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第三节种群基因组成的变化与物种的形成必修二6.3种群基因组成的变化与物种的形成（82张PPT）必修二6.3种群基因组成的变化与物种的形成（82张PPT）学习目标1、通过具体的实例说明种群、基因库、基因频率、物种、地理隔离、生殖隔离的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变化。2、阐明可遗传变异为进化提供原材料。3、通过探究自然选择对种群基因频率变化的影响，理解自然选择决定生物进化的方向。4、结合隔离的类型和实例，分析隔离在物种形成中的作用。1、种群生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.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.相关概念：一、种群基因组成的变化：说明种群是生物繁殖、进化的基本单位。种群例1、下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水草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.一个池塘中全部鱼例1、下列属于种群的是（）A.一块水田里的全部水草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、基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库.检测、下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是（）A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B.生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群的繁殖而代代相传C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D.基因突变或改变基因库的组成检测、下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是（）A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B.生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群的繁殖而代代相传C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D.基因突变或改变基因库的组成C3、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值，叫作基因频率.相关概念：种群和种群基因库：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X2该基因数（A或a）全部等位基因数（A＋a）×100%4、基因型频率在一个种群基因库中，某种基因型占全部个体的比率。该基因型个体数（AA或Aa或aa）种群个体总数×100%基因型频率=种群和种群基因库：基因频率的计算：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？A=30×2+60_______200=60%200a=10×2+60_______=40%A+a=1方法一：概念法：种群和种群基因库：基因型频率=某基因型的个体在种群中所占的比例方法二：通过基因型频率计算基因频率的计算：A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率A=30%+1/2×60%=60%练习：AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a的基因频率是多少？（）A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%练习：AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a的基因频率是多少？（）A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%D小结：位于Ⅹ染色体上的基因频率计算Ⅹb的基因频率=×100%Ⅹb+ⅩBⅩb注意：男性个体只有一条性染色体含有该类基因；女性个体中两条性染色体均含有该类基因。Ⅹb=×100%女性人数×2+男性人数女色盲人数×2+男色盲人数+女携人数例、Ⅹ染色体上基因的基因频率的实际计算在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？Xb=1×2+3+4___100×2+100=3%例5、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的频率为多大？例6、据调查，某小学的小学生中，基因型的比例为XBXB（42.32%）、XBXb（7.36%）、XbXb（0.32%）、XBY（46%）、XbY（4%），则在该地区XB和Xb的基因频率分别是多少？位于X染色体上的基因频率计算例5、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的频率为多大？例6、据调查，某小学的小学生中，基因型的比例为XBXB（42.32%）、XBXb（7.36%）、XbXb（0.32%）、XBY（46%）、XbY（4%），则在该地区XB和Xb的基因频率分别是多少？92%8%位于X染色体上的基因频率计算5×2+15+11200×2+200×100%=6%Xb=用数学方法讨论基因频率的改变假设的昆虫群体满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，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，④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没作用）⑤没有基因突变和染色体变异。根据孟德尔的分离定律试计算：亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()亲代产生配子总数A()a()子一代基因型频率AA()Aa()aa()子一代基因频率A()a()尝试计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率根据孟德尔的分离定律试计算：亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()亲代产生配子总数A()a()子一代基因型频率AA()Aa()aa()子一代基因频率A()a()尝试计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率30%30%30%10%36%48%16%60%40%60%40%亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%基因频率亲本与子代相同，基因型频率从子一代开始就稳定下来了。亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%基因频率亲本与子代相同，基因型频率从子一代开始就稳定下来了。•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。用数学方法讨论基因频率的变化：满足5个前提条件情况下：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。哈迪—温伯格平衡定律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.个体繁殖和生存的机会相等但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。这是因为，第一：足够大的种群是不存在，而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。思考3：如果:该种群出现新的突变型性（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。跟踪训练:某昆虫种群中有一对等位基因Aa，A的基因频率为10%，a的基因频率为90%，那么AA、Aa、aa三种基因型频率分别是多少?利用遗传平衡定律求基因型频率跟踪训练:某昆虫种群中有一对等位基因Aa，A的基因频率为10%，a的基因频率为90%，那么AA、Aa、aa三种基因型频率分别是多少?利用遗传平衡定律求基因型频率AA=1%Aa=18%aa=81%跟踪训练、调查发现男性色盲大约占男性人群的7%，根据这一概率推算，女性色盲占人群的比率大约为()A．0.25%B．0.49%C．0.7%D．1.4%例7已知苯丙酮尿是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000，请问在人群中该丙苯酮尿隐性致病基因（a）的基因频率以及携带此隐性基因的携带者(Aa)基因型频率各是多少？跟踪训练、调查发现男性色盲大约占男性人群的7%，根据这一概率推算，女性色盲占人群的比率大约为()A．0.25%B．0.49%C．0.7%D．1.4%B例7已知苯丙酮尿是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000，请问在人群中该丙苯酮尿隐性致病基因（a）的基因频率以及携带此隐性基因的携带者(Aa)基因型频率各是多少？a=1%Aa=1.98%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.种群基因频率的变化：变异思考1：所有的变异都能导致基因频率的变化吗？`为什么?1.不遗传的变异不能改变基因频率;2.基因突变是基因频率改变的主要因素;3.染色体结构的变异不一定影响基因频率;4.基因重组只影响基因型频率,不影响基因频率;思考2：基因突变和染色体变异有什么异同?1.都具有突发性、低频性、不定向性；2.都能改变基因频率(染色体变异有些`形式例外).只有可遗传的变异才能导致下代基因型频率和基因频率的改变。思考3：突变和基因重组对于种群的遗传组成的改变一样吗?不一样，只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，才能改变基因频率；基因重组中基因本身没有发生变化，所以基因频率并没有发生变化，变化了的只是基因型频率。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？突变为生物进化提供原材料：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？2×1.3×104×10-5×108=2.6×107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。突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？突变为生物进化提供原材料：基因突变基因重组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有性生殖可遗传变异的形成:变异是不定向的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！种群基因频率的变化：（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”自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择对种群基因频率变化的影响：桦尺蛾体色的变化黑色(S),浅色（s)s95%以上S95%以上工业革命，煤烟污染，树皮被熏黑（2）1870年桦尺蛾的基因型频率为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蛾的生存，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，桦尺蛾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%升高降低自然选择对种群基因频率变化的影响：2、在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？直接受选择的是表型（体色），而不是基因型。基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。讨论：1、树干变黑会影响桦尺蛾种