現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容上課用市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、第2節(jié) 當(dāng)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容第1頁當(dāng)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容種群是生物進(jìn)化基本單位突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化原材料自然選擇決定生物進(jìn)化方向隔離造成物種形成第2頁問 題 探 討情景：假如在灰色翅（基因型為aa)昆蟲群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)變異個(gè)體，且綠色比灰色更不輕易被敵害發(fā)覺。討論題目：1.依據(jù)達(dá)爾文“適者生存、不適者淘汰”觀點(diǎn)該綠色個(gè)體一定能被選擇下來嗎？2.假如該綠色個(gè)體能很好生活下來，它體內(nèi)A基因怎樣才能傳遞給后代？第3頁在自然界中，沒有哪一個(gè)個(gè)體是長生不死，個(gè)體基因型也會(huì)伴隨個(gè)體死亡而消失，但決定表現(xiàn)型基因卻能夠經(jīng)過生殖傳給后代，所以碩士物進(jìn)化僅僅研究個(gè)體表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不

2、夠，還需要研究群體基因組成改變。第4頁（一）種群是生物進(jìn)化基本單位1、種群概念：生活在一定區(qū)域同種生物全部個(gè)體。臥龍自然保護(hù)區(qū) 獼猴第5頁判斷以下是否屬于種群（1）一個(gè)池塘中全部魚 （2）一個(gè)池塘中全部鯉魚（3）兩個(gè)池塘內(nèi)全部青蛙（4）一片草地上全部植物（5）一片草地上成年梅花鹿否是否否否第6頁 同前一年蝗蟲種群相比，新形成蝗蟲種群在基因組成上會(huì)有什么改變嗎？ 性狀是由基因控制，所以碩士物進(jìn)化必須研究種群基因組成和改變。怎樣分析種群基因組成和改變？由此人們提出基因庫和基因頻率概念。第7頁、基因庫:一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有全部基因叫做這個(gè)種群基因庫。其中每個(gè)個(gè)體所含基因只是基因庫一部分 這些金魚

3、各自有自己基因，共同組成了種群基因庫。它們各自基因都是基因庫一部分。個(gè)體數(shù)目越多，個(gè)體間差異越大，基因庫也就越大。第8頁 基因頻率 是指一個(gè)種群基因庫中某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)比率。 基因頻率 100%基因型頻率 是指某種特定基因型個(gè)體占群體內(nèi)全部個(gè)體比率。 基因型頻率 100% 3.基因頻率和基因型頻率第9頁例1:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色基因?yàn)锳，決定翅色為褐色基因?yàn)閍，從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測知基因型為AA、Aa和aa個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。問每種基因型頻率是多少？A、a基因頻率是多少？解:基因頻率 =種群中該基因數(shù)目 全部等位基因總數(shù) 100%基因型頻率 = 該基因型個(gè)

4、體數(shù) 該種群個(gè)體總數(shù) 100%= 純合子基因型頻率 + 1/2雜合子基因型頻率第10頁例1.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量個(gè)體，其中基因型為AA個(gè)體占18%，基因型Aa個(gè)體占78%，aa個(gè)體占4%?；駻和a頻率分別是 ， 。57 43練習(xí)：例2:某工廠有男女職員各200人，對他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)覺，女色盲5人，女性攜帶15人。男性色盲11人，求XB,Xb頻率。解:100%52 15 11 2002 200Xb%= 6%XB%=16%= 94%第11頁第12頁1、假設(shè)昆蟲群體滿足以下五個(gè)條件：昆蟲群體數(shù)量足夠大，全部雌雄個(gè)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A、a控制翅型性狀沒有

5、作用也沒有基因突變和染色體變異。P115思索與討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率改變第13頁親代基因型 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%40%假如F1個(gè)體再自由交配，產(chǎn)生F2呢？第14頁親代子一代子二代子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%60%40% 上述在群體滿足五個(gè)條件情況下,計(jì)算子二代、子三代基因頻率與基因型頻

6、率 ; 分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？ 子代基因頻率和基因型頻率不改變第15頁假設(shè)昆蟲群體滿足以下五個(gè)條件：昆蟲群體數(shù)量足夠大，全部雌雄個(gè)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A、a控制翅型性狀沒有作用也沒有基因突變和染色體變異。 在上述條件下，種群基因頻率和基因型頻率能夠世代相傳不發(fā)生改變，保持平衡，叫做哈代溫伯格定律，也叫遺傳平衡定律。 設(shè)A基因頻率=p，a基因頻率=q ，p+q= 1 ( p+q ) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1 AA基因型頻率Aa基因型頻率aa基因型頻率第16頁利用遺傳平衡定律求基因頻率例：人類苯丙酮尿癥是代謝疾病，由隱性基因(

