种群基因频率的改变与生物进化 (1)
种群基因频率的改变与生物进化
种群基因频率的改变与生物进化第1课时种群基因频率的改变与生物进化[学习目标] 1.评释种群、基因库和基因频率的概念。
2.种群基因频率的谋略和影响因素。
3.评释生物进化的实质。
一、种群是生物进化的基本单位1．种群的概念及特点(1)概念：生活在一定地区的同种生物的全部个别。
如一片树林中的全部猕猴或一个湖泊中的所有鲤鱼都可以看作一个种群。
(2)特点：种群是生物进化的基本单位，种群中的个别彼此可以交配，议决交配繁殖将各自的基因传给后代。
种群也是生物繁殖的基本单位。
2．基因库一个种群中全部个别所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。
3．基因频率(1)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率。
(2)谋略：基因频率＝种群中某基因的总数该基因及其等位基因的总数×100%。
(3)影响因素：突变、选择、迁移等。
例1下列关于种群的叙述中，不正确的是()A．种群是生物进化的基本单位B．种群内个别间彼此可以交配，并议决繁殖将各自的基因传给后代C．两个池塘内的全部田鸡是一个种群D．一个树林中的全部杜鹃是一个种群答案C剖析在一定地区内(即联合所在)同种生物的全部个别叫做种群，两个池塘内的全部田鸡，属于两个种群。
例2某相对独立的海岛上，原有果蝇20 000只，此中基因型为AA、Aa和aa的果蝇分别占15%、55%和30%。
若此时从岛外侵犯了2 000只基因型为AA的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则理论上F1中A的基因频率约是()A．43% B．48%C．52% D．57%答案 B剖析 原海岛上基因型为AA 的果蝇的数量为20 000×15%＝3 000只，基因型为Aa 的果蝇数量为20 000×55%＝11 000只，基因型为aa 的果蝇数量为20 000×30%＝6 000 只，侵占2 000只基因型为AA 的果蝇后，基因型为AA 的果蝇数量为5 000只，该岛上果蝇种群总数量为22 000只，所以各种基因型的果蝇的基因型频率分别为AA ＝5 000÷22 000＝522，Aa ＝11 000÷22 000＝1122，aa ＝6 000÷22 000＝622，故A 的基因频率＝522＋12×1122＝2144≈48%。
《第7章第2节现代生物进化理论的主要内容》
黑色基因（S）频率为5% 浅灰色基因（s）频率为95%
20世纪，桦尺蠖种群中
黑色基因（S）频率为95% 浅灰色基因（s）频率为5%
㈢ 自然选择决定生物进化的方向
19世纪中叶以前 S：5%以下
桦尺蠖
20世纪中叶 S：95%以上
㈢ 自然选择决定生物进化的方向
19世纪中叶以前 S：5%以下
使基因频率定向改变
㈢ 自然选择决定生物进化的方向
淘汰不利变异个体 积累有利变异个体
使基因频率定向改变
生物进化实质
㈢ 自然选择决定生物进化的方向
在经常刮大风的海岛上， 无翅或残翅昆虫特别多。
突变的有害和有利并不是绝对的，取决于 生存环境。
㈡ 突变和基因重组产生进化的原材料
1. 突变
基因突变 染色体变异
2. 突变 基因重组
㈡ 突变和基因重组产生进化的原材料
1. 突变
基因突变 染色体变异
2. 突变 基因重组
种群出现大量可遗传变异， 为生物进化提供原材料。
3.基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因。
一 种群基因频率的改变与生物进化 ㈠种群是生物进化的基本单位：
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：
一 种群基因频率的改变与生物进化 ㈠种群是生物进化的基本单位：
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。
例.某植物种群中基因型为AA的个体占30%，基因型 为aa的个体占10%，请回答： ⑴这个种群中基因A的频率为_6_0_%__，a的基因频率为
_4_0_%__。
⑵这个种群自交一代后，基因型AA的个体占__4_5__%， aa个体占 _2_5__%。
18.种群基因频率的改变与生物进化
18、种群基因频率的改变与生物进化【学习目标】1、说明种群是进化的基本单位2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化3、解释突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因4、举例说明自然选择作用可以使种群基因频率发生定向改变学习重难点：种群是生物进化的基本单位,基因频率的概念，自然选择在生物进化过程中的作用，隔离的概念和，以及物种形成的方式；基因频率的计算公式。
知识建构一、种群是生物进化的基本单位1、种群（1）概念：。
（2）特点：不是机械地集合在一起。
