广东省平远县高中生物 第七章 现代生物进化理论 7.2.1 种群基因频率的改变与生物进化课件 新人教版必修2

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1、现代生物进化理论的主要内容（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、种群的概念：、种群的概念：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全部个体。个体。卧龙自然保护区猕猴卧龙自然保护区猕猴一片草地的所有蒲公英一片草地的所有蒲公英判断下列所述情况是否是一个种群判断下列所述情况是否是一个种群（1 1）一个池塘中的所有鱼类。）一个池塘中的所有鱼类。（2 2）甲池塘中的鲤鱼和乙池塘中的鲤鱼。）甲池塘中的鲤鱼和乙池塘中的鲤鱼。（3 3）一个池塘中所有成年鲤鱼。）一个池塘中所有成年鲤鱼。（4 4）一个池塘中所有鲤鱼。）一个池塘中所有鲤鱼。2 2、种群的特点：、种群的

2、特点： 种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实行基因交流彼此可以交配实行基因交流，并通过繁殖将各自的，并通过繁殖将各自的基因传给后代。基因传给后代。 因此，因此，种群不仅是生物进化的基本单位，也是种群不仅是生物进化的基本单位，也是繁殖的基本单位繁殖的基本单位。3 3、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的所含有的全部基因全部基因, ,叫做这个种群的基因库。叫做这个种群的基因库。4 4、基因频率：、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。全部等位基因数的比率。某昆

3、虫决定翅色的基因频率某昆虫决定翅色的基因频率全部个体：全部个体：1010个个A A基因个数：基因个数：1111个个（AAAA中：中：3 32=62=6个个 AaAa中：中：5 51=51=5个个 aaaa中：中：0 0个）个）全部等位基因数：全部等位基因数：10102=202=20个个A A基因频率基因频率=11/20=55%=11/20=55%例例: :从种群中随机抽出从种群中随机抽出100100个个体，测得基因型为个个体，测得基因型为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的基因的基因频率是多少频率是多少? ?解法

4、一解法一: :A A基因的基因频率为基因的基因频率为: :a a基因的基因频率为：基因的基因频率为：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%A=A=100%100%2 2303060602(302(30606010)10)a=a=100%100%=60%=60%2 2101060602(302(30606010)10)100%100%由题目知：由题目知：AAAA、AaAa和和aaaa的个体的基因型频率分别为：的个体的基因型频率分别为：30%30%、60%60%和和10%10%。解法二：解法二：某基因频率某基因频率= =该纯合子频

5、率该纯合子频率+1/2+1/2杂合子频率杂合子频率A=AAA=AA频率频率+1/2Aa+1/2Aa频率频率=30%+1/2=30%+1/260%=60%60%=60%a=aaa=aa频率频率+1/2Aa+1/2Aa频率频率=10%+1/2=10%+1/260%=40%60%=40% 这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不这一种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化？会发生变化？已知已知基因型频率，基因型频率，求求基因频率基因频率种群中一对等位基因的频率之和等于种群中一对等位基因的频率之和等于1 1基因型频率之和也等于基因型频率之和也等于1 1哈迪哈迪-温伯格定律（遗传平衡定律）温伯格定律（

6、遗传平衡定律）1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有性生殖的一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。或者说是保持着基因平衡的。是稳定不变的。或者说是保持着基因平衡的。这五个条件是：这五个条件是： 1 1、种群很大、种群很大 2 2、随机交配、随机交配 3 3、没有突变和重组、没有突变和重组 4

7、4、没有个体迁入迁出、没有个体迁入迁出 5 5、没有选择、没有选择 处于平衡状态的种群，一对等位基因处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为的频率为p，a的频率为的频率为q，则：，则： AA的机率为的机率为p2； Aa的机率为的机率为2pq； aa的机率为的机率为q2哈迪哈迪- -温伯格定律可用数学方程式表示为：温伯格定律可用数学方程式表示为：( (p p+ +q q) )2 2= =p p2 2+2+2pqpq+ +q q2 2哈迪哈迪-温伯格定律（遗传平衡定律）温伯格定律（遗传平衡定律）在自然界中，这五个条件都可能发生变化。因此，在在自然界中，这五个条件都可能发生变化。因此，在实际

