【新教材生物】《種群基因組成的變化與物種的形成》2課件

1、實(shí)驗(yàn)：在一些生命周期較短的生物中，生物學(xué)家們可以觀察到它們對(duì)于迅速變化的環(huán)境所作出的適應(yīng)?？茖W(xué)家們研究了淺色和深色胡椒蛾的偽裝適應(yīng)，這種蛾在城市和農(nóng)村都很常見，有些時(shí)候會(huì)停在樹上休息。通常情況下它們是有斑紋的灰棕色，偶爾也有黑色，一些鳥以胡椒蛾為食，工業(yè)污染導(dǎo)致城市中許多樹枝被煤煙灰染成了黑色，可以看到黑色樹枝上停息有黑色的蛾?？茖W(xué)家們養(yǎng)了3000條毛毛蟲以孵化成蛾，并給這些蛾的翅膀做上記號(hào)，以便重新捕捉時(shí)易于辨認(rèn)哪些是實(shí)驗(yàn)用蛾，通過統(tǒng)計(jì)重新捕捉到的數(shù)量來反映出它們在環(huán)境中的存活情況。如下表一個(gè)個(gè)體在這一過程中性狀增加或丟失了嗎？實(shí)驗(yàn)：在一些生命周期較短的生物中，生物學(xué)家們可以觀察到它們對(duì)個(gè)體

2、可以演化嗎？或者說，一個(gè)生物是否會(huì)對(duì)自然選擇作出反應(yīng)，增加或丟失某些性狀特征呢？前面學(xué)過，是基因決定了個(gè)體的絕大多數(shù)性狀（表現(xiàn)型），如牙齒的形狀或花的顏色等。如果某一生物個(gè)體具有不適應(yīng)環(huán)境的性狀，那么它可能就無法生存和繁殖。所以在它的一生中，也不可能通過自然選擇演化出適應(yīng)環(huán)境的新表現(xiàn)型。個(gè)體可以演化嗎？或者說，一個(gè)生物是否會(huì)對(duì)自然選擇作出反應(yīng)，增 第三節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成種群演化，而非個(gè)體演化 第三節(jié)種群演化，而非個(gè)體演化1.種群的概念 生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體的集合叫做種群. 種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通過繁殖將各自的基因傳給后代.一 種群

3、基因組成的變化（一）種群和種群基因庫1.種群的概念 生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體種群的特點(diǎn)種群是繁殖的基本單位種群是進(jìn)化的基本單位。種群的特點(diǎn)種群是繁殖的基本單位 2.基因庫的概念 一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫做這個(gè)種群的基因庫3.基因頻率的概念 在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值，叫做基因頻率A的基因頻率 = A的個(gè)數(shù)/A和a總個(gè)數(shù)此種基因的個(gè)數(shù)=純合子個(gè)體數(shù) X 2雜合子個(gè)體數(shù)種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)=個(gè)體總數(shù) X 2 2.基因庫的概念 一個(gè)種群中全部個(gè)1、如果A、a各占1/2，自由交配后代的情況2、計(jì)算并思考發(fā)生這樣的條件是什么？自然界存在這樣的情況嗎？1

4、、如果A、a各占1/2，自由交配后代的情況2、計(jì)算并思考思考：一種群繁殖若干代后，基因頻率會(huì)發(fā)生變化嗎？閱讀P111的“思考討論”完成下表思考：一種群繁殖若干代后，基因頻率會(huì)發(fā)生閱讀P111的“思考親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（ ）A( )a( ) a( )子一代基因型頻率AA（ ）Aa( )aa( )子一代基因頻率A（ ）a( )子二代基因型頻率AA（ ）Aa( )aa( )子二代基因頻率A（ ）a( )種群的基因頻率會(huì)相同思考：（1）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？ 30%30 %30%10%36%48%16%60%4

5、0%36%48%16%60%40%親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（ ）A( )a( ) a( )子一代基因型頻率AA（ ）Aa( )aa( )子一代基因頻率A（ ）a( )子二代基因型頻率AA（ ）Aa( )aa( )子二代基因頻率A（ ）a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%相同；基因型頻率子一代與子二代相同（2）子二代與子一代、親代相比，種群的基因頻率 相同嗎？基因型頻率呢 ？ 36%48%16%60%40%（3）子二代與子一代種群中，基因頻率與基因型 頻率之間有什么