个体之间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。
所以种群也是生物繁殖的基本单位。
2、基因库：。
3、基因频率：。
二、突变和基因重组产生生物进化的原材料1、回忆变异类型生物的变异2、在自然情况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物进化有重要意义吗？例如：每个果蝇约有104对基因，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)，请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少? 基因突变数是________________________。
这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。
而且突变的有利或有害并不是绝对的，它取决于生物的____ ____。
3、突变和基因重组产生的变异有方向吗？由于突变和基因重组都是________、___ ____，因此它们只是提供了____ ____，不能决定生物进化的方向。
三、自然选择决定生物进化的方向：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。
典型例题1：中心血防站调查了1788个MN血型的人，其中397人是M型(LMLM)，861人是MN型(LMLN)，530人是N型(LNLN)，请分别计算LM和LN的基因频率。
解析：本题考查基因频率的计算方法。
据题意可知，M 型者含有两个LM 基因，MN 型者含有一个LM 和一个LN 基因，N 型者含有两个LN 基因。
种群基因频率的改变与生物进化
的，因而基因频 率总是要发生 改变，也就是说
进化在任何种 群中都是必然 要发生的。
例：在某一种群中，已调查得知，隐 性性状者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么该性状的AA、Aa基因 型个体出现的频率分别为（A ）
A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36
哈代-温伯格定律（遗传平衡定律）
1908年，英国数学家哈代和德国医生温伯格分 别提出关于基因稳定性的见解。他们指出，一个有 性生殖的自然种群中，在符合以上五个条件的情况 下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在 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。
基因频率与基因型频率的关系
48% 16%
60% 40%
子二代
36% 48% 16%
60%
40%
子三代
36% 48% 16% 60% 40%
通过计算,我们可以得到如下结论:
在满足5个基本前提的情况下：种群中，亲子 代之间的_基__因__型__频率不变,_基__因__频率保持固定不 变。
这5个条件是： ①种群足够大； ②种群中个体间的交配是随机的； ③没有基因突变发生； ④没有迁入和迁出； ⑤没有自然选择。
因的频率应为（ C ）。
A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%
15＋2＋14
色盲（b）基因频率＝
× 100%
200×2＋200
＝5.17％
据调查得知，某学校的学生 中各血型的比率如下：
IAIA 20% IBIB 10% IAIB 10%
IAi 30% IBi 20% ii 10%
种群基因频率的改变与生物进化课件2021-2022学年高一下学期生物人教版必修
全部等位基因的总数
（4）基因型频率：在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比率。
基因型频率 = 种群中该基因型个体的数目 × 100%
全部个体的总数用数学Fra bibliotek法讨论基因频率的变化
1
假设上述昆虫种群非常大
2 所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代
3
没有迁入和迁出
4 自然选择对翅色这一相对性状没有作用
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。 生物进化的实质是 基因频率 发生改变。
二 突变和基因重组产生进化的原材料
自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多 数是有害的，为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？
果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是10－5， 一个约有109个果蝇的种群每一代出现的基因突变数是多少？
种群的基因频率会同子一代一样吗?
