现代生物进化理论的主要内容

第二节现代生物进化理论的主要内容第七章《现代生物进化理论》沂南第一中学李维娜1、解释种群、种群基因库、基因频率等概念。2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化。3、说明现代生物进化理论的主要内容。4、举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。学习目标现代生物进化理论的主要内容第1课时种群基因频率的改变与生物进化种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向把自己想象成虎体内的一个基因。你不仅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想让越来越多的虎拥有自己的拷贝。怎样才能达到这一目的呢？你将选择做哪一种基因呢？达尔文的自然选择学说指出，在一种生物的群体中，出现有利变异的个体容易存活，并且有较多机会留下自己的后代。但是，研究生物的进化，仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还必须研究群体的基因组成的变化。这个群体就是种群！一、种群是生物进化的基本单位1、种群的概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。2、种群的特点：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，并通过繁殖将各自的基因传给后代。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？种群也是生物繁殖的基本单位！3、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。4、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。基因频率＝该基因的总数该等位基因的总数每个个体所含有的基因只是基因库的一部分。×100%这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？用数学方法讨论基因频率的变化探讨：例:从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为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?a基因的基因频率为：=40%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%A基因的基因频率为:×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)=60%A%=a%=亲代基因型频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()aa()子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：①昆虫种群数量足够大；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A、a控制的翅型性状没有作用；⑤没有基因突变和染色体变异。用数学方法讨论基因频率的改变(教材P115)亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%60%40%各等位基因的频率和基因型频率在世代的遗传中稳定不变。结论：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以上5个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在世代的遗传中稳定不变，或者说是保持着基因平衡。(p+q)2＝p2+2pq+q2AA=p2Aa=2pqaa=q2设A频率为p，a频率为q，则p+q＝11908年，数学家哈代和医生温伯格提出“哈代-温伯格定律”，也称为“遗传平衡定律”：A(p)a(q)AAAaAaaa雌配子雄配子A(p)a(q)(p2)(q2)(pq)(pq)拓展——哈代-温伯格定律＝11.影响种群基因频率变化的根本原因是什么？可遗传变异的来源有哪些？可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组突变2.生物自发突变的频率很低，而且突变大多是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？3.突变和基因重组能否决定生物进化的方向？为什么？遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群存在吗？在自然条件下，这样的种群是不存在的。所以种群基因频率迟早要发生变化，因此种群的进化是必然的。自学思考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。此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。基因重组突变新的等位基因多种多样的基因型种群中出现大量可遗传的变异变异是不定向的形成了进化的原材料,但不能决定生物进化的方向3.突变和基因重组能否决定生物进化的方向？为什么？二、突变和基因重组产生进化的原材料第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%13.01%升高26.02%60.97%26.02%73.98%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低“自然选择对种群基因频率的影响”探究（教材P116—117）(1)根据上面的数据分析：变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境会影响桦尺蠖浅色个体的出生率吗？为什么？(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？思考与讨论变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因。表现型；自然选择使基因频率发生定向改变。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。所以，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。生物进化的实质：种群基因频率发生变化的过程。三、自然选择决定生物进化的方向1、常染色体上的基因频率计算①通过基因型数目计算基因频率=种群中该基因的总数／种群中该等位基因的总数。例1：从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。计算该种群的A、a基因的频率。