2019-2020學(xué)年 人教版 必修二種群基因組成的變化與物種的形成(1) 教案

1、1解釋種群基因庫(kù)和基因頻1通過(guò)用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化，掌握基因率的概念。頻率和基因型頻率的相關(guān)計(jì)算。2種群基因頻率的計(jì)算和影2結(jié)合某海島上殘翅和無(wú)翅昆蟲的形成過(guò)程等事響因素分析。（重、難點(diǎn)）實(shí)，闡明突變和基因重組是生物進(jìn)化的原材料。3解釋生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。（重3通過(guò)探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響，理點(diǎn)）解自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)一、種群和種群基因庫(kù)1種群'生活在一定區(qū)域概念：三要素1同種生物(2)特點(diǎn)：種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位。2基因庫(kù)一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因構(gòu)成。3基因頻率一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占

2、全部等位基因數(shù)的比值。二、種群基因頻率的變化基因重組1可遺傳的變異的來(lái)源*基因突變、I染色體變異一»統(tǒng)稱為突變2可遺傳的變異的形成(1) 可遺傳的變異的形成：基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。(隨機(jī)性可遺傳的變異的特點(diǎn)匚鬲庇I不定向性(3)可遺傳的變異的結(jié)果:使種群基因頻率發(fā)生了改變。3可遺傳的變異的利害性：變異的有利和有害是相對(duì)的,是由生存環(huán)境決定的。4種群基因突變數(shù)=個(gè)體基因數(shù)X突變率X個(gè)體數(shù)。三、自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響1原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后

3、代種群中相應(yīng)的基因的頻率會(huì)不斷提高相反，具有丕利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。2選擇的對(duì)象直接作用對(duì)象：個(gè)體的表型。(2) 實(shí)質(zhì)：決定表型的基因。3選擇的結(jié)果生物性狀上：朝著有利變異的方向不斷進(jìn)化?；蛏希悍N群基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變。4進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群基因頻率的改變。判斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“V”錯(cuò)誤的打“X”)1一個(gè)池塘中全部的魚是一個(gè)種群。()2生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的變化。()3自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向。()4生物進(jìn)化的原材料源于基因突變和基因重組。()5自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是表型。()提示：1.X一個(gè)池塘中的魚包括多個(gè)物種，而種群是同種生物所

4、有個(gè)體的總和。2V3X生物變異是不定向的，自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向，但不能決定生物變異的方向。4X5V種群和種群基因庫(kù)問題探究1.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型AA的個(gè)體占24%,基因型Aa的個(gè)體占72%,基因型aa的個(gè)體占4%。該種群中基因A和基因a的頻率分別是多少？提示：A%=AA%+1/2Aa%=60%；a%=aa%+1/2Aa%=40%。2.某工廠有男女職工各200名,對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn),女性色盲基因的攜帶者為15人,患者為5人,男性患者為11人。那么,這個(gè)群體中色盲基因的頻率為多少？提示：據(jù)題意分析，基因型XBXb有15人，基型XbXb有5人，基因型XbY有11

5、人，所以，Xb共有36個(gè)，女性有2條X染色體，男性只有1條X染色體，所以等位基因總=200X2+200=600.此,Xb的基因頻率是36/600X100%=6%。歸納總結(jié)1以一對(duì)等位基因（A、a）和其組成的基因型（AA、Aa、aa）為例（1）A或a的基因頻率為X100%該基因數(shù)A（或a）該基因及其等位基因總數(shù)（A+a）（2）AA或Aa或aa的基因型頻率為該基因型個(gè)體數(shù)AA（或Aa、aa）種群個(gè)體總數(shù)X100%題型一已知調(diào)查的各種基因型的個(gè)體數(shù)，計(jì)算基因頻率某基因頻率=該基因及其等位基因總數(shù)X10°%_2AA+AaA2(AA+Aa+aa)X100%_Aa+2aaa2(AA+Aa+aa)

