种群基因频率的改变与生物进化解析
3、突变和基因重组只产生生物进化的原材料， 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。
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＝
该基因的总数 该等位基因的总数
5.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？
30×2+60
A= ________________________
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也没有基因突变和染色体变异。
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%)
在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄 配子：
卵子 精子
A 60%
a 40%
遗 传
A 60% AA 36% Aa 24%
平 衡
a 40% Aa 24% aa 16%
定 律
其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。 则p+q=1，(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1 并得出p2代表AA的频率， q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。
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？ 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。
这些金鱼各自有自己 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。个体数 目越多，个体间的差 异越大，基因库也就 越大。
在自然界中，没有哪一个体是长生不死的， 个体的表现性型也会随着个体的死亡而消失， 但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传 给后代，因此研究生物的进化，仅仅研究个体 的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研 究群体的基因组成变化，这个群体就是种群。
种群是生物进化的基本单位
（一）种群是生物进化的基本单位
哈代-温伯格定律可用数学方程式表示： (p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1
其中p代表A基因的频率，q代表a基因的 频率。p+q永远为1，p2代表AA的频率， q2代 表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。
例2:某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查
时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11 人.，求XB,Xb的频率。
=
200
60%
10×2+60
A
a=
________________________
200
= 40%
+ a
=
1
此种基因的个数=纯合子个体数 × 2＋杂合子个体数
种群中该对等位基因的总数=个体总数 × 2
探究活动
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，
遗传平 衡状态
Aa、 aa的基因型频率各是 0.16 0.48 0.36 。
该种群中所有成熟个体自由交配一次，产生的后代个 体中A的频率是 0.4 ， a的频率是 0.6 。
影响种群基因频率变化的根本原因是什么？ 变异
变异的类型有那些？ 不能遗传的变异
基因突变 可遗传的变异 基因重组
染色体变异
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
解: Xb%= 5×2 ＋15 ＋11 200×2 ＋200
×100% = 6%
XB%=1—6% = 94%
如果某基因在X染色体上，而在Y染色体上没有该基因 及其等位基因，则公式可以转变成
某基因总数 基因频率=
2X女性个体数+男性个体数
练习、在一个足够大的种群中，A的频率是0.4，a的 频率是0.6，若各种条件稳定不变，则该种群中AA、
自然界的物种实际上是以一个个种群存在的， 种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为 研究生物与环境的关系和物种的变化带来 了方便。
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，并通过繁殖将各自的 基因传给后代。
思考：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？
亲代 子一代
基因 型频 率
基因 频率
AA 30% Aa 60% aa 10% A 60% a 40%
Байду номын сангаас
36%
48% 16%
60%
40%
子二代
36%
48% 16%
60%
40%
子三
代36% 48% 16%
60%
40%
哈代——温伯格定律：
一个有性生殖的自然种群中，在符合5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。
1、种群概念：
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
卧龙自然保护区 猕猴
判断下列是否属于种群
（1）一个池塘中的全部鱼 否 （2）一个池塘中的全部鲤鱼 是 （3）两个池塘内的全部青蛙 否 （4）一片草地上的全部植物 否 （5）一片草地上的成年梅花鹿 否
庙里的一群和尚也属于种群吗 ？
人们为什么要提出“种群”这个概念呢？
第2节 现代生物进化理论的主要内 容
一、种群基因频率的
改变与生物进化
问题探讨
把自己想象成虎体内的一个基因。你不仅不愿意 自己在虎的后代中消失，而且想让越来越多的虎 拥有自己的拷贝。你怎样才能达到这一目的呢？ 你将选择做什么样的基因？
幼虎
一个基因所控制的性状 对个体生存和繁殖后代 的贡献越大,拥有该基 因的个体的可能越多! 当然就会使越来越多的 虎拥有自己的拷贝!
