现代生物进化理论的主要内容一

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1、现代生物进化理论现代生物进化理论的主要内容的主要内容学习目标：学习目标：1 1、解释种群、基因库、基因频率的概念、解释种群、基因库、基因频率的概念2 2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化、运用数学方法讨论种群基因频率的变化一、种群是生物进化的基本单位一、种群是生物进化的基本单位1 1、种群：、种群：生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物的的全部个体全部个体例：判断下列是否属于种群例：判断下列是否属于种群（1 1）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼（2 2）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼（3 3）一片草地上的全部植物）一片草地上的全部植物（4 4）一片草地上的全部蒲公

2、英）一片草地上的全部蒲公英（5 5）一个池塘中的全部雄鲤鱼）一个池塘中的全部雄鲤鱼（6 6）一个池塘中的全部成年鲤鱼）一个池塘中的全部成年鲤鱼种群是种群是生物繁殖生物繁殖的的基本单位基本单位2 2、基因库：、基因库：一个种群一个种群中中全部个体全部个体所含有所含有的的全部基因全部基因。3 3、基因频率：、基因频率：在一个种群基因库中，某在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数个基因占全部等位基因数的比率。的比率。基因型频率：基因型频率：在一个种群中，某基在一个种群中，某基因型个体占全部个体因型个体占全部个体的比率。的比率。例例1:1:从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测知

3、基因型为个个体，测知基因型为AAAA、AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么个。那么A A和和a a的基的基因频率是多少因频率是多少?A A的频率的频率a a的频率的频率基因频率基因频率=某基因的数目某基因的数目该基因的等位基因的总数该基因的等位基因的总数=40%=40%=100%100%230602(306010)=100%100%=60%=60%210602(306010)100%100%思考：思考：此题目中此题目中AAAA、AaAa、aaaa的基因型频率是多少？的基因型频率是多少？例例2 2、某昆虫种群中，绿色翅的基因为、某昆虫种群中，绿色翅的

4、基因为A,A,褐色褐色翅的基因位翅的基因位a a，调查发现，调查发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分的个体分别占别占30%30%、50%50%、20%20%、那么、那么A A、a a的基因频率是的基因频率是多少？多少？A A的频率的频率=30%50%1/2=55%a a的频率的频率=20%+50%=20%+50%1/2=45%1/2=45%基因频率基因频率=纯合子频率纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率例例3 3、抽样调查某地、抽样调查某地100100位女性和位女性和100100位男性发位男性发现：女性中有现：女性中有5 5位色盲患者和位色盲患者和2020位携带者，男位携带者，男

5、性中有性中有1515位色盲患者，则该地色盲基因的频位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？率约是多少？52+20+151002+100 100%=15%X=aX=aX aX +AX a30%30%30%10%36%48%60%40%16%亲代基因型亲代基因型的频率的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率 A()A()a()a()子代基因型子代基因型的频率的频率AA()Aa()aa()例例4 4、某种生物的种群中，测知其基因型分别为、某种生物的种群中，测知其基因型分别为AAAA、AaAa、aaaa的个体分别为的个体分别为30%30%、60%60%和和10%10%，问

6、，问A A、a a基因基因频率分别为多少频率分别为多少?假设该种群非常大，所有的雌雄假设该种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择没有起作用，基因没有突变，根据出，自然选择没有起作用，基因没有突变，根据孟德尔的分离定律试计算：孟德尔的分离定律试计算：遗传平衡定律遗传平衡定律-哈代哈代-温伯格定律温伯格定律1、成立前提、成立前提a.a.种群非常大种群非常大 b.b.所有雌雄个体之间自由交配所有雌雄个体之间自由交配c.c.没有迁入和迁出没有迁入和迁出 d.d.没有自然选择没有自然选择e.e.没有基因突变没有基因突变2 2

7、、计算公式、计算公式A A的频率的频率=p=p，a a的频率的频率=q=qAA=p,Aa=2pq,aa=qAA=p,Aa=2pq,aa=q2 22 2 满足五个假设条件满足五个假设条件的种群是理想的种群是理想的种群的种群,在自然条件下在自然条件下,这样的种群这样的种群是不存在的是不存在的.这也从反面说明了在自这也从反面说明了在自然界中然界中,种群的基因频率种群的基因频率是在是在不断改不断改变变的的,也就是说种群的也就是说种群的进化进化是必然的是必然的.生物进化的实质：种群基因频率的改变生物进化的实质：种群基因频率的改变种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位例例5.5.果蝇灰身果蝇灰身

