第七章第二節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容文科

第七章第二節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容文科第1頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第2節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容本節(jié)聚焦：1、為什么說(shuō)種群是生物進(jìn)化的基本單位？2、種群的基因頻率為什么會(huì)發(fā)生變化？3、自然選擇與種群基因頻率的變化有什么關(guān)系？一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化第2頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如果在灰色翅(基因型為aa)昆蟲(chóng)的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅(基因型為Aa)的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么：1、昆蟲(chóng)的翅色將怎樣變化？2、該綠色個(gè)體一定能被選擇下來(lái)嗎？為什么？3、如果該綠色個(gè)體能很好生活下來(lái)，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給子代呢？4、如果Aa與其他個(gè)體交配生殖，后代還會(huì)是綠色的嗎？問(wèn)題探討：第3頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位：1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。臥龍自然保護(hù)區(qū)獼猴例：判斷下列是否屬于種群（1）一個(gè)池塘中的全部鯉魚(yú)（2）一個(gè)池塘中的全部魚(yú)（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的全部蒲公英第4頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一個(gè)生物“種”或“物種”于種群有何區(qū)別？物種可以是分布在不同的自然界的不同區(qū)域，具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征，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。第5頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、種群的特點(diǎn)：種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配實(shí)行基因交流，并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代。同前一年的蝗蟲(chóng)種群相比，新形成的蝗蟲(chóng)種群在基因組成上會(huì)有什么變化嗎？第6頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、基因庫(kù)：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。4、基因頻率：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。概念：第7頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例:從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和a的基因頻率是多少?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)=純合子頻率+1/2雜合子頻率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%第8頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一自交和自由交配自交是指植物中的自花授粉和雌雄異花的同株授粉，廣義的自交也可指基因型相同的個(gè)體相互交配。若只考慮一個(gè)種群的一對(duì)等位基因B和b，種群中個(gè)體的基因型為BB、Bb、bb，則其包含的交配組合為BB×BB、Bb×Bb、bb×bb三類(lèi)。第9頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一自交和自由交配自由交配又叫隨機(jī)交配，是指在一個(gè)有性繁殖的生物種群中，任何一個(gè)雌性或雄性個(gè)體與任何一個(gè)異性個(gè)體交配的機(jī)會(huì)均等。若只考慮一個(gè)種群的一對(duì)等位基因B和b，種群中個(gè)體的基因型為BB、Bb、bb，則其包含的交配組合為BB×BB、Bb×Bb、bb×bb、BB×Bb、Bb×bb、BB×bb。第10頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一思考與討論：有數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1、假設(shè)上述昆蟲(chóng)種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出，自然選擇對(duì)翅色這一相對(duì)性狀沒(méi)有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德?tīng)柕姆蛛x定律計(jì)算：(1)該種群產(chǎn)生的A配子和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(huì)同子一代一樣嗎？第11頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一新代基因型的頻率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%2、上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？3、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？第12頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如果用p是A基因的頻率；q是a基因的頻率。則p2表示AA的基因型的頻率，2pq表示Aa基因型的頻率q2表示aa基因型的頻率?；蛐皖l率之和應(yīng)等于1，即p2+2pq+q2

=1第13頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一哈迪-溫伯格定律符合的五個(gè)條件：1、種群大2、種群中個(gè)體間的交配是隨機(jī)的3、沒(méi)有突變發(fā)生4、沒(méi)有新的基因加入(不存在個(gè)體遷入和遷出)5、沒(méi)有自然選擇各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中將保持不變。第14頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

對(duì)種群基因頻率的影響在一個(gè)足夠大的種群中，如果不存在突變和選擇，自交和自由交配都不會(huì)改變種群的基因頻率。

對(duì)種群基因型頻率的影響在一個(gè)足夠大的種群中，如果不存在突變和選擇，自交能使純合體的頻率逐漸增加，雜合體的頻率逐漸降低，逐漸得到純系，即自交是獲得純系的有效方法。自由交配則不會(huì)持續(xù)改變種群的基因型頻率。第15頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一由此可見(jiàn)，如果滿(mǎn)足上述五個(gè)條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會(huì)改變，到再下一代也是如此，也就是說(shuō)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，也叫遺傳平衡定律。但是，在實(shí)際中，這樣的平衡是不存在的。這是因?yàn)?，第一：足夠大的種群是不存在，而根據(jù)概率原理，當(dāng)個(gè)體數(shù)不是充足大時(shí)，實(shí)際得到的數(shù)值與理論上的數(shù)值就存在誤差，實(shí)際中子代和親代的基因頻率就會(huì)有差異。第二：種群中充分的隨機(jī)交配也是不現(xiàn)實(shí)的，也就是說(shuō)不同基因型的卵細(xì)胞和精子結(jié)合的機(jī)會(huì)不會(huì)是均等的。例如，在生殖季節(jié)，為了爭(zhēng)奪異性配偶，雄性海象之間要進(jìn)行激烈而又殘酷的競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)斗的最后結(jié)果常常是強(qiáng)大的一方占有二三十個(gè)雌性海象，由于競(jìng)爭(zhēng)失敗，有的雄性海象沒(méi)有任何的交配機(jī)會(huì)。假設(shè)其它條件不變，在生殖季節(jié)里，如果競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的雄性海象個(gè)體基因型大多數(shù)是AA，而競(jìng)爭(zhēng)失敗的雄性海象個(gè)體的基因型大多數(shù)是aa（可能是由于本身基因型的關(guān)系，而導(dǎo)致性狀上的差異），那么A的基因頻率將越來(lái)越大。第16頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第三：基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生。雖然每一個(gè)基因突變的頻率很低很低，但一個(gè)種群中有很多很多的基因，所以基因的實(shí)際突變數(shù)是較大的，而且經(jīng)過(guò)代代的遺傳基因突變必然對(duì)種群的基因頻率產(chǎn)生影響，使基因的頻率發(fā)生改變。如由a突變成A的數(shù)或a突變成其它復(fù)等位基因的數(shù)相對(duì)較大，則a的基因頻率將越來(lái)越小。第四：由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)離開(kāi)該群體，相反的可能，有的同種的外來(lái)個(gè)體會(huì)遷入該種群，使種群中各種基因型的比例發(fā)生變化，而導(dǎo)致種群基因頻率的改變。第五：在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對(duì)種群發(fā)揮作用。如基因型為aa的個(gè)體由于本身基因的原因，在特定的環(huán)境條件下，而導(dǎo)致性狀缺陷，不能適應(yīng)變化了的環(huán)境，在自然選擇中處于不利地位，則a的基因頻率也會(huì)越來(lái)越小。由于上述五方面的因素，種群基因頻率的改變是客觀的，親代和子代之間基因頻率的差異可能是微妙的，但經(jīng)過(guò)代代的遺傳，當(dāng)這一差異由量變的積累而達(dá)到質(zhì)的差異時(shí)，該種群就漸變成另外一個(gè)不同的種群了。所以從理論上分析，種群基因頻率的改變是不可避免的，生物的進(jìn)化是必然的。第17頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