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率是？
2×104×10－5×109＝2×108
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
1、种群是由许多个体组成的，每个个体的每个 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
对生物进化的理解
对生物进化的理解
生物进化是指生物种群基因频率随时间而发生改变的过程。
这个过程通常由自然选择和遗传漂变等机制引起，导致生物种群的基因频率发生变化，进而影响生物的适应性、形态和行为等方面。
生物进化可以从微观和宏观两个层面理解。
在微观层面，生物进化涉及基因突变、基因重组和自然选择等过程。
基因突变是指基因序列中的随机变化，可以产生新的等位基因。
基因重组则是在有性生殖过程中，来自父本和母本的染色体上的基因进行重新组合，形成新的基因型。
自然选择是指那些适应环境的个体更容易生存和繁衍后代，使得适应性的基因在种群中逐渐增多。
在宏观层面，生物进化表现为物种的形成和灭绝。
随着时间的推移，生物种群之间的遗传差异逐渐积累，导致生殖隔离的出现，最终形成新的物种。
同时，由于环境的变化和种间竞争等原因，一些物种可能会走向灭绝。
生物进化的机制非常复杂，涉及到多个学科领域的知识。
现代生物学已经通过大量的实验和观察证实了生物进化的存在，并且提出了许多关于生物进化的理论和模型。
这些理论和模型不仅有助于我们更好地理解生物进化的机制和过程，还有助于我们预测生物种群的未来变化，为保护生物多样性和生态系统的稳定提供科学依据。
7.2.1基因频率的改变和生物进化课件人教版生物必修二
（4）想一想，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？
P
F1
F2
配
♂ A或♀A 60% ♂ A或♀A 60%
子
♂ a或♀a 40% ♂ a或♀a 40%
基
因 p(AA)= 30% p(AA)= 36%
p(AA)= 36%
型 p(Aa )= 60% p(Aa )= 48%
频
率 p(aa ) =10%
Xb的基因频率分别是
A．60%、8%
B．80%、92%
C．78%、92% D．92%、8%
XB=（42.32%×2+7.36%+46%）/ [（42.32%+7.36%+0.32%）×2+46%+4%]=92% D
据调查得知，某小学的学生中基因型及比例为 XBXB：XBXb：XbXb：XBY：XbY=44%：5%：1%：43%：7%， 则Xb的基因频率为（ ）
事实上，对自然界的种群来说，哈代－温伯格平 衡是不存在的。
例如，昆虫翅色与环境色彩较一致的，被天 敌发现的机会就少些，自然选择是不可抗拒 的，始终发挥作用。
例如，基因突变具有普遍性，因此经过代代遗传基 因突变必然对种群的基因频率产生影响，使基因的 频率发生改变。
达尔文曾经明确指出，可遗传的变异是生物进化的原 材料。没有可遗传变异，生物不可能进化。
A. 13.2%
B. 5%
D
C. 14%
D. 9.3%
用数学方法讨论基因频率的变化
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：
种群的基因频率和生物进化
03
适应性突变
突变发生的频率较低，但随着时 间的推移，突变积累会导致种群 基因频率发生变化。
某些突变可能增加个体的适应性 ，从而影响种群的基因频率和生 物进化。
基因流与基因频率变化
基因流
不同种群之间的基因流动，即基因的迁移和交换 ，会影响种群的基因频率。
地理隔离
地理隔离可能导致种群间的基因流受限，使种群 基因频率发生变化。
03
CATALOGUE
生物进化实例
物种形成
01
物种形成是指生物种群在进化过程中，由于基因变异和自然选 择导致基因频率发生变化，最终形成新物种的过程。
