2021学年一 种群基因组成的变化教案设计

这是一份2021学年一 种群基因组成的变化教案设计，共6页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。
【教学目标】
1、理解种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵，阐明种群是生物繁殖和进化的基本单位。
2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
3、结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料，阐述自然选择对种群基因频率变化的影响。
4、说明隔离在物种形成中的作用。
【教学重难点】
1、教学重点
（1）种群、物种、基因频率、隔离等概念。
（2）变异、选择和隔离在生物进化中的作用。
2、教学难点
（1）自然选择对种群基因频率变化的影响。
（2）隔离在物种形成中的作用。
【教学过程】
种群基因组成的变化
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表性。表型随个体死亡而消失，决定表型的基因随着生殖而世代延续，所以研究生物的进化，必须研究种群的基因组成。
一、种群和种群基因库
1、种群
（1）概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群
（2）特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。
注意：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代.
2、基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
3、基因频率
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。
（1）基因频率和基因型频率的计算
以一对等位基因（A、a）和其组成的基因型（AA、Aa、aa）为例
①某基因频率＝eq \f(该基因总数,该基因及其等位基因总数)×100%
A＝eq \f(2AA＋Aa,2（AA＋Aa＋aa）)×100%
a＝eq \f(Aa＋2aa,2（AA＋Aa＋aa）)×100%
A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数。
②常染色体上一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2×杂合子的频率
A＝AA＋1/2Aa；a＝aa＋1/2Aa。
③X染色体上基因的基因频率的计算
XY型性别决定的生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计算X染色体上的基因数，不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如：N表示个体数。
Xb＝eq \f(Xb,XB＋Xb)＝eq \f(2NXbXb＋NXBXb＋NXbY,2NXX＋NXY)
不涉及Y染色体，XB＋Xb＝1。
④利用哈代—温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
①成立前提
a.昆虫群体数量足够大。b.全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代。
c.没有迁入与迁出，d.AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）e.没有突变的发生。
②计算公式
当等位基因只有两个时（A、a），设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡，其基因型频率应符合：p2＋2pq＋q2＝1。
二、种群基因频率的变化
1870年桦尺蛾的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
1、可遗传的变异的来源：基因突变、基因重组和染色体变异。其中，基因突变和染色体变异统称为突变。
2、基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。
自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。突变产生的变异有利或有害是绝对，是由生存环境决定的。虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量突变。虽然突变具有多害少利性，但微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
3、基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样的可遗传的变异类型。
由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向！
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1、在自然选择的作用下，选择具有有利变异的个体，种群中相应基因的频率会不断下降。不断淘汰具有不利变异的个体，种群中相应基因的频率会不断下降；
2、自然选择作用于生物的表型，定向的选择了有利变异，实质是定向的选择了有利变异的基因。
所以进化的实质是种群基因频率的改变。（种群是否进化的判断依据）
3、在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
4、变异与选择之间的关系
（1）变异是不定向的，在自然选择的作用下，基因频率发生定向改变，导致自然选择是定向的。
（2）自然选择的过程十分缓慢，其结果符合优胜劣汰、适者生存的原则。
隔离在物种形成中的作用
一、隔离与物种的形成
同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，其基因组成可能会朝着不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。
1、隔离与物种
（1）物种
（2）隔离
①概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
②常见类型：生殖隔离和地理隔离
地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。
生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。
2、隔离及其在物种形成中的作用
（1）新物种的形成过程
地理隔离（地理障碍导致不同种群间不发生基因交流）
不同种群会出现不同的突变和基因重组。
不同区域食物和栖息条件不同，自然选择对不同种群的基因频率的改变有所不同。
久而久之，不同种群基因库就会形成明显差异
↓
自然选择
↓
生殖隔离（新物种的形成的标志）
（2）结论：隔离是物种形成的必要条件。
3、物种形成的两种方式
（1）渐变式：经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。
物种形成的三个环节：
①突变和基因重组产生进化的原材料。
②自然选择决定生物进化的方向。
③隔离导致物种形成。
（2）爆发式：特定的自然条件下，异源多倍体的形成。
此方式通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种，一旦出现，在很短时间内即可形成生殖隔离（基因频率改变）。
亲代基因型的频率
AA（30%）
Aa（60%）
aa（10%）
配子的比率
A（30%）
A（30%）
a（30%）
a（10%）
亲代产生配子总数
A（60%）
a（40%）
子一代基因型频率
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
子一代基因频率
A （60%）
a（40%）
子二代基因型频率
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
子二代基因频率
A （60%）
a（40%）
子三代基因型频率
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
子三代基因频率
A （60%）
a（40%）
第1年
第2年
第3年
第4年
……
基因型频率
SS
10%
11.5%
13.1%
14.6%
Ss
20%
22.9%
26%
29.3%
ss
70%
65.6%
60.9%
56.1%
基因频率
S
20%
23%
26.1%
29.3%
升高
s
80%
77%
73.9%
70.7%
降低