《种群基因组成的变化与物种的形成》课件-人教版1

实验：在一些生命周期较短的生物中，生物学家们可以观察到它们对于迅速变化的环境所作出的适应。科学家们研究了浅色和深色胡椒蛾的伪装适应，这种蛾在城市和农村都很常见，有些时候会停在树上休息。通常情况下它们是有斑纹的灰棕色，偶尔也有黑色，一些鸟以胡椒蛾为食，工业污染导致城市中许多树枝被煤烟灰染成了黑色，可以看到黑色树枝上停息有黑色的蛾。科学家们养了3000条毛毛虫以孵化成蛾，并给这些蛾的翅膀做上记号，以便重新捕捉时易于辨认哪些是实验用蛾，通过统计重新捕捉到的数量来反映出它们在环境中的存活情况。如下表一个个体在这一过程中性状增加或丢失了吗？个体可以演化吗？或者说，一个生物是否会对自然选择作出反应，增加或丢失某些性状特征呢？前面学过，是基因决定了个体的绝大多数性状（表现型），如牙齿的形状或花的颜色等。如果某一生物个体具有不适应环境的性状，那么它可能就无法生存和繁殖。所以在它的一生中，也不可能通过自然选择演化出适应环境的新表现型。第三节种群基因组成的变化与物种的形成种群演化，而非个体演化1.种群的概念生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群.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.一种群基因组成的变化（一）种群和种群基因库种群的特点种群是繁殖的基本单位种群是进化的基本单位。2.基因库的概念一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库3.基因频率的概念在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率A的基因频率=A的个数/A和a总个数此种基因的个数=纯合子个体数X2＋杂合子个体数种群中该对等位基因的总数=个体总数X21、如果A、a各占1/2，自由交配后代的情况2、计算并思考——发生这样的条件是什么？自然界存在这样的情况吗？思考：一种群繁殖若干代后，基因频率会发生变化吗？阅读P111的“思考•讨论”完成下表亲代基因型的频率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（）A()a()a()子一代基因型频率AA（）Aa()aa()子一代基因频率A（）a()子二代基因型频率AA（）Aa()aa()子二代基因频率A（）a()种群的基因频率会相同思考：（1）子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%亲代基因型的频率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（）A()a()a()子一代基因型频率AA（）Aa()aa()子一代基因频率A（）a()子二代基因型频率AA（）Aa()aa()子二代基因频率A（）a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%相同；基因型频率子一代与子二代相同（2）子二代与子一代、亲代相比，种群的基因频率相同吗？基因型频率呢？36%48%16%60%40%（3）子二代与子一代种群中，基因频率与基因型频率之间有什么规律？用数学方法讨论基因频率的变化——遗传平衡定律遗传平衡定律是由英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈迪——温伯格定律。他们指出，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，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。五个条件是：1.种群很大2.随机交配3.没有突变和重组4.没有个体迁入迁出5.没有选择遗传平衡定律也称哈迪—温伯格定律，其主要内容是指：在理想状态下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，即保持着基因平衡。该理想状态要满足5个条件：①种群足够大；②种群中个体间可以随机交配；③没有突变发生；④没有迁入和迁出；⑤没有自然选择。此时各基因频率和各基因型频率存在如下等式关系并且保持不变：设A=p，a=q，则A+a=p+q=1，AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1事实上，理想的条件很难存在。那么，影响基因频率的因素有哪些？汉水丑生侯伟作品•若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，因为(p＋q)=A%+a%=1，则（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。•AA的基因型频率=p2；•aa的基因型频率=q2；•Aa的基因型频率=2pq。解：在对某工厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。那么这个群体中色盲基因的频率为()A.4.5％B.5.9％C.6％D.9％XBY=378XBXB=360XBXb=30XbXb=10XbY=22XB的基因频率=30×1+360×2+378×1400×2+400×1Xb的基因频率=30×1+10×2+22×1400×2+400×1汉水丑生侯伟作品某地区每10000人中有一个白化病患者，求该地区一对正常夫妇生下一个白化病小孩的几率。解析：由题意可知白化病的基因型频率aa=q2=0.0001，得q=0.01，则p=0.99AA的基因型频率p2=0.9801Aa的基因型频率2pq=0.0198正常夫妇中是携带者概率为：2pq/(p2+2pq)=2/101则后代为aa的概率为：2/101×2/101×1/4=1/10201。突变对基因频率的影响1.突变（二）种群基因频率的变化现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化.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。