用数学方法讨论基因频率的变化
1
假设上述昆虫种群非常大
2 所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代
3
没有迁入和迁出
4 自然选择对翅色这一相对性状没有作用
5
基因A和a都不产生突变
亲代
AA
基因型频率 （30％）
Aa （60％）
aa （10％）
配子比率 A_3_0_％__ A _3_0_％__ a _3_0_％__ a _1_0_％__
ss
基因 S
频率
s
讨论：
第1年 10% 20% 70% 20% 80%
第2年 11.5% 22.9% 65.6% 23% 77%
第3年
13.1% 26% 60.9% 26.1% 73.9%
第4年 14.6% 29.3% 56.1% 29.3% 70.7%
种群基因频率的改变与生物进化教学设计
种群基因频率的改变与生物进化-----教学设计一、教案背景1、面对学生：高中2、学科：生物3、学生准备：（1）复习孟德尔分离定律（2）预习本节的内容熟悉种群、基因库、基因频率等基本概念（3）查阅与现代生物进化理论有关的资料二、教学课题人教版必修二《遗传与进化》第七章第二节第一部分——种群基因频率的改变与生物进化教材分析“种群基因频率的改变与生物进化”是人教版高中生物必修2第七章第二节第1部分的内容。
这是一节理论性非常强的课，表面上看似简单，但要从数学角度量化生物进化的本质，难度还是比较大的。
根据《生物课程标准》对本节课的要求，教学中应在简单评价了达尔文进化理论具有一定的历史局限性之后，着重于“从性状水平深入到基因水平，从个体水平上升华到种群水平”方面的阐述，使原有进化理论得以修正和扩展。
教学目标1、知识目标：解释种群、种群基因库、基因频率等概念。
2、能力目标：（1）解释生物界的现象，培养学生理论联系实际，正确认识自然的能力以及分析问题和解决问题能力。
（2）基因频率的计算，掌握运用具体科学方法的能力。
3、情感目标：形成生物进化的观点。
探讨生物进化思想对人们观念的影响。
课时安排：2课时，本节为第一课时三、重点难点（1）教学重点：种群、种群基因库、基因频率等概念。
（2）教学重点：基因频率的概念及运算；、生物进化的本质是种群基因频率的改变。
四、教学方法教法：本节课主要采取以启发式教学原则为基础，适当地加以讲授法、讨论法、自学阅读法、综合分析法等。
学法：在学法指导上采用知识迁移法，逻辑推理分析与总结方法等。
五、教学准备结合教参，和他人优秀教案进行教学设计，在百度文库中搜索《种群基因频率的改变与生物进化》ppt课件进行选择、修改、补充、整理等处理使之更加适合课堂教学。
六、教学过程1、引入【百度搜索】视频/programs/view/xo-Nlye8H8A先让学生观看一段表面看似“搞笑”，实质隐含了关于生物进化信息的视频，通过视频内容的讨论，可看出达尔文的自然选择学说中的某些观点与现代遗传学所揭示的遗传和变异的本质之间有冲突，进而导入本节课要探究的问题—种群基因频率的改变与生物进化。
课时作业(十八) 种群基因频率的改变与生物进化
课时作业(十八)种群基因频率的改变与生物进化[基础小练]1．种群是生活在一定区域的同种生物的全部个体。
种群中的个体通过繁殖将各自的基因传递给后代。
下列叙述中正确的一组是()①种群基因频率的改变导致生物进化②自然选择使种群基因频率发生定向改变③种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关④种群通过个体的进化而进化A．②③B．①②C．①③D．①④答案：B解析：种群中基因频率发生了变化，一定发生了生物的进化；自然选择会使种群发生定向改变，而种群基因频率的变化不只来自于自然选择，还有可能是基因突变等原因；种群才是生物进化的基本单位。
2．下列关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a 频率的叙述，错误的是()A．在某种条件下两种基因的频率可以相等B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零答案：B解析：两种等位基因的频率可以相等；基因频率的变化与自身的遗传变异也有关；频率高的基因控制的性状更能适应环境；在持续选择条件下，可淘汰掉某种基因。
3．某经常刮大风的海岛上生活着一群昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系如图中曲线。
下列叙述正确的是()A．该昆虫的性状分歧是自然选择的结果B．上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的C．在生存斗争中，生物和无机环境之间进行着相互选择D．自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用有所差别答案：C解析：性状的分歧即新性状的出现是基因突变的结果，而不是自然选择的结果；适应环境的就是被环境选择后保留的，虽然有不同的翅长，但还是定向的；对于生物与非生物环境来说它们的选择是相互的；自然选择都是使种群基因频率定向改变。
