6.3 種群基因組成的變化與物種的形成
教學(xué)目標(biāo)1. 生命觀念（1）闡明種群是生物繁殖和進化的基本單位。（2）通過對馬、驢、牛之間能否相互交配并且產(chǎn)生可育后代的分析，闡明物種、生殖隔離等概念。2. 科學(xué)思維（1）運用數(shù)學(xué)方法計算種群的基因頻率和基因型頻率，建構(gòu)遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型。（2）通過對造成東北虎及華南虎差異的原因的分析，提出地理隔離導(dǎo)致生殖隔離的假設(shè)。3. 科學(xué)探究（1）通過比較模擬實驗數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)模型演繹數(shù)據(jù)，驗證模型，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（2）通過對加拉帕戈斯群島上13種地雀形成過程的分析及物種形成的模型建構(gòu)過程，體驗探究的過程，闡明地理隔離導(dǎo)致基因庫差異較大，從而形成生殖隔離，導(dǎo)致新物種形成。4. 社會責(zé)任（1）運用遺傳平衡定律解決優(yōu)生優(yōu)育問題，關(guān)注生物學(xué)知識在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。
先有雞還是先有蛋？這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為他們忽視了雞和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點。生物進化的過程是種群基因庫在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過程，以新種群與祖先種群形成生殖隔離為標(biāo)志，并不是在某一時刻突然有一個個體或一個生殖細胞成為一個新物種。
1. 自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的表型。但是，在自然界中，沒有哪個個體是長生不死的，個體的表型也隨著個體的死亡而消失，決定表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，因此研究生物的進化，僅研究個體的表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。2. 只有（2）符合種群的概念。3. 一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。4. P（A）=60%，P（a）=60%。公式： P（A）=A/（A+a） P（a）=a/（A+a）規(guī)律： P（A）+P（a）=1
1. 生物進化的單位為什么是種群而不是個體？2. 請判斷哪些是種群：（1）一個池塘中的全部魚；（2）一個池塘中的全部鯉魚；（3）兩個池塘內(nèi)的全部青蛙；（4）一片草地上的全部植物；（5）一片草地上的成年梅花鹿3. 什么是基因庫？ 4.計算以下種群的A、a基因頻率并推導(dǎo)出計算公式，嘗試思考A、a基因頻率之和有什么規(guī)律？。（1）已知不同基因型個體數(shù)求基因頻率：從某昆蟲種群隨機抽取100只，30只綠色基因型AA，60只綠色基因型Aa，10只褐色基因型aa；（2）已知不同基因型頻率求基因頻率：某昆蟲種群中AA占 30%，aa占10%。
5. 某昆蟲種群中基因型AA個體占 30%，Aa占60%，aa占10%。假設(shè)存在5個假說條件：①該昆蟲種群非常大，②所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，③沒有入和遷出④不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的，⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算。（1）該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比值各是多少？子代基因型的頻率各是多少？子代種群的基因頻率各是多少？將計算結(jié)果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？并思考基因頻率和配子的比例是何關(guān)系？基因型頻率和基因型的比例是何關(guān)系？（2）若用p表示A配子的比例，q表示a配子的比例，那子代AA、Aa、aa三種基因型的比例分別是多少？其比例和數(shù)學(xué)中的（p+q）2=p2+2pq+q2公式有什么關(guān)系？（3）上述計算結(jié)果是建立在5個假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對自然界的種群來說，這5個條件都成立嗎？你覺得能否控制生物不發(fā)生基因突變？如果這些條件不能同時成立，那該種群的基因頻率還會不變嗎？
（1）種群的基因頻率不變，基因頻率等同配子的比例，基因型頻率等同基因型的比例（2）P（AA）=p2 P（Aa）=2pq P（aa）=q2（3）不可能同時存在，如翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機會就少些。不能控制是否發(fā)生基因突變，會變。
6. 基因突變產(chǎn)生新的_______，這可以使種群的基因頻率發(fā)生_______。7. 可遺傳變異有__________、__________和__________，其中________和_________統(tǒng)稱為突變。8. 可遺傳變異都是隨機的、不定向的，那種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？請說明理由。
