第二節現代生物進化理論的主要內容 一 種群基因頻率的改變與生物進化 一 種群是生物進化的基本單位 生活在一定區域的同種生物的全部個體叫做種群 關鍵詞 同時間 同地點 同種 全部 種群是生物進化的基本單位 也是繁殖的基本單位 閱讀114頁的第三自然段 探究并回答問題 種群在繁衍過程中 個體有新老交替 基因卻代代相傳 這句話表明種群在進化過程中還有什么重要作用 下列屬于種群的是a 一塊水田里的全部水稻 水草b 一塊稻田里的全部幼蚜 有翅 無翅的成蚜c 一塊朽木上的全部真菌d 一個池塘中全部魚下列關于種群的說法不正確的是種群是生物進化的基本單位種群是生物繁殖的基本單位c 中國大陸上所有老虎是一個種群d 同一種群的個體可以自由交配 b c 性狀是由基因控制的 因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化 如何分析種群的基因組成和變化 由此人們提出基因庫和基因頻率的概念 在一個種群基因庫中 某基因占全部等位基因的比率叫做基因頻率 什么是種群的基因頻率 什么是種群的基因庫 一個種群中全部個體所含有的全部基因叫這個種群的基因庫 某昆蟲種群中 綠色翅的基因為a 褐色翅的基因位a 調查發現aa aa aa的個體分別占30 60 10 那么a a的基因頻率是多少 自讀115頁 a a 1 此種基因的個數種群中全部等位基因的總數 通過基因型個體數量計算基因頻率 在有性生殖過程中 如果符合以上的理想條件 1 該種群產生的a配子和a配子的比率各是多少 a60 a40 a60 a40 36 24 16 aa aa aa 24 aa 2 子代基因型的頻率各是多少 3 子代種群的基因頻率各是多少 30 30 30 10 36 48 60 40 16 36 48 16 60 4 在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下 理想狀態種群 計算子二代 子三代的基因頻率與基因型頻率 分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎 36 48 滿足五個假設條件的種群是理想的種群 在自然條件下 這樣的種群是不存在的 這也從反面說明了在自然界中 種群的基因頻率遲早要發生變化 也就是說種群的進化是必然的 5 上述計算結果是在滿足五個假設條件的基礎上計算的 對自然界的種群來說 這五個條件都能成立嗎 特別是如果第 點假設 基因a和a都不產生突變 即沒有基因突變和染色體變異 成立這與前面我們所學的基因突變的哪個特性相違背 與基因突變的普遍性相違背 6 如果該種群出現新的突變型 也就是產生新的等位基因 a2 種群的基因頻率會變化嗎 基因a2的頻率可能會怎樣變化 突變產生的新基因會使種群的基因頻率發生變化 基因a2的頻率是增加還是減少 要看這一突變對生物體是有益還是有害的 這往往取決于生物生存的環境 用數學方法討論基因頻率的變化 遺傳平衡定律遺傳平衡定律是由英國數學家哈代和德國醫生溫伯格分別于1908年和1909年獨立證明的 這一定律又稱哈代 溫伯格定律 它是指在一個極大的隨機交配的種群中 在沒有突變 選擇和遷移的條件下 種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發生變化 保持平衡 已知 種群中等位基因a和a的基因頻率是a p a q因為 p q a a 1 則 p q 2 p2 2pq q2 aa aa aa 1aa的基因型頻率 p2 aa的基因型頻率 q2 aa的基因型頻率 2pq 總結 種群基因頻率的改變與生物進化 一 種群是生物進化的基本單位 1 種群 基因庫 基因頻率等概念2 用數學方法討論基因頻率的變化 哈代定律 判斷下列是否為種群 菜市場某攤位上所有的大白菜中國大陸上所有的老虎牧民羊圈中的2只山羊和6只綿羊培正中學高二級的所有男生大興安嶺所有成材的紅松 種群 同時間 同地點 同種 全部 附加條件 不是機械的集合 應為有機整體 彼此之間可以交配 下列關于基因庫的敘述正確的是a 一個種群中一個個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫b 一個種群中全部個體所含有的顯性基因叫做這個種群的基因庫c 一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫d 一個種群的基因庫會隨著種群中一代一代的死亡而消減和滅亡 c aa aa aa的個體分別占24 72 4 那么a a的基因頻率是多少 a 36 和64 b 57 和43 c 24 和72 d 60 和40 d 某種基因的基因頻率 某種基因的純合子頻率 1 2雜合子頻率 通過基因型頻率計算基因頻率 a 24 1 2 72 60 據調查得知 某學校的學生中各血型的比率如下 