2024年新教材高中生物第6章生物的進化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第1課時種群基因組成的變化導學案新人教版必修2

第3節(jié)種群基因組成的變更與物種的形成[學習目標]1.舉例說明種群、基因庫、基因頻率的概念，學會用數(shù)學方法探討基因頻率的變更。2.結合教材闡明突變和基因重組是生物進化的原材料。3.探究自然選擇對種群基因頻率的影響。第1課時種群基因組成的變更學問點一種群和種群基因庫1．種群是生物進化的基本單位自然選擇干脆作用的是生物個體，而且是個體的eq\o(□,\s\up3(01))表型，但個體eq\o(□,\s\up3(02))表型會隨著個體的eq\o(□,\s\up3(03))死亡而消逝，確定表型的基因卻可以通過eq\o(□,\s\up3(04))生殖而世代持續(xù)，并且在群體中擴散，因此生物進化應當探討群體的eq\o(□,\s\up3(05))基因組成的變更。2．種群和種群基因庫(1)種群概念：生活在eq\o(□,\s\up3(06))肯定區(qū)域的eq\o(□,\s\up3(07))同種生物的eq\o(□,\s\up3(08))全部個體的集合。(2)種群特點①種群中的個體并不是機械地集合在一起。②一個種群其實就是一個eq\o(□,\s\up3(09))繁殖的單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的eq\o(□,\s\up3(10))基因遺傳給后代。③種群在繁衍過程中，eq\o(□,\s\up3(11))個體有新老交替，eq\o(□,\s\up3(12))基因卻代代相傳。(3)基因庫和基因頻率①基因庫：一個種群中全部個體所含有的eq\o(□,\s\up3(13))全部基因，叫作這個種群的基因庫。②基因頻率a．概念：在一個種群基因庫中，某個基因占eq\o(□,\s\up3(14))全部等位基因數(shù)的比值。b．計算公式：基因頻率＝eq\f(某種基因數(shù)目,限制同種性狀的等位基因的總數(shù))。,eq\a\vs4\al(問題探究)種群的基因庫是始終不變的嗎？試分析緣由。提示：不是?；蛲蛔?、染色體變異、自然選擇、種群個體的遷入、遷出等都會使種群的基因庫發(fā)生變更。[例1]德國小蠊(二倍體)是常見的室內(nèi)昆蟲。隨機取樣的德國小蠊個體中，ss個體數(shù)為6，SS個體數(shù)為26，Ss個體數(shù)為18。則s的基因頻率為()A．0.26 B．0.3C．0.46 D．0.58解題分析s的基因頻率＝eq\f(s基因總數(shù),S基因總數(shù)＋s基因總數(shù))＝eq\f(6×2＋18,6＋26＋18×2)×100%＝30%。答案B[例2]蝸牛的有條紋(A)對無條紋(a)為顯性。在一個地區(qū)的蝸牛種群內(nèi)，有條紋(AA)個體占55%，無條紋個體占15%，若蝸牛間進行自由交配得到F1，則A基因的頻率是()A．30% B．62%C．60% D．70%解題分析依據(jù)題意可知，Aa個體占30%，則A的基因頻率為55%＋30%×1/2＝70%，a的基因概率為15%＋30%×1/2＝30%，D正確。答案D[例3]在一次紅綠色盲的調查中共調查男女各200名，調查發(fā)覺，女性紅綠色盲基因的攜帶者15人，女性色盲5人，男性色盲11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是()A．4.5% B．6%C．9% D．7.8%解題分析XBXb15人，XbXb5人，XbY11人，所以基因b的數(shù)目＝15×1＋5×2＋11×1＝36個，因此，紅綠色盲基因的頻率＝eq\f(36,200×2＋200)×100%＝6%。答案B[例4]在某一遵循遺傳平衡定律的人群中，經(jīng)調查得知，隱性性狀者為16%，則該性狀不同類型的基因型頻率分別是(按AA、Aa、aa依次排列)()A．0.36、0.48、0.16 B．0.48、0.36、0.16C．0.16、0.48、0.36 D．0.16、0.36、0.38解題分析由題干可知，該人群中隱性性狀者為16%，即aa＝16%，依據(jù)遺傳平衡公式a2＝aa基因型頻率可得，a的基因頻率是eq\r(16)%即40%，A的基因頻率是1－40%＝60%，因此該人群中AA的基因型頻率＝(A的基因頻率)2＝60%×60%＝0.36，Aa的基因型頻率＝2×(A的基因頻率)×(a的基因頻率)＝2×40%×60%＝0.48，A正確。答案A技法提升有關基因頻率計算題的解法(1)常染色體上基因頻率的計算①已知各基因型及其個體的數(shù)量，求基因頻率。此類題型可用定義公式計算，即某基因的頻率＝[(該基因純合子個體數(shù)×2＋雜合子個體數(shù))÷(總個體數(shù)×2)]×100%。②已知基因型頻率，求基因頻率。此類題型可以將百分號去掉，按定義公式計算或干脆用“某基因的基因頻率＝該基因純合子的百分比＋雜合子百分比的1/2”來代替。如基因A的頻率＝AA的頻率＋1/2Aa的頻率，基因a的頻率＝1－基因A的頻率。