6.3.(1)種群基因組成的變化課件高一下學(xué)期生物人教版必修22

1、解釋種群、基因庫和基因頻率的概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)2、描述自然選擇與種群基因頻率的關(guān)系。(重、難點)3、探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用。1、解釋種群、基因庫和基因頻率的概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)2、描述自然選擇與種群基因頻率的關(guān)系。(重、難點)3、探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用。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，因為只有生殖細(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，人們在養(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。你同意哪位同學(xué)的觀點？你的答案和理由是什么？這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為他們忽視了雞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體為單位這一重要觀點。生物進(jìn)化的過程是種群基因庫在環(huán)境選擇下定向改變的過程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標(biāo)志，并不是在某一時刻突然有一個個體或生殖細(xì)胞成為一個新物種。問題探討第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)（1）第1課時種群基因組成的變化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第6章生物的進(jìn)化目標(biāo)一種群、基因庫和基因頻率的概念一、種群、基因庫和基因頻率的概念生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合叫作種群。(1)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物種，簡稱“種”。一片樹林中的全部獼猴是一個種群，不同樹林中的（同種）獼猴構(gòu)成兩個不同的種群。一定區(qū)域同種全部1、種群一、種群、基因庫和基因頻率的概念（2）種群的特點：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。（種群也是繁殖的基本單位）如果這多個魚塘的魚都是鯉魚，它們屬于一個種群還是多個種群？這魚塘的魚能夠發(fā)生基因交流嗎？為什么？屬于多個種群。因為它們不能生活在一起，彼此間不能交配，不能夠發(fā)生基因交流。一、種群、基因庫和基因頻率的概念1、種群變異個體如果死亡前不能把變異基因傳遞給后代，那它對生物的進(jìn)化是沒有貢獻(xiàn)的，有利變異的基因只有在種群中才能傳遞、擴散。種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位。一、種群、基因庫和基因頻率的概念2、基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因。一個種群所有個體各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體間的差異越大，基因庫也就越大。一、種群、基因庫和基因頻率的概念3、基因頻率基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值?；蝾l率=種群中某基因的總數(shù)該基因及其等位基因的總數(shù)×100%基因型頻率：在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值?；蛐皖l率=該基因型個體數(shù)該種群個體總數(shù)×100%一、種群、基因庫和基因頻率的概念例1：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，測得基因型為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？A基因頻率為:a基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%方法一：定義法一、種群、基因庫和基因頻率的概念方法二：通過基因型頻率計算A基因頻率=AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率=30%+1/2×60%=60%=10%+1/2×60%=40%AA基因型頻率為:

30%Aa基因型頻率為:60%aa基因型頻率為:

10%a基因頻率=aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率例1：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，測得基因型為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？1、判斷正誤(1)一個池塘中全部的魚是一個種群

()(2)自然選擇過程中，直接受選擇的是表型

()(3)一個種群中某基因占所有基因數(shù)的比值叫作基因頻率

()×√×1、下列屬于種群的是()A．一塊水田里的全部青蛙

B．一塊棉田里的全部蚜蟲C．一塊朽木上的全部真菌

D．一個池塘中的全部魚2、在一個種群中隨機抽取一定數(shù)量的個體，其中基因型為AA的個體占18%，基因型為Aa的個體占78%，基因型為aa的個體占4%，基因A和基因a的基因頻率分別是()A．18%、82% B．36%、64%C．57%、43% D．92%、8%√√一、種群、基因庫和基因頻率的概念b基因頻率=×100%例2：在調(diào)查紅綠色盲時，隨機抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，攜帶者3人，男性患者4人。色盲基因的頻率為多少？Xb=1×2+3+4100×2+100

×100%=3%基因頻率=某基因的總數(shù)控制該性狀的等位基因總數(shù)×100%定義法目標(biāo)二種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響若干代以后，該種群的基因頻率會不會發(fā)生改變？二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響思考·討論1、假設(shè)上述昆蟲種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算。(1)

該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？(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)

將計算結(jié)果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)

配子的比值A(chǔ)()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%F1代基因型頻率AA%=36%Aa%=48%aa%=16%F1代基因頻率A%=60%a%=40%