6、規(guī)律？親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化 遺傳平衡定律 遺傳平衡定律是由英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別于1908年和1909年獨(dú)立證明的，這一定律又稱哈迪溫伯格定律。他們指出，一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下五個(gè)條件的情況下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化 五個(gè)條件是：1.種群很大 2.隨機(jī)交配 3.沒有突變和重組 4.沒有個(gè)體遷入遷出 5.沒有選擇五個(gè)條件是：1.種群很大遺傳平衡定律也稱哈迪溫伯格定律，其主要內(nèi)容是指：在理想狀態(tài)下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率

7、在遺傳中是穩(wěn)定不變的，即保持著基因平衡。該理想狀態(tài)要滿足5個(gè)條件：種群足夠大；種群中個(gè)體間可以隨機(jī)交配；沒有突變發(fā)生；沒有遷入和遷出；沒有自然選擇。此時(shí)各基因頻率和各基因型頻率存在如下等式關(guān)系并且保持不變：設(shè)A=p，a=q，則A+a=p+q=1，AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1 事實(shí)上，理想的條件很難存在。 那么，影響基因頻率的因素有哪些？漢水丑生侯偉作品遺傳平衡定律也稱哈迪溫伯格定律，其主要內(nèi)容是指：在理想狀態(tài)若種群中一對(duì)等位基因?yàn)锳和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q ， 因?yàn)?pq)=A%+a%=1， 則（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1 。AA的

8、基因型頻率=p2；aa的基因型頻率=q2；Aa的基因型頻率=2pq。 若種群中一對(duì)等位基因?yàn)锳和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻解：在對(duì)某工廠職工進(jìn)行遺傳學(xué)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在男女各400名職工中，女性色盲基因的攜帶者為30人，患者為10人，男性患者為22人。那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率為( )A.4.5 B.5.9 C.6 D.9XBY=378XBXB=360XBXb=30XbXb=10XbY=22XB的基因頻率=301+3602+37814002+ 4001Xb的基因頻率=301+102+2214002+ 4001漢水丑生侯偉作品解：在對(duì)某工廠職工進(jìn)行遺傳學(xué)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在男女各400名職工某地

9、區(qū)每10000人中有一個(gè)白化病患者，求該地區(qū)一對(duì)正常夫婦生下一個(gè)白化病小孩的幾率。解析：由題意可知白化病的基因型頻率aa=q2=0.0001，得q=0.01，則p=0.99AA的基因型頻率p2=0.9801Aa的基因型頻率2pq=0.0198正常夫婦中是攜帶者概率為：2pq/( p2+2pq)=2/101則后代為aa的概率為：2/1012/1011/4=1/10201。某地區(qū)每10000人中有一個(gè)白化病患者，求該地區(qū)一對(duì)正常夫婦突變對(duì)基因頻率的影響突變對(duì)基因頻率的影響1.突變（二）種群基因頻率的變化 現(xiàn)代遺傳學(xué)研究表明，可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組和染色體變異。其中基因突變和染色體變異

10、統(tǒng)稱為突變。 基因突變在自然界是普遍存在的，因此基因突變產(chǎn)生新的等位基因,這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化.1.突變（二）種群基因頻率的變化 現(xiàn)代遺傳學(xué)研究 自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？2.突變?yōu)檫M(jìn)化提供原材料 自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體 例如：果蠅一組染色體上約有1.3104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10-5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（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？ 21.3 104 10-5個(gè)體 108種群=2.6 107 例如：果蠅一組染色體上約有1.3104個(gè)基種群是

11、由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。2.突變?yōu)檫M(jìn)化提供原材料種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型有利與有害是相對(duì)的而不是絕對(duì)的這往往取決于生物的生存環(huán)境。3、突變產(chǎn)生的變異有利或有害是絕對(duì)的嗎？某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型有利與有害是3、突變產(chǎn) 由于突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的，因此它們只是提供了生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向！ 由于突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的，因此它們只是提漂變對(duì)基因頻率的影響小種群 偶然性漂變對(duì)基因頻率的影響小種群 偶然性19世紀(jì)工業(yè)革

