人教版 (2019)必修2《遺傳與進化》第6章生物的進化第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成一種群基因組成的變化說課課件ppt-課件下載-教習網(wǎng)

第3節(jié)　種群基因組成的變化與物種的形成
第1課時　種群基因組成的變化
?1．舉例說明種群內(nèi)的某些可遺傳變異將賦予個體在特定環(huán)境中的生存和繁殖優(yōu)勢。2．闡明具有優(yōu)勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加。3．說明自然選擇促進生物更好地適應(yīng)特定的生存環(huán)境。?1．闡述種群、種群基因庫、基因頻率等概念的內(nèi)涵。(生命觀念)2．運用數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化。(生命觀念、科學思維)
1．種群是生物進化的基本單位自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的_________，但個體的_________也會隨著個體的死亡而消失，決定表型的_________卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴散，因此，研究生物的進化，除了研究個體和表型外，還必須研究群體_______________的變化。
2．種群和種群基因庫(1)種群概念：生活在一定區(qū)域的_________生物全部個體的集合。(2)種群特點a．種群中的個體并不是機械地集合在一起。b．一個種群其實就是一個_________的單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的_________遺傳給后代。c．種群在繁衍過程中，個體有新老交替，_________卻代代相傳。
(3)基因庫和基因頻率a．基因庫：一個種群中全部個體所含有的_______________，叫作這個種群的基因庫。b．基因頻率Ⅰ.概念：在一個種群基因庫中，某個基因占__________________ 的比值。
活|學|巧|練1.一個種群中某基因占所有基因數(shù)的比值叫作基因頻率。(　　)2．在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提條件下，種群的基因頻率不會發(fā)生變化。(　　)3．若親子代間基因頻率不變，基因型頻率也一定不變。(　　)4．種群是生物進化的基本單位，自然選擇的直接選擇對象是個體的表型。(　　)
合|作|探|究1.從遺傳學上看，金魚都是鯽魚的“變種”。生活在同一個池塘中不同類型的金魚可以雜交，產(chǎn)生表型差異較大的各種金魚。(1)生活在同一個池塘中的全部金魚構(gòu)成了一個種群。為什么生物進化的基本單位是種群而不是個體？(2)這個種群中的金魚所含有的基因相同嗎？該種群的全部個體所含有的全部基因叫作什么？提示：(1)種群中的個體并不是機械地集合在一起的。一個種群其實就是一個繁殖單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因遺傳給后代。(2)不完全相同；基因庫。
2．某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，抽樣調(diào)查100個個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體數(shù)分別為30、60、10個。假設(shè)該昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，不同體色的個體生存和繁殖的機會是均等的，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并回答問題：
(1)根據(jù)上述完成下表：
(2)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？(3)要使種群的基因頻率不發(fā)生改變，此種群應(yīng)具備哪些條件？(4)同時具備(3)題條件的種群存在嗎？這說明了什么？提示：(2)子三代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。(3)要使種群基因頻率世代不變，要滿足以下條件：①種群非常大；②種群中所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代；③沒有基因突變；④沒有遷入和遷出；⑤沒有自然選擇(不同個體生存和繁殖的機會是相等的)。(4)不存在。自然界種群的基因頻率一定發(fā)生改變。
歸|納|提|升自交和自由交配時基因頻率和基因型頻率的變化規(guī)律
[易錯警示](1)影響基因頻率的因素不只是環(huán)境，還有突變、生物的遷移等。(2)基因頻率不改變，基因型頻率不一定保持不變。如雜合子Aa自交后代，基因頻率不變，而基因型頻率改變。
已知一批豌豆種子中AA和Aa個體的數(shù)目之比為1∶2，在自然狀態(tài)下種植，若不同植株結(jié)實率相同，每一代都淘汰aa的植株，則F2中AA∶Aa為(　　)A．3∶2 B．5∶4C．7∶2 D．19∶8