A60%a40%卵子A60%a40%精子36%24%16%AAAaAa24%aa二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響思考·討論1、假設(shè)上述①昆蟲種群數(shù)量非常大，②所有的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒有遷入和遷出，④不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的，⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算。用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化親代基因型的頻率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%36%48%16%60%40%二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響1、種群基因頻率的變化遺傳平衡定律(哈代-溫伯格定律)理想的條件下：1、種群非常大5、沒有突變產(chǎn)生4、沒有自然選擇3、沒有遷入遷出2、個體之間隨機交配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。二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響1、種群基因頻率的變化若種群中一對等位基因為A和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q。(p＋q)=1，則（p+q2)=p2+2pq+q2=1。AA基因型頻率=p2；aa基因型頻率=q2；Aa基因型頻率=2pq。A（p）a(q)A（p）AA（p2）Aa(pq)a(q)Aa（pq）aa(q2)雌配子雄配子F1基因型頻率遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響自交和自由交配時基因頻率和基因型頻率的變化規(guī)律交配方式基因頻率基因型頻率自交自由交配處于遺傳平衡不處于遺傳平衡改變純合子增多雜合子減少不改變改變不改變不改變不改變拓展延伸二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響1、種群基因頻率的變化對自然界的種群來說，這5個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？第一：足夠大的種群是不存在；第二：種群中雌雄個體間充分的隨機交配是不現(xiàn)實的；第三：基因突變每時每刻都有可能發(fā)生；第四：由于各種原因，種群中有的個體會離開該群體，或遷入該種群；第五：在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對種群發(fā)揮作用。所以從理論上分析，種群基因頻率會發(fā)生改變，生物的進(jìn)化是必然的。生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響1、種群基因頻率的變化不可遺傳的變異可遺傳的變異異變突變基因突變?nèi)旧w變異基因重組基因突變是自然界中普遍存在的?；蛲蛔儺a(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。在自然情況下，突變的頻率是很低的，且多數(shù)是有害的，對生物的進(jìn)化有重要意義嗎？二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響1、種群基因頻率的變化2×1.3×104

×108種群=2.6×107（個）個體×10-5例果蠅一組染色體上約有1.3×104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？二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響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隨機、不定向的形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向突變（基因突變和染色體變異）和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。1、種群基因頻率的變化二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響基因類型黑色（S）淺色（s）

工業(yè)革命前（19世紀(jì)中葉）5%95%

工業(yè)革命后（20世紀(jì)中葉）95%5%英國老工業(yè)中心曼徹斯特地區(qū)樺尺蠖為什么從白色變成了黑色？每一代都會產(chǎn)生大量的突變個體，且大多數(shù)突變對生物體是有害的。突變的有利與有害是相對的而不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。2、自然選擇對種群基因頻率變化的影響樺尺蠖種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越低呢？由于環(huán)境改變（樹皮被熏成黑褐色），樺尺蠖的灰色（ss）不適應(yīng)環(huán)境而被淘汰，基因s頻率不斷降低，基因S的頻率升高。提出問題：探究思路：做出假設(shè)：假如種群中淺色（ss）個體每年減少10%，黑色（SS,Ss）個體每年增加10%，第2~10年間，該種群基因型頻率和基因頻率分別是多少？探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響假設(shè)1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss20%,ss70%,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，使得種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加10%。第2~10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？（計算結(jié)果填入下表）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%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低(1)

根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，樺尺蛾種群發(fā)生進(jìn)化了嗎？

判斷的依據(jù)是什么？

發(fā)生了進(jìn)化；依據(jù)是樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了改變19世紀(jì)中葉20世紀(jì)中葉（2）變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？（3）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，因此，控制淺色的s基因頻率減少，S基因頻率增加。天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因(4)

根據(jù)資料分析，決定樺尺蛾進(jìn)化方向的是什么？為什么？

變異是不定向的自然選擇不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進(jìn)化選擇是定向的自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇的實質(zhì)是對控制某特定性狀的基因的選擇直接對象：表現(xiàn)型根本對象(實質(zhì))：決定表型的基因1、判斷正誤(1)

生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的變化

()(2)

自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向

()(3)

生物進(jìn)化的原材料源于基因突變和基因重組

()×√(4)

自然選擇過程中，直接受選擇的是表型

()√×2、下列關(guān)于生物變異和生物進(jìn)化的敘述中，正確的是()A．變異都能為生物進(jìn)化提供原材料B．自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向C．只有基因突變才能導(dǎo)致種群基因頻率改變D．抗生素的使用使病原體產(chǎn)生了適應(yīng)性的變異√3、腕足類動物海豆芽，從4億年前出現(xiàn)至今面貌基本沒變，也沒有絕滅，對此現(xiàn)象的合理解釋是(