12、命前的曼徹斯特，環(huán)境優(yōu)美，樹干上長滿灰色的地衣。灰色樺尺蠖是常見類型，灰色基因（s）的基因頻率達(dá)到95%，黑色基因（S）只有5%左右。漢水丑生侯偉作品自然選擇對(duì)基因頻率的影響主要的19世紀(jì)工業(yè)革命前的曼徹斯特，環(huán)境優(yōu)美，樹干上長滿灰色的地衣20世紀(jì)中葉，工業(yè)污染，地衣不能生存，煤煙將樹皮熏成黑色。黑色樺尺蠖是常見類型，灰色基因（s）的基因頻率降到5%，而黑色基因（S）的基因頻率則定向上升到95%以上。漢水丑生侯偉作品課本113頁計(jì)算填表20世紀(jì)中葉，工業(yè)污染，地衣不能生存，煤煙將樹皮熏成黑色。漢（1）根據(jù)前面所學(xué)的知識(shí)你能做出假設(shè)嗎？探究活動(dòng) “探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響”黑褐色樹干上的

13、樺尺蠖自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變（三）自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響（1）根據(jù)前面所學(xué)的知識(shí)你能做出假設(shè)嗎？探究活動(dòng) “探究自然探究活動(dòng)（三）（2）1870年樺尺蠖的基因型頻率為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的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？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%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9

14、%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低探究活動(dòng)（三）（2）1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS 10 自然選擇使種群的基因頻率定向改變，故自然選擇決定生物進(jìn)化的方向樺尺蠖深色淺色棲息環(huán)境淺色（個(gè)體多）（個(gè)體少）棲息環(huán)境深色淺色深色s基因頻率降低S基因頻率升高s基因頻率95%S基因頻率95%（個(gè)體減少）（個(gè)體增多） 自然選擇使種群的基因頻率定向改變，故自然選擇遷移對(duì)基因頻率的影響遷移對(duì)基因頻率的影響 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)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少，種群中相應(yīng)的基因頻率會(huì)下降。因此在自然選擇的作用下，種

15、群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物向著一定的方向進(jìn)化。 自然選擇直接作用于種群中的個(gè)體，對(duì)不同表現(xiàn)型的個(gè)體進(jìn)行選擇，從而引起相關(guān)基因的基因頻率發(fā)生改變。漢水丑生侯偉作品 在自然選擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多的【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變種群基因頻率的改變，標(biāo)志著生物的進(jìn)化。生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變種群基因頻率的改變，標(biāo)志著生物回顧：現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的內(nèi)容1.種群是生物進(jìn)化的基本單位基因庫基因頻率2.突變和重組為生物進(jìn)化提供原材料3.自然選擇決定生物進(jìn)化的方向4.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變基因型頻率回顧：現(xiàn)代生物進(jìn)

16、化理論的內(nèi)容1.種群是生物進(jìn)化的基本單位基因課后拓展題3：碳青霉烯類抗生素是治療重度感染的一類藥物。下表為20052008年,該類抗生素在某醫(yī)完住院患者中的人均使用量,以及從患者體內(nèi)分離得到的某種細(xì)菌對(duì)該類抗生素的耐藥率變化。據(jù)表回答下列問題。（2）試從進(jìn)化的角度解釋耐藥率升高的原因。隨著抗生素人均使用量的增加，不耐藥的細(xì)菌生存和繁殖的機(jī)會(huì)減少，耐藥菌生存和繁殖的機(jī)會(huì)增加，耐藥性基因在細(xì)菌種群中的基因頻率逐年上升。課后拓展題3：碳青霉烯類抗生素是治療重度感染的一類藥物。下表原理原理【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2紙片擴(kuò)散法

17、是將含有定量抗菌藥物的濾紙片貼在已接種了測試菌的瓊脂表面上， 紙片中的藥物在瓊脂中擴(kuò)散，隨著擴(kuò)散距離的增加抗菌藥物的濃度呈對(duì)數(shù)減少，從而在紙片的周圍形成一種濃度梯度。在藥物擴(kuò)散的同時(shí)，紙片周圍抑菌濃度范圍內(nèi)的測試菌不能生長，而抑菌濃度范圍外的菌株則繼續(xù)生長，從而在紙片的周圍形成透明的抑菌圈。紙片擴(kuò)散法是將含有定量抗菌藥物的濾紙片貼在已接種了測試菌的瓊【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt21.物種：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)

