現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容公開課

一個基因所控制的性狀對個體生存和繁殖后代的貢獻越大,擁有該基因的個體的可能越多!當然就會使越來越多的虎擁有自己的拷貝!第一頁第二頁，共48頁。一、種群基因頻率的改變與生物進化第二頁第三頁，共48頁。探究活動（一）情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。

如果該綠色個體（Aa）已經(jīng)很好的生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能遺傳給后代？請寫出遺傳圖解。第三頁第四頁，共48頁。

出現(xiàn)有利變異個體內(nèi)的有利基因只有在群體中,通過有性生殖才能世代延續(xù)。XAAAa綠翅AA綠翅（3）P:Aa綠翅配子AaAF1:綠翅

aa灰翅XAaAa綠翅AA綠翅（2）Aa配子AaAaAa綠翅P:F1:綠翅綠翅

aa灰翅XAaAa綠翅（1）

aa配子AaaP:F1:綠翅綠翅第四頁第五頁，共48頁。

研究生物的進化僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應是不夠的，還必須研究群體的基因組成變化。這個群體就是種群！第五頁第六頁，共48頁。探究活動（二）1.什么叫做種群？

生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群.

種群中的個體并不是機械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通過繁殖將各自的基因傳給后代.(一)種群是生物進化的基本單位臥龍自然保護區(qū)獼猴第六頁第七頁，共48頁。判斷下列是否屬于種群（1）一個池塘中的全部魚（2）一個池塘中的全部鯉魚（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的成年梅花鹿否是否否第七頁第八頁，共48頁。

性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。第八頁第九頁，共48頁。探究活動（三）1.什么是種群的基因庫？一個種群中全部個體所含有的全部基因叫這個種群的基因庫。第九頁第十頁，共48頁。對基因庫理解：每一個種群都有它自己的基因庫種群中每個個體所含有的基因，只是種群基因庫的一部分每一個種群都有它自己的基因庫，種群中的個體一代一代地死亡，但基因庫卻在代代相傳的過程中保持和發(fā)展。第十頁第十一頁，共48頁。什么是種群的基因頻率？在一個種群基因庫中，某基因占全部等位基因的比率叫做基因頻率。第十一頁第十二頁，共48頁。2、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)的比率。某種基因的基因頻率

該基因的總數(shù)種群中該對等位基因的總數(shù)×100%=此種基因的個數(shù)=純合子個體數(shù)X2＋雜合子個體數(shù)種群中該對等位基因的總數(shù)=個體總數(shù)X2第十二頁第十三頁，共48頁。3.基因型頻率

在一個種群中，某基因型個體占全部個體的比率基因型頻率

該基因型個體的總數(shù)全部個體總數(shù)=×100%第十三頁第十四頁，共48頁。例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。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)目控制同種性狀的等位基因的總數(shù)=純合子基因型頻率+1/2雜合子基因型頻率=40%

=30%

+1/2×60%=60%

=10%+1/2×60%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%一對等位基因的頻率之和為1第十四頁第十五頁，共48頁。例在一個種群中隨機抽取一定數(shù)量的個體，其中基因型AA的個體占12%，基因型Aa的個體占76%，基因型aa的個體占12%，那么基因A和a頻率分別是多少？A基因頻率＝AA基因型頻率＋1/2Aa基因型頻率A基因頻率＝aa基因型頻率＋1/2Aa基因型頻率A=50%a=50%第十五頁第十六頁，共48頁。伴性遺傳中的基因頻率計算：在某地區(qū)的人群中XBXB占42.32%，XBXb占7.36%，XbXb占0.32%，XBY占46%，XbY占4%，求XB、Xb的基因頻率。XB=92%、Xb=8%第十六頁第十七頁，共48頁。哈代-溫伯格定律（遺傳平衡定律）一個有性生殖的自然種群中，在符合以下五個條件的情況下，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說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?；蛘哒f是保持著基因平衡。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。這五個條件是：1、種群很大

2、個體之間隨機交配

3、沒有突變產(chǎn)生

4、沒有個體遷入遷出

5、沒有自然選擇第十七頁第十八頁，共48頁?；蝾l率與基因型頻率的關(guān)系處于平衡狀態(tài)的種群，一對等位基因A和a，A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則：哈代-溫伯格定律可用數(shù)學方程式表示為：(p+q)2=p2+2pq+q2=1=PAA+PAa+PaaAA的基因型頻率為p2Aa的基因型頻率為2pqaa的基因型頻率為q2第十八頁第十九頁，共48頁。影響種群基因頻率的因素：突變、基因重組、自然選擇、遺傳漂變、遷移等。

想一想，導致基因頻率變化的因素有哪些？第十九頁第二十頁，共48頁。遺傳漂變在一個種群中，某種基因的頻率為1﹪，如果這個種群有100萬個個體，含這種基因的個體就有成千上萬個。如果這個種群只有50個個體，含這種基因的個體就只有1個。在這種情況下，可能會由于這個個體偶然死亡或沒有交配，而使這種基因在種群中消失，這種現(xiàn)象叫遺傳漂變。一般種群越小，遺傳漂變越顯著。第二十頁第二十一頁，共48頁。遷移在一個種群中，如果含有A基因的個體比含有a基因的個體更多地遷移到另一地區(qū)，那么，這個種群中A基因和a基因的頻率就會發(fā)生相應的變化。第二十一頁第二十二頁，共48頁。某工廠有男女職工各200名，對他們進行調(diào)查時發(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，這個群體中色盲基因的頻率應為（）。