6、X100%A、a為基因，AA、Aa、aa為三種基因型個(gè)體數(shù)。題型二已知基因型頻率求基因頻率常染色體上一個(gè)等位基因的頻率=該等位基因純合子的頻率+1/2X雜合子的頻率A=AA+1/2Aa；a=aa+1/2Aa。題型三X染色體上基因的基因頻率的計(jì)算XY型性別決定的生物，基因在X染色體上，Y染色體上無(wú)等位基因，計(jì)算時(shí)只計(jì)X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體。ZW型性別決定也是這樣。例如，用N表示個(gè)體數(shù)，則有XXb2XhXb+XBXh+NXhYXB+Xb=2Nxx+Nxy不涉及Y染色體，XB+Xh=1。題型四利用哈代溫伯格定律，由基因頻率計(jì)算基因型頻率(1)成立前提 種群非常大；所有雌雄個(gè)體之間自由交配

7、；沒有遷入和遷出；沒有自然選擇；沒有突變。(2)計(jì)算公式當(dāng)?shù)任换蛑挥袃蓚€(gè)(A、a)時(shí)，設(shè)p表示A的基因頻率，q表示a的基因頻率，則基因型AA的頻率為p2,Aa的頻率為2pq，aa的頻率為q2。如果一個(gè)種群達(dá)到遺傳平衡，其基因型頻率應(yīng)符合：p2+2pq+q2=1。誤區(qū)警示：伴X染色體遺傳病中，男性中患者的表型概率(色盲)二相關(guān)基因型gY)的頻率二相關(guān)基因(b)的頻率。2自交、自由交配與基因頻率改變的關(guān)系(1) 自交是指基因型相同的個(gè)體交配，雌雄同株植物是指自花傳粉。結(jié)果是雜合基因型頻率降低，純合基因型頻率增加，在無(wú)選擇條件下，各基因頻率不變。(2) 自由交配是指種群內(nèi)不同基因型的個(gè)體間相互交配

8、。在無(wú)選擇的條件下基因頻率、基因型頻率均保持不變，相關(guān)計(jì)算可按哈代溫伯格定律進(jìn)行。(3) 只要種群的基因頻率不變，即使基因型頻率改變，種群也未發(fā)生進(jìn)化。1果蠅的長(zhǎng)翅(V)和殘翅(v)由一對(duì)常染色體上的等位基因控制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個(gè)體數(shù)量長(zhǎng)期維持在4%，若再向該種群中引入20000只純合長(zhǎng)翅果蠅，在不考慮其他因素影響的前提下，關(guān)于純合長(zhǎng)翅果蠅引入后種群的敘述，錯(cuò)誤的是()A.v基因頻率降低了50%BV基因頻率增加了50%C雜合果蠅比例降低了50%D殘翅果蠅比例降低了50%因該果蠅種群vv的基因型頻率為4%,由遺傳平衡定律公式算出v=0.2,V=0.8,進(jìn)而計(jì)算岀引

9、入純種長(zhǎng)翅果蠅前，基因型為vv的果蠅有0.04X20000=800（只），基因型為Vv的果蠅有2X0.2X0.8X20000=6400（只）,VV有0.8X0.8X20000=12800(只)。引入20000只純合長(zhǎng)翅果蠅后,基因頻率v=(800X2+6400）/（40000X2）=0.1,V=1-0.1=0.9,故A正確、B錯(cuò)誤；因Vv、vv的數(shù)目不變，而該種群的總數(shù)增加一倍所以Vv.vv的基因型頻率降低了50%,C、D正確。2在一個(gè)隨機(jī)交配的中等大小的種群中,經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)控制某性狀的基因型只有兩種：AA基因型的頻率為20%,Aa基因型的頻率為80%,aa基因型(致死型)的頻率為0。那么隨機(jī)交

10、配繁殖一代后，AA基因型的個(gè)體占()A1/5B1/4C3/7D11/21C根據(jù)題干信息，親代中，A的基因頻率為20%+80%X(1/2)=60%,a基因的頻率為80%X(1/2)=40%。隨機(jī)交配得到的子一代的基因型及其比例為AA:Aa:aa=(60%X60%):(2X60%X40%):(40%X40%)=36%:48%:16%。又因aa基因型為致死型，故隨機(jī)交配繁殖一代后，AA基因型的個(gè)體占36%/(36%48%)=3/7。種群基因頻率的變化問題探究1所有的變異都能導(dǎo)致種群基因頻率的改變嗎？為什么？提示：不是。只有可遺傳的變異才能影響種群基因的組成，才能改變基因頻率。2突變具有低頻性，還能為