6. 等位基因 變化7. 基因突變 基因重組 染色體變異 基因突變 基因重組8. 不是 雖然變異是不定向的，但自然選擇會導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生定向改變
自然選擇對種群基因頻率變化的影響
9. 曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾，它們夜間活動，白天棲息在樹干上，其體色受一對等位基因S和s控制，黑色（S）對淺色（s）為顯性。19世紀(jì)時，曼徹斯特地區(qū)的樹干長滿了淺色的地衣，當(dāng)時樺尺蛾幾乎都是淺色的。19世紀(jì)中葉時，首先發(fā)現(xiàn)了黑色樺尺蛾，隨工業(yè)發(fā)展，工廠排除的煙煤使地衣不能生存，樹皮裸露并被熏成黑褐色。20世紀(jì)中葉，該地區(qū)黑色樺尺蛾成了常見的類型，S基因的頻率由100年前的5%上升到95%以上。（1）黑色樺尺蛾的出現(xiàn)是什么原因？ （2）黑色樺尺蛾數(shù)量增加是什么原因？請設(shè)計實驗進行驗證你的猜想。①將等量黑色樺尺蛾和淺色樺尺蛾作標(biāo)記，放養(yǎng)在______；②一段時間后，回收帶標(biāo)記的樺尺蛾，統(tǒng)計各自的存活率并比較；③預(yù)期結(jié)果：___________________________。（3）黑色樺尺蛾數(shù)量增加會導(dǎo)致S基因頻率______，s基因頻率______。（4）請判斷曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾種群是否發(fā)生了進化？請說明理由。10. 生物進化的實質(zhì)是____________，_________決定生物進化的方向。
9. （1）s基因突變?yōu)镾 。（2）工業(yè)區(qū)和非工業(yè)區(qū) 工業(yè)區(qū)的黑色樺尺蛾存活率高于淺色樺尺蛾，非工業(yè)區(qū)的黑色樺尺蛾存活率低于淺色樺尺蛾。（3）增大 減小（4）進化了 該樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了變化10. 種群基因頻率發(fā)生定向改變 自然選擇
例1. 西班牙《趣味》月刊發(fā)表了文章—《昆蟲抗菌肽給細菌性疾病的防治帶來了希望》。文章稱隨著全球范圍內(nèi)抗生素的廣泛大量應(yīng)用抗藥細菌不斷出現(xiàn)，它可以通過多種途徑對抗生素產(chǎn)生抗性，抗生素在不久的將來有可能成為一堆廢物請分析抗生素對細菌抗性的產(chǎn)生所起的作用是（ ）A.抗生素的不斷使用，使細菌逐漸適應(yīng)而產(chǎn)生抗藥性B.細菌的變異是不定向的，抗生素對細菌進行了定向選擇C.細菌的變異是定向的，抗生素對細菌進行了定向選擇D.抗生素使細菌產(chǎn)生了定向變異
11. 能夠在自然狀態(tài)下_________并且產(chǎn)生________的一群生物稱為一個物種。不同物種之間一般是不能相互交配，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代，這種現(xiàn)象叫作__________。12. 馬有32對染色體，驢有31對染色體，他們交配產(chǎn)生的騾不可育。思考回答以下問題：騾體細胞中有多少條染色體？幾個染色體組？屬于幾倍體？試從染色體組的角度分析馬和驢之間不能發(fā)生基因交流的原因。
11. 相互交配 可育后代 生殖隔離12. 63 2 異源二倍體 馬和驢的染色體組不同，交配產(chǎn)生的后代騾無法進行正常的減數(shù)分裂
隔離及其在物種形成中的作用
13. 什么是地理隔離？什么是隔離？東北虎和華南虎之間存在地理隔離嗎？地理隔離：同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。隔離：地理隔離和生殖隔離都是指不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象，統(tǒng)稱為隔離。
（1）最初來到島嶼上的地雀種群因存在_______________，導(dǎo)致不能發(fā)生基因交流。（2）不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生的突變情況一樣嗎？環(huán)境選擇的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響？（3）隨著時間推移，不同島嶼上的地雀種群的基因庫就會形成明顯的差異，并逐漸出現(xiàn)________。（4）結(jié)合加拉帕戈斯群島上13種地雀形成的過程，試將以下詞句進行合理的排序，找出新物種形成的基本規(guī)律（用字母排序）。A.基因庫出現(xiàn)差異 B.地理隔離 C.生殖隔離 D.阻斷基因交流 E.新物種 F.突變、基因重組和自然選擇 G.基因頻率發(fā)生定向改變
（1）地理隔離（2）不一樣。因為突變是隨機產(chǎn)生的。（3）生殖隔離（4）BDFGACE
結(jié)語：種群是生物進化的基本單位突變和基因重組提供進化的原材料自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變隔離是物種形成的必要條件作業(yè)：1. 完成教材P109頁練習(xí)與應(yīng)用。

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一 種群基因組成的變化

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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