18、生可育后代的一群生物稱為一個(gè)物種，簡稱“種”。（一）物種的概念1.物種：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物因?yàn)轳R與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力因?yàn)轵呑硬荒芊敝?，不能算一個(gè)物種馬和驢是不是一個(gè)物種？騾子能稱為一個(gè)物種嗎？【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2因?yàn)轳R與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力馬和驢是不是一個(gè)物種？種群物種概念生活地域關(guān)系同一地點(diǎn)一定自然區(qū)域，同一地點(diǎn)、不同地點(diǎn)一個(gè)物種可以包括多個(gè)種群生活在同一地點(diǎn)的同種個(gè)體總和。彼此可以交配實(shí)現(xiàn)基因交流。是生物繁殖的基本單位。指分布在一定的自然區(qū)域內(nèi)，具有一定

19、的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能，而在自然狀態(tài)下能夠相互交配和繁殖，并能產(chǎn)生可育后代的一群生物個(gè)體。種群與物種的區(qū)別【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2種群物種概念生活關(guān)系同一地點(diǎn)一定自然區(qū)域，同一個(gè)物種可以包括1.隔離：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象叫做隔離。（二）隔離及其種類【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt21.隔離：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)2.隔離的類型地理隔離生殖隔離不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功

20、，也不能產(chǎn)生可育的后代。在自然界，同一種生物由于地理上的障礙而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt22.隔離的類型地理隔離生殖隔離不同物種之間一般是不能相互交配隔離：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下，不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。地理隔離生殖隔離原種群小種群遺傳變異（有差異）新物種地理隔離基因頻率定向改變生殖隔離自然選擇（有差異）漢水丑生侯偉作品【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2隔離：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下，不能

21、發(fā)生基因交流的現(xiàn)象隔離 分析這個(gè)有趣的例子【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2隔離 分析這個(gè)有趣的例子【新教材生物】種群基因組成的變加拉帕戈斯群島的地雀通過地理隔離怎樣一步步形成新物種的？（閱讀書本117頁思考討論，完成討論的題目）（三）隔離在物種形成中的作用【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2加拉帕戈斯群島的地雀通過地理隔離怎樣一步步形成新物種的？（閱1.設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群。這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不多

22、。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt21.設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個(gè)島不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？不一樣。因?yàn)橥蛔兪请S機(jī)發(fā)生的?！拘陆滩纳铩糠N群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？不一樣。因?yàn)閷?duì)不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對(duì)種群基因頻率的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響？不同島嶼的地形和植被條件不一樣，

23、因此環(huán)境的作用會(huì)有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變?！拘陆滩纳铩糠N群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2對(duì)不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對(duì)種如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這么多種地雀嗎？ 不會(huì)。因?yàn)閭€(gè)體間有基因的交流?！拘陆滩纳铩糠N群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這么多種地雀嗎？ 不會(huì)地理隔離突變、重組、不同_不同生殖隔離一個(gè)種群A種群A1甲島種群A1乙島?_ 改變不同_ 改變不同? 基因頻率基因頻率自然選擇新物種新物種_

24、是物種形成的必要條件BC？基因庫不同基因庫不同隔離【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2地理隔離突變、重組、不同_不同生殖隔離一個(gè)種群A種 新物種形成的標(biāo)志：_生殖隔離的形成物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié):_突變和基因重組、自然選擇、隔離地理隔離 自然選擇 生殖隔離物種形成的一般過程：【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2 新物種形成的標(biāo)志：_生殖隔離的形成物 新物種形成的標(biāo)志：_生殖隔離的形成物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié):_突變和基因重組、自然選擇、隔離地理隔離 自然選擇 生殖隔離物種形成的一般過程：思考：1.物種形成的過程經(jīng)過地理隔離一定會(huì)形成生殖隔離嗎？【新教材生物】種群基因組成的變化與物種的形成ppt2【新教材生物】種群基因組成的變化與