(新教材)高中生物《種群基因組成的變化與物種的形成》人教版2課件

1、第6章 第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成問題探討先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說：當(dāng)然是先有雞蛋了，因?yàn)橹挥猩臣?xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)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(duì)，人們?cè)陴B(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。討論你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)？你的答案和理由是什么？這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗麄兒鲆暳穗u和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進(jìn)化是以種群為單位而不是以個(gè)體為單位這一重要觀點(diǎn)。生物進(jìn)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

2、某一時(shí)刻突然有一個(gè)個(gè)體或一個(gè)生殖細(xì)胞成為一個(gè)新物種。第6章 第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成問題探討討論這一、種群基因組成的變化1.種群和種群基因庫（1）種群：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫作種群。例如，一片樹林中的全部獼猴；一片草地上的所有蒲公英。一、種群基因組成的變化1.種群和種群基因庫（1）種群：生活在（2）種群的基因庫：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫作這個(gè)種群的基因庫。（3）基因頻率：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，叫作基因頻率。例如，在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因是A，決定翅色為褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基

3、因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)，求A和a的基因頻率。每個(gè)個(gè)體可以看作含有2個(gè)基因那么，這100個(gè)個(gè)體共有200個(gè)基因。A基因的數(shù)量是230+60=120個(gè)a基因的數(shù)量是210+60=80個(gè)（2）種群的基因庫：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫作這一種群繁殖若干代以后，其基因頻率會(huì)不會(huì)發(fā)生變化呢？這一種群繁殖若干代以后，其基因頻率會(huì)不會(huì)發(fā)生變化呢？(新教材)高中生物種群基因組成的變化與物種的形成人教版2課件（1）假設(shè)該種群個(gè)體總數(shù)為100個(gè)，AA 、Aa和aa的親代基因型分別為30%，60%和10%，由基因型頻率=該基因型個(gè)體數(shù)/該種群個(gè)體總數(shù)，則基因型為AA、Aa和a

4、a的個(gè)體數(shù)分別為30個(gè)，60個(gè)，10個(gè)。1個(gè)AA產(chǎn)生1個(gè)A配子，則30個(gè)AA產(chǎn)生30個(gè)A配子；同理60個(gè)Aa產(chǎn)生30個(gè)A和30個(gè)a配子，10個(gè)aa產(chǎn)生10個(gè)a配子。總配子數(shù)=30+30+30+10=100個(gè)30個(gè)AA產(chǎn)生的A配子比值為30/100=30%60個(gè)Aa產(chǎn)生的A和a配子比值分別為30%和30%10個(gè)aa產(chǎn)生a配子的比值為10%該種群產(chǎn)生的A配子比值為30%+30%=60%；a配子比值為30%+10%=40%（1）假設(shè)該種群個(gè)體總數(shù)為100個(gè)，AA 、Aa和aa的親代（2）子代配子A（60%）a（40%）A（60%）AA（60%*60%）Aa（60%*40%）a（40%）Aa（60%*

5、40%）aa（40%*40%）子代基因型的頻率分別為AA基因型頻率=60%*60%=36%Aa基因型頻率=2*60%*40%=48%Aa基因型頻率=40%*40%=16%（2）子代配子A（60%）a（40%）A（60%）AA（60（3）子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率同子一代一樣。（3）子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率同子一基因頻率的第2種計(jì)算方法設(shè)該種群的個(gè)體總數(shù)為N，AA基因型的個(gè)體數(shù)為N1，Aa基因型的個(gè)體數(shù)為N2，aa基因型的個(gè)體數(shù)為N3，則N=N1+N2+N3.基因頻率的第2種計(jì)算方法設(shè)該種群的個(gè)體總數(shù)為N，AA基因型的2.對(duì)自然界的種群來說，這5個(gè)條件不可能

6、同時(shí)都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)就少些。3.突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生改變?；駻2的頻率是上升還是下降，要看這一突變對(duì)生物體是有益的還是有害的。2.對(duì)自然界的種群來說，這5個(gè)條件不可能同時(shí)都成立。3.突變2.種群基因頻率的變化基因突變產(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?？蛇z傳的變異基因突變基因重組染色體變異基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。2.種群基因頻率的變化基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可以使種生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，那么，它為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？因?yàn)榉N群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的細(xì)胞中都有成千上

7、萬個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。例如，果蠅1組染色體上約有1.3104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率為10-5，對(duì)一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)將是：2 1.3104 10-5 108=2.6107（個(gè)）突變的有害和有利也不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。例如，有翅的昆蟲有時(shí)會(huì)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?yàn)椴荒茱w行而避免了被海風(fēng)吹到海里淹死。生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，那么，它為什么基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣

