人教版 (2019)必修2《遗传与进化》一 种群基因组成的变化精品课件ppt

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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。
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。
◆自然选择直接作用的对象是什么？
◆研究生物的进化，为什么仅研究个体和表型是够吗？如果不够，还必须研究什么？为什么？
生物的个体，而且是个体的表型。
在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型也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。
不够。还应研究群体基因组成的变化。
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
许多昆虫的寿命不足一年，所有的蝗虫都会在秋风中死去，其中有些个体成功的完成生殖，死前在土壤中埋下受精卵，来年春夏之交部分受精卵成功的发育成蝗虫。
种群在繁街过程中，个体有新老交替，基因却代代相传
种群是生物进化的基本单位，种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群也是生物繁殖的单位。
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？
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
一个种群所有个体各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体间的差异越大，基因库也就越大。
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值。
例如：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是a,从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，那么A和a的基因频率是多少?
2×30+60=120个
2×10+60=80个
120÷200=60%
80 ÷200= 40%
30%+1/2×60%=60%
◆方法二：根据基因型频率进行计算
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
10%+1/2×60%=40%
色盲是伴X染色体隐性遗传病，设相关基因用B、b表示，据题意分析可知，XBXb有15人，XbXb有5人，XbY有11人，所以Xb共有36个，女性有2条X染色体，男性只有1条X染色体，所以等位基因总数＝200×2＋200＝600。因此，Xb的基因频率是36/600×100%＝6%。
例如：某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者为5人，男性患者为11人。那么，这个群体中色盲基因的频率为多少？
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
这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢?
假设：◆上述昆虫种群非常大，◆所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，◆没有迁入和迁出，◆不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的;◆基因A和a都不产生突变
用数学方法讨论基因频率的变化
例如：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因是A，决定翅色为褐色的基因是a,从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
根据孟德尔的分离定律计算：
(1)该种群产生的A配子和a配子的比率是多少？(2)子代基因型的频率各是多少？(3)子代种群的基因频率各是多少？(4)将计算结果填入右表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。
成立前提：a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。
利用遗传平衡定律(哈迪——温伯格定律)，由基因频率计算基因型频率
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＝p2；基因型Aa的频率＝2pq；基因型aa的频率＝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。
对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
◆上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对于自然界的种群来说，这5个条件都成立吗?你能举出哪些实例?
◆如果该种群出现新的突变型，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的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。
自然界中种群的基因频率一定会发生变化
基因突变是自然界中普遍存在的。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。
在自然情况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？
种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。
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，对一个中等大小的种群（约有108个个体）来说，每一代出现的基因突变数将是：
2×1.3×104×10－5×108＝2.6×107（个）
突变的有利和有害也不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。
如：有翅的昆虫，有时候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，这里昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
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。
那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢?
突变和重组都是随机的、不定向的
1.一个池塘中全部的鱼是一个种群( )2.一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率(　　)3.在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化(　　)4.从根本上讲，没有突变，就没有生物的进化(　　)5.种群是生物进化和繁殖的基本单位( )6.生物进化的原材料源于基因突变和基因重组( )
[典例1] 下列关于基因库的描述，错误的是(　　)A.基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因B.生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C.种群中每个个体都含有种群基因库中的全部基因D.基因突变可能改变基因库的组成
种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，会代代相传，B正确；由于不同个体之间在基因上具有差异，所以每个个体不可能都含有种群基因库中的全部基因，C错误；基因突变可能改变基因库的组成，D正确。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾(其幼虫叫桦尺蠖)。它们夜间活动,白天栖息在树干上。桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)是显性的。
在19世纪中叶以前,桦尺蛾几乎都是浅色型的,该种群中S基因的频率很低,在5%以下
到了20世纪中叶,随着工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生存, 结果树皮裸露并被熏成黑褐色。那么桦尺蛾的体色将会有怎样的变化?
黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型,S基因的频率上升到95%以上
桦尺蛾种群中s基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越低呢?
黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%;Ss20%;ss70%，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%。第2 ~ 10年间，该种群每年的基因型频率各是多少?每年的基因频率是多少?