11、生物進(jìn)化提供原材料嗎？提示：雖然突變的頻率低，但一個(gè)種群往往由許多個(gè)體組成，而每一個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬(wàn)個(gè)基因，所以在種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量突變。3生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是什么？如何判斷一個(gè)種群是否發(fā)生了進(jìn)化？提示：進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。判斷的依據(jù)是種群基因頻率是否發(fā)生改變。歸納總結(jié)1理解“可遺傳的變異”的含義(1)來(lái)源：基因突變、基因重組以及染色體變異。其中基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變，都能產(chǎn)生新的基因型，但只有基因突變能產(chǎn)生新的基因。(2)數(shù)量大 突變數(shù)大：突變的頻率雖然很低，但一個(gè)種群往往由許多個(gè)體組成，而且每一個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞都含有成千上萬(wàn)個(gè)基因，所以在種群中每一代都

12、會(huì)產(chǎn)生大量的突變。 基因重組：基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組,可以形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。(3) 意義：為生物進(jìn)化提供原材料，但不能決定生物進(jìn)化的方向。2自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響(1) 在自然選擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)逐漸提高。具體過(guò)程：(不利變異被淘汰種群中產(chǎn)生變異(不定向)(有利變異積累(定向)一基因頻率定向改變一生物朝一定方向進(jìn)化。(2) 自然選擇的對(duì)象 直接對(duì)象是生物的表型。 間接對(duì)象是相關(guān)的基因型。 根本對(duì)象是與表型相對(duì)應(yīng)的基因。(3) 生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群基因頻率的改變。(

13、4) 生物進(jìn)化的方向：變異是不定向的，自然選擇是定向的，定向的自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向。誤區(qū)警示:生物進(jìn)化是以種群為單位的，而不是以個(gè)體或物種為單位的。因?yàn)橥晃锓N個(gè)體可能分布在不同地域而不能進(jìn)行基因交流。(2)突變包括基因突變和染色體變異兩種，并非僅指基因突變。(3)基因頻率與生物進(jìn)化的關(guān)系只要基因頻率改變，生物就進(jìn)化；只要生物進(jìn)化基因頻率一定改變。若基因頻率不變，則生物就不進(jìn)化基因頻率是否改變是判斷生物是否進(jìn)化的有效依據(jù)。1下列有關(guān)變異和進(jìn)化的說(shuō)法中，正確的是()A自然選擇決定了基因突變的方向B.若沒有外界因素的影響，基因就不會(huì)發(fā)生突變C自然界中即使沒有突變發(fā)生，生物也會(huì)進(jìn)化D.在生物

14、進(jìn)化過(guò)程中，顯性基因頻率比隱性基因頻率增加得快C基因突變是不定向的，自然選擇決定生物進(jìn)化的方向，但不能決定基突變的方向，A錯(cuò)誤；若沒有外界因素的影響，在生物體內(nèi)部因素的作用下，基率發(fā)生變化，因也會(huì)發(fā)生突變，B錯(cuò)誤；突變和基因重組、自然選擇等都會(huì)導(dǎo)致種群的基因頻此自然界中即使沒有突變發(fā)生，生物也會(huì)進(jìn)化，C正確；在生物進(jìn)化過(guò)程中，種群基因頻率總是變化的，而基因頻率的改變方向決定于自然選擇顯性基因頻率與隱性基因頻率增加的快慢取決于哪種性狀表現(xiàn)更能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境，D錯(cuò)誤。2樺尺蠖的體色受一對(duì)等位基因控制，其中黑色(S)對(duì)淺色(s)為顯性。將某樺尺蠖種群分成兩組，分別遷移到A、B兩個(gè)區(qū)域，A地是煤炭工業(yè)重

15、鎮(zhèn)，B地是閉塞的山區(qū)，數(shù)年后抽樣調(diào)查，結(jié)果如表所示。下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是()區(qū)域SS(%)Ss(%)ss(%)A80182B2890A. A地S基因的頻率為89%，B地S基因的頻率為6%B. A地的大部分s基因突變?yōu)镾基因，故S基因的頻率升高C從上述材料得知生物進(jìn)化的方向是由自然選擇決定的D從上述材料得知生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率的變化由題干中的數(shù)據(jù)可知，A種群內(nèi)S基因的頻率=(80X2+18)/(80X2+18X2+2X2)X100%=89%，s基因的頻率=189%=11%：而B種群內(nèi)S基因的頻率=(2X2+8)/(100X2)X100%=6%,s基因的頻率=16%=94%?？梢夾種

