甲同學(xué)說(shuō)：當(dāng)然是先有雞蛋了，因?yàn)橹挥猩臣?xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學(xué)說(shuō)：不對(duì)，人們?cè)陴B(yǎng)雞過(guò)程中，是根據(jù)雞的性狀來(lái)選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)？你的答案和理由是什么？
【答案】這兩種觀點(diǎn)都有一定的道理，但都不全面。因?yàn)樗鼈兒鲆暳穗u和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進(jìn)化是以種群為單位而不是以個(gè)體為單位這一重要觀點(diǎn)。生物進(jìn)化的過(guò)程是種群基因庫(kù)在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過(guò)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(shí)刻突然有一個(gè)個(gè)體或一個(gè)生殖細(xì)胞成為一個(gè)新物種。
一 種群基因組成的變化
自然選擇直接作用的是生物的個(gè)體，而且是個(gè)體的表型。但是，在自然界，沒(méi)有哪個(gè)個(gè)體是長(zhǎng)生不死的，個(gè)體的表型會(huì)隨著個(gè)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)，并且在群體中擴(kuò)散。 研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。 種群在繁衍過(guò)程中，個(gè)體有新老交替，基因卻代代相傳。
種群是生物進(jìn)化的基本單位
定義：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體叫做種群。
①一個(gè)池塘中的全部魚 ②一個(gè)池塘中的全部鯉魚③兩個(gè)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
種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代。種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位。
種群在繁衍過(guò)程中，個(gè)體有新老交替，基因卻代代相傳。
一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫這個(gè)種群的基因庫(kù)。
判斷：1.一只小狗的全部基因是一個(gè)基因庫(kù)( )2.種群中每個(gè)個(gè)體含有種群基因庫(kù)的全部基因( )
在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比率。
在基因庫(kù)中，某基因占控制此性狀全部等位基因數(shù)的比率叫做基因頻率。
某昆蟲種群中，綠色翅的基因?yàn)锳, 褐色翅的基因?yàn)閍，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別有30、60、10個(gè)，AA、Aa、aa的基因型頻率是多少？那么A、a的基因頻率是多少？
方法二：通過(guò)基因型頻率計(jì)算
A基因的數(shù)量：2×30+60=120個(gè)a基因的數(shù)量：2×10+60=80個(gè)A基因的頻率：120÷200=60%a基因的頻率：80÷200=40%
① 在種群中，一對(duì)等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。② 一個(gè)基因的頻率=該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率
A基因頻率 = AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率
A基因頻率= 30%+1/2×60% = 60%
a基因頻率 = 10%+1/2×60% = 40%
AA基因型頻率為: 30%
aa基因型頻率為: 10%
a基因頻率 = aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率
Aa基因型頻率為: 60%
調(diào)查色盲遺傳時(shí)，將調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在如下表格中,請(qǐng)你推算該種群中Xb的基因頻率.