8、中，这样的平衡是不存在的。也就是说，基因频实际中，这样的平衡是不存在的。也就是说，基因频率会发生变化。率会发生变化。 3 3、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因位基因A A2 2，种群的基因频率会变化吗？基因，种群的基因频率会变化吗？基因A A2 2的频率的频率可能会怎样变化？可能会怎样变化？2 2、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。、上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？出哪些实例？种群的基因频率会变化。至于基因种群的基

9、因频率会变化。至于基因A A2 2的频率是增加还是的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。减少，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。 练习练习1 1：从地某某生物种群中随机抽取：从地某某生物种群中随机抽取100100个体，其中个体，其中DDDD个体有个体有3030个，个，DdDd个体有个体有6060个，个，dddd个体有个体有1010个，则个，则D D和和d d的基因频率是的基因频率是( )( ) A 30% A 30%和和10% B 60%10% B 60%和和40% 40% C 50% C 50%和和50% D 75%50% D 75%和和25%25%答案：答案：

10、B B某基因的数目某基因的数目某基因频率某基因频率 控制某一性状的等位基因的总数控制某一性状的等位基因的总数 100%100%1 1）已知某种群各基因型的个体数求基因频率：）已知某种群各基因型的个体数求基因频率：练习练习2.2.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为基因型为BBBB的个体为的个体为18%18%，基因型为，基因型为BbBb的个体占的个体占70%70%，基因型基因型bbbb的个体占的个体占12%12%，那么基因，那么基因B B和和b b的频率分别是的频率分别是 A 18%A 18%、82% B 36%82% B 36%、64% 64

11、% C 53%C 53%、47% D 76%47% D 76%、24%24%2）已知某种群各基因型的频率求基因频率：）已知某种群各基因型的频率求基因频率：某基因频率某基因频率某基因纯合子基因型频率某基因纯合子基因型频率+1/2+1/2杂合子基因型频率杂合子基因型频率 遗传平衡公式遗传平衡公式： (p+q)(p+q)2 2p p2 2+2pq+q+2pq+q2 2 若种群中一对等位基因为若种群中一对等位基因为A A和和a a，则，则p p为为A A的基因的基因频率，频率，q q为为a a的基因频率；的基因频率； p p2 2为为AAAA的基因型频率，的基因型频率，2pq2pq为为AaAa的基因型

12、频率，的基因型频率，q q2 2为为aaaa的基因型频率。的基因型频率。练习练习3.3.在豚鼠中，黑毛对白毛是显性，如果基因库中在豚鼠中，黑毛对白毛是显性，如果基因库中90%90%是显性基因是显性基因B B，10%10%是隐性基因是隐性基因b b，则种群中基因型，则种群中基因型BBBB、BbBb、bbbb的频率是（的频率是（ ） A 81%A 81%、18%18%、1% B 45%1% B 45%、40%40%、15% 15% C 18%C 18%、81%81%、1% D 45%1% D 45%、45%45%、10%10%3 3）已知某种群基因频率求各基因型的频率：）已知某种群基因频率求各基因

13、型的频率：种群中一对等位基因的频率之和等于种群中一对等位基因的频率之和等于1 1，基因型频率之和也等于基因型频率之和也等于1 1。影响种群基因频率变化的根本原因是什么？影响种群基因频率变化的根本原因是什么？是变异。是变异。 基因突变会产生新基因；基因突变会产生新基因；基因重组会产生新的基因型；基因重组会产生新的基因型；染色体变异会影响到多个基因；染色体变异会影响到多个基因；（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料 基因突变和染色体变异基因突变和染色体变异统称为统称为突变突变。某海岛上的昆虫出某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型现残翅和无翅类型由于突变和基因重

14、组，由于突变和基因重组，桦尺蠖形成不同体色。桦尺蠖形成不同体色。 突变的有利和有害突变的有利和有害并不是绝对并不是绝对的，它取决于生物的的，它取决于生物的生存环境生存环境实例：实例：在经常在经常刮大风刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多特别多但是，在自然情况下，生物自发突变的频率很但是，在自然情况下，生物自发突变的频率很低，而且多数是有害的，那么，它为什么还能作为低，而且多数是有害的，那么，它为什么还能作为生物进化的原材料呢生物进化的原材料呢?如：果蝇约有如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变频率是对基因，假定每个基因的突变频率是105，对于一个中等大小的果蝇