(2)位于性染色體上基因頻率的計算A的基因頻率＝eq\f(2NXAXA＋NXAXa＋NXAY,2NXAXA＋NXAXa＋NXaXa＋NXAY＋NXaY)×100%，a的基因頻率＝eq\f(2NXaXa＋NXAXa＋NXaY,2NXaXa＋NXAXa＋NXAXA＋NXaY＋NXAY)×100%。(N表示基因型的個體數(shù))(3)遺傳平衡狀態(tài)下基因頻率的計算①遺傳平衡狀態(tài)的條件：a．種群特別大。b．種群中全部的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代。c．沒有基因突變的發(fā)生。d．沒有遷入和遷出。e．沒有自然選擇(不同個體生存和繁殖的機會是相等的)。②基因頻率與基因型頻率的計算公式設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA的基因型頻率＝p2，Aa的基因型頻率＝2pq，aa的基因型頻率＝q2。③若已知AA的基因型頻率為m，則A的基因頻率為eq\r(m)。學問點二種群基因頻率的變更和自然選擇對種群基因頻率的影響1．種群基因頻率的變更

(2)可遺傳變異的形成eq\o(□,\s\up3(03))基因突變產(chǎn)生新的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的eq\o(□,\s\up3(04))基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。(3)變異的有利和有害是相對的，是由eq\o(□,\s\up3(05))環(huán)境確定的。2．自然選擇對種群基因頻率的影響(1)實例分析(樺尺蠖體色進化)(2)原理分析(3)生物進化的實質：在eq\o(□,\s\up3(09))自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生eq\o(□,\s\up3(10))定向變更，導致生物朝著eq\o(□,\s\up3(11))肯定的方向不斷進化。[例1]依據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，下列說法正確的是()A．突變、重組和自然選擇都是定向的B．生物進化的實質是種群基因型頻率的變更C．種群內(nèi)基因頻率的變更在世代間具有連續(xù)性D．種群內(nèi)基因頻率變更的偶然性隨種群數(shù)量下降而減小解題分析突變和重組是不定向的，自然選擇是定向的，A錯誤；生物進化的實質是種群基因頻率的變更，B錯誤；種群中基因頻率的變更在世代間具有連續(xù)性，導致生物不斷進化，C正確；種群中基因頻率變更的偶然性隨種群數(shù)量下降而增大，D錯誤。答案C[例2]下列有關基因頻率與生物進化的描述，正確的是()A．生物在進化的過程中不肯定有基因頻率的變更B．生物只要發(fā)生進化，基因頻率就會變更C．變異使基因頻率定向變更D．只有基因突變，才導致基因頻率發(fā)生變更解題分析生物進化的實質是種群基因頻率的變更，只要生物進化了，基因頻率肯定發(fā)生了變更，A錯誤，B正確；變異是不定向的，自然選擇可使基因頻率發(fā)生定向變更，C錯誤；基因頻率的變更與突變、遷入和遷出、自然選擇等多種因素有關，D錯誤。答案B學問點三探究抗生素對細菌的選擇作用1．原理：一般狀況下，肯定濃度的抗生素會殺死eq\o(□,\s\up3(01))細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生eq\o(□,\s\up3(02))耐藥性。在試驗室連續(xù)培育細菌時，假如向培育基中添加eq\o(□,\s\up3(03))抗生素，耐藥菌有可能存活下來。2．目的要求：通過視察細菌在含有抗生素的培育基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的eq\o(□,\s\up3(04))選擇作用。3．方法步驟(1)用記號筆在培育皿的底部畫eq\o(□,\s\up3(05))2條相互垂直的直線，將培育皿分為4個區(qū)域，分別標記為①～④。(2)取少量細菌的培育液，用eq\o(□,\s\up3(06))無菌的涂布器(或無菌棉簽)勻稱地涂抹在培育基平板上。(3)用無菌的鑷子先夾取1張eq\o(□,\s\up3(07))不含抗生素的紙片放在①號區(qū)域的中心，再分別夾取1張eq\o(□,\s\up3(08))抗生素紙片放在②～④號區(qū)域的中心，蓋上皿蓋。(4)將培育皿倒置于eq\o(□,\s\up3(09))37_℃的恒溫箱中培育eq\o(□,\s\up3(10))12～16h。(5)視察培育基上細菌的生長狀況。紙片旁邊是否出現(xiàn)了抑菌圈？假如有，測量和記錄每個試驗組中eq\o(□,\s\up3(11))抑菌圈的直徑，并取平均值。(6)從eq\o(□,\s\up3(12))抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌，接種到eq\o(□,\s\up3(13))已滅菌的液體培育基中培育，然后重復步驟(2)～(5)。如此重復幾代，記錄每一代培育物抑菌圈的直徑。留意：試驗結束后，應將耐藥菌、培育基、紙片等進行eq\o(□,\s\up3(14))高溫滅菌處理。4．