4．假设某动物种群中，最初一对等位基因B、b的频率B＝0.75，b＝0.25，若环境的选择作用使B基因的频率不断降低，若干代后B、b的频率B＝0.25，b＝0.75。
下列有关叙述不正确的是() A．在整个过程中，群体中Bb的基因型频率先增后减B．该动物群体发生了进化C．等位基因B(b)的产生来自于基因突变D．该动物群体所处的环境没有发生变化答案：D解析：本题通过基因频率的变化，考查获取信息能力和分析判断能力，难度中等。
7-2现代生物进化理论的主要内容
第7章· 第2节
红对勾系列丛书
5．生殖隔离的形成包括(
)
①动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配
②植物因开花季节和形态不同而不能交配
③动物胚胎发育早期死亡 ④产生的杂种后代没有生育能力
第7章· 第2节
红对勾系列丛书
A．①②
C．①②④
B．①②③
D．①②③④
解析：生殖隔离包括动物因求偶方式、繁殖期不同，
第7章· 第2节
红对勾系列丛书
(3)______________________是生物进化的原材料；
________决定生物进化的方向。 (4)若某一种群，由于生存环境的改变形成了生活在 不同地区的两个种群，这两个种群之间已形成了 ________隔离，当形成了________隔离时，它们就会成 为两个不同物种。
第7章· 第2节
红对勾系列丛书
3)图(2)所示的过程说明，自然环境的变化引起不同
性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的 ________发生了改变。 (5)从生物多样性角度分析，图(2)所示群体中不同个 体的存在反映了________多样性；若从分子水平检测这 种多样性，可采用的简便技术是________。
第7章· 第2节
红对勾系列丛书
答案：(1)种群
(3)突变和基因重组
(2)种群基因频率发生了变化
自然选择 (4)地理 生殖
第7章· 第2节
红对勾系列丛书
14．(13 分)(2009· 上海卷)回答下列有关生物进化的问 题。
第7章· 第2节
红对勾系列丛书
(1)图(1)表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、
Z表示生物进化中的基本环节。X、Y分别是________、 __________。 (2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体 的总和称为________，这是生物进化的____________。
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3、突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形 成的三个基本环节；
通过它们的综合作用，种群产生分化，最终 导致新物种的形成。
总结
●种群是生物进化的基本单位 ●生物进化的实质在于种群基因频率的改变。 ●突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三 个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料， 自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的 方向，隔离是新物种形成的必要条件）。
(二)、突变和基因重组产生进化的原材料
可遗传变异为进化提供了原材料
基因突变 染色体变异 基因重组 突变
特点：随机、不定向 结果：不能决定生物进化的方向，只是提供进 化的原材料。
实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫 特别多
（三）、自然选择决定生物进化的方向
从宏观（性状）上来看进化过程：性状与环境色彩相似， 较能适应环境而大量生存；性状与环境色彩差异很大，易被捕 食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。 从微观（基因）来看进化过程为：淘汰不利变异的基因， 保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。
原因 ：淘汰不利变异基因、积累有利变异 基因。 结果： 使基因频率定向改变。 结论：自然选择决定生物进化的方向
变异是不定向的，自然选择是定向的.
