2020高中生物 第七章 现代生物进化理论 2 现代生物进化理论的主要内容课件 新人教版必修2

现代生物进化理论第七章第2节现代生物进化理论的主要内容[学习目标]1.举例说明种群、基因库和基因频率。2.阐述现代生物进化理论的主要内容。(重点)3.运用数学方法讨论种群基因频率的变化。(重点)课前自主预习知识点1种群基因频率的改变与生物进化请仔细阅读教材第114～115页，完成下面的问题。1．以种群作为生物进化单位的理由(1)达尔文认为自然选择直接作用的是生物个体，并且是个体的，而个体会随着个体的而消失。(2)决定生物性状的基因可以通过而世代延续，并且在群体中扩散，因此生物进化应该研究群体的的变化。表现型表现型死亡生殖基因组成2．种群(1)概念：生活在的生物的个体。(2)特点：种群中的个体彼此可以，并且通过繁殖将各自的传给后代。种群是的基本单位。一定区域同种全部交配基因生物进化3．基因库和基因频率(1)基因库：一个种群中全部个体所含有的，叫做这个种群的基因库。(2)基因频率①概念：在一个种群基因库中，某个基因占的比率。②计算公式：基因频率＝某种基因数目控制同种性状的等位基因的总数。全部基因全部等位基因数知识点2可遗传变异与生物进化的关系请仔细阅读教材第116～118页，完成下面的问题。1．突变和基因重组产生进化的原材料(1)可遗传变异的来源突变基因突变染色体变异基因重组(2)可遗传变异的形成、特点和作用①形成a．产生等位基因。b．通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的。②特点：随机的、。③作用：只是提供生物进化的，不能决定生物进化的。(3)变异的有利和有害是相对的，是由决定的。基因突变基因型不定向的原材料方向环境2．自然选择决定生物进化的方向(1)原理分析(2)实例分析(桦尺蠖体色进化)(3)生物进化的实质：种群的基因频率发生。(4)生物进化的方向：变异是的，自然选择是的，定向的决定了生物进化的方向。改变不定向定向自然选择知识点3隔离与物种的形成请仔细阅读教材第119～121页，完成下面的问题。1．物种的概念：能够在自然状态下相互并且产生后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。交配可育2．隔离(1)马和驴虽然能生下骡，但骡是不育的。因此不同物种之间一般不能交配，即使能交配也不能产生后代，这种现象称为隔离。(2)东北虎和华南虎属于同一种生物，但由于的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能相遇而进行，这种现象称为隔离。(3)综上所述，我们把不同种群间的个体，在自然条件下基因不能的现象叫做隔离。可育生殖地理上基因交流地理自由交流3．隔离在物种形成中的作用(1)新物种的形成过程知识点4共同进化与生物多样性的形成请仔细阅读教材第123～126页，完成下面的问题。1．共同进化(1)概念：之间、与之间在相互影响中不断进化和发展。(2)方式①生物与生物之间的共同进化。不同物种生物无机环境②生物与无机环境之间的共同进化。a．生物能够一定的环境，也能够环境，生物与无机环境之间是相互影响、共同演变的。b．实例：原始大气没有氧气，最早的生物是型生物，能进行光合作用的生物的出现，使大气中有了氧气，为需氧生物的出现创造了条件。(3)结果：通过漫长的过程，地球上不仅出现了千姿百态的，而且形成了多种多样的。适应影响厌氧共同进化物种生态系统2．生物多样性的形成(1)主要内容：、物种多样性和。(2)三个层次之间的联系基因多样性生态系统多样性3．生物进化历程中的几个关键事件(1)有性生殖的出现，实现了，加快了进化速度。(2)第三极——的出现，使生态系统具有更复杂的结构；对植物的进化产生重要影响。(3)生物的登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了广阔的舞台。基因重组消费者4．生物进化理论在发展(1)中性突变学说：大量的基因突变是，决定生物进化方向的是的逐渐积累，而不是。(2)间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是种群与交替出现的过程。中性的中性突变自然选择长期稳定迅速形成新物种课堂互动探究要点一种群基因频率的变化1.相关概念的比较比较项目含义变化后与进化的关系基因频率(某个基因的个数/全部等位基因数)×100%发生了定向的生物进化基因型频率(特定基因型的个体数/该种群个体总数)×100%生物不一定进化基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提2.基因频率、基因型频率的相关计算(1)常染色体遗传方式设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别是n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则PA＝2n1＋n22N＝n1N＋12×n2N＝PAA＋12PAaPa＝2n3＋n22N＝n3N＋12×n2N＝Paa＋12PAa由以上公式可得出下列结论①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。②一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率。(2)伴X染色体遗传方式若基因位于X染色体上，Y染色体上没有其等位基因，计算基因频率时，只需考虑X染色体，不考虑Y染色体的数量，若N表示基因型频率，则计算公式如下XA的频率＝2NXAXA＋NXAXa＋NXAY2NXAXA＋NXAXa＋NXaXa＋NXAY＋NXaYXa的频率＝2NXaXa＋NXAXa＋NXaY2NXaXa＋NXAXa＋NXAXA＋NXaY＋NXAY(3)根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率①遗传平衡定律在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和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。这5个条件是a．种群是极大的；b．