02
物种形成是生物多样性的重要来源，也是生物进化的重要驱动
力。
物种形成的过程通常包括种群分化、地理隔离和基因频率定向
03
改变等阶段。
适应性进化
适应性进化是指生物种群在面对特定的环境压力时，通过自然选择和基因 突变，逐渐适应环境并产生适应性特征的过程。
生物多样性的利用
种群基因频率和生物进化对于生物资源的可持续利用也具有 重要意义。通过研究物种的进化过程和适应性，可以更好地 了解物种的生态学特征和生物学特性，从而更有效地利用生 物资源。
人类对生物进化的影响
人类对生物进化的驱动
人类的活动对生物进化产生了深远的影响。 例如，人类对某些物种的过度捕捞、猎杀或 种植等行为，可能会导致这些物种的基因频 率发生变化，进而影响其进化方向。
分子标记
利用DNA分子标记技术，检测种群中个体的基因型 ，分析基因频率和遗传多样性，为生物进化研究提 供证据。
蛋白质组学
研究蛋白质的表达和功能，了解种群中个体 之间的蛋白质差异，揭示生物进化的分子机 制。
种群基因频率的改变与生物进化说课一等奖
种群基因频率的改变与生物进化松滋三中叶灵（指导老师：黄晓东毛安福)一、说教材地位、作用《种群基因频率的改变与生物进化》是人教版必修二“遗传与进化”模块第7章第2节的第一部分内容。
对于本节内容，课程标准的要求是“说明现代生物进化理论的主要内容。
”教材利用为什么说种群是生物进化的基本单位？种群的基因频率为什么会发生变化？自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？这三个问题形成的主线引导学生自己去体会现代生物进化理论的主要内容。
本节内容是在学生学习了有关遗传学知识及现代生物进化理论的由来基础上来进行学习的，可以说这节内容很好的将前面所有的知识进行了总结并提升到理论实质的高度上来，也为物种及生物多样性的学习做好铺垫。
二、课程教学目标及重难点根据教学大纲中课程目标，教材内容以及学生实际情况确定以下教学目标：知识方面（1）理解种群、基因库、基因频率、物种等概念。
（2）正确描述现代生物进化理论的主要内容。
能力方面（1）运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
（2）运用生物进化观点解释一些生物现象。
情感态度与价值观方面（1）形成生物进化的观点。
（2）探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
说明：在教学中我将侧重完成知识目标及能力目标，让学生利用相关的知识和能力再结合课后收集相关资料来实现情感态度与价值观方面的目标。
教学重点（1）种群的基因频率。
（2）突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用。
依据：本节内容核心就是讨论种群基因频率变化规律与进化的关系，因此基因频率的概念、计算方法是完成教学目标的基础。
并结合课程标准要求确定了教学重点。
教学难点（1）基因频率（2）自然选择对种群基因频率的影响。
依据：基因频率的概念比较抽象，学生不易理解，同时学生对不能亲身体验的推测提不起学习兴趣，因此我将基因频率及自然选择对种群基因频率的影响定为教学难点。
三、说教学方法说教法本节内容相对抽象，因此在教学上我采用创设情景，设问题引导学生讨论，再归纳总结得出结论。
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%。
原创2：7.2.1种群基因频率的改变与生物进化【精讲精析】
新代基因型
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
子代基因频率
AA(36%) Aa( 48%) aa(16%)
A ( 60%)
a( 40%)
P表示基因A的频率，q表示基因a的频率 p+q = 1
(p+q ) =p2+2pq+q2 = 1
那,谁决定的呢?