8、(B)(B)对黑身对黑身(b)(b)为显性为显性,现将纯种现将纯种灰身果蝇与黑身果蝇杂交灰身果蝇与黑身果蝇杂交,产生的产生的F F1 1代自由交代自由交配产生配产生F F2 2代代,将将F F2 2代中所有黑身果蝇除去代中所有黑身果蝇除去,让让灰身果蝇自由交配灰身果蝇自由交配,产生产生F F3 3代。问代。问F F3 3代中灰身代中灰身与黑身果蝇的比例是与黑身果蝇的比例是()()A.31 B.51 A.31 B.51 C.81 D.91 C.81 D.91C例例6 6、已知苯丙酮尿症是位于常染色、已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大

9、约为发病率大约为1/100001/10000，请问在人群，请问在人群中该苯中该苯丙丙酮尿症隐性致病基因（酮尿症隐性致病基因（a a）的基因频率以及携带此隐性基因的携的基因频率以及携带此隐性基因的携带者带者(Aa)(Aa)基因型频率各是多少？基因型频率各是多少？a=1%Aa=1.98%例例6 6：据调查得知，某学校的学：据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：生中各血型的比率如下：I IA AI IA A 20%I20%IA Ai 30%i 30%I IB BI IB B 10%I10%IB Bi 20%i 20%I IA AI IB B 10%ii 10%10%ii 10%计算计算I IB

10、 B的基因频率。的基因频率。25%不能遗传的变异不能遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组二、突变和基因重组产生进化的原材料二、突变和基因重组产生进化的原材料 变异类型变异类型突变突变不同的体色不同的体色桦尺蠖桦尺蠖 基因突变产生的基因突变产生的等位基因等位基因，通过有性，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的多样的基因型基因型，从而使种群出现大量的，从而使种群出现大量的可遗传变异。由于基因突变和重组都是可遗传变异。由于基因突变和重组都是随机的、不定向的随机的、不定向的，因此它们是提供生，因此它们是提供

11、生物进化的物进化的原材料原材料，但不能决定生物进化，但不能决定生物进化的的方向方向。思考：自然界中生物的自然突变频率很低，思考：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。为什么还能够而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？改变种群中的基因频率呢？例如：果蝇约有例如：果蝇约有10104 4对基因，假定每个基对基因，假定每个基因的突变率都是因的突变率都是10105 5，若有一个中等数量，若有一个中等数量的果蝇种群（约有的果蝇种群（约有10108 8个个体），那么每一个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？代出现基因突变数是多少呢？2 104 105 108

12、=2 107种群是由许多个体组成的，每个个体的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。样，每一代就会产生大量的突变。实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多翅的昆虫特别多 突变的有利和有害并不是绝对的，它取决突变的有利和有害并不是绝对的，它取决于生物的于生物的生存环境生存环境 某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛

13、上经常刮大风，若干年后的长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是()()选择并解释选择并解释ABCDD三、自然选择决定生物进化的方向三、自然选择决定生物进化的方向 19 19世纪，桦尺蠖世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（种群中黑色基因（S S）频率为频率为5%5%，浅灰色基，浅灰色基因（因（s s）频率为）频率为95%95%2020世纪，桦尺蠖种世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（群中黑色基因（S S）频率为频率为95%95%，浅灰色，浅灰色基因（基因（s s）频率为）频率为5%5%淘汰不利变异基因，淘汰不利变异基因，积累有

14、利变异基因。积累有利变异基因。结果结果：使基因频率定向改变。：使基因频率定向改变。突变和基因重组为生物进化突变和基因重组为生物进化提供了原材料，自然选择可提供了原材料，自然选择可以使基因频率发生定向改变，以使基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不导致生物朝着一定的方向不断进化。断进化。例例1.1.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原因是因是 ()()A A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入灰尺

15、蛾迁离，黑尺蛾迁入B B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C C自然选择作用自然选择作用D D人工选择的作用人工选择的作用森林时期森林时期工业时期工业时期灰蛾灰蛾 黑蛾黑蛾灰蛾灰蛾黑蛾黑蛾99%99%1%1%1%1%99%99%C例例2.2.用现代生物进化理论分析解释狼的进化用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。过程。(1)(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有的，有跑得慢的。它说明生物具有_的的特性，而这种特性是生物进化的特性，而这种特性是生物进化的 。(2)(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了环境对狼起了_作用，而这种作用是作用，而这种作用是_的，它决定着生物进化的的，它决定着生物进化的_。变异变异原材料原材料选择选择方向方向定向的定向的