第1課時(shí)種群基因組成的變化第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成問(wèn)題探討先有雞還是先有蛋？甲同學(xué)說(shuō)：當(dāng)然是先有雞蛋了，因?yàn)橹挥猩臣?xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學(xué)說(shuō)：不對(duì)，人們?cè)陴B(yǎng)雞過(guò)程中，是根據(jù)雞的性狀來(lái)選擇的，只讓符合人類(lèi)需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。討論:你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)？你的答案和理由是什么？這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗鼈兒鲆暳穗u和蛋在基因組成上的一致性。也忽視了生物的進(jìn)化是以種群為單位而不是以個(gè)體為單位這一重要觀點(diǎn)。生物進(jìn)化的過(guò)程是種群基因庫(kù)在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過(guò)程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標(biāo)志，并不是在某一時(shí)刻突然有一個(gè)個(gè)體或一個(gè)生殖細(xì)胞成為一個(gè)新物種。

研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表現(xiàn)型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。這個(gè)群體就是種群！思考：為什么研究生物進(jìn)化需要從以個(gè)體為單位發(fā)展到以種群為單位？自然選擇直接作用的是生物

（個(gè)體/群體），而且是個(gè)體的

（表型/基因型）。個(gè)體總是會(huì)死亡，但決定

的

卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散。個(gè)體表型表型基因【任務(wù)一】閱讀課本P110—P111，思考：1.什么是種群?2.基因庫(kù)是什么？3.基因頻率如何計(jì)算？一、種群和種群基因庫(kù)1.種群的概念及特點(diǎn)(1)概念：生活在一定區(qū)域的?生物?的集合。如一片樹(shù)林中的全部獼猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一個(gè)種群。2.基因庫(kù)一個(gè)種群中?個(gè)體所含有的?基因，叫作這個(gè)種群的基因庫(kù)。(2)特點(diǎn)：種群是生物進(jìn)化的?，種群中的雌雄個(gè)體可以通過(guò)繁殖將?傳給后代。種群也是生物繁殖的基本單位。一個(gè)種群中的個(gè)體是機(jī)械結(jié)地集合在嗎？同種全部個(gè)體基本單位各自的基因全部全部1、下列屬于種群的是（）A.一塊水田里的全部水稻、水草B.一塊稻田里的全部幼蚜C.一個(gè)池塘中全部魚(yú)D.一塊稻田里的全部幼蚜、有翅、無(wú)翅的成蚜【課堂練習(xí)】D

2、下列關(guān)于種群的說(shuō)法不正確的是（）A.種群是生物進(jìn)化的基本單位B.種群是生物繁殖的基本單位C.中國(guó)大陸上所有老虎是一個(gè)種群D.同一種群的個(gè)體可以自由交配C3.基因頻率(1)概念：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占

的比值。全部等位基因數(shù)(2)計(jì)算：基因頻率＝(3)基因型頻率=某基因型個(gè)體數(shù)該種群個(gè)體總數(shù)例：某昆蟲(chóng)種群中，綠色翅的基因?yàn)锳,褐色翅的基因位a，調(diào)查100個(gè)個(gè)體，發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別30、60、10、那么A、a的基因頻率是多少？A的頻率=60%a的頻率=40%1、蝸牛的有條紋(A)對(duì)無(wú)條紋(a)為顯性。在一個(gè)地區(qū)的蝸牛種群內(nèi)，有條紋(AA)個(gè)體占55%，無(wú)條紋個(gè)體占15%，若蝸牛間進(jìn)行自由交配得到F1，則A基因的頻率和F1中Aa基因型的頻率分別是A.30%,21% B.30%,42% C.70%,21% D.70%,42%√課堂作業(yè)3、人類(lèi)的ABO血型是由IA、IB、i三個(gè)等位基因決定的，現(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)某地區(qū)人口中，基因型頻率如下：IAIA=20%、IAi=10%、IBIB=24%、IBi=16%、IAIB=18%、ii=12%。請(qǐng)計(jì)算該地區(qū)IA的基因頻率。2、某工廠(chǎng)有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人，那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率是多少？PIA=24%Pxb=(15x1+5x2+11x1)/(400+200)=6%突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異形成了進(jìn)化的原材料（不能決定生物進(jìn)化的方向）突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的自然選擇（決定生物進(jìn)化的方向）二、種群基因頻率的變化1.可遺傳變異提供了生物進(jìn)化的原材料。2.可遺傳變異來(lái)源于基因突變、染色體變異和基因重組。突變基因重組種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異形成了進(jìn)化的原材料（不能決定生物進(jìn)化的方向）突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的自然選擇（決定生物進(jìn)化的方向）新的等位基因多種多樣的基因型思考●討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1、假設(shè)上述昆蟲(chóng)種群非常大，所有雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出，不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德?tīng)柗蛛x定律計(jì)算。（1）該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？（2）子代基因型的頻率各是多少？（3）子代種群的基因頻率各是多少？這個(gè)種群的基因頻率和基因型頻率在遺傳中是穩(wěn)定不變的，保持平衡。親代基因型的頻率AA（30%）Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子一代基因型頻率AA()Aa()aa()子一代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%A(60%)a(40%)A(60%)A(40%)AA(36%)Aa(24%)Aa(24%)aa(16%)子二代基因型頻率AA()Aa()aa()子二代基因頻率A()a()雄配子36%48%16%60%40%雌配子遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）