8、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。突變和重組都是隨機(jī)的、不定向的，那么，種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形3.自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響探究實(shí)踐探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響 英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（其幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動(dòng)，白天棲息在樹干上。雜交實(shí)驗(yàn)表明，樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色（S）對(duì)淺色（s）是顯性的。在19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀(jì)中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95%以上。

9、19世紀(jì)時(shí)，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長(zhǎng)滿了淺色的地衣。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排放的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。3.自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響探究實(shí)踐探究自然選擇對(duì)提出問題樺尺蛾種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越低呢？作出假設(shè)根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)作出假設(shè)：在樹皮裸露并熏成黑褐色的環(huán)境下，黑色體色的樺尺蛾個(gè)體數(shù)量逐年增加，控制黑色的S基因頻率逐年上升（增加），而淺色體色的樺尺蛾由于不適應(yīng)樹皮裸露并熏成黑褐色的環(huán)境，淺色體色的樺尺蛾個(gè)體數(shù)量逐年減少，控制淺色的s基因頻率逐年下降（減少）。提出問題作出假設(shè)在樹皮裸露并熏成黑褐色的環(huán)境下，黑色體色的樺討論探究思路你可以用

10、創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問題情境的方法來探究。以下問題情境供參考。創(chuàng)設(shè)情境示例（其中數(shù)字是假設(shè)的）：1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS 10%，Ss 20%，ss 70%，S基因的頻率為20%。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蛾的生存，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%。第210年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？提示：不同年份該種群的個(gè)體總數(shù)可能有所變化。討論探究思路創(chuàng)設(shè)情境示例（其中數(shù)字是假設(shè)的）：1870年，樺制訂并實(shí)施研究方案1.創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的問題情境。 2.計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果填入表中（如下表所示）第1年第2年第3年第4年基因型頻率

11、SS10%11.5%12.9%14.3%Ss20%22.9%25.8%29.7%ss70%65.6%61.3%56.0%基因頻率S20%23%26%29%s80%77%74%71%假設(shè)：第1年樺尺蛾種群個(gè)體總數(shù)為100個(gè)，則第1年SS的個(gè)體數(shù)為10個(gè)，Ss的個(gè)體數(shù)為20個(gè)，Ss個(gè)體數(shù)為70個(gè)。淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，則第2年SS個(gè)體數(shù)為11個(gè)，Ss個(gè)體數(shù)為22，ss個(gè)體數(shù)為63個(gè)。第3年SS個(gè)體數(shù)為12個(gè)，Ss個(gè)體數(shù)為24個(gè)，ss個(gè)體數(shù)為57個(gè)。第4年SS個(gè)體數(shù)為13個(gè)，Ss個(gè)體數(shù)為27個(gè)，ss個(gè)體數(shù)為51個(gè)。制訂并實(shí)施研究方案第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS3.

12、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)環(huán)境的選擇作用的大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，比如，把淺色個(gè)體每年減少的數(shù)量百分比定高一些，重新計(jì)算種群基因型頻率和基因頻率的變化，與步驟2中所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。分析結(jié)果，得出結(jié)論分析計(jì)算結(jié)果是否支持你作出的假設(shè)，得出結(jié)論。3.根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)環(huán)境的選擇作用的大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，比如，討論1.樹干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？會(huì)。因?yàn)闃涓勺兒诤?，淺色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，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，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。是表型（體色）而不是基因型，基因型并不能在自然選擇中

13、起直接作用，因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。討論2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什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)基因的頻率會(huì)下降。因此，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。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，練習(xí)與應(yīng)用 (第114頁)一、概念檢測(cè)1.從基因水平看，生物進(jìn)化的過程就是種群基因頻率發(fā)生定向改變的過程。判斷下列相關(guān)表述是否正確。判斷下列相關(guān)表述是否

14、正確。（1）某地區(qū)紅綠色盲患者在男性中約占8%，在女性中約占0.64%，由此可知，紅綠色盲基因Xb的基因頻率約為8%。（ ）（2）基因頻率變化是由基因突變和基因重組引起的，不受環(huán)境的影響。（ ）（3）生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。（ ）2.種群是物種在自然界的存在形式，也是一個(gè)繁殖單位。下列生物群體中屬于種群的是（ ）A.一個(gè)湖泊中的全部魚 B.一片森林中的全部蛇C.一間屋中的全部蟑螂 D.臥龍自然保護(hù)區(qū)中的全部大熊貓練習(xí)與應(yīng)用 (第114頁)A18%、82% B.36%、64% C.57%、43% D.92%、8%4.一種果蠅的突變體在21的氣溫下，生存能力很差，但