)A．自然選擇對其不發(fā)生作用B．海豆芽在漫長的年代中基因頻率發(fā)生了較大變化C．海豆芽很少變異，適應(yīng)性強D．海豆芽的生活環(huán)境基本沒有改變√目標(biāo)三探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。目的要求通過觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用。實驗步驟①培養(yǎng)皿分區(qū)、標(biāo)號。③將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放在平板的不同位置。②涂布平板。①②③④探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用④將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h。⑥從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中

培養(yǎng)。重復(fù)步驟②~⑤。⑤觀察細(xì)菌的生長狀況。是否有抑菌圈？測量、記錄。抗生素可在培養(yǎng)基擴散，濾紙片周圍出現(xiàn)抑菌圈的大小能反映其抑菌效果抑菌圈越大→細(xì)菌抗藥性越差抑菌圈越小→細(xì)菌抗藥性越強三、探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用在培養(yǎng)基上有細(xì)菌生長，在放有抗生素紙片的區(qū)域無細(xì)菌生長。連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑會變小。結(jié)果分析探究?實踐1、判斷正誤(1)抗生素的使用使細(xì)菌產(chǎn)生了定向變異()(2)本實驗的全部操作過程要保持無菌無毒的環(huán)境條件()×√2、在本實驗的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？

怎么理解變異是有利還是有害的？本實驗中細(xì)菌產(chǎn)生的耐藥性變異有利于細(xì)菌的生存，屬于有利變異。在生物進(jìn)化過程中，生物產(chǎn)生的有利變異是指有利于生物生存、適應(yīng)環(huán)境的變異，而不是對人類有利的變異。3、濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍，請說明濫用抗生素的危害。

(1)增強細(xì)菌耐藥性：抗生素的濫用及不合理的使用在一定程度上使抗生素接觸細(xì)菌的機會增大，使細(xì)菌耐藥性積累并加強，使抗生素的藥效減弱，甚至完全不起作用。(2)不良反應(yīng)繁多：濫用抗生素導(dǎo)致大量不良反應(yīng)產(chǎn)生，如可引發(fā)再生障礙性貧血。(3)菌群失調(diào)：抗生素的長期大量濫用，使未被抑制的細(xì)菌類型繁殖迅速，造成菌群失調(diào)的情況，導(dǎo)致患者免疫力下降，病情加重或產(chǎn)生新的病變?？股氐陌l(fā)現(xiàn)及應(yīng)用使細(xì)菌感染性疾病得到了有效的治療和控制。但隨著抗生素的大量使用，許多細(xì)菌產(chǎn)生了不同程度的耐藥性，甚至產(chǎn)生了對所有抗生素都耐藥的“超級細(xì)菌”。【資料1】在一個細(xì)菌群體中，細(xì)菌會自發(fā)產(chǎn)生突變，突變是隨機發(fā)生的、不定向的。其中一些突變會讓細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生抗性而成為耐藥菌。細(xì)菌的繁殖速度很快，一般20分鐘就能繁殖一代，因此細(xì)菌對一種抗生素產(chǎn)生耐藥性，快則數(shù)月，慢則兩年。細(xì)菌群體耐藥率達(dá)到70%~80%也僅需10年左右。解釋抗藥性產(chǎn)生的原因三、探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用什么是“超級細(xì)菌”？泛指那些對多種抗生素具有耐藥性的細(xì)菌?；蛲蛔兪钱a(chǎn)生超級細(xì)菌的根本原因。由于大部分抗生素對其不起作用，超級細(xì)菌對人類健康已造成極大的危害。抗生素對細(xì)菌具有定向選擇作用。如圖表示長期使用一種農(nóng)藥后，害蟲種群密度的變化情況，分析回答下列問題：a點使用農(nóng)藥之前，害蟲種群中存在很多種變異類型，原因是什么？這是因為變異是不定向的。(2)使用農(nóng)藥后，大量害蟲被殺死，但是還有部分存活，這是為什么？這是生存斗爭的結(jié)果，使用農(nóng)藥后，抗藥性弱的變異個體在生存斗爭中被淘汰，而抗藥性強的變異個體在生存斗爭中生存下來。應(yīng)用如圖表示長期使用一種農(nóng)藥后，害蟲種群密度的變化情況，分析回答下列問題：(3)分析bc段曲線上升的原因是什么？

使用農(nóng)藥后，抗藥性弱的害蟲被殺死，抗藥性強的害蟲存活下來，這樣經(jīng)過農(nóng)藥的長期選擇，使得害蟲抗藥性逐漸加強。(4)該過程中，農(nóng)藥誘發(fā)了害蟲基因突變