解析：這批豌豆中，AA占1/3，Aa占2/3，其中1/3AA自交后代不發(fā)生性狀分離，基因型均為AA；2/3Aa自交后代發(fā)生性狀分離，后代為2/3×(1/4AA、1/2Aa、1/4aa)，F(xiàn)1中，AA、Aa、aa的數(shù)量之比為(1/3＋2/3×1/4)∶(2/3×1/2)∶(2/3×1/4)＝3∶2∶1，淘汰aa的植株后，AA占3/5、Aa占2/5，其中3/5AA自交后代不發(fā)生性狀分離，基因型均為AA；2/5Aa自交后代發(fā)生性狀分離，后代為2/5×(1/4AA、1/2Aa、1/4aa)，F(xiàn)2中，AA、Aa、aa的數(shù)量之比為(3/5＋2/5×1/4)∶(2/5×1/2)∶(2/5×1/4)＝7∶2∶1。
(2023·湖北省高一期末)現(xiàn)有一個由AA、Aa、aa三種基因型個體組成的動物種群，已知該種群中具有繁殖能力的個體之間通過隨機交配進行繁殖，而aa個體不具有繁殖能力。該種群繁殖一代，若子代中AA∶Aa∶aa＝9∶6∶1，則親代中AA、Aa和aa的數(shù)量比可能為(　　)A．4∶3∶4 B．5∶5∶1C．6∶2∶3 D．4∶1∶4
解析：設(shè)親代具有繁殖能力的個體中AA的比例為x，則Aa的比例為1－x，產(chǎn)生的配子A的比例為x＋(1－x)/2＝(1＋x)/2，a配子的比例為(1－x)/2，隨機交配的后代中，AA所占的比例為[(1＋x)/2]2＝9/16，可求得x＝1/2，即該種群具有繁殖能力的個體中AA和Aa所占比例均為1/2，但親本中aa的數(shù)量無法計算，故選項B符合題意。
1．種群基因頻率的變化
二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響
(2)可遺傳變異的形成、特點和作用a．形成：_______________產(chǎn)生新的等位基因；通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的____________。b．特點：隨機的、_______________。c．作用：只是提供生物進化的____________，不能決定生物進化的方向。(3)突變的有利和有害是相對的，是由_______________決定的。
2．自然選擇對種群基因頻率變化的影響(1)原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會_______________；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應(yīng)基因的頻率會_________。(2)結(jié)果：在自然選擇的作用下，________________________會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。
活|學|巧|練1.從根本上講，沒有突變，就沒有生物的進化。(　　)2．突變具有低頻性，不能為生物進化提供原材料。(　　)3．有害突變不能成為生物進化的原材料。(　　)4．所有變異都不能決定生物進化的方向，但都能提供進化的原材料。(　　)
合|作|探|究樺尺蛾的體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色是顯性的。樺尺蛾種群的基因型頻率分別為SS 10%，Ss 20%，ss 70%。S基因的頻率為20%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下(假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存)，使得種群中淺色個體每年減少，黑色個體每年增加。(1)請分析S、s基因產(chǎn)生的原因，并分析可遺傳變異在生物進化中的意義。
(2)根據(jù)基因型頻率計算每年基因頻率，將結(jié)果寫在下表中(結(jié)果取整數(shù))。
結(jié)論：自然選擇會使種群基因頻率發(fā)生_________改變。
(3)根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，樹干變黑的環(huán)境對樺尺蛾淺色個體的出生率有影響嗎？樹干變黑的環(huán)境對樺尺蛾體色基因頻率產(chǎn)生了什么影響？(4)自然選擇在基因頻率改變的過程中有什么作用？提示：(1)S和s基因是通過基因突變產(chǎn)生的。基因突變?yōu)樯镞M化提供了原材料，基因重組和染色體變異也是生物變異的重要來源?？蛇z傳變異產(chǎn)生了大量的不定向的變異，為生物的進化提供了原材料。 (3)有影響。許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。樹干變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率逐漸下降，S基因頻率逐漸提高。(4)自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，自然選擇決定了生物的進化方向。
