：生活在生活在一定區(qū)域一定區(qū)域的的同種生物同種生物的的全部個(gè)體全部個(gè)體。種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)判斷下列說法是否是一個(gè)種群?為什么？（1）一座山上的兩群獼猴（2）生活在一片草地上的成年梅花鹿（3）生活在兩個(gè)池塘中全部鯉魚（4）一個(gè)池塘中的全部鯉魚（5）一片草地上的全部植物（6）一片草地上的全部蒲公英種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)物種與種群區(qū)別物種與種群區(qū)別 物種可以是分布在物種可以是分布在自然界的不同區(qū)域，自然界的不同區(qū)域，而

2、種群是在一定區(qū)域而種群是在一定區(qū)域內(nèi)的同種生物的全部?jī)?nèi)的同種生物的全部個(gè)體。個(gè)體。種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)2 2、種群的特點(diǎn)、種群的特點(diǎn)： 種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是起，而是彼此可以交配進(jìn)行基因交流彼此可以交配進(jìn)行基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。并通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群是進(jìn)化的基本單位 也是繁殖的基本單位種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)3 3、基因庫：、基因庫：一個(gè)種群一個(gè)種群中中全部個(gè)體全部個(gè)體所含有的所含有的全部基因全部基因。4 4、基因頻率：、基因頻率：在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基

3、因占全部等位基因數(shù)的比率。全部等位基因數(shù)的比率。概念：概念：基因頻率基因頻率 = =某基因的數(shù)目某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)該基因的等位基因的總數(shù)= = 純合子頻率純合子頻率 + + 1/21/2雜合子頻率雜合子頻率 100% 100%種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)例例: :從種群中隨機(jī)抽出從種群中隨機(jī)抽出100100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為為AAAA、AaAa和和aaaa的個(gè)體分別是的個(gè)體分別是3030、6060和和1010個(gè)。那個(gè)。那么么A A和和a a的基因頻率是多少的基因頻率是多少? ?A A基因的基因頻率為基因的基因頻率為: :a a基因的基因頻率為：基因的基

4、因頻率為：= 40%= 40%A%=100%100%2AAAa2(AAAaaa)a%= 60%= 60%2aaAa2(AAAaaa)100%100%種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)有數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化有數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1 1、假設(shè)上述、假設(shè)上述昆蟲種群非常大昆蟲種群非常大，所有的，所有的雌雄個(gè)體間都雌雄個(gè)體間都能自由交配能自由交配并產(chǎn)生后代，并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出沒有遷入和遷出，自然選擇自然選擇對(duì)翅色這一相對(duì)性狀沒有作用對(duì)翅色這一相對(duì)性狀沒有作用，基因基因A A和和a a都不產(chǎn)生突都不產(chǎn)生突變變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算：，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算：(1)(1)該種群產(chǎn)

5、生的該種群產(chǎn)生的A A配子和配子和a a配子的比率是多少？配子的比率是多少？(2)(2)子代基因型的頻率各是多少？子代基因型的頻率各是多少？(3)(3)子代種群的基因頻率各是多少？子代種群的基因頻率各是多少？(4)(4)子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？率會(huì)同子一代一樣嗎？種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)親代基因型頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子比率A( )A( ) a( )a( )子代基因型頻率AA( )Aa( )AA( )子代基因頻率A ( )a( )30%30%30%10%36%48%16%60%4

6、0%種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)2 2、上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。、上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？出哪些實(shí)例？3 3、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因位基因A A2 2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A A2 2的頻率的頻率可能會(huì)怎樣變化？可能會(huì)怎樣變化？種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6) 如果滿足上述五個(gè)條件，則親代和子如果滿足上述五個(gè)條件，則親代和子代每一種基因的頻率

7、都不會(huì)改變。代每一種基因的頻率都不會(huì)改變。 基因頻率代代保持穩(wěn)定不變，這就是基因頻率代代保持穩(wěn)定不變，這就是遺傳遺傳平衡定律平衡定律。 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6) 實(shí)際這樣的平衡是不存在的實(shí)際這樣的平衡是不存在的 因?yàn)椋谝唬阂驗(yàn)?，第一：足夠大的種群是不存足夠大的種群是不存在的在的，根據(jù)概率原理，當(dāng)個(gè)體數(shù)不是充，根據(jù)概率原理，當(dāng)個(gè)體數(shù)不是充足大時(shí)，實(shí)際得到的數(shù)值與理論上的數(shù)足大時(shí)，實(shí)際得到的數(shù)值與理論上的數(shù)值就存在誤差，實(shí)際中子代和親代的基值就存在誤差，實(shí)際中子代和親代的基因頻率就會(huì)有差異。因頻率就會(huì)有差異。種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6) 第二：第二：種群中充分的隨機(jī)交配也是不現(xiàn)實(shí)