當(dāng)群體滿(mǎn)足以下五個(gè)條件：

①昆蟲(chóng)群體數(shù)量足夠大；

②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代；

③沒(méi)有遷入與遷出；

④自然選擇對(duì)翅型性狀沒(méi)有作用；

⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變，種群的基因頻率將不會(huì)改變。

設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么(p+q)2=p2+2pq+q2，其中P2的值就是AA基因型的頻率，

2pq的值就是Aa基因型的頻率，q2的值就是aa基因型的頻率。例題：在某一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的人群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者為16％，則該性狀不同類(lèi)型的基因型出現(xiàn)的頻率分別是：

AA=0.36、Aa=0.48、aa=0.16

1、對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這5個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？2、如果該種群出現(xiàn)新的突變類(lèi)型（基因型為A2a或A1A2）也就是產(chǎn)生等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？自然界中種群基因頻率在不斷改變，生物進(jìn)化是必然的思考●討論二、種群基因頻率的變化(1)可遺傳的變異的來(lái)源突變基因突變?nèi)旧w變異基因重組基因頻率改變的根本原因是變異【思考】生物自發(fā)突變的頻率很低，它為何還能作為生物進(jìn)化的原材料呢？

例

果蠅一組染色體上約有1.3X104基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×1.3×104

×10－5個(gè)體×108種群=2.6×107突變的頻率雖然很低，但一個(gè)種群往往由許多個(gè)體組成，而且每一個(gè)個(gè)體中的每一個(gè)細(xì)胞都含有成千上萬(wàn)個(gè)基因，所以在種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量的突變。二、種群基因頻率的變化(2)可遺傳變異的形成、特點(diǎn)和作用①形成：a.

產(chǎn)生新的等位基因；b.通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組，可以形成多種多樣的

。②特點(diǎn)：隨機(jī)的、

。③作用：只是提供生物進(jìn)化的

，不能決定生物進(jìn)化的

?；蛲蛔兓蛐筒欢ㄏ虻脑牧戏较蛉?、自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（其幼蟲(chóng)叫樺尺蠖)。它們夜間活動(dòng)，白天棲息在樹(shù)干上。雜交實(shí)驗(yàn)表明，樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色(S)對(duì)淺色(s)是顯性的。在19世紀(jì)中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀(jì)中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見(jiàn)的類(lèi)型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀(jì)時(shí)，曼徹斯特地區(qū)的樹(shù)干上長(zhǎng)滿(mǎn)了淺色的地衣。后來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠(chǎng)排出的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹(shù)皮裸露并被熏成黑褐色。提出問(wèn)題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來(lái)越低呢？做出假設(shè)：

討論探究思路：樹(shù)干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存分析結(jié)果，得出結(jié)論第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%13.1%14.7%26%29.2%60.9%56.1%26.1%29.3%73.9%降低70.7%升高樹(shù)干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存討論：1、樹(shù)干變黑會(huì)影響樺尺蛾種群中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？2、在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？影響。樹(shù)干變黑后，淺色個(gè)體容易被天敵發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，進(jìn)而影響出生率。

