高中生物必修2优质课件10：7.2.1 种群基因频率的改变与生物进化

一、种群是生物进化的基本单位
1、种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。 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。
生活在这里的每一种动物、植物和微生物都构成一个种群。 生物个体通过繁殖将自己的基因传递给后代。
例：判断下列是否属于种群 （1）一个池塘中的全部鲤鱼 （2）一个池塘中的全部雄鲤鱼 （3）一个池塘中的全部鱼 （4）一片草地上的全部植物 （5）一片草地上的全部蒲公英 种群概念的要点： 1.同种生物的全部个体，概念的外延不能扩大，也不能缩小。 2.个体之间必须可以相互交配，实现基因的交流和传递。 3.一个物种可以形成很多种群。
➢ 如果上述基本前提不存在或者发生改变 ，种群的基因频 率还会保持不变吗？
➢ 能使种群基因频率发生变化的因素有哪些？ ①突变和基因重组； ②迁入和迁出； ③自然选择。
生物学上，把基因突变和染色体变异统称为突变。
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代和德国医生温伯格分别于 1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代——温伯格 定律，它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、 选择和迁移的条件下，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。
性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种 群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化呢？ 由此人们提出基因库和基因频率的概念。
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=
某基因的数目
该基因的等位基因的总数
40%
A的基因频率﹢ a的基因频率=1
AA+Aa+aa=1
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，所有的雌雄个体间都能自由交配 并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没 有作用，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算： (1)该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少？ (2)子代基因型的频率各是多少？ (3)子代种群的基因频率各是多少？ (4)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？
二、突变和基因重组产生进化的原材料
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。
现代遗传学表明：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。
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 频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有 害的，这取决于生物生存的环境。
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____ 频率会发生变化,但是_基__因__型__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。
基因频率的计算
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因为a，调查发现 AA、Aa、aa的个体分别占 30%、60%、10%、 那么A、a的基 因频率分别是多少？
A基因数=2×30﹢60=120个
a基因数=60﹢2×10=80个
A的基因频率=
120
____________
=
60%
200
= a的基因频率= 28000 ___________
种群基因频率的改变与生物进化
问题探讨
“中弱不胜触 ，外坚聊自 郛 ” ，这是苏东坡对蜗牛的 描述 。 如果在蜗牛壳为黄色 （aa）的群体中偶然出现一只 棕色（Aa）蜗牛壳的变异个体， 则棕色比黄色更容易被敌害发 现。
思考： 1.蜗牛的这种变异有利于生物进化吗？ 2.若棕色个体能很好地生存下来，它体内的A基因如何才能传递给 子代呢？
在满足以上五个条件下：
若种群中一等位基因为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。
基因频率的计算： （1）通过基因型计算基因频率： （2） 通过基因型频率来计算基因频率： 计算时需用遗传平衡公式:(p+q)2=p2+2pq+q2 =1。若种群 中一对等位基因为A和a，设p为A，q2为aa的基因型频率， 2pq为Aa的基因型频率。这一公式反映的是在遗传平衡时， 基因频率和基因型频率的关系。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。
亲代基因型的频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的比率
A(30%) A(30%) a( 30%) a( 10% )
子代基因型频率 AA( 36%) Aa( 48% ) aa( 16% )
子代基因频率
A ( 60% )
a( 40% )
2.上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的 种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？ 3.如果该种群出现新的突变型(基因型为A2a或A2A2)，也就是产 生新的等位基因A2，种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率 可能会怎样变化？
种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。这句话 表明种群在进化过程中处于什么地位？
说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。
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
配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
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？
× 100%
5、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。
一个种群所有 个体各自有自己 的基因，共同构 成了种群的基因 库。它们各自的 基因都是基因库 的一部分。个体 间的差异越大， 基因库也就越大。
生物进化其实就是种群基因频率改变的过程。
人类把鲫鱼的后代 培育成金鱼，实质就是 通过选择改变基因频率。 从图中看，红色基因的 频率显著提高了。