歸|納|提|升有關(guān)基因頻率與進化的分析和總結(jié)(1)影響種群基因頻率變化的因素①外因：自然選擇。②內(nèi)因：基因突變和部分染色體變異如缺失和重復(fù)等能直接引起基因頻率的變化，基因重組只改變了基因型頻率，在自然選擇的作用下淘汰部分個體后可引起基因頻率的變化。(2)自然選擇決定生物進化的方向
(3)進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。(4)進化中的定向與不定向①變異是不定向的。②自然選擇是定向的。③種群基因頻率的變化是定向的。④生物進化的方向是定向的。
(2023·山東濰坊高一期末)某果蠅種群中的個體自由交配，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時間段都經(jīng)歷多代繁殖過程，定期隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、aa的個體數(shù)量變化曲線如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)A．在Ⅰ時間段內(nèi)A的基因頻率是40%B．在Ⅱ時間段內(nèi)出現(xiàn)的變化是基因突變造成的C．在Ⅰ→Ⅲ時間段內(nèi)該果蠅種群發(fā)生了進化D．同一基因型個體在不同時期適應(yīng)環(huán)境的能力是不同的
解析：分析題圖可知，在Ⅰ時間段，AA＝20個，aa＝40個，Aa＝40個，該階段a的基因頻率＝(40×2＋40)÷200×100%＝60%，A的基因頻率＝(20×2＋40)÷200×100%＝40%，A正確；在Ⅱ時間段內(nèi)出現(xiàn)的變化是自然選擇造成的，B錯誤；在Ⅲ時間段AA＝40個，aa＝20個，Aa＝40個，該時間段a的基因頻率＝(20×2＋40)÷200×100%＝40%，A的基因頻率＝(40×2＋40)÷200×100%＝60%。生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，在Ⅰ→Ⅲ時間段，A和a的基因頻率發(fā)生了改變，說明種群發(fā)生了進化，C正確；通過曲線圖的變化可知，同一基因型個體在不同時期適應(yīng)環(huán)境的能力是不同的，D正確。
鐮狀細胞貧血由基因突變引起，其致病基因為隱性基因(用a表示)。只有隱性純合子才會發(fā)病，攜帶者不發(fā)病且對瘧疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些瘧疾流行的地區(qū)，攜帶者比例在20%左右；現(xiàn)在美洲黑人中攜帶者的比例已降到了8%。下列敘述錯誤的是(　　)A．非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的基因頻率大約為30%B．美洲黑人中a基因頻率的下降是自然選擇的結(jié)果C．非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細胞貧血致病基因攜帶者的比例可能會增加D．在一定外界條件下，突變基因的有害性與有利性是可以轉(zhuǎn)化的
解析：根據(jù)題干信息無法計算出非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的基因頻率，A項錯誤；基因頻率的改變是自然選擇的結(jié)果，B項正確；非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細胞貧血致病基因攜帶者不發(fā)病，且對瘧疾的抵抗力更高，更適應(yīng)環(huán)境，所以其所占比例可能會增加，C項正確；在一定外界條件下，突變基因的有害性與有利性是可以轉(zhuǎn)化的，D項正確。
1．原理：一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生____________。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。2．目的要求：通過觀察細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的_______________。
三、探究抗生素對細菌的選擇作用
3．方法步驟(1)用記號筆在培養(yǎng)皿的底部畫2條相互垂直的直線，將培養(yǎng)皿分為4個區(qū)域，分別標記為①～④。(2)取少量細菌的培養(yǎng)液，用_____________________均勻地涂抹在培養(yǎng)基平板上。(3)用無菌的鑷子先夾取1張__________________的紙片放在①號區(qū)域的中央，再分別夾取1張____________紙片放在②～④號區(qū)域的中央，蓋上皿蓋。