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？2.突变为进化提供原材料例如：果蝇一组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？2×1.3×104×10-5个体×108种群=2.6×107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。2.突变为进化提供原材料某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型———有利与有害是相对的而不是绝对的这往往取决于生物的生存环境。3、突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？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！漂变对基因频率的影响——小种群偶然性19世纪工业革命前的曼彻斯特，环境优美，树干上长满灰色的地衣。灰色桦尺蠖是常见类型，灰色基因（s）的基因频率达到95%，黑色基因（S）只有5%左右。汉水丑生侯伟作品自然选择对基因频率的影响——主要的20世纪中叶，工业污染，地衣不能生存，煤烟将树皮熏成黑色。黑色桦尺蠖是常见类型，灰色基因（s）的基因频率降到5%，而黑色基因（S）的基因频率则定向上升到95%以上。汉水丑生侯伟作品课本113页计算填表（1）根据前面所学的知识你能做出假设吗？探究活动“探究自然选择对种群基因频率的影响”黑褐色树干上的桦尺蠖自然选择可以使种群的基因频率定向改变（三）自然选择对种群基因频率变化的影响探究活动（三）（2）1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？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%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低自然选择使种群的基因频率定向改变，故自然选择决定生物进化的方向桦尺蠖深色浅色栖息环境浅色（个体多）（个体少）栖息环境深色浅色深色s基因频率降低S基因频率升高s基因频率95%S基因频率95%（个体减少）（个体增多）迁移对基因频率的影响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，种群中相应的基因频率会下降。因此在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物向着一定的方向进化。自然选择直接作用于种群中的个体，对不同表现型的个体进行选择，从而引起相关基因的基因频率发生改变。汉水丑生侯伟作品生物进化的实质是基因频率的改变种群基因频率的改变，标志着生物的进化。回顾：现代生物进化理论的内容1.种群是生物进化的基本单位基因库基因频率2.突变和重组为生物进化提供原材料3.自然选择决定生物进化的方向4.生物进化的实质是种群基因频率的定向改变基因型频率课后拓展题3：碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005—2008年,该类抗生素在某医完住院患者中的人均使用量,以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。（2）试从进化的角度解释耐药率升高的原因。随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。原理纸片扩散法是将含有定量抗菌药物的滤纸片贴在已接种了测试菌的琼脂表面上，纸片中的药物在琼脂中扩散，随着扩散距离的增加抗菌药物的浓度呈对数减少，从而在纸片的周围形成一种浓度梯度。在药物扩散的同时，纸片周围抑菌浓度范围内的测试菌不能生长，而抑菌浓度范围外的菌株则继续生长，从而在纸片的周围形成透明的抑菌圈。1.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”。（一）物种的概念《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力因为骡子不能繁殖，不能算一个物种马和驴是不是一个物种？骡子能称为一个物种吗？《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载种群物种概念生活地域关系同一地点一定自然区域，同一地点、不同地点一个物种可以包括多个种群生活在同一地点的同种个体总和。彼此可以交配实现基因交流。是生物繁殖的基本单位。指分布在一定的自然区域内，具有一定的形态、结构和生理功能，而在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能产生可育后代的一群生物个体。种群与物种的区别《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载1.隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象叫做隔离。（二）隔离及其种类《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载2.隔离的类型地理隔离生殖隔离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。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《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载隔离：不同种群间的个体，在自然条件下，不能发生基因交流的现象。地理隔离生殖隔离原种群小种群遗传变异（有差异）新物种地理隔离基因频率定向改变生殖隔离自然选择（有差异）汉水丑生侯伟作品《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课件ppt课件免费课件优秀课件课件下载《种群基因组成的变化与物种的形成》课件人教版1课件优秀课