15、是，當(dāng)氣溫上升到25.5時(shí)，突變體的生存能力大大提高。這說明 （ ）A.突變是不定向的 B.突變是隨機(jī)發(fā)生的C.突變的有害或有利取決于環(huán)境條件 D.環(huán)境條件的變化對(duì)突變體都是有害的3.某一瓢蟲種群中有黑色和紅色兩種體色的個(gè)體，這一性狀由一對(duì)等位基因控制，黑色（B）對(duì)紅色（b）為顯性。如果基因型為BB的個(gè)體占18%，基因型為Bb的個(gè)體占78%，基因型為bb的個(gè)體占4%?；駼和b的頻率分別為（ ）A18%、82% B.36%、64% C.57%、43二、隔離在物種形成中的作用同種生物的不同種群，由于突變和選擇因素的不同，其基因組成可能會(huì)朝不同的方向改變，導(dǎo)致種群間出現(xiàn)形態(tài)和生理上的差異。但是，它

16、們并不一定分化為不同的物種。那么，怎樣判斷兩個(gè)種群是不是同一個(gè)物種呢？1.物種的概念能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱為一個(gè)物種。不同物種之間一般不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫作生殖隔離。例如，馬和驢產(chǎn)生的后代騾子是不育的，因此，馬和驢之間存在生殖隔離，它們屬于兩個(gè)物種。二、隔離在物種形成中的作用同種生物的不同種群，由于突變和選擇2.隔離及其在物種形成中的作用地理隔離：同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象，叫作地理隔離。隔離地理隔離生殖隔離地理隔離和生殖隔離之間有沒有什么聯(lián)系呢？2.隔離及其在物種形成中的作用地

17、理隔離：同種生物由于地理障礙(新教材)高中生物種群基因組成的變化與物種的形成人教版2課件思考討論隔離在物種形成中的作用 這是達(dá)爾文在環(huán)球考察中觀察到的現(xiàn)象。在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀。這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。 加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個(gè)主要島嶼組成，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160-950km。不同島嶼的環(huán)境有較大差別，比如島的低洼地帶，布滿棘刺狀的灌叢；而在只有大島上才有的高地，則生長(zhǎng)著茂密的森林。 這些島嶼是500萬年前由海底的火山噴發(fā)后形成的，比南美洲大陸的形成晚得多。因此，可以推測(cè)

18、這些地雀的共同祖先來自南美洲大陸，以后在各個(gè)島嶼上形成了不同的種群。思考討論隔離在物種形成中的作用 這是達(dá)爾文在環(huán)(新教材)高中生物種群基因組成的變化與物種的形成人教版2課件討論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。它們的基因頻率一樣嗎？2.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？3.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)種群基因頻率的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響？4.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？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。不一樣。因?yàn)橥蛔兪请S機(jī)發(fā)生的。不同島嶼

19、的地形和植被條件不一樣，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。不會(huì)。因?yàn)閭€(gè)體間有基因交流。討論2.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？3.對(duì)不加拉帕戈斯群島的地雀說明通過地理隔離形成新物種。這些地雀的祖先屬于同一個(gè)物種，從南美洲大陸遷來后，逐漸分布到不同的島嶼上。由于各個(gè)島嶼上的地雀種群可能會(huì)出現(xiàn)不同的突變和基因重組，而一個(gè)種群的突變和基因重組對(duì)另一個(gè)種群的基因頻率沒有影響。因此，不同種群的基因頻率就會(huì)發(fā)生不同的變化。由于各個(gè)島上的食物和棲息條件互不相同，自然選擇對(duì)不同種群基因頻率的改變所起的作用就有差別：在一個(gè)種群中，某些基因被保留下來，而在另一個(gè)種群中，被保留下

20、來的可能是另一些基因。久而久之，這些種群的基因庫就會(huì)形成明顯的差異，并逐漸出現(xiàn)生殖隔離。生殖隔離一旦形成，原來屬于一個(gè)物種的地雀，就成了不同的物種。由此可見，隔離是物種形成的必要條件。加拉帕戈斯群島的地雀說明通過地理隔離形成新物種。這些地雀的祖一、概念檢測(cè)1.判斷下列與隔離有關(guān)的表述是否正確。（1）在曼徹斯特的樺尺蠖種群中，黑色個(gè)體與淺色個(gè)體之間未出現(xiàn)生殖隔離。（ ）（2）加拉帕戈斯群島不同島嶼上的地雀種群之間由于地理隔離而逐漸形成了生殖隔離。（ ）2.19世紀(jì)70年代，10對(duì)原產(chǎn)于美國(guó)的灰松鼠被引入英國(guó)，結(jié)果在英國(guó)大量繁殖、泛濫成災(zāi)。對(duì)生活在兩國(guó)的灰松鼠種群，可以作出的判斷是（ ）A.兩者尚未形成兩個(gè)物種 B.兩者的外部形態(tài)有明顯差別C.兩者之間已經(jīng)出現(xiàn)生殖隔離 D.兩者的基因庫向不同方向改變練習(xí)與應(yīng)用（第118頁）一、概念檢