假设桦尺蛾种群个体总数为100个。
SS基因型频率=11/96=11.5%Ss基因型频率=22/96=22.9%ss基因型频率=63/96=65.6%
SS=10个Ss=20个ss=70个
SS= 10×1.1=11个Ss= 20×1.1=22个ss= 70×0.9=63个
S频率=11.5%+1/2×22.9%=23%
s频率=65.6%+1/2×22.9%=77%
假设第二年桦尺蛾种群个体总数为100个。
SS基因型频率=12.7/96.9=13.1%Ss基因型频率=25.2/96.9=26%ss基因型频率=59/96.9=60.9%
SS=11.5个Ss=22.9个ss=65.6个
SS= 11.5×1.1=12.7个Ss= 22.9×1.1=25.2个ss= 65.6×0.9=59个
S频率=13.1%+1/2×26%=26.1%
s频率=60.9%+1/2×26%=73.9%
在自然环境的选择作用下，该种群的S (深色)基因的频率逐渐上升，s (浅色)基因的频率逐渐下降。
在自然选择的作用下,可以使基因频率发生定向改变。
1. 树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗?为什么?
1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率
2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型?为什么?
直接受选择的是表型(体色)，而不是基因型。基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
自然选择对种群基因频率变化的影响
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高
相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降
7.若亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变(　　)8.自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率(　　)9.生物进化的实质是种群基因型频率的改变(　　)10.自然选择对同种生物不同种群基因频率的改变所起的作用可能不同(　　)
[典例2] 在19世纪中叶以前，英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(s)的，随着工业的发展，工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色，到了20世纪中叶，黑色型(S)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是(　　)A.自然选择的方向发生了改变，所以自然选择是不定向的B.桦尺蛾种群进化过程中接受选择的是各种基因型的个体C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变D.长时间的环境污染导致s基因定向突变成S基因
自然选择是定向的，A错误；自然选择直接作用于个体的表型，选择的是各种基因型的个体，B正确；基因型为Ss的个体对应的表型为黑色，适应环境，通过选择，其基因型频率增加，C错误；基因突变是不定向的，D错误。
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。
经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)，含有抗生素(如青霉素、卡那霉素等)的圆形滤纸片(以下 简称“抗生素纸片”)，不含抗生素的纸片，镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。
1.分区:用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①~④。
2.接种:取少量细菌培养液，用无菌涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。
3.设置变量:用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央，盖上皿盖。
4.培养:将培养皿倒置于37C的恒温箱中培养12-16h。
6.重复实验: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，然后重复步骤2~5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。
5.观察:观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈?如果有，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值。
1.在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢?
说明通过抗生素的选择作用，细菌中的耐药性个体越来越多
2.在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化?这说明抗生素对细菌产生了什么作用?
在培养基上有细菌生长。在放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长，也可能没有细菌生长。
抗生素纸片周围出现抑菌圈，在连续培养几代后，抑菌圈的直径越来越小。
抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力，直径越大，杀菌能力越强
1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌?
因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
2.你的数据是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法?说说你的理由。
3.在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的?你怎么理解变异是有利还是有害的?
在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，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。
4.你认为你的数据和结论是有效的吗? (提示:将你的数据和结论与其他同学的进行比较。)
将自己实验获得的数据与其他同学的进行比较，根据实际情况来回答。
5.滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素;有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果?请你查阅资料，举出更多滥用抗生素的实例。
这些做法都会促进耐药菌的产生。
◆抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素的使用无关。◆滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使该部位不能形成菌落，而出现抑菌圈。◆细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
1.生活中滥用抗生素的现象十分普遍。下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”实验的叙述，错误的是(　　) A.在培养基的特定区域放置不含抗生素的纸片，作为空白对照 B.实验中抑菌圈的直径越大，抗生素的抑菌作用越强 C.抗生素的使用可诱导细菌产生耐药性变异 D.抗生素的选择作用会导致耐药菌比例逐代提高
在“探究抗生素对细菌的选择作用”实验中，在培养基的特定区域放置不含抗生素的纸片，作为空白对照，A正确；一定浓度的抗生素可杀死细菌，故实验中抑菌圈的直径越大，说明抗生素的抑菌作用越强，B正确；抗生素只是起选择作用，C错误；抗生素的选择作用会导致耐药菌比例逐代提高，D正确。
2.达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。下列有关生物进化的说法，不正确的是(　　) A.可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异 B.基因突变是生物变异的根本来源，但有害突变一般不能为生物进化提供原材料 C.突变产生的新基因，经有性生殖过程中的基因重组，为进化提供丰富的原材料 D.种群基因频率改变的快慢与基因控制的性状与环境适应的程度有关
有害突变和有利突变均属于可遗传变异，都可为生物进化提供原材料，B错误。