高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》一 种群基因组成的变化备课ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》一 种群基因组成的变化备课ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了先有鸡还是先有蛋，种群的三个要素，种群基因库，基因频率，基因型频率，×108，①突变，②基因重组，③生物的生存环境，变异是不定向的等内容，欢迎下载使用。
甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？
【答案】这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。 研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。
一片草地上的所有蒲公英
同一区域（区域可大可小，大到地球，小的可以是一个池塘）同一物种的生物全部个体
判断下列是否属于种群：
（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿
种群的个体并不是机械地结合在一起。一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。 种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
思考： 同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？
2. 种群是生物进化的基本单位
一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。
在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基因频率。
在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。
例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少？
假设该种群数量为100，基因型AA的个体为30，Aa个体为60，aa个体为10，那么控制此性状的等位基因总数200个。
A基因数=2×30﹢60=120个
a基因数=60﹢2×10=80个
① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。② 一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率
用数学方法讨论基因频率的变化
6. 遗传平衡定律（哈代－温伯格定律）
各代基因频率相同吗？基因型频率相同吗？这有什么前提条件吗？
各代基因频率相同。基因型频率从子一代开始保持不变。需要满足上述5个前提条件。
当群体满足以下五个条件： ①昆虫群体数量足够大； ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代； ③没有迁入与迁出； ④自然选择对性状没有作用； ⑤基因A和a都不产生突变
设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么
种群的基因频率将不会改变
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 ＝ 1
AA=p2 Aa=2pq aa=q2
用数学方法讨论基因频率的改变
遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
3. 如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。 基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。
基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。
由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。
思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料呢？
【例如】果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：
1.3× 104 × 10－5
个体（1.3×10-1）
=2 .6×107（个）
影响种群基因频率变化的因素
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可遗传的变异类型。
猫由于基因重组而产生的毛色变异
突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。【例如】有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
某海岛上残翅和无翅的昆虫
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
在自然选择过程中，直接受选择的是生物的表现型； 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。
不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累
种群的基因频率发生定向的改变
生物朝着一定方向缓慢进化
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。
1. 变异是不定向的，自然选择是定向的（自然选择决定生物进化的方向）。
3. 生物进化的实质是基因频率的定向改变。
2. 自然选择导致基因频率发生改变。
1．从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。判断下列相关表述是否正确。（1）某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ）（2）基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（ ）（3）生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（ ）
2．种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ）A．一个湖泊中的全部鱼B．一片森林中的全部蛇C．一间屋中的全部蟑螂D．卧龙自然保护区中的全部大熊猫
3．某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（ ）A．18%、82% B．36%、64%C．57%、43% D．92%、8%
4．一只果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ）A．突变是不定向的B．突变是随机发生的C．突变的有害或有利取决于环境条件D．环境条件的变化对突变体都是有害的
1. 举出人为因素导致种群基因频率定向改变的实例。
【答案】如选择育种和杂交育种。
2. 如果将一个濒临灭绝的生物种群释放到一个新的环境中，那里有充足的食物，没有天敌，这个种群将发生怎样的变化？请根据所学知识作出预测。
【答案】如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝。
3. 碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。右表为2005—2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。
（1）这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间是否存在关联？依据是什么？
二者存在正相关的关系。依据是调查数据。
（2 ）试从进化的角度解释耐药率升高的原因。
随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。
（3）我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床 应用监测网和细菌耐药监测网，并要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。例如，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构应及时将这一预警信息进行通报。请分析这一要求的合理性。
由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物，将细菌耐药率控制在低水平。
（4） 人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，你可以做些什么呢？
提示：合理使用抗生素，防止滥用抗生素。
探究抗生素对细菌的选择作用
一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
③将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置。
④将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12~16 h。
⑥从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体 培养基中培养。重复步骤②~⑤。
⑤观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。
①你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？
支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。
②在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？
在本实验条件下，一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。
③滥用抗生素有什么后果？
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
二 隔离在物种形成中的作用
1. 物种是指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
2. 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，这种现象叫作生殖隔离。
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不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。
孔雀和巨嘴鸟是同一个物种吗？
不是，它们不能互相交配。
在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？
不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如，两个池塘里的鲤鱼就是两个种群。
隔离： 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。
由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖隔离，它们形成两个不同的亚种。
隔离在物种形成中的作用
由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
不一样。因为突变是随机发生的。
不同岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝着不同的方向改变。
不会。因为个体间有基因的交流。
种群 出现差异
加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式
朝着不同方向发生改变
1. 隔离包括地理隔离和生殖隔离。
2. 长期的地理隔离会导致生殖隔离的出现。
3. 生殖隔离是物种形成的标志。
4. 隔离是物种形成的必要条件。
5. 物种形成的比较常见的方式：
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
① 渐变式（绝大多数）
② 爆发式短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
物种形成和生物进化的比较
1．判断下列与隔离有关的表述是否正确。（1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（ ）（2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间犹豫地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ）
2．19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ ）A．两者尚未形成两个物种B．两者的外部形态有明显差别C．两者之间已经出现生殖隔离D．两者的基因库向不同方向改变
二、拓展应用1. 斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的吗？你能从染色体组的角度作出解释吗？
【答案】斑马和驴杂交产生的后代是不育的。由题中所给斑马和驴的染色体数可知，其杂交后代的染色体数为53条（不是偶数），杂交后代无法通过减数分裂产生正常的配子。
2. 在自然界，狮和虎是不可能相遇的。在动物园里，一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法，目的是获得有观赏价值的杂交后代——狮虎兽或虎狮兽，你对这种做法有什么看法？
【提示】学生可以从不同角度提出看法并交流。例如，从科学研究角度看，这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘；从生命伦理角度看，狮虎杂交后代中容易出现免疫力低、天折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；从生物学角度看，狮和虎的自然分布区不同，狮分布在草原上，虎分布在森林里，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合它们天然分布区和习性特点的生活环境，将二者分区域饲养，以体现对自然和生命的尊重。