16、群內(nèi)控制黑色的S基因的頻率較高，而B種群內(nèi)控制淺色的s基因的頻率較高，這些不同與這兩個(gè)種群的生活環(huán)境有關(guān)。A種群生活在污染嚴(yán)重的環(huán)境中，而B種群生活在基本未受污染的環(huán)境中?？梢娚镞M(jìn)化的實(shí)質(zhì)是自然選擇使生物的基因頻率發(fā)生改變。課堂小結(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句歸納1一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因稱為基因庫(kù)。2種群是生物繁殖的基本單位。3突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料，突變和基因重組是隨機(jī)的，不定向的。4在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。5生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變。1下列關(guān)于種群的敘述中，錯(cuò)誤的是()A種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位B.個(gè)池塘中

17、的全部魚是一個(gè)種群C一個(gè)種群中的全部基因構(gòu)成該種群的基因庫(kù)D.種群內(nèi)的個(gè)體會(huì)死亡，但基因庫(kù)卻可在代代相傳的過(guò)程中得到保持和發(fā)展B一個(gè)池塘中的全部魚一般都由多種不同的魚組成，屬于不同的物種，不能構(gòu)成一個(gè)種群。2根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論判斷，下列說(shuō)法正確的是()A自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向B.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因型頻率的改變C種群內(nèi)基因頻率的改變?cè)谑来g具有連續(xù)性D種群內(nèi)基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而減小變異是不定向的，自然選擇不能決定生物變異的方向，但能決定生物進(jìn)化的方向，A錯(cuò)誤；生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，B錯(cuò)誤；通過(guò)遺傳能使種群基因頻率的改變?cè)谇昂蟠３忠欢ǖ倪B續(xù)性C正

18、確；種群內(nèi)基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而增大，D錯(cuò)誤。3在一次大風(fēng)暴后，有人搜集了100只受傷的麻雀，并把它們飼養(yǎng)起來(lái)結(jié)果活下來(lái)64只。在死去的個(gè)體中，大部分是個(gè)體比較大、變異類型特殊的下列有關(guān)敘述正確的是()A突變和基因重組是定向的B.自然選擇會(huì)改變種群的基因頻率C特殊的變異類型都是不利的D不產(chǎn)生變異的生物才能生存突變和基因組是不定向的，A錯(cuò)誤洎然選擇通過(guò)定向改變種群的基因頻率決定生物進(jìn)化的方向，B正確；變異是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的,利與害取決于環(huán)境，C錯(cuò)誤；變異是普遍存在的，產(chǎn)生有利變異的個(gè)體存活下來(lái)，產(chǎn)生不利變異的個(gè)體會(huì)在自然選擇中被淘汰，D錯(cuò)誤。4某植物種群中，r

19、基因純合的個(gè)體不能存活。已知該種群的基因型分別為YYRR、YyRR、yyRR、YYRr、YyRr、yyRr,它們的基因型頻率依次為30%、20%、20%、10%、10%、10%。則Y和y的基因頻率依次為()A.55%和45%B.45%和55%C27.5%和22.5%D.22.5%和27.5%A基因頻率是該基因占所有等位基因數(shù)的比率，而與非等位基因無(wú)關(guān)，由題中數(shù)據(jù)可知，YY占40%,Yy占30%,yy占30%,所以Y的基因頻率為40%+30%X(1/2)=55%,y的基因頻率為45%。5.在一個(gè)海島上的一種海龜中有的腳趾是連趾(ww),有的腳趾是分趾(Ww、WW)。連趾海龜便于劃水，游泳能力強(qiáng)，分趾海龜游泳能力較弱。開始時(shí)，連趾和分趾的基因頻率各為0.5,當(dāng)島上食物不足時(shí),連趾的海龜更容易從海中得到食物。若干萬(wàn)年后，W的基因頻率變?yōu)?.2,w的基因頻率變?yōu)?8。(1) 該種群中所有海龜所含有的全部基因稱為該種群的,基因頻率發(fā)生變化后,從理論上計(jì)算,雜合子占分趾海龜?shù)谋壤秊椤?2) 該種群中海龜多種多樣的類型來(lái)源于可遺傳的變異,但由于變異