有关基因频率的计算②通过基因型频率计算基因频率基因频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率例2：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占4%，基因A和基因a的频率分别是()A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%40%D.60%40%③运用遗传平衡公式：例3：在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该种群的AA、Aa基因型个体出现的概率分别为：A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36A.0.36、0.482、X染色体上的基因频率计算例4：对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：780名女生中有患者23人、携带者52人；820名男生中有患者65人，那么该群体中色盲基因的频率是()A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%C.6.8%课堂小结生物进化的基本单位生物进化的原材料决定生物进化的方向生物进化的实质种群突变和基因重组基因频率的改变自然选择1、下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水稻、水草B.一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜C.一块朽木上的全部真菌D.一个池塘中全部鱼B2、已知人眼的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼的人3600人;褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为()A.0.64和0.36B.0.36和0.64C.0.50和0.50D.0.82和0.18A自我检测3、抽样调查某地100位女性和100位男性发现：女性中有5位色盲患者和20位携带者,男性中有15位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？15%4、现代进化理论认为，突变和基因重组产生生物进化的原材料，下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴（）A．黄色×黄色→黄色.绿色B．红眼果蝇中出现了白眼C．猫叫综合征D．无籽西瓜A6、在一个海岛上，一种海龟中有的脚趾是连趾（ww），有的脚趾分趾（WW和Ww），连趾便于划水，游泳能力强，分趾则游泳能力较弱。若开始时，连趾和分趾的基因频率各为0.5，当海龟数量增加到岛上食物不足时，连趾的海龟容易从海水中得到食物，分趾的海龟则不易获得食物而饿死，若干万年后，基因频率变化成W为0.2，w为0.8。请问：（1）该种群中所有海龟所含的基因称为该种群的。基因频率变化后，从理论上计算，海龟种群中连趾占整个种群的比例为。（2）导致海龟种群的基因频率变化的原因____________________________________________________________。（3）这种基因频率的改变，是否产生了新的物种______________。理由是_____________________________________________。基因库64%自然选择导致海龟种群的基因频率发生定向变化只是种群基因频率改变，并没有产生生殖隔离没有产生新物种5、某豌豆的基因型为Aa，让其连续自交三代（遗传符合按孟德尔遗传定律），其第4代中的基因频率和基因型频率变化情况是（）A．基因频率变化，基因型频率不变B．基因频率不变化，基因型频率变化C．两者都变化D．两者都不变B第2课时隔离与物种的形成共同进化与生物多样性的形成不是；因为马与驴交配产生的后代—骡没有生殖能力马和驴是不是一个物种？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。物种：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称为一个物种，简称“种”。四、隔离导致物种的形成曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断两个种群是否属于一个物种？在自然界，同一种生物由于地理上的障碍而形成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离：地理隔离：自学思考1、举例说明什么是物种？2、什么是隔离？它有哪些类型？隔离在物种形成中起什么作用？3、物种形成的基本环节有哪些？地理隔离阻断种群间的基因交流在不同的突变、基因重组和自然选择作用下种群的基因频率向不同方向发生改变种群的基因库出现差异差异进一步加大生殖隔离新物种形成加拉帕格斯群岛不同种地雀的形成隔离是物种形成的必要条件！隔离在物种形成中的作用资料分析：（教材P120-121）1、突变和基因重组产生进化的原材料2、自然选择决定生物进化的方向3、隔离导致物种的形成总结——物种形成的三个基本环节地理隔离生殖隔离长期物种形成是否一定要经过地理隔离？AABBCC（普通小麦）DD（黑麦）×ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（可育）秋水仙素处理八倍体小黑麦的培育不一定，如多倍体物种的形成。五、共同进化与生物多样性的形成1、举例说明什么是共同进化？2、生物多样性主要包括哪些层次的内容？3、概述生物多样性形成的进化历程。4、生物进化理论仍在发展吗？自学思考五、共同进化与生物多样性的形成(一)共同进化（1）概念：（3）结果：通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，即形成了生物的多样性。不同物种之间、生物和无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。（2）举例：基因多样性物种多样性生态系统多样性(二)生物多样性的形成从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由水生到陆生，由简单到复杂，由低等到高等。2、生物多样性形成的进化历程1、生物多样性的内容最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中。思考与讨论（教材P124）（1）最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？（2）多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境中？（3）最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？多细胞生物大约是在寒武纪出现的，它们生活在海洋中。最早登陆的生物是植物，否则动物登陆后就会饿死。（4）说出生物进化历程中的几个关键点。②寒武纪大爆发:形成生态系统的第三极——消费者,使生态系统具有更加复杂的结构,同时对植物的进化产生重要影响。③生物登陆改变着陆地环境,陆地的复杂环境为生物进化提供了条件。①真核生物出现以后,有性生殖方式的出现,使生