一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化市公開課獲獎?wù)n件省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎?wù)n件

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、為何說種群是生物進(jìn)化基本單位？2、種群基因頻率為何會發(fā)生改變？3、自然選擇與種群基因頻率改變有什么關(guān)系？一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1/35假如在褐色翅(基因型為aa)昆蟲群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅(基因型為Aa)變異個體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么：1、昆蟲翅色將怎樣改變？2、該綠色個體一定能被選擇下來嗎？為何？3、假如該綠色個體能很好生活下來，它體內(nèi)A基因怎樣才能傳遞給子代呢？4、假如Aa與其它個體交配生殖，后代還會是綠色嗎？問題探討：2/35（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)域同種生物全部個體。臥龍自然保護(hù)區(qū)獼猴3/35例：判斷以下是否屬于種群（1）一個池塘中全部鯉魚（2）一個池塘中全部魚（3）一片草地上全部植物（4）一片草地上全部蒲公英4/35一個生物“種”或“物種”于種群有何區(qū)分？物種能夠是分布在不一樣自然界不一樣區(qū)域，只有在發(fā)生隨機(jī)交配、繁衍，是基因能夠世代相傳一定區(qū)域內(nèi)同種全部個體集合才是一個種群。5/352、種群特點：種群中個體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此能夠交配實施基因交流，并經(jīng)過繁殖將各自基因傳給后代。同前一年蝗蟲種群相比，新形成蝗蟲種群在基因組成上會有什么改變嗎？6/35人們?yōu)楹我岢觥胺N群”這個概念呢？自然界物種實際上是以一個個種群存在，種群是物種繁衍、進(jìn)化基本單位。它為碩士物與環(huán)境關(guān)系和物種改變帶來了方便。7/353、基因庫：一個種群中全部個體所含有全部基因。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)比率。概念：8/35例:從種群中隨機(jī)抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa個體分別是30、60和10個。那么A和a基因頻率是多少?解:A基因基因頻率為:a基因基因頻率為：基因頻率=某基因數(shù)目該基因等位基因總數(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%9/35思考與討論：有數(shù)學(xué)方法討論基因頻率改變1、假設(shè)上述昆蟲種群非常大，全部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，依據(jù)孟德爾分離定律計算：(1)該種群產(chǎn)生A配子和a配子比率是多少？(2)子代基因型頻率各是多少？(3)子代種群基因頻率各是多少？(4)子二代、子三代以及若干代以后，種群基因頻率會同子一代一樣嗎？10/35新代基因型頻率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%2、上述計算結(jié)果是建立在五個假設(shè)條件基礎(chǔ)上。對自然界種群來說，這五個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？3、假如該種群出現(xiàn)新突變型，也就是產(chǎn)生新等位基因A2，種群基因頻率會改變嗎？基因A2頻率可能會怎樣改變？11/35由此可見，假如滿足上述五個條件，則親代和子代每一個基因頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率能夠代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。不過，在實際中，這么平衡是不存在。這是因為，第一：足夠大種群是不存在，而依據(jù)概率原理，當(dāng)個體數(shù)不是充分大時，實際得到數(shù)值與理論上數(shù)值就存在誤差，實際中子代和親代基因頻率就會有差異。

12/35第二：種群中充分隨機(jī)交配也是不現(xiàn)實，也就是說不一樣基因型卵細(xì)胞和精子結(jié)合機(jī)會不會是均等。

比如，在生殖季節(jié)，為了爭奪異性配偶，雄性海象之間要進(jìn)行激烈而又殘酷競爭，爭斗最終結(jié)果經(jīng)常是強(qiáng)大一方占有二三十個雌性海象，因為競爭失敗，有雄性海象沒有任何交配機(jī)會。假設(shè)其它條件不變，在生殖季節(jié)里，假如競爭力強(qiáng)雄性海象個體基因型大多數(shù)是AA，而競爭失敗雄性海象個體基因型大多數(shù)是aa（可能是因為本身基因型關(guān)系，而造成性狀上差異），那么A基因頻率將越來越大。13/35第三：基因突變每時每刻都有可能發(fā)生。即使每一個基因突變頻率很低很低，但一個種群中有很多很多基因，所以基因?qū)嶋H突變數(shù)是較大，而且經(jīng)過代代遺傳基因突變必定對種群基因頻率產(chǎn)生影響，使基因頻率發(fā)生改變。如由a突變成A數(shù)或a突變成其它復(fù)等位基因數(shù)相對較大，則a基因頻率將越來越小。第四：因為各種原因，種群中有個體會離開該群體，相反可能，有同種外來個體會遷入該種群，使種群中各種基因型百分比發(fā)生改變，而造成種群基因頻率改變。