15、种群（约有，对于一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说个个体）来说，每一代出现的基因突变数是：，每一代出现的基因突变数是： 21041051082107（个）（个）基因基因突变突变基因重组基因重组新的等位基因新的等位基因多种多样多种多样的基因型的基因型种群中出现大量种群中出现大量可遗传的变异可遗传的变异变异是变异是不定向不定向的的形成了形成了进化的原材料进化的原材料,不能决定生物进化的方向不能决定生物进化的方向小结小结英英19世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特英英20世纪曼彻斯特世纪曼彻斯特S S( (黑色黑色) )基因频率：基因频率：5%以下以下 95%以上以上桦桦尺尺蠖蠖桦桦尺尺蠖蠖探究：自

16、然选择对种群基因频率变化的影响探究：自然选择对种群基因频率变化的影响分析结果，得出结论：分析结果，得出结论： 由于自然选择使黑褐色的个体生存下来，所以黑色由于自然选择使黑褐色的个体生存下来，所以黑色的基因频率越来越大，而浅色的基因频率越来越小。的基因频率越来越大，而浅色的基因频率越来越小。自自然选择使种群基因频率发生定向改变。然选择使种群基因频率发生定向改变。讨论讨论1、树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为、树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？什么？2、在自然选择过程中，直接受选择的是基、在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？因型还是表现型？为

17、什么？ 会影响。因为很多浅色个体可能在没会影响。因为很多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。有交配、产卵前就已被天敌捕食。 表现型。例如，桦尺蠖的天敌能够看表现型。例如，桦尺蠖的天敌能够看到的是它的体色而不是基因。到的是它的体色而不是基因。（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 在自然选择的作用下，种群的基因频率会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变发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断变化。化。 也可以说，也可以说，生物进化的实质生物进化的实质就是就是种群基因频种群基因频率发生变化的过程率发生变化的过程。3、影响

18、基因频率的因素：、影响基因频率的因素：突变和基因重组突变和基因重组 1、种群是生物、种群是生物进化进化的基本单位，也是生物的基本单位，也是生物繁殖繁殖的基本的基本单位。单位。4、生物进化的、生物进化的实质实质就是就是种群基因频率发生变化的过种群基因频率发生变化的过程。程。小结小结2、突变和基因重组是生物进化的、突变和基因重组是生物进化的原材料原材料。自然选择自然选择（使基因频率发生变化）（使基因频率发生变化）（使基因频率发生（使基因频率发生定向定向改变）改变）5、种群中产生的变异是（、种群中产生的变异是（ ）的，而）的，而自然选择是（自然选择是（ ）的，经过长期的自然）的，经过长期的自然选择，

19、其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（渐（ ），从而使种群的基因频率发），从而使种群的基因频率发生（生（ ）改变，导致生物朝向一定方向）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，（进化。可见，（ ）决定着生）决定着生物进化的方向。物进化的方向。不定向不定向定向积累定向积累定向定向定向的自然选择定向的自然选择定向定向1、已知人眼中的褐色（、已知人眼中的褐色（A）对蓝色）对蓝色(a)是显性。在一个是显性。在一个有有30000人的人群中，蓝眼人有人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有人，褐眼的有26400人，其中纯合体有人，其中纯合体有12000人。那么，在这个

20、人群人。那么，在这个人群中中A和和a基因频率分布为（基因频率分布为（ ） A 0.64 A 0.64和和0.36 B 0.360.36 B 0.36和和0.640.64 C 0.50 C 0.50和和0.50 D 0.820.50 D 0.82和和0.180.182 2、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用因用A A、a a表示）表示） 占占16%，那么该性状的，那么该性状的AA、Aa基因基因型个体出现的频率分别为（型个体出现的频率分别为（ ）A. 0.36、0.48 B. 0.36、0.24 C. 0.16、0.48 D. 0.48、0.36AA3 3、某工厂有男女职工各、某工厂有男女职工各200200名，对他们进行调查时发名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为现，女性色盲基因携带者为1515人，女性患者人，女性患者1 1人，男性人，男性患者患者1414人，这个群体中色盲基因的频率应为（人，这个群体中色盲基因的频率应为（ ） A A、15% B15% B、3.88% 3.88% C C、5.17% D5.17% D、10.3%10.3%C C