生物进化过程的实质:
种群基因频率发生变化的过程。
种群中的基因频率是可以改变的，导致基因频 率改变的因素是：突变、基因重组、自然选择、遗 传漂变、迁移等。
解:
某基因的数目
基因频率=
全部等位基因的总数
×100%
=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率
即：PA=PAA+1/2PAaຫໍສະໝຸດ A的基因频率为:PA=
a的基因频率为：
2×AA＋Aa 2(AA＋Aa＋aa)×100% 2×aa＋Aa =60%
Pa=
=40%
2(AA＋Aa＋aa)×100%
一对等位基因的频率之和为1
基因频率与基因型频率的关系
处于平衡状态的种群，一对等位基因A和a， A的基因频率为p，a的基因频率为q，则： AA的基因型频率为p2 Aa的基因型频率为2pq aa的基因型频率为q2 哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为： (p+q)2=p2+2pq+q2=1
=
PAA+PAa+Paa
例、在某一种群中，已调查得知，隐 性性状者（等位基因用A、a表示） 占 16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体 出现的频率分别为（ A） A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36
遗传漂变
在一个种群中，某种基因的频率为1﹪，如果 这个种群有100万个个体，含这种基因的个体就 有成千上万个。如果这个种群只有50个个体， 含这种基因的个体就只有1个。在这种情况下， 可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配，而使 这种基因在种群中消失，这种现象叫遗传漂变。 一般种群越小，遗传漂变越显著。
2、基因库：
一个种群的全部个体所含的全部基因
每一个种群都有它的基因库，种群的个体一代 一代地死亡，但基因库却在代代相传过程中保 持和发展。 3、基因频率 某个基因占全部等位基因数的比例
例题: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?
物种形成的三个环节：
（1）突变和基因重组 :产生生物进化的原材料
（2）自然选择 ：使种群的基因频率定向改变 并决定生物进化的方向
（3）隔离：新物种形成的必要条件
现代生物进化理论的基本观点
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点： 1、种群是生物进化的基本单位； 2、生物进化的实质在于种群基因频率的改变；
各岛屿环境不同，自然选择导致不 同种群的基因频率改变有所差异
长此以往，不同种群基因 库形成明显差异
最终产生生殖隔离，物种形成
物种的形成：物种形成的方式有多种，经 过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常 见的方式。
思考：物种的形成都需要先地理隔离吗？ 如：二倍体西瓜和四倍体西瓜 骤变式物种形成 因此隔离是物种形成的必要条件。
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点：
三 共同进化与生物多样性的形成
（一）共同进化：
捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
捕食者所捕食的大多是被捕食者中年 老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进 种群发展的作用。
“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能将所有 的猎物吃掉，否则自己也无法生存。 “收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物 种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态 系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成 腾出空间有利于增加物种的多样性。
迁移
在一个种群中，如果含有A基因的个体比含 有a基因的个体更多地迁移到另一地区，那么， 这个种群中A基因和a基因的频率就会发生相应 的变化。
二、隔离与物种的形成
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。
不同物种特点：一般不能交配，即使交配成功， 也不能产生可育的后代。（生殖 隔离）
生殖隔离
马
驴
骡
地理隔离
同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种 群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
世界各 地的人虽然 各有不同， 但他们之间 可以彼此通 婚，并且产 生可育的后 代。因此， 全世界的人 在生物学上 属于同一个 物种——智 人。
2.隔离在物种形成中的作用
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。 地理隔离 类型
哈迪-温伯格定律（遗传平衡定律）
1908年，英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提 出关于基因稳定性的见解。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，各等位基 因的频率和等位基因的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。 这五个条件是：1、种群很大 2、个体之间随机交配 3、没有突变产生 4、没有个体迁入迁出 5、没有自然选择
生殖隔离
新物种形成
原来同一物种
不同的基因库 地理隔离 产生不同的突 不同的 变和基因重组
种群
生殖隔离
自然选择 不同的种群的
基因库出现明 显差异
不同的物种
加拉帕戈斯群岛不同种地雀形成图解
原始地雀 分布于不同岛屿上 （地理隔离） 各地雀种群出现不同 突变和基因重组
不同种群基因频率发生不同变化
不同种群间无基因交流