結果在培育基上eq\o(□,\s\up3(15))有(填“有”或“無”)細菌生長，在放有抗生素紙片的區(qū)域eq\o(□,\s\up3(16))無(填“有”或“無”)細菌生長。連續(xù)培育幾代后，抑菌圈的直徑會eq\o(□,\s\up3(17))變小。5．結論抗生素對細菌具有eq\o(□,\s\up3(18))定向選擇作用。eq\a\vs4\al(問題探究)為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？提示：抗生素能夠殺死細菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌。eq\a\vs4\al(問題探究)在本試驗的培育條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？你怎么理解變異是有利還是有害的？提示：有利的，基因突變具有隨機性和不定向性，有利或有害取決于所處的環(huán)境條件，在本試驗的環(huán)境條件下，耐藥性細菌的存活率高，故為有利變異。有利于細菌的變異對人類是有害的，面對不同的主體，應辯證地看待變異的有利有害性。eq\a\vs4\al(問題探究)濫用抗生素的現(xiàn)象特別普遍。例如，有人生病時覺得去醫(yī)院很麻煩，就干脆吃抗生素；有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認為這些做法會有什么后果？提示：濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，抗藥性不斷增加，導致抗生素藥物失效。[例1]2015年4月14日《楚天都市報》報道：湖北爆發(fā)致命超級細菌，導致一名3歲男童死亡。超級細菌是指對多數(shù)抗生素耐藥的細菌，能讓抗生素失效造成人體嚴峻感染。下列關于超級細菌的敘述不符合達爾文進化觀點的是()A．超級細菌對多數(shù)抗生素具有耐藥性，是抗生素不斷選擇的結果B．細菌中原來就存在對抗生素具有耐藥性的個體C．抗生素的選擇和細菌的變異都是定向的D．新品種抗生素的運用會影響超級細菌的進化解題分析抗生素的選擇是人為條件下的選擇，是定向的，但細菌的變異是非定向的，C項符合題意；細菌中原來就有對抗生素具有耐藥性的和不具有耐藥性的個體，在抗生素的運用過程中，具有耐藥性的細菌存活下來，并將這種耐藥性遺傳給下一代，不具有耐藥性的細菌死亡，所以超級細菌對多數(shù)抗生素具有耐藥性是抗生素不斷選擇的結果，A項和B項均不符合題意；環(huán)境的定向選擇作用確定著生物進化的方向，當環(huán)境因素發(fā)生變更時，會影響生物進化的方向，所以新品種抗生素的運用會影響超級細菌的進化，D項不符合題意。答案C[例2]醫(yī)學上在治療由細菌引起的感染性疾病時，通常要進行細菌的耐藥性監(jiān)測，試驗方法如下：將含有肯定濃度但抗生素種類不同的濾紙片，放置在已接種被檢菌的固體培育基表面，抗生素向四周擴散，假如抑制細菌生長，則在濾紙片四周出現(xiàn)抑菌圈(圖中里面的圈)，結果如圖所示。(1)圖中最有效的是________培育皿中的抗生素，緣由是________________________。(2)用上述最有效的抗生素對細菌進行處理，并測定細菌數(shù)量變更，試驗結果如圖所示，向培育基中加抗生素的時刻為b點，理由是抗生素使細菌中____________的個體大量死亡而數(shù)量下降。盡管有抗藥性基因存在，但運用抗生素仍舊能治療由細菌引起的感染，緣由在于細菌種群中________________________________。(3)假如長期運用同一種抗生素，細菌抗藥性會增加的緣由是________________________________________________________。解題分析(1)抗生素抑制細菌生長的作用越強，抑菌圈的直徑越大。(2)b點處細菌數(shù)量減小，雖然細菌中極少數(shù)具有抗藥性，但大多數(shù)不具有抗藥性的細菌能夠被殺死。(3)抗生素不斷對細菌進行選擇，抗藥性不斷積累。答案(1)BB的抑菌圈最大(2)不具抗藥性有抗藥性基因的個體占極少數(shù)(3)抗生素對細菌的抗藥性變異進行了定向選擇1．對種群概念的正確敘述是()A．不同空間中同種生物個體的總和B．生活在肯定區(qū)域的同種生物的全部個體C．一片水田中的全部魚的總和D．一個生態(tài)環(huán)境中有相互關系的動植物的總和答案B2．下列可作為一個基因庫的是()A．一條染色體上的全部基因B．一個個體所攜帶的全部基因C．一個生物具有的全部基因D．一個種群所含的全部基因答案D3．下列哪項不是生物進化的原材料()A．基因突變 B．基因重組C．不遺傳的變異 D．染色體變異答案C解析突變和基因重組為生物進化供應了原材料，其中突變又包括基因突變和染色體變異。4．生物的變異可以為進化供應原材料。下列關于變異與進化的敘述，不正確的是()A．自然選擇干脆選擇的是個體的表型B．種群中限制某一性狀的全部等位基因的總和稱為基因庫C．自然選擇導致種群的基因頻率發(fā)生定向變更D．樺尺蠖種群顏色的變更是一種適應性進化，這種適應性變更是自然選擇所造成的答案B解析一個種群中全部個體所含有的全部基因，稱為這個種群的基因庫，B錯誤。5