14/35第五：在自然界中，自然選擇是不可抗拒，一直對種群發(fā)揮作用。如基因型為aa個體因為本身基因原因，在特定環(huán)境條件下，而造成性狀缺點，不能適應(yīng)改變了環(huán)境，在自然選擇中處于不利地位，則a基因頻率也會越來越小。

因為上述五方面原因，種群基因頻率改變是客觀，親代和子代之間基因頻率差異可能是微妙，但經(jīng)過代代遺傳，當(dāng)這一差異由量變積累而到達(dá)質(zhì)差異時，該種群就漸變成另外一個不一樣種群了。所以從理論上分析，種群基因頻率改變是不可防止，生物進(jìn)化是必定。15/35影響種群基因頻率改變根本原因是什么？是變異

變異類型有那些？影響種群基因頻率改變根本原因是什么？不能遺傳變異可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異16/352．種群基因重組結(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)化原材料1.基因突變特點：普遍存在，隨機(jī)發(fā)生，突變頻率很低，多數(shù)對生物體是有害，不定向基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為何？3.基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。17/35人類把鯽魚后代培育成金魚，實質(zhì)就是經(jīng)過選擇改變基因頻率。從圖中看，顯然紅色基因頻率顯著提升了。某海島上昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型18/35

基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為何？基因突變產(chǎn)生新等位基因，這就可能使種群基因頻率發(fā)生改變。

在自然情況下，突變頻率是很低，且多數(shù)是有害，對生物進(jìn)化有主要意義嗎？種群是由許多個體組成，每個個體每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這么每一代就會產(chǎn)生大量突變。

假如蠅約有104對基因，假定每個基因突變頻率是10－5，對于一個中等大小果蠅種群（約有108個個體）來說每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是：2×104×10－5×108＝2×107（個）19/35（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化原材料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20/35因為突變和基因重組，樺尺蠖形成了不一樣體色（黑色S、淺色s）英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特S(黑色)基因頻率：樺尺蠖樺尺蠖5%以下95%以上未形成生殖隔離，還有基因交流21/35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)化方向22/35影響基因頻率原因：基因突變、基因重組和自然選擇生物進(jìn)化實質(zhì)就是：種群是生物進(jìn)化單位，也是生物（）單位。繁殖生物進(jìn)化=種群基因頻率改變種群基因頻率發(fā)生改變過程。小結(jié)：23/35小結(jié)（自然選擇決定生物進(jìn)化方向）：種群中產(chǎn)生變異是（），經(jīng)過長久自然選擇，其中不利變異被不停淘汰，有利變異逐步（），從而使種群基因頻率發(fā)生（）改變，造成生物朝向一定方向進(jìn)化。可見，生物進(jìn)化方向是由（）決定。不定向積累定向自然選擇種群中產(chǎn)生變異（）自然選擇方向()不定向定向24/35某工廠有男女職員各200名，對他們進(jìn)行調(diào)查時發(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＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C課堂練習(xí)：×100%25/351、已知人眼中褐色（A）對藍(lán)色(a)是顯性。在一個有30000人人群中，藍(lán)眼人有3600人，褐眼有26400人，其中純合體有1人。那么，在這個人群中A和a基因頻率分布為（）（A）0.64和0.36（B）0.36和0.64（C）0.50和0.50（D）0.82和0.182、在某一個群中，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基因型個體出現(xiàn)頻率分別為（）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.480.36AA26/353、據(jù)調(diào)查，某校學(xué)生中基因型百分比為XBXB（42.32%）

XBXb（7.36%）

XbXb（0.32%）

XBY

（46%）

XbY（4%），則該地域

XB和Xb基因頻率分別是（）A.6%、8%B.8%、92%C.78%、92%D.92%、8%D27/3528/3529/3530/35基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為何基因突變特點：普遍存在隨機(jī)發(fā)生突變頻率很低多數(shù)對生物體是有害不定向31/3532/35哈迪——溫伯格定律：19，英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別提出關(guān)于基因頻率穩(wěn)定性看法。他們指出，一個有性生殖自然種群中，在符合以下5個條件情況下，各等位基因頻率和等位基因基因型頻率在一代一代遺傳中是穩(wěn)定不變，或者說，是保持著基因平衡。這5個條件是：①種群大；②種群中個體間交配是隨機(jī)；③沒有突變發(fā)生；④沒有新基因加入；⑤沒有自然選擇。這就是哈迪-溫伯格定律。33/35哈迪——溫伯格定律：舉例來說，一個自然種群一對等位基因A和a頻率或百分比是1/2∶1/2。在滿足上述5個條件下，這一個群中帶有A和帶有a2種精子百分比是1/2∶1/2，帶有A和帶有a2種卵子百分比也是1/2∶1/2。有性生殖結(jié)果應(yīng)產(chǎn)生3種基因型，即1/4AA、1/2Aa和1/4aa，A和a百分比仍是1/2