种群中个体间的交配是随机的；c．没有突变发生；d．没有新基因加入；e．没有自然选择。②基因频率与基因型频率的计算公式设A频率为p，a频率为q，则p＋q＝1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA＝p2，Aa＝2pq，aa＝q2。③实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为m。3．基因频率和基因型频率的变化分析(1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子所占比例不断增大，杂合子所占比例不断减小。(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。(3)基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发生改变。【典例1】现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%，a基因频率为20%；种群2的A基因频率为60%，a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是()A．75%B．50%C．42%D．21%[解析]两种群均处于遗传平衡状态，且种群大小相等，故两种群完全合并后A、a的基因频率分别为两种群A、a基因频率的平均值，A基因频率＝(80%＋60%)÷2＝70%，a基因频率＝(20%＋40%)÷2＝30%。该种群随机交配后，子一代中Aa的基因型频率为2×70%×30%＝42%。故选C。[答案]C[针对训练1]果蝇长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是()A．v基因频率降低了50%B．V基因频率增加了50%C．杂合果蝇比例降低了50%D．残翅果蝇比例降低了50%[解析]因该果蝇种群长期保持vv的基因型频率为4%，由此算出v的基因频率为0.2，V的基因频率为0.8，进而计算出引入纯合长翅果蝇前，vv基因型的果蝇有0.04×20000＝800只，Vv基因型的果蝇有2×0.2×0.8×20000＝6400只，VV基因型的果蝇有0.8×0.8×20000＝12800只。引入纯合长翅果蝇后，v基因频率为(800×2＋6400)/(40000×2)＝0.1，V的基因频率为1－0.1＝0.9，A正确、B错误；因Vv、vv基因型的果蝇的数目不变，而该种群个体总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率均降低50%，C、D正确。[答案]B要点二分析生物的进化1.突变和基因重组产生进化的原材料(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。2．自然选择决定生物进化方向的原理分析3．进化中的“定向”与“不定向”(1)变异是不定向的。(2)自然选择是定向的。(3)种群基因频率的变化是定向的。(4)生物进化是定向的。【典例2】下列关于生物进化的叙述，不正确的是()A．细菌对抗生素抗药性的产生是定向变异的结果B．生物通过遗传、变异和自然选择不断进化C．突变和基因重组为进化提供原材料D．现代生物进化理论是以自然选择学说为基础的[解析]变异是不定向的，细菌对抗生素抗药性的产生是自然选择的结果；生物通过遗传、变异和自然选择不断进化；突变和基因重组为进化提供原材料；现代生物进化理论是以自然选择学说为基础的。[答案]A[针对训练2]英国的椒花蛾身体和翅都有浅色斑点。随着工业发展，煤烟等污染物使该虫栖息的树干和墙壁变成黑色，到十九世纪末，英国各工业区发现了越来越多的黑色椒花蛾，这种变化说明()A．生物自发突变的频率很低B．生物突变都是有害的C．自然选择决定生物进化的方向D．基因突变和重组是定向的[解析]从所提供的资料中可知，环境条件的改变使种群基因频率发生了改变，浅色个体易被淘汰，浅色基因频率逐渐减小，与环境颜色相近的黑色斑点基因频率越来越大，产生了适应环境的黑色椒花蛾，说明自然选择决定生物进化的方向。[答案]C要点三隔离与物种的形成1.地理隔离与生殖隔离的比较2.物种形成的两种方式(1)渐变式(如下图)(2)爆发式物种的形成主要是由异源多倍体的染色体变异的方式形成新物种，一旦出现可以很快形成生殖隔离(如下图)。此外还可利用远缘杂交和染色体加倍的原理人工创造新物种，如八倍体小黑麦。3．物种形成的三个环节(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)隔离导致物种形成。三者关系如下图4．新物种形成与生物进化的关系【典例3】如图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是()A．a表示基因突变和基因重组，是生物进化的原材料B．b表示生殖隔离，生殖隔离是生物进化的标志C．c表示新物种形成，新物种与生活环境共同进化D．d表示地理隔离，新物种形成一定需要经过地理隔离[解析]突变(基因突变和染色体变异)和基因重组为生物进化提供原材料；生物进化的标志是基因频率的改变，不是生殖隔离；隔离是物种形成的条件，但有些生物没有经过地理隔离也会形成新的物种，如植物多倍体的形成。[答案]C[针对训练3]由于地震而形成的海洋中有大小相似的甲、乙两个小岛，某时间段内岛上鸟的种类和数量随时间变化的情况如下图所示，下列有关叙述中错误的是()A．两岛上的鸟类存在地理隔离，不同种的鸟类之间存在着生殖隔离B．甲岛较乙岛鸟种类增加更多，可能是甲岛的环境变化更大C．两岛的鸟类各形成一个种群基因库，且两个基因库间的差异越来越大D．两岛上鸟类的种类虽然不同，但最终两岛上鸟类的数量趋于相同[解析]A项中，两岛上的鸟类存在于不同区域，即存在地理隔离，不同种的鸟类之间存在着生殖隔离。B项中，环境变化较大，自然选择力度较大，形成的物种数目较多。C项中，两岛的鸟类各形成多个种群基因库。D项中，图示显示最终两岛上鸟类的数量趋于相同。[答案]C要点四分析生物多样性的形成1.生物多样性三个层次之间的联系(1)基因多样性：由于生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，进而出现了基因多样性。(