a型 iaia20 iai30 b型 ibib10 ibi20 ab型 iaib10 o型 ii10 計算ib的基因頻率 10 1 2 10 20 25 某工廠有男女職工各200名 對他們進行調查時發現 女性色盲基因的攜帶者為15人 患者為5人 男性患者為11人 那么這個群體中色盲基因的頻率為多少 a 12 b 9 c 6 d 4 5 c 如果在一個種群中 基因型aa的比例占25 基因型aa的基因型占50 基因型aa的比例占25 已知基因型aa的個體失去求偶和繁殖的能力 則隨機交配一代后 基因型aa的個體占的比例為a 1 16b 1 9c 1 8d 1 4 b 某地區每10000人中有一個白化病患者 求該地區一對正常夫婦生下一個白化病小孩的幾率 1 10201 二 突變和基因重組產生進化的原材料 基因突變的特點和意義分別是什么 特點 普遍 隨機 低頻 害多利少 不定向 意義 產生新基因 是生物變異的根本來源 自然界中生物的自然突變頻率很低 而且一般對生物體是有害的 為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢 種群是由許多個體組成的 每個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因 這樣 每一代就會產生大量的突變 此外 突變的有害還是有利也不是絕對的 這往往取決于生物的生存環境 探究 自然選擇對種群基因頻率的影響 長滿地衣的樹干上的樺尺蠖 三 自然選擇決定生物進化的方向 黑褐色樹干上的樺尺蠖 用數學方法研究樺尺蠖基因頻率變化的情況 1870年樺尺蠖的基因型頻率為ss10 ss20 ss70 工業發展 污染加重 樹干變黑后不利于淺色樺尺蠖的生存 假如淺色個體每年減少10 黑色個體每年增加10 以后的幾年內 樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢 70 7 26 29 3 14 6 56 1 60 9 26 1 73 9 29 3 13 1 升高 降低 根據上面的數據分析 變黑的環境對樺尺蠖產生了什么樣的影響 在自然選擇中 直接受選擇的是基因型還是表現型 環境變黑 淺色 s 的基因頻率減少 深色 s 的基因頻率增加 表現型 因為天敵看到的是樺尺蠖的體色 而不是控制體色的基因 自然選擇使基因頻率發生定向改變 決定生物進化方向 2 影響基因頻率的因素 基因重組和 3 生物進化的實質就是 1 種群是生物進化的單位 也是生物 的單位 繁殖 種群的基因頻率發生改變 總結 突變 自然選擇 4 決定生物進化的方向 自然選擇 二 隔離與物種的形成 物種 能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代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的 即使交配成功 也不能產生可育的后代 這種現象叫生殖隔離 不是 因為它們的后代騾沒有生殖能力 馬和驢是不是一個物種 1 馬 2n 64 和驢 2n 62 雜交能產生后代稱騾 騾能夠正常發育 但不能生育 這種情況稱之為 2 產生上述情況的原因主要是a 染色體結構發生了變化b 馬和驢的遺傳物質有本質區別c 發生突變d 減數分裂過程中聯會紊亂 生殖隔離 d 在自然界 同一種生物由于地理上的障礙而形成不同的種群 使得種群間不能發生基因交流的現象 叫做地理隔離 隔離 地理隔離 生殖隔離 隔離 不同種群間的個體 在自然條件下基因不能自由交流的現象叫做隔離 地理隔離 突變 基因重組 自然選擇 生殖隔離 新物種 加拉帕戈斯群島的幾種地雀 南美洲地雀 漫長的地理隔離往往會導致生殖隔離 資料分析 隔離在物種形成中的作用 總結以 為核心的現代生物進化理論 其基本觀點是 是生物進化的基本單位 生物進化的實質在于種群 的改變 及 是物種形成過程的三個基本環節 通過它們的綜合作用 種群產生分化 最終導致新物種的形成 在這個過程中 產生生物進化的原材料 使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向 是新物種形成的必要條件 自然選擇學說 種群 基因頻率 突變和基因重組 自然選擇 隔離 突變和基因重組 自然選擇 隔離 三 共同進化與生物多樣性的形成 1 共同進化生物與生物之間生物與無機環境之間2 生物多樣性的形成基因多樣性 1 生物多樣性的內容物種多樣性生態系統多樣性 2 生物多樣性形成的進化歷程從原核生物到真核生物 從無性生殖到有性生殖 由簡單到復雜 由水生到陸生 由低等到高等 3 生物進化理論在發展 生命誕生的場所是 a 陸地b 海洋c 空中d abc都是地球上最早出現的生物代謝類型是 a 自養型 需氧型b 自養型 厭氧型c 異養型 需氧型d 異養型 厭氧