在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。表型；天敵在捕食樺尺蛾時(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因變異是不定向的自然選擇定向不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進(jìn)化生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。三、自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響1.變異是不定向的，自然選擇是定向的（自然選擇決定生物進(jìn)化的方向）。3.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的定向改變。2.自然選擇導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變。小結(jié)一般情況下，一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌、但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)、如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來(lái)。探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用探究實(shí)踐實(shí)驗(yàn)原理：目的要求：通過(guò)觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況，探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。方法步驟：1.用記號(hào)筆在培養(yǎng)皿的底部畫(huà)2條相互垂直的直線(xiàn)，將培養(yǎng)皿分為4個(gè)區(qū)域，分別標(biāo)記為①~④2.取少量細(xì)菌的培養(yǎng)液，用無(wú)菌的涂布器（或無(wú)菌棉簽）均勻地涂抹在培養(yǎng)基平板上。3.用無(wú)菌的鑷子先夾取1張不含抗生素的紙片放在①號(hào)區(qū)域的中央，再分別夾取1張抗生素紙片放在②~④號(hào)區(qū)域的中央，蓋上皿蓋。4.將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h。5.觀察培養(yǎng)基上細(xì)菌的生長(zhǎng)狀況。紙片附近是否出現(xiàn)了抑菌圈？如果有，測(cè)量和記錄每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中抑菌圈的直徑，并取平均值。6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后重復(fù)步驟2~5。如此重復(fù)幾代，記錄每一代培養(yǎng)物抑菌圈的直徑。注意：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將耐藥菌、培養(yǎng)基、紙片等進(jìn)行高溫滅菌處理。結(jié)果和結(jié)論1.在培養(yǎng)基上是否有細(xì)菌生長(zhǎng)？在放有抗生素紙片的區(qū)域呢？抑菌圈的直徑大小表明該種抗生素的殺菌能力的強(qiáng)弱，直徑越大，殺菌能力越強(qiáng)。連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑會(huì)變小，說(shuō)明通過(guò)抗生素的選擇作用，細(xì)菌中耐藥性類(lèi)型越來(lái)越多。2.在連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑發(fā)生了什么變化？這說(shuō)明抗生素對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生了什么作用？有討論(1)要從什么位置挑選細(xì)菌再進(jìn)行培養(yǎng)？從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌；因?yàn)橐志吘壣L(zhǎng)的細(xì)菌可能是耐藥菌。(2)在本實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？怎么理解變異是有利還是有害的？細(xì)菌產(chǎn)生的耐藥性變異有利于細(xì)菌的生存，屬于有利變異。在生物進(jìn)化過(guò)程中，生物產(chǎn)生的有利變異是指有利于生物生存、適應(yīng)環(huán)境的變異。（3）濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。說(shuō)說(shuō)濫用抗生素的危害a、增強(qiáng)細(xì)菌耐藥性：抗生素的濫用及不合理的使用在一定程度上使抗生素接觸細(xì)菌的機(jī)會(huì)增大，使細(xì)菌耐藥性積累并加強(qiáng)，使抗生素的藥效減弱，甚至完全不起作用。b、不良反應(yīng)繁多：濫用抗生素導(dǎo)致大量不良反應(yīng)產(chǎn)生。如應(yīng)用氯霉素時(shí)可引發(fā)再生障礙性貧血。c、菌群失調(diào)：抗生素的長(zhǎng)期大量濫用，使未被抑制的細(xì)菌類(lèi)型繁殖迅速1.下列關(guān)于生物變異和生物進(jìn)化的敘述中，正確的是A.變異都能為生物進(jìn)化提供原材料B.自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向C.只有基因突變才能導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生改變D.抗生素的使用使病原體產(chǎn)生了適應(yīng)性的變異√2.腕足類(lèi)動(dòng)物海豆芽，從4億年前出現(xiàn)至今面貌基本沒(méi)變，也沒(méi)有滅絕，對(duì)此現(xiàn)象的合理解釋是A.自然選擇對(duì)其不發(fā)生作用B.海豆芽在漫長(zhǎng)的年代中基因頻率發(fā)生了較大變化C.海豆芽很少變異，適應(yīng)性強(qiáng)D.海豆芽的生活環(huán)境基本沒(méi)有改變√課堂作業(yè)思考：某種群中基因A由5%逐漸變成了95%，該種群是否發(fā)生了進(jìn)化？判斷理由是？這一進(jìn)化是否導(dǎo)致一個(gè)新物種誕生？不同物種之間一般不能相互交配，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代，這種現(xiàn)象叫作生殖隔離。1.物種：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。2.生殖隔離：思考:(1)以下生物是否是同一物種？(2)新物種誕生的標(biāo)志？黑人/白人獅子/老虎二倍體西瓜/四倍體西瓜資料：加拉帕戈斯群島由13個(gè)主要島嶼組成，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160~950km，各島嶼之間也有較大距離，且各島嶼環(huán)境差別較大。這些島嶼是500萬(wàn)年前由海底的火山噴發(fā)形成的，比南美洲大陸的形成晚得多。達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)，在加拉帕戈斯群島的13個(gè)島嶼上，生活著13種地雀。不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。(1)可以推測(cè)這些地雀的共同祖先來(lái)自？(2)設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來(lái)到群島后，先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群。它們的基因頻率一樣嗎？(3)不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？(4)對(duì)不同島嶼的地雀種群來(lái)講，環(huán)境的作用有沒(méi)有差別？這對(duì)種群基因頻率的變化會(huì)產(chǎn)生什么影響？(5)如果這片海域只有一個(gè)小島，還會(huì)形成這么多種地雀嗎？為什么？(6)什么原因阻礙了基因交流？(7)由此推測(cè)，形成新物種的過(guò)程是？不一樣。突變是隨機(jī)發(fā)生的。由于這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。南美洲大陸不同島嶼的自然環(huán)境條件不一樣，因此環(huán)境的作用會(huì)有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝著不同的方向改變。不會(huì)。因?yàn)閭€(gè)體間有基因的交流。地理隔離(7)由此推測(cè)，形成新物種的過(guò)程是？

隔離阻斷突變、基因重組和種群

出現(xiàn)差異差異進(jìn)一步加大隔離新物種形成地理自然選擇基因頻率基因庫(kù)生殖基因交流加拉帕戈斯群島的地雀的形成方式

朝著不同方向發(fā)生改變

生殖隔離是物種形成的標(biāo)志。隔離是物種形成的必要條件。1.隔離概念：二、隔離及其在物種形成中的作用不同群體間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。2.隔離類(lèi)型地理隔離生殖隔離同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。不同物種之間一般是不能相互交配的，即使