7、a)控制。假如群體發(fā)病率為1/100。隨機(jī)婚配群體中，后代AA、Aa、aa三種基因型出現(xiàn)頻率分別是多少？0.81、0.18、0.01第17頁例：人類苯丙酮尿癥是代謝疾病，由隱性基因（a）控制。假如群體發(fā)病率為1/100。表現(xiàn)型正常個(gè)體婚配，生出患病小孩概率是多少？1/121第18頁 遺傳平衡是一個(gè)理想狀態(tài)，而實(shí)際上在自然界中這種狀態(tài)是不可能存在。所以，種群基因頻率一定會(huì)發(fā)生改變，也就是說種群進(jìn)化是必定。 生物進(jìn)化過程實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率發(fā)生改變過程。第19頁（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化原材料 基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。基因突變在自然界是普遍存在，所以基因突變產(chǎn)生新等位基因，這就可能使

8、種群基因頻率發(fā)生改變。不可遺傳變異可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異變異第20頁 自然界中生物自然突變頻率很低，而且普通對生物體是有害。為何還能夠改變種群中基因頻率呢？種群是由許多個(gè)體組成，每個(gè)個(gè)體每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這么，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量突變。第21頁比如：一個(gè)果蠅約有104對基因，假定每個(gè)基因突變率都是105，若有一個(gè)中等數(shù)量果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？ 2 104 105個(gè)體 108種群= 2 1071種群中突變特點(diǎn)： 突變數(shù)很大、隨機(jī)、不定向2種群基因重組結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺傳變異、不定向第22頁 突變有害還是有利也不是絕正確，這往往取

9、決于生物生存環(huán)境。第23頁2、突變有害和有利并不是絕正確，它取決于生物生存環(huán)境。3、突變和基因重組都是不定向，只產(chǎn)生生物進(jìn)化原材料，不能決定生物進(jìn)化方向。1、種群是由許多個(gè)體組成，每個(gè)個(gè)體每個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這么，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量突變。（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化原材料第24頁突變基因 重組新等位基因各種多樣基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳變異變異是不定向形成了進(jìn)化原材料,不能決定生物進(jìn)化方向（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化原材料第25頁長滿地衣樹干上樺尺蠖黑褐色樹干上樺尺蠖自然選擇對種群基因頻率影響英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特探究 19世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為5%，淺

10、灰色基因（s）頻率為95% 20世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為95%，淺灰色基因（s）頻率為5%第26頁長滿地衣樹干上樺尺蠖黑褐色樹干上樺尺蠖自然選擇對種群基因頻率影響英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特自然選擇能夠使種群基因頻率定向改變問題：樺尺蠖種群中s基因頻率為何越來越低？假設(shè)：探究第27頁現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來討論一下樺尺蠖基因頻率改變原因。1870年樺尺蠖基因型頻率為SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖生存，使得種群中淺色個(gè)體每年降低10%，黑色個(gè)體每年增加10%，以后幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年基因型頻率與基因頻率是多

11、少呢？第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%13.1%升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低第28頁自然選擇條件下種群基因頻率理想條件下種群基因頻率得出結(jié)論：環(huán)境選擇作用使s基因頻率越來越低第29頁提醒：假設(shè)第1年種群個(gè)體數(shù)為100個(gè)，當(dāng)黑色 （表現(xiàn)型） 個(gè)體每年增加10%時(shí)，基因型為SS （黑色）個(gè)體第2年將會(huì)增加到11個(gè)，基因型為Ss （黑色） 個(gè)體第2年將增加到22個(gè)，基因型為ss （淺色） 個(gè)體第2年將降低到63個(gè)。第2年種群個(gè)體總數(shù)為96

12、個(gè)，基因型SS頻率是1196=11.5%；基因型Ss頻率是2296=22.9%；基因型ss頻率是6396=65.6% 第30頁(1)在這個(gè)探究試驗(yàn)中依據(jù)上面數(shù)據(jù)分析，變黑環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣影響？變黑環(huán)境對樺尺蠖淺色個(gè)體出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接收選擇是基因型還是表現(xiàn)型？變黑環(huán)境使控制淺色s基因頻率降低,S基因頻率增加。有影響。許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。天敵看到是樺尺蠖體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色基因。結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化方向自然選擇使基因頻率定向改變。第31頁（三）自然選擇決定了生物進(jìn)化方向突變和基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料，自然選擇能夠使基