用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化
5. 遺傳平衡定律（哈代－溫伯格定律）
1.各代基因頻率相同嗎？基因型頻率相同嗎？這有什么前提條件嗎？
各代基因頻率相同?；蛐皖l率從子一代開始保持不變。需要滿足上述5個(gè)前提條件。
當(dāng)群體滿足以下五個(gè)條件： ①昆蟲群體數(shù)量足夠大 ②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代； ③沒(méi)有遷入與遷出； ④自然選擇對(duì)性狀沒(méi)有作用； ⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變
設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么
種群的基因頻率將不會(huì)改變
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2 ＝ 1
AA=p2 Aa=2pq aa=q2
2.上述計(jì)算結(jié)果是建立在5個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。5個(gè)條件為：①昆蟲群體數(shù)量足夠大； ②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代； ③ 沒(méi)有遷入與遷出； ④ 自然選擇對(duì)性狀沒(méi)有作用 ⑤ 基因A和a都不產(chǎn)生突變。 對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這5個(gè)條件都成立嗎？
用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變
遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。這說(shuō)明在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說(shuō)種群的進(jìn)化是必然的。
3. 如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？
突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化。 基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。
基因突變?cè)谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘??；蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。
由于種群是由許多個(gè)體組成，每個(gè)個(gè)體的細(xì)胞中都有成千上萬(wàn)個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。
思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多數(shù)突變對(duì)生物體是有害的，那么，它為何還能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢？
【例如】果蠅1組染色體上約有1.3×104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率都為10-5，對(duì)一個(gè)約有108個(gè)個(gè)體的果蠅種群來(lái)說(shuō)，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：
2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（個(gè)）
種群中出現(xiàn)大量的可遺傳的變異
變異能不能決定生物進(jìn)化的方向？為什么？
探究自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響
自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響
會(huì)。因?yàn)闃涓勺兒诤?，淺色個(gè)體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配，產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個(gè)體數(shù)減少，影響出生率。
在自然選擇過(guò)程中，直接受選擇的是生物的表現(xiàn)型； 基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。
不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累
種群的基因頻率發(fā)生定向的改變
生物朝著一定方向緩慢進(jìn)化
生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。
種群基因頻率的改變，標(biāo)志著生物的進(jìn)化。
探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用
一般情況下，一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來(lái)。
通過(guò)觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況，探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。
③將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放在平板的不同位置。
④將培養(yǎng)皿倒置于37 ℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16 h。
⑥從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到已滅菌的液體 培養(yǎng)基中培養(yǎng)。重復(fù)步驟②~⑤。
⑤觀察細(xì)菌的生長(zhǎng)狀況。是否有抑菌圈？測(cè)量、記錄。
①你的數(shù)據(jù)結(jié)果是否支持“耐藥菌是普遍存在的”這一說(shuō)法？
支持。抑菌圈邊緣生長(zhǎng)的可能是耐藥菌。
②在本實(shí)驗(yàn)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利的還是有害的？
在本實(shí)驗(yàn)條件下，一般來(lái)說(shuō)是有利的，有利于生物在特定環(huán)境中生存和繁殖的變異在此環(huán)境中就是有利變異。
③濫用抗生素有什么后果？
人們根據(jù)自己的需要，把某些比較合乎要求的變異個(gè)體挑選出來(lái)，讓它們保留后代，把其他變異個(gè)體淘汰，不讓它們傳流后代。經(jīng)過(guò)連續(xù)數(shù)代的選擇，人類所需要的變異被保留下來(lái)，而且得以積累，微小變異成為顯著變異，從而培育出新品種。
人工培育的各種類型的雞
一、概念檢測(cè)1.從基因的水平看，生物進(jìn)化的過(guò)程就是種群基因頻率發(fā)生定向改變的過(guò)程。判斷下列相關(guān)敘述是否正確。(1)某地區(qū)紅綠色盲患者在男性中約占8%，在女性中約占0.64%，由此可知， 紅綠色盲基因Xb的基因頻率約為8%。( )(2)基因頻率變化是由基因突變和基因重組引起的，不受環(huán)境的影響。( )(3)生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。( )
2.種群是物種在自然界的存在形式，也是一個(gè)繁殖單位。下列生物群體中屬于種群的是( )A. 一個(gè)湖泊中的全部魚B. 一片森林中的全部蛇C. 一間屋中的全部蟑螂D. 臥龍自然保護(hù)區(qū)中的全部大熊貓
3.某一瓢蟲種群中有黑色和紅色兩種體色的個(gè)體，這一性狀由一對(duì)等位基因控制，黑色(B)對(duì)紅色(b)為顯性。如果基因型為BB的個(gè)體占18%，基因型為Bb的個(gè)體占78%，基因型為bb的個(gè)體占4%?；駼和b的頻率分別為( ) A．18%、82% B．36%、64% C．57%、43% D．92%、8%
4．一種果蠅的突變體在21℃的氣溫下，生存能力很差，但是，當(dāng)氣溫上升到25.5℃時(shí)，突變體的生存能力大大提高，這說(shuō)明(　　)A．突變是不定向的B．突變是隨機(jī)發(fā)生的C．突變的有害或有利取決于環(huán)境條件D．環(huán)境條件的變化對(duì)突變體都是有害的

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一 種群基因組成的變化

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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