8、種群中充分的隨機(jī)交配也是不現(xiàn)實(shí)的，也就是說不同基因型的卵細(xì)胞和精子結(jié)合的，也就是說不同基因型的卵細(xì)胞和精子結(jié)合的機(jī)會(huì)不會(huì)是均等的的機(jī)會(huì)不會(huì)是均等的。 如生殖季節(jié)，雄性海象為爭(zhēng)奪配偶要進(jìn)行激如生殖季節(jié)，雄性海象為爭(zhēng)奪配偶要進(jìn)行激烈爭(zhēng)斗，結(jié)果強(qiáng)大的一方占有多數(shù)雌性，競(jìng)爭(zhēng)烈爭(zhēng)斗，結(jié)果強(qiáng)大的一方占有多數(shù)雌性，競(jìng)爭(zhēng)失敗雄性海象沒有任何的交配機(jī)會(huì)。如果競(jìng)爭(zhēng)失敗雄性海象沒有任何的交配機(jī)會(huì)。如果競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的雄性海象個(gè)體基因型大多數(shù)是力強(qiáng)的雄性海象個(gè)體基因型大多數(shù)是AA，失敗，失敗的雄性海象個(gè)體的基因型是的雄性海象個(gè)體的基因型是aa，那么，那么A的基因的基因頻率將越來越大。頻率將越來越大。種群基因頻率的改變與生物

9、進(jìn)化(6) 第三：第三：基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生。雖然每一個(gè)基因突變的頻率很低，但一個(gè)種群雖然每一個(gè)基因突變的頻率很低，但一個(gè)種群基因突變數(shù)是較大的，而且經(jīng)過代代的遺傳基基因突變數(shù)是較大的，而且經(jīng)過代代的遺傳基因突變必然對(duì)種群的基因頻率產(chǎn)生影響，使基因突變必然對(duì)種群的基因頻率產(chǎn)生影響，使基因的頻率發(fā)生改變。因的頻率發(fā)生改變。 第四：第四：由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)離開該群體，有的同種的外來個(gè)體會(huì)遷入該種離開該群體，有的同種的外來個(gè)體會(huì)遷入該種群群，使種群中各種基因型的比例發(fā)生變化，而，使種群中各種基因型的比例發(fā)生變化，而導(dǎo)致種群

10、基因頻率的改變導(dǎo)致種群基因頻率的改變 。 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6) 第五：第五：在自然界中，自然選擇始終對(duì)種在自然界中，自然選擇始終對(duì)種群發(fā)揮作用群發(fā)揮作用。如基因型為如基因型為aa的個(gè)體由于本身基因的原因，的個(gè)體由于本身基因的原因，在特定的環(huán)境條件下，而導(dǎo)致性狀缺陷，不能在特定的環(huán)境條件下，而導(dǎo)致性狀缺陷，不能適應(yīng)變化了的環(huán)境，在自然選擇中處于不利地適應(yīng)變化了的環(huán)境，在自然選擇中處于不利地位，則位，則a的基因頻率也會(huì)越來越小。的基因頻率也會(huì)越來越小。 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)由于上述五方面的因素，種群基因頻率的改由于上述五方面的因素，種群基因頻率的改變是客觀的，但經(jīng)過代代

11、的遺傳，當(dāng)這一差變是客觀的，但經(jīng)過代代的遺傳，當(dāng)這一差異由量變的積累而達(dá)到質(zhì)的差異時(shí)，該種群異由量變的積累而達(dá)到質(zhì)的差異時(shí)，該種群就漸變成另外一個(gè)不同的種群了。所以從理就漸變成另外一個(gè)不同的種群了。所以從理論上分析，種群基因頻率的改變是不可避免論上分析，種群基因頻率的改變是不可避免的，生物的進(jìn)化是必然的。的，生物的進(jìn)化是必然的。種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？變異變異 不能遺傳的變異不能遺傳的變異可遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6) 在自然情況