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：×100%第二十二頁第二十三頁，共48頁。1、已知人眼中的褐色（A）對藍色(a)是顯性。在一個有30000人的人群中，藍眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中純合體有12000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、在某一處于平衡狀態(tài)種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示）占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的頻率分別為（）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36AA第二十三頁第二十四頁，共48頁。3.用數(shù)學方法討論基因頻率的改變(5)(6)(1)(2)(3)(4)第二十四頁第二十五頁，共48頁。假設(shè)115頁題目中的種群滿足以下五個條件：①昆蟲群體數(shù)量足夠大，③沒有遷入與遷出，②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同（也就是說自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒有作用）⑤A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。在有性生殖過程中，如果符合以上的理想條件，(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少?

A60%a40%卵細胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一代基因型頻率第二十五頁第二十六頁，共48頁。(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?30%30%30%10%36%48%60%40%16%親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型的頻率AA()Aa()aa()子代種群的基因頻率A()a()第二十六頁第二十七頁，共48頁。

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%60%40%36%48%16%(4)在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率;分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

第二十七頁第二十八頁，共48頁。

滿足五個假設(shè)條件的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的.這也從反面說明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化,也就是說種群的進化是必然的.（5）上述計算結(jié)果是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？特別是如果第⑤點假設(shè)（⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學的基因突變的哪個特性相違背？與基因突變的普遍性相違背。第二十八頁第二十九頁，共48頁。(6)、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），種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。第二十九頁第三十頁，共48頁。通過討論基因頻率的變化可以認識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是種群的進化是必然。生物進化的實質(zhì)：基因頻率的改變第三十頁第三十一頁，共48頁。(二)突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料第三十一頁第三十二頁，共48頁。

自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？例1：一個果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10－5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？

2×104×10－5個體×108種群=2×107（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料第三十二頁第三十三頁，共48頁。突變的有害還是有利不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。例2：

自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料第三十三頁第三十四頁，共48頁?；蛑亟M基因突變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提供了生物進化的原材料,不能決定生物進化的方向（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料第三十四頁第三十五頁，共48頁。表面看，自然選擇是對一個個生物個體的選擇，實質(zhì)上是對個體所包含的變異進行選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實質(zhì)上是對變異所包含的基因的選擇，從而改變著群體中不同基因的基因頻率。第三十五頁第三十六頁，共48頁。問題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來越低？假設(shè)：根據(jù)前面所學的知識你能做出假設(shè)嗎？探究活動（四）“探究自然選擇對種群基因頻率的影響”長滿地衣的樹干上的樺尺蠖

黑褐色樹干上的樺尺蠖

自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變第三十六頁第三十七頁，共48頁。探究活動（三）2）現(xiàn)在我們用數(shù)學方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，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，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加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%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低第三十七頁第三十八頁，共48頁。(3)在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(4)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食天敵看到的是樺尺蠖得體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因第三十八頁第三十九頁，共48頁。生物進化的實質(zhì)：基因頻率的改變自然選擇的實質(zhì):基因頻率的定向改變第三十九頁第四十頁，共48頁。小結(jié)：

種群中產(chǎn)生的變異是（）的，經(jīng)過長期的自然選擇，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，導致生物朝向一定方向進化?？梢?，生物進化的方向是由（）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()不定向定向第四十頁第四十一頁，共48頁。1.某島嶼上存在著尺蛾的兩個變種，該地區(qū)原為森林，后建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時期的兩個變種尺蛾的數(shù)量比。這些變化產(chǎn)生的原因是()A．灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B．工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾C．自然選擇作用D．人工選擇的作用森林時期工業(yè)時期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%C第四十一頁第四十二頁，共48頁。2.已知某昆蟲翅色的綠色（A）對褐色(a)是顯性。在一個有100個的種群中，褐色個體有30個，綠色個體有70個，其中純合體有20個。那么，在這個種群中A和a基因頻率分布為（）A.0.45和0.55B.0.55和0.45C.0.70和0.30D.0.82和0.183.在某一處于平衡狀態(tài)種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示）占36%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的頻率分別為（）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36AC第四十二頁第四十三頁，共48頁。4.某校的一個生物興趣小組在研究性學習活動中，開展了色盲普查活動，他們先從全校的1800名學生中隨機抽取了180名學生（男女學生各半）做為首批調(diào)查對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有女性色盲3人，男性色盲8人，女性攜帶者13人，那么，在該校全體學生中色盲基因的頻率約為多少？()BA.50%B.10%C.25%D.61%

第四十三頁第四十四頁，共48頁。

5.已知某種群中，AA基因型頻率為25%，aa基因型頻率為39%，則該種群的個體自交一代后，基因型AA的頻率為（）A.50%B.34%C.25%D.61%B第四十四頁第四十五頁，共48頁。

6、假設(shè)一對等位基因Aa的頻率為A=0.9,a=0.