13、因頻率發(fā)生定向改變，造成生物朝著一定方向不停進(jìn)化。原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因。結(jié)果：使基因頻率定向改變。第32頁變異是不定向自然選擇不利變異被淘汰,有利變異逐步積累種群基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向遲緩進(jìn)化自然選擇決定生物進(jìn)化方向第33頁總結(jié)：1、生物進(jìn)化基本單位是種群（也是繁殖基本單位）2、種群概念和特點(diǎn)3、基因庫、基因頻率，基因頻率與基因型頻率換算關(guān)系4、生物進(jìn)化實(shí)質(zhì)是種群基因頻率改變5、突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化原材料 (突變有害還是有利也不是絕正確，這往往取決于生物生存環(huán)境）6、自然選擇決定生物進(jìn)化方向（使基因頻率定向改變）第34頁 1. 一個(gè)種群由400只鳥組成，其

14、中基因型AA個(gè)體有40只、Aa個(gè)體有160只、aa個(gè)體有200只。 該種群中基因a頻率是多少？ A 40% B 50% C 60% D 70%； 2. 假如有40只基因型為aa鳥遷出，40只基因型為AA鳥遷入，請問新群體中基因a頻率將是多少？ A 40% B 50% C 60% D 70%；DC練習(xí)第35頁AA、Aa、aa個(gè)體分別占24%、72%、4%那么 A、a基因頻率是多少？ （ ） A. 36%和64% B. 57%和43% C. 24%和72% D. 60%和40%DA=24% +1/2 X 72% = 60%第36頁 據(jù)調(diào)查得知，某學(xué)校學(xué)生中各血型比率以下： IAIA 20% IAi

15、 30% IBIB 10% IBi 20% IAIB 10% ii 10%計(jì)算IB基因頻率。10% +1/2（ 10% + 20%） = 25%第37頁某工廠有男女職員各200名，對他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)覺，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個(gè)群體中色盲基因頻率應(yīng)為（ ）。 A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%色盲（b）基因頻率1521420022005.17C課堂練習(xí)： 100%第38頁 4.在某一個(gè)群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么該性狀A(yù)A、Aa基因型個(gè)體出現(xiàn)頻率分別為（ ） A.0.36、0.48 B.0.36

16、、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36A第39頁當(dāng)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容三、隔離與物種形成第40頁（一）物種物種：指能夠在自然狀態(tài)下相互交配而且產(chǎn)生可育后代一群生物，稱為一個(gè)物種，簡稱“種”。全世界人都是一個(gè)物種嗎？人都是一個(gè)物種，不論白人黑人黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生含有生殖能力后代。馬跟驢是一個(gè)物種嗎？第41頁同一物種滿足兩個(gè)條件：1、能夠相互交配2、產(chǎn)生后代可育物種與種群有何關(guān)系？一個(gè)物種能夠包含生活在不一樣地理區(qū)域多個(gè)種群。只要各個(gè)種群相互交配仍能產(chǎn)生可育后代，則是同一物種。第42頁是不是不一樣物種生物在自然狀態(tài)下一定不能交配呢？無生育能力，沒有后代。自然狀態(tài)下不能進(jìn)行基

17、因交流！第43頁 不一樣物種之間普通是不能交配，即使交配成功也不能產(chǎn)生可育后代，這種現(xiàn)象叫做生殖隔離。生殖隔離哪些情況會(huì)造成生殖隔離呢？第44頁 荇菜與梅花因花期不一樣而出現(xiàn)生殖隔離第45頁孔雀與巨嘴鳥因求偶方式不一樣二出現(xiàn)生殖隔離第46頁曼陀羅花粉在其它植物花柱頭上不能完全萌發(fā)成為花粉管，使得兩性生殖細(xì)胞不能融合而形成生殖隔離第47頁獅子與老虎雜交產(chǎn)生獅虎獸是沒有生育能力，獅子與老虎因雜種不育而形成生殖隔離不一樣物種個(gè)體間因生殖隔離而不能進(jìn)行基因交流。第48頁 生活在不一樣區(qū)域同種生物，在自然條件下能不能進(jìn)行基因交流呢？地理隔離 假如把東北虎和華南虎放在同一片草原上，它們依然能夠自發(fā)交配并產(chǎn)

18、生可育后代，說明東北虎和華南虎依然屬于同一物種。同一個(gè)生物因?yàn)榈乩砩险系K而分成不一樣種群使得物種間不能發(fā)生基因交流現(xiàn)象。如東北虎(左)和華南虎(右)都是亞洲虎后代，因?yàn)殚L久地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個(gè)不一樣亞種。第49頁地理隔離:不一樣物種之間普通是不能夠相互交配，即使交配成功，也不能夠產(chǎn)生可育后代，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。生殖隔離：因?yàn)榈乩砩险系K使得同種生物不一樣種群間不能夠發(fā)生基因交流現(xiàn)象。（二）隔離種類指不一樣種群間個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流現(xiàn)象。概念：隔離在物種形成中發(fā)揮了怎樣作用？第50頁下列圖是一個(gè)假想情境，能夠幫助你想象和思索。 在一個(gè)山