12、下，突變的頻率是很低的，且多數(shù)在自然情況下，突變的頻率是很低的，且多數(shù)是有害的，對(duì)生物的進(jìn)化有重要意義嗎？是有害的，對(duì)生物的進(jìn)化有重要意義嗎？如果蠅約有如果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率是對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率是105，對(duì)于一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有對(duì)于一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來說個(gè)個(gè)體）來說 每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是： 21041051082107（個(gè)）（個(gè)）種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變突變基因基因 重組重組新的等位基因新的等位基因多種多樣多種多樣的基因型的

13、基因型種群中出現(xiàn)大量種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異可遺傳的變異變異是變異是不定向不定向的的形成了形成了進(jìn)化的原材料進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向不能決定生物進(jìn)化的方向種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同的體色（黑色的體色（黑色S S、淺色、淺色s s）英英19世紀(jì)曼徹斯特世紀(jì)曼徹斯特英英20世紀(jì)曼徹斯特世紀(jì)曼徹斯特S(黑色黑色) )基因頻率：基因頻率：樺樺尺尺蠖蠖樺樺尺尺蠖蠖5%5%以下以下 95%95%以上以上種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)黑褐色樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖長(zhǎng)滿地衣的樹干上的樺尺蠖長(zhǎng)滿地衣的樹干

14、上的樺尺蠖淺色淺色 19世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉 S（黑色）基因頻率（黑色）基因頻率5%以下以下 s（淺色）基因頻率（淺色）基因頻率95%以上以上黑色黑色 20世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉 S（黑色）基因頻率（黑色）基因頻率95%以上以上 s（淺色）基因頻率（淺色）基因頻率5%以下以下工業(yè)污染工業(yè)污染種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)影響基因頻率的因素：影響基因頻率的因素：變異（突變變異（突變、基因重組）和、基因重組）和自然選擇自然選擇生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是：生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是： 種群是生物進(jìn)化的單位，也是生物種群是生物進(jìn)化的單位，也是生物（ ）的單位。）的單位。繁殖繁殖生物進(jìn)化生物進(jìn)化

15、=種群基因頻率變化種群基因頻率變化種群基因頻率定向改變的過程種群基因頻率定向改變的過程小結(jié)：小結(jié)：種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)小結(jié)（小結(jié)（自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇決定生物進(jìn)化的方向）：種群中產(chǎn)生的變異是（種群中產(chǎn)生的變異是（ ）的，經(jīng)過長(zhǎng)）的，經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有利變異逐漸（利變異逐漸（ ），從而使種群的基因頻），從而使種群的基因頻率發(fā)生（率發(fā)生（ ）改變，導(dǎo)致生物朝向一定）改變，導(dǎo)致生物朝向一定方向進(jìn)化?？梢?，生物進(jìn)化的方向是由方向進(jìn)化。可見，生物進(jìn)化的方向是由（ ） 決定的。決定的。不定向不定向積累積累定向定

16、向 自然選擇自然選擇種群中產(chǎn)生的變異種群中產(chǎn)生的變異（ ）自然選擇方向自然選擇方向( ) 不定向不定向定向定向種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)某工廠有男女職工各某工廠有男女職工各200200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為1515人，女性患者人，女性患者1 1人，男性患者人，男性患者1414人，這個(gè)群體中人，這個(gè)群體中色盲基因色盲基因的頻的頻率應(yīng)為（率應(yīng)為（ ）。）。 A A、15% B15% B、3.88% C3.88% C、5.17% D5.17% D、10.3%10.3%色盲（色盲（b b）基因頻率）基因頻率152142002

17、2005.17C C 100% 100%種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化(6)1、已知人眼中的褐色（、已知人眼中的褐色（A）對(duì)藍(lán)色）對(duì)藍(lán)色(a)是顯性。在一個(gè)是顯性。在一個(gè)有有300人的人群中，藍(lán)眼人有人的人群中，藍(lán)眼人有36人，褐眼的有人，褐眼的有264人，人，其中純合體有其中純合體有120人。那么，在這個(gè)人群中人。那么，在這個(gè)人群中A和和a基因頻基因頻率分布為（率分布為（ ）（A A）0.640.64和和0.36 0.36 （B B）0.360.36和和0.640.64 （C C）0.500.50和和0.50 0.50 （D D）0.820.82和和0.180.182 2、在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基、在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用因用A A、a a表示）表示） 占占16%，那么該性狀的，那么該性狀的AA、Aa基因基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率分