(4)將培養(yǎng)皿倒置于37 ℃的恒溫箱中培養(yǎng)12～16 h。(5)觀察培養(yǎng)基上細菌的生長狀況。紙片附近是否出現(xiàn)了抑菌圈？如果有，測量和記錄每個實驗組中_____________________，并取平均值。(6)從__________________的菌落上挑取細菌，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后重復(fù)步驟(2)～(5)。如此重復(fù)幾代，記錄每一代培養(yǎng)物抑菌圈的直徑。注意：實驗結(jié)束后，應(yīng)將耐藥菌、培養(yǎng)基、紙片等進行_______________處理。
4．結(jié)果：在培養(yǎng)基上______(填“有”或“無”)細菌生長，在放有抗生素紙片的區(qū)域______(填“有”或“無”)細菌生長。連續(xù)培養(yǎng)幾代后，抑菌圈的直徑會_________。5．結(jié)論：抗生素對細菌具有_______________作用。
活|學|巧|練1.細菌在抗生素的誘導作用下產(chǎn)生了抗藥性基因。(　　)2．本實驗所使用的涂布器、培養(yǎng)皿等都要進行滅菌處理。(　　)
合|作|探|究1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？提示：抗生素能夠殺死細菌，抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌。2．在本實驗的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？你怎么理解變異是有利還是有害的？提示：有利的，變異的有利或有害取決于生物所處的環(huán)境條件，在本實驗的環(huán)境條件下，耐藥性強的細菌的存活率高，故為有利變異。有利于細菌的變異對人類可能是有害的，面對不同的主體，應(yīng)辯證地看待變異的有利或有害。
3．濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。例如，有人生病時覺得去醫(yī)院很麻煩，就直接吃抗生素；有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認為這些做法會有什么后果？提示：濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，具有抗藥性的細菌不斷增多，導致抗生素藥物失效。
歸|納|提|升(1)抗生素不是誘變因子，因此細菌耐藥性變異的產(chǎn)生與抗生素無關(guān)。(2)細菌產(chǎn)生耐藥性變異的過程屬于基因突變，而基因突變具有不定向性。(3)濾紙片上的抗生素殺死了其周圍的細菌，使其不能形成菌落而出現(xiàn)抑菌圈。(4)耐藥菌產(chǎn)生的機理
(2023·青島高一期末)利用“抗生素紙片擴散法”觀察某細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，可探究抗生素對細菌的選擇作用。下列關(guān)于該實驗的說法，錯誤的是(　　)A．實驗中應(yīng)將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放置在培養(yǎng)基的不同區(qū)域B．實驗結(jié)果顯示在抗生素紙片的區(qū)域出現(xiàn)抑菌圈，不能支持基因突變是普遍存在的C．從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌繼續(xù)培養(yǎng)，連續(xù)選擇幾代后抑菌圈的直徑會變小D．在本實驗條件下，細菌產(chǎn)生的耐藥性變異是有利變異
解析：為研究抗生素對細菌的選擇作用，實驗中采用了不含抗生素的紙片作為對照，并將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放置在培養(yǎng)基的不同區(qū)域，A正確；抗生素紙片區(qū)域出現(xiàn)抑菌圈，支持基因突變具有普遍性，B錯誤；抑菌圈邊緣的菌落對該抗生素不敏感，從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌繼續(xù)培養(yǎng)，連續(xù)選擇幾代后抑菌圈的直徑會變小，C正確；在本實驗中，能夠耐藥的細菌生存下來，不能耐藥的細菌不能生長繁殖，因此在抗生素的選擇下，細菌產(chǎn)生的耐藥性變異是有利變異，D正確。
為探究兩種抗生素對某細菌的抑菌效果，設(shè)計如下圖所示實驗方案，在無菌固體培養(yǎng)基表面上涂布被檢測的細菌，放置甲、乙和丙三個圓形濾紙片(抗生素可在培養(yǎng)基擴散，濾紙片周圍出現(xiàn)抑菌圈的大小能反映其抑菌效果)，下列說法錯誤的是(　　)A．抑菌最有效的是抗生素bB．浸泡濾紙片的抗生素a、b濃度應(yīng)相同C．丙濾紙片起到對照作用D．此方法可檢測抗生素對病毒的抑制效果
解析：分析題圖可知，浸泡過抗生素b的濾紙片周圍的抑菌圈最大，說明抗生素b的抑菌效果最好，A項正確；該實驗中兩種抗生素的濃度應(yīng)相同，目的是保證單一變量，B項正確；浸泡過無菌水的丙組應(yīng)為空白對照組，C項正確；抗生素可抑制細菌生長，但不能抑制病毒的繁殖，且病毒并不能在固體培養(yǎng)基上生長繁殖，故不能用此方法檢測抗生素對病毒的抑制效果，D項錯誤。故選D項。