19、谷中，有一個(gè)鼠種群在“高興”地生活著。雌鼠和雄鼠之間能夠自由交配，繁衍后代。二、隔離在物種形成中作用第51頁下列圖是一個(gè)假想情境，能夠幫助你想象和思索。以后山洪暴發(fā)了，山谷中形成了一條洶涌大河。鼠種群個(gè)體，二分之一在河這邊，二分之一在河那邊。就這么過了幾千年。二、隔離在物種形成中作用第52頁下列圖是一個(gè)假想情境，能夠幫助你想象和思索。 以后，河流干涸了，兩個(gè)鼠種群又會(huì)合在一起。它們發(fā)覺彼此大不相同。它們之間還能自由交配嗎？第53頁 地理隔離 阻斷基因交流在不一樣突變基因重組和自然選擇作用下 基因頻率向不一樣方向發(fā)生改變 種群基因庫出現(xiàn)差異 差異深入加大生殖隔離新物種形成二、隔離在物種形成中作用

20、第54頁加拉帕戈斯群島上不一樣地雀形成原始種群地理隔離多個(gè)小種群突變和基因重組自然選擇基因頻率改變生殖隔離不一樣新物種第55頁自然選擇2自然選擇1地理隔離物種形成比較常見方式：原種變異1變異2基因頻率定向改變變異類型1變異類型2新物種1新物種2生殖 隔離種群1種群2第56頁二、隔離在物種形成中作用隔離是物種形成必要條件。自然界中物種形成方式有各種，經(jīng)過長久地理隔離而到達(dá)生殖隔離是比較常見一個(gè)方式。生殖隔離是物種形成標(biāo)志。第57頁當(dāng)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容 是生物進(jìn)化基本單位，生物進(jìn)化實(shí)質(zhì)是 改變。 產(chǎn)生進(jìn)化原材料； 決定生物進(jìn)化方向； 是物種形成必要條件；種群種群基因頻率突變和基因重組自然選擇隔

21、離第58頁共同進(jìn)化與生物多樣性形成第59頁一、共同進(jìn)化不一樣物種之間，生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不停進(jìn)化和發(fā)展，這就是共同進(jìn)化。第60頁 達(dá)爾文曾發(fā)覺一個(gè)蘭花長著細(xì)長花矩，其頂端貯存著花蜜，可為傳粉昆蟲提供食物。而這昆蟲要有吸管式長口器才能吸到花蜜。大約50年后研究人員發(fā)覺這么蛾！它們相互影響著，這些變異不停積累，從而成為今天這種蘭花和蘭花蛾。一、共同進(jìn)化第61頁在自然界，一個(gè)植物專門由一個(gè)昆蟲傳粉情形很常見。又如倒掛金鐘花對蜂鳥傳粉適應(yīng)。昆蟲傳粉專門化對植物繁衍后代有何意義？ 想一想第62頁捕食第63頁捕食者存在是否對被捕食者有害無益？捕食者所捕食大多是被捕食者中年老、病弱或年幼個(gè)體，客

22、觀上起到促進(jìn)種群發(fā)展作用。“精明捕食者”策略：捕食者普通不能將全部獵物吃掉，不然自己也無法生存?！笆崭罾碚摗保翰妒痴咄妒硞€(gè)體數(shù)量多物種，這么就會(huì)防止出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢局面，為其它物種形成騰出空間有利于增加物種多樣性。第64頁經(jīng)過漫長共同進(jìn)化過程，地球上不但出現(xiàn)了千姿百態(tài)物種，而且形成了各種多樣生態(tài)系統(tǒng)，也就是形成了生物多樣性第65頁二、生物多樣性形成1、生物多樣性內(nèi)容：基因多樣性 物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性2、生物多樣性形成進(jìn)化歷程化石埋藏在地層中古代生物遺體、遺址和遺物，石化后形成。是碩士物進(jìn)化最直接證據(jù)最早生物化石35億年前古細(xì)菌化石第66頁地球形成原始生命：古細(xì)菌（厭氧異養(yǎng)）（35億年前）原核生物：藍(lán)藻 細(xì)菌（自養(yǎng)）真核生物：出現(xiàn)了有性生物（15億年前）植物：厥類植物裸子植物被子植物動(dòng)物：兩棲類動(dòng)物爬行動(dòng)物 恐龍時(shí)代哺乳動(dòng)物 人類時(shí)代古生代（寒武紀(jì)）中生代新生代第67頁二、生物多樣性形成1、生物多樣性內(nèi)容：基因多樣性 物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性2、生物多樣性形成進(jìn)化歷程化石了解進(jìn)化歷程主要依據(jù)是 ：生物進(jìn)化歷程可概括為：從原核生物到真核生物從無性生殖