三、自然选择决定生物进化的方向 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
长满地衣的树干上的桦尺蠖
英20世纪曼彻斯特
英19世纪曼彻斯特
问题：桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？
假设：根据前面所学的你能做出假设吗？
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变 化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，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？
2
AA= p2 Aa= 2pq aa=q2
在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算 子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下 各代基因频率与基因型频率相同吗？
由此可见，亲如代 果满子足一上代述五子个二条代件，则子亲三代代
和代基子也因型代是每如AA一此种，3基也0%因 就的 是频 说3率 基6%都 因不 频会 率改 可36%变 以，代到代再保36下持%一稳 定频不率变。Aa这就6是0%哈代－4温8%伯格平衡48%，也叫遗48传%平 衡定律。aa它是1指0%在一个1极6%大的随机16%交配的种16群%中，
种群基因频率的改变与生物进化
群体是生物进化的研究对象
1、个体中有利变异的基因无法通过长生不老永
远的保存在体内。
2、有利变异的基因只有在群体中通过有性繁殖
才能世代延续。
观察下列图片，总结它们有什么共同特征
一根树枝上的全部猕猴
一片农田中的全部玉米
一片草地上的所有蒲公英
一群返乡途中的黑颈鹤
什么是种群？
生活在一定区域的同种生物的全部 个体叫做种群。
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的个体分别为30、60、 10个、那么A因数
全部等位基因数
基因总数=（60+30+10）×2=200个 A基因数量为2×30+60=120个 a基因数量为2×10+60=80个
种群基因频率的改变与生物进化
——种群是生物进化的基本单位
2013级4班 王洋英
复习：
1、达尔文的自然选择学说内容。
2、达尔文的自然选择学说有何局限性？ 3、什么才是生物进化研究的对象？
如果在灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体中偶然出 现一只绿色翅（Aa）的变异个体，且绿色比灰色更 不容易被敌害发现。 1.这一有利变异个体能永 远生存下去吗？ 2.它体内的A基因要通过 什么样的方式才能保存下 去？
A基因频率为120/200=60%
a基因频率为80/200=40%
下列属于种群的是？
A、一块水田里的全部水稻 、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
种群的基本特征
1、种群中的个体并不是机械的集合在一起， 而是彼此之间可以交配，并通过繁殖将各自 的基因传给后代。
【高中生物】种群基因频率的改变与生物的进化
为什么把基因频率的变化放在种群这个范畴内讨论呢？
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。
种群：生活在一定区域的同种生物 的全部个体。 群落的单位
P114
繁殖的单位
进化的单位
等位基因
A基因 A1 B基因 … B1 B2 C基因 C2 … … …
A2 A1% A2% … B1% B2%
剑桥大学遗传学教授麦克· 马杰鲁斯用了7年
时间弥补这一不足。用七年的时间每天花上几个小 时用望远镜观察、记录鸟类在他家的花园捕食桦尺 蠖的情况。他观察到，由于剑桥没有被污染，黑蛾 的确比灰斑蛾更容易被鸟类捕食。 他的结论是：鸟类有选择的捕食是2001年到 2007年间剑桥的黑蛾频率下降的一个主要因素。
g%=q gg%= q2
q
gg%= q2
哈代-温伯格平衡定律：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。 A1 哈代-温伯格平衡定律成立需要满足哪些条件？ 1）种群极大； 2）自由交配； A3，A1 A1 3）无突变产生； A2，A2 4）无基因迁移； 5）无自然选择。
提示：
先求子一代基因型频率 雌配子 雄配子
G%=p
GG%=P2
Gg%=pq
g%=q
Gg%=pq
gg%=q2
G%=p g%=q
再推算子一代基因频率
G%=GG%+1/2*Gg=p2+1/2*2pq=p2+p(1-p)=p
亲代基因频率 子一代基因型频率 子一代基因频率 子二代基因型频率
G%=p GG%= P2 Gg%= 2pq g%= G%= P GG%= P2 Gg%= 2pq
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。
生物进化的实质
生物进化的实质
生物的进化实质上就是种群基因频率发生变化的过程。
基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例。
基因频率可用抽样调查的方法来获得。
如果在种群足够大，没有基因突变，生存空间和食物都无限的条件下，即没有生存压力，种群内个体之间的交配又是随机的情况下，种群中的基因频率是不变的。
但这种条件在自然状态下是不存在的，即使在实验条件下也很难做到。
实际情况是由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率总是在不断变化的。
这种基因频率变化的方向是由自然选择决定的。
所以生物的进化实质上就是种群基因频率发生变化的过程。
一、现代生物进化理论的主要内容
基本观点：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是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，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种形成。
在这个过程中，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、生物进化与物种形成
生物进化是同种生物的发展变化，时间可长可短，任何基因频率的改变，不论其变化大小，引起性状变化程度如何，都属于进化的范
围。
物种形成是指一个物种发展为另一个物种的过程。
必须当基因频率的改变突破物种界限形成生殖隔离时，方可成立。
这其中不仅包括漫长的时间，较明显的基因型和表现型变化，还应包括生殖隔离的存在。
因此生殖隔离是物种形成的必要条件，而不是生物进化的必要条件。