在一次紅綠色盲的調(diào)查中，共調(diào)查男女各200名，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性紅綠色盲基因的攜帶者有15人，患者有5人，男性患者有11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是(　　)A．4.5%　B．6%　C．9%　D．7.8%
某小麥種群中TT個體占20%，Tt個體占60%，tt個體占20%，由于某種病害導致tt個體全部死亡，則病害發(fā)生前后該種群中T的基因頻率分別是(　　)A．50%、50% B．50%、62.5%C．62.5%、50% D．50%、100%
三、運用男性基因型頻率計算該地區(qū)X染色體上基因頻率(以紅綠色盲為例)紅綠色盲為伴X染色體隱性遺傳病，色盲基因b位于X染色體上，男性中色盲占x%，則此地區(qū)Xb(男性中的＝女性中的＝人群中的)的基因頻率也為x%，此地區(qū)女性中色盲率則為(x%)2。
(2023·湖南婁底質(zhì)檢)在一個種群中(雌∶雄＝1∶1)，XBXB的個體占20%，XbXb的個體占10%，XbY的個體占20%，則XB和Xb的基因頻率分別是(　　)A．60%,40% B．80%,20%C．40%,60% D．70%,30%解析：因為這個種群中雌∶雄＝1∶1，XBXB的個體占20%，XbXb的個體占10%，所以XBXb的個體占20%；XbY的個體占20%，XBY應(yīng)占30%，XB的基因頻率＝(20%×2＋20%＋30%)÷(50%×2＋50%)＝60%，所以Xb的基因頻率為40%，A正確，B、C、D錯誤。
四、根據(jù)遺傳平衡定律計算基因頻率和基因型頻率1．前提：在理想種群中。(1)種群足夠大。(2)所有雌、雄個體之間自由交配并產(chǎn)生后代。(3)沒有遷入和遷出。(4)沒有自然選擇。(5)沒有基因突變。
3．自交與自由交配后代的基因頻率、基因型頻率的變化分析(1)某種群的所有個體自交，若沒有進行選擇，則自交后代的基因頻率不變，基因型頻率會改變，并且雜合子的基因型頻率降低，純合子的基因型頻率升高。(2)某種群的所有個體隨機交配，在無基因突變、各種基因型的個體生活力相同時，處于遺傳平衡的種群自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不改變。
在某植物種群中，AA個體占16%，aa個體占36%，該種群隨機交配產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為(　　)A．增大，不變；不變，不變B．不變，增大；增大，不變C．不變，不變；增大，不變D．不變，不變；不變，增大
1．現(xiàn)代生物進化理論認為，突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料，下列哪種變異現(xiàn)象不屬于此類突變的范疇？(　　)A．黃色×黃色→黃色、綠色B．紅眼果蠅中出現(xiàn)了白眼C．貓叫綜合征D．無子西瓜
解析：現(xiàn)代生物進化理論中的突變是廣義的突變，包括基因突變和染色體變異兩個方面。黃色×黃色出現(xiàn)綠色性狀的變異屬于性狀分離，不屬于此類突變的范疇。紅眼果蠅中出現(xiàn)白眼的變異屬于基因突變，貓叫綜合征屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，無子西瓜屬于染色體數(shù)目變異，故選A項。
2．(2023·河北省石家莊市高一下學期期末)人類發(fā)展的歷史也是一部生物進化史，下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A．自然選擇的方向不同使各地區(qū)的種群基因庫存在差異B．物種是生物繁殖和進化的基本單位C．自然選擇決定了生物變異和進化的方向D．生物進化的實質(zhì)是種群基因型頻率的改變
解析：自然選擇的方向不同使各地區(qū)的種群基因庫存在的差異越來越多，A正確；種群是生物繁殖和進化的基本單位，B錯誤；自然選擇決定了生物進化的方向，而生物變異是不定向的，C錯誤；生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，D錯誤。故選A。
3．(2022·廣西玉林市玉州區(qū)高一期末)從某果蠅種群中隨機抽取250只個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體分別是80只、150只、20只。該果蠅種群中，A與a的基因頻率分別是(　　)A．65%、35% B．62%、38%C．95%、5% D．40%、60%解析：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率，叫作基因頻率。根據(jù)題意可知，A基因的數(shù)量是2×80＋150＝310個，a基因的數(shù)量是2×20＋150＝190個，所以A的基因頻率為310÷(250×2)＝62%，a的基因頻率為190÷(250×2)＝38%，故B項正確，A、C、D項錯誤。

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