在一個(gè)種群中，基因型為AA的個(gè)體占50%，基因型為Aa的個(gè)體占20%，基因型為aa的個(gè)體占30%，假設(shè)各種基因型的個(gè)體存活率和繁殖率都相同，請(qǐng)計(jì)算下列問(wèn)題：1．該種群中，A和a的頻率分別為

。2．若該種群自交一代后，A和a的頻率分別為

，自交兩代后，A和a的頻率分別為

；若該種群自由交配一代后，A和a的頻率分別為

，自由交配兩代后，A和a的頻率分別為

。3．若該種群連續(xù)自交后，F(xiàn)1中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。F2中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。4．若該種群自由交配，F(xiàn)1中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。F2中AA、Aa、aa基因型的頻率分別為

。第18頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一參考答案1、60%和40%2、60%和40%

60%和40%

60%和40%

60%和40%3、55%、10%、35%

57.5%、5%、37.5%

4、36%、48%、16%

36%、48%、16%第19頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5、基因頻率變化和進(jìn)化的關(guān)系生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：基因頻率發(fā)生定向的改變因此，可認(rèn)為生物基因頻率發(fā)生了改變就意味著生物發(fā)生了進(jìn)化；反之，生物進(jìn)化了，基因頻率也一定改變了。第20頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多變異(基因型)、不定向（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料1.基因突變的特點(diǎn)：普遍存在，隨機(jī)發(fā)生，突變頻率很低，多數(shù)對(duì)生物體是有害的，不定向的基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？3.基因突變和染色體變異統(tǒng)稱(chēng)為突變。第21頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？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。

在自然情況下，突變的頻率是很低的，且多數(shù)是有害的，對(duì)生物的進(jìn)化有重要意義嗎？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(wàn)個(gè)基因，這樣每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。

如果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率是10－5，對(duì)于一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來(lái)說(shuō)每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：2×104×10－5×108＝2×107（個(gè)）第22頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向第23頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一原因是：淘汰不利變異基因、積累有利變異基因結(jié)果是：使基因頻率定向改變。（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向第24頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一影響基因頻率的因素：突變和自然選擇生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是：種群是生物進(jìn)化的單位，也是生物（）的單位。繁殖生物進(jìn)化=種群基因頻率變化種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程。小結(jié)：第25頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一小結(jié)（自然選擇決定生物進(jìn)化的方向）：種群中產(chǎn)生的變異是（）的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有利變異逐漸（），從而使種群的基因頻率發(fā)生（）改變，導(dǎo)致生物朝向一定方向進(jìn)化?？梢?jiàn)，生物進(jìn)化的方向是由（）決定的。不定向積累定向自然選擇種群中產(chǎn)生的變異（）自然選擇方向()不定向定向第26頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位：第2節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1、種群概念：2、種群的特點(diǎn)：3、基因庫(kù)：4、基因頻率：（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向5、生物進(jìn)化=種群基因頻率變化第27頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基礎(chǔ)題1.C。2.C。3.C。4.突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。如果沒(méi)有突變，就不可能產(chǎn)生新的等位基因，基因重組也就沒(méi)有意義，生物就不可能產(chǎn)生可遺傳的變異，也就不可能進(jìn)化。拓展題1.提示：如選擇育種和雜交育種。2.提示：如果氣候等其他條件也合適，并且這個(gè)種群具有一定的繁殖能力，該種群的個(gè)體數(shù)會(huì)迅速增加。否則，也可能仍然處于瀕危狀態(tài)甚至絕滅。第28頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一某工廠(chǎng)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)群體中色盲基因的頻率應(yīng)為（）。A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲（b）基因頻率＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C課堂練習(xí)：×100%第29頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、已知人眼中的褐色（A）對(duì)藍(lán)色(a)是顯性。在一個(gè)有30000人的人群中，藍(lán)眼人有3600人，褐