高中生物 種群基因組成的變化與物種的形成（上） 課件

1、第6章 生物的進化第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成舉例說明什么是種群，種群基因庫基因頻率。闡明種群是生物繁殖和進化的基本單位。用數(shù)學(xué)方法計算種群的基因頻率和基因型頻率，建構(gòu)遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型。闡述突變和基因重組是生物進化的原材料。本節(jié)聚焦種群基因組成的變化甲同學(xué)說：當(dāng)然是先有雞蛋了，因為只有生殖細胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學(xué)說：不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學(xué)的觀點？你的答案和理由是什么？這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為它們忽視了雞和蛋在

2、基因組成上的一致性，也忽視了生物的進化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點。生物進化的過程是種群基因庫在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標(biāo)志，并不是在某一時刻突然有一個個體或一個生殖細胞成為一個新物種。種群基因組成的變化自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的表型。但是，在自然界中，沒有哪一個個體是長生不死的，個體的基因型也會隨著個體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過生殖傳給后代，因此研究生物的進化僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化。一、種群和種群基因庫1.種群的含義生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。一

3、片樹林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英一、種群和種群基因庫2.種群的特點種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是一個繁殖單位彼此可以交配實行基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。3.基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。4.基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。一、種群和種群基因庫5.基因型頻率在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值。解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)= 40% =30/100100% +1/260/100100% = 60% =10/100100% +1/260/10010

4、0% = 40%A%=100%2AAAa2(AAAaaa)a%= 60%2aaAa2(AAAaaa)100%一、種群和種群基因庫 某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？純合子個體數(shù)X2+雜合子個體數(shù)個體總數(shù)X2解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：A%=30/100100% +1/260/100100% = 60%a%=10/100100% +1/260/100100% = 40%一、種群和種群基因庫 某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅

5、色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？AA基因型頻率=30100100%=30%Aa基因型頻率=60100100%=60%aa基因型頻率=10100100%=10%A的基因頻率=AA的基因型頻率+1/2 Aa的基因型頻率a的基因頻率=aa的基因型頻率+1/2 Aa的基因型頻率用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1.假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算： (1)該種群產(chǎn)生的A配子

6、和a配子的比率是多少？ (2)子代基因型的頻率各是多少？ (3)子代種群的基因頻率各是多少？ (4)子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？思考討論一、種群和種群基因庫新代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率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%40%一、種群和種群基因庫 由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代溫伯格平衡，也叫遺傳

7、平衡定律。一、種群和種群基因庫 遺傳平衡定律（哈代溫伯格定律）當(dāng)種群滿足以下五個條件： 昆蟲群體數(shù)量足夠大；全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代； 沒有遷入與遷出；自然選擇對性狀沒有作用；基因A和a都不產(chǎn)生突變設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率將不會改變 (p+q)2 = p2 + 2pq + q2 1 AA=p2 Aa=2pq aa=q2 2. 上述計算結(jié)果是建立在5個假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。5個條件為：昆蟲群體數(shù)量足夠大； 全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代； 沒有遷入與遷出； 自然選擇對性狀沒有作用 基因A和a都不產(chǎn)生突變。 對自然界的種群來說，

8、這5個條件都成立嗎？ 遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。這說明在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。一、種群和種群基因庫3. 如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？ 突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。 基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。一、種群和種群基因庫基因突變在自然界是普遍存在的?；蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。二、種群基因頻率的變

9、化可遺傳的變異變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變（提供生物進化的原材料）思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多數(shù)突變對生物體是有害的，那么，它為何還能夠作為生物進化的原材料呢？【例】果蠅1組染色體上約有1.3104個基因，假定每個基因的突變頻率都為10-5，對一個約有108個個體的果蠅種群來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是： 21.3 104 105個體（1.310-1）108種群=2 .6107（個）1.影響種群基因頻率變化的因素 突變 由于種群是由許多個體組成，每個個體的細胞中都有成千上萬個基因，這樣,每一代就會產(chǎn)生大量的突變。1.影響種群基因頻率變化的因素 基因突變產(chǎn)生的等位基

10、因，通過有性生殖過程中的基因重組，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。貓由于基因重組而產(chǎn)生的毛色變異 基因重組1.影響種群基因頻率變化的因素 突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境?！纠纭坑谐岬睦ハx中有時會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，這類昆蟲卻因為不能飛行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死。某海島上殘翅和無翅的昆蟲 生物的生存環(huán)境2.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料。思考:現(xiàn)代遺傳學(xué)是否支持“可遺傳變異為生物進化提供原材料”這一觀點呢? 可產(chǎn)生新的基因，新基因可通過有性生殖過程中的 ，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。 也可改變種群的基因頻率。 可見， 和 ，為生物進化提供了原材料，即 為生物進化提供了原材料?；蛲蛔兓蛑亟M染色體變異突變(基因突變和染色體變異)基因重組可遺傳變異小結(jié)三個概念生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫作種群。一個種群中全部個體所含有的全部