1、第六章生物的進化第3節 種群基因組成的變化與物種的形成（第1課時）教學目標目標010203運用歸納與概括、批判性思維闡釋生物進化的原因。（科學探究）引導人們關注不正確使用抗生素帶來的危害，關注人體健康。（社會責任）認同種群是生物進化的基本單位。（生命觀念）情景視頻一：超級細菌的溯源五情景視頻二：你聽說過遺傳漂變嗎？情景視頻三：先有雞還是先有蛋甲同學說：當然是先有雞蛋了，因為只有生殖細胞產生的基因突變才能遺傳給后代，體細胞即使發生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學說：不對，人們在養雞過程中，是根據雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。合作探究一：你同意哪位同學

2、的觀點？你的答案和理由是什么？這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為它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單位這一重要觀點。表型aaA_ 一種群合作探究二：自然選擇的直接作用對象是基因型還是表型？生物進化的基本單位是個體還是種群？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，沒有哪個個體是長生不死的，個體的表型會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，并且在群體中擴散。 研究生物的進化，僅研究個體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。生活在一定區域的同種生物的全部個體的集合叫做種群。一片沼澤地中的全部麋鹿一片草地上的所有蒲

3、公英一個朱鹮種群種群是生物進化和繁殖的基本單位一種群（2）實例：（1）概念：同一區域（區域可大可小，大到地球，小的可以是一個池塘）同一物種的生物全部個體判斷下列是否屬于種群：（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否是否否否一種群（3）種群的三個要素一種群合作探究三：種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。 如同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？VSA.定義：一個種群中全部個體所含有的全部基因。B.大小：種群中基因總數越多，基因庫越大，與基因種類無關。AAAaa

4、aaaaaAaaAaa某昆蟲決定翅色的基因頻率1.種群基因庫二種群的基因庫及基因頻率基因頻率=某基因的總數該對等位基因的總數 100%注意：等位基因的位置(1）常染色體或X、Y染色體的同源區段上(2）X染色體的非同源區段上基因頻率=某基因的總數雌性個體數2 +雄性個體數 100%在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值2.基因頻率二種群的基因庫及基因頻率例1：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，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？A基因頻率為:a基因頻率為：= 40%A% =

5、100%2AAAa2(AAAaaa)a% = 60%2aaAa2(AAAaaa)100%方法一：概念法：三種群的基因頻率相關計算例2.某工廠有男女職工各200人，對他們進行調查時發現，女色盲5人，女性攜帶15人。男性色盲11人，求XB,Xb的頻率？(XB=94% , Xb=6%)【解析】由于男性個體中的Y染色體上沒有與色盲有關的基因，所以應該將Y染色體所占的比例去除。Xb= 100% =6%15 + 5*2 +11200*2 + 200方法一：概念法：三種群的基因頻率相關計算方法二：通過基因型頻率計算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%+1/260% =

6、60%a基因頻率 = 10%+1/260% = 40%AA基因型頻率為: 30%Aa基因型頻率為: 60%aa基因型頻率為: 10%a基因頻率 = aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率在種群中一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1一個基因的頻率 = 該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率三種群的基因頻率相關計算1.假設上述昆蟲種群數量非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代，沒有遷入和遷出， 不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因A和a都不產突變，根據孟德爾的分離定律計算。3.用數學方法討論基因頻率的改變親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）

7、aa（10%）配子的比率A（ ）A( )a( )a( )子一代基因型頻率AA（ ）Aa( )aa( )子一代基因頻率A（ ）a( )子二代基因型頻率AA（ ）Aa( )aa( )子二代基因頻率A（ ）a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%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。三種群的基因頻率相關計算AA基因型頻率=aa基因型頻率=Aa基因型頻率= 3.遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）若種群中一對等位基因為A和a，設A的基因頻率=p，a的基因頻率=q。(pq)=1，則（p+q)2=p2+2pq+q2=1。三種群的基因頻率

8、相關計算p2q22pq 合作探究四：遺傳平衡狀態需要滿足五大條件，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？你能舉出哪些實例？ 用數學方法討論基因頻率的變化例：對自然界的種群來說，這5個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環境色彩較一致的，被天敵發現的機會就少些。（1）足夠大的種群是不存在。而根據概率原理，當個體數不是充足大時，實際得到的數 值與理論上的數值就存在誤差，實際中子代和親代的基因頻率就會有差異。（2）所有雌雄個體間都能自由交配并產生后代也是不現實的。也就是說不同基因型的卵 細胞和精子結合的機會不會是均等的（3）由于各種原因，種群中有的個體會離開該群體，有的個體會遷入該種群。（4）在自

9、然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對種群發揮作用。（5）基因突變每時每刻都有可能發生。雖然基因突變具有低頻性，但考慮種群個體數 目龐大，因種類多，基因突變的數量也是很可觀的。四種群基因頻率的變化遺傳平衡群體無法進化怎樣進化?先打破平衡種群較小不自由交配有突變有選擇有遷入、遷出基因頻率發生改變四種群基因頻率的變化例：對自然界的種群來說，這5個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環境色彩較一致的，被天敵發現的機會就少些。合作探究五：對自然界的種群來說，不能滿足遺傳平衡狀態的五個條件種群基因頻率會發生變化嗎？生物該如何進化呢？可遺傳變異提供了生物進化的原材料。其來源分為突變和基因重組。1.可遺傳變異：

10、可遺傳變異的來源突變基因重組基因突變染色體變異四種群基因頻率的變化合作探究七：生物自發突變的頻率很低，且大多數突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進化的原材料呢？合作探究六：基因突變與基因頻率改變有什么關系？為什么？基因突變產生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發生變化。 如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現基因突變數是多少呢？ 2 104 10-5個體 108種群= 2 107由此可見，雖然基因突變頻率很低，但放到種群中每一代都會有可觀的變異量，雖然大多數都是有害的，但是總會出現一些更適應環境的變異

11、，在自然選擇過程中被保留下來并逐代積累。四種群基因頻率的變化合作探究八：突變的多害少利是絕對的嗎？甲種自然選擇甲種自然選擇乙種自然選擇各種類型的變異（原材料）（第一次選擇）（第二次選擇）（第三次選擇）環境改變長翅殘翅更適應風小環境更適應大風環境不是絕對的，“利”和“害”都是相對于環境而言的。四種群基因頻率的變化合作探究九：種群基因頻率的改變是否也是不定向的？ 探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響現象長滿地衣的灰色樹干工業革命前灰色(ss)樺尺蛾多黑色樺尺蛾淺色樺尺蛾工業革命后環境污染的黑色樹干黑色(S_)樺尺蛾多黑色樺尺蛾淺色樺尺蛾 自然選擇對種群基因頻率變化的影響五探究實踐S頻率低，s頻率高

12、S頻率高，s頻率低自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變樺尺蠖種群中的S基因為什么越來越高？提出問題作出假設 假設1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的頻率為20%。在樹干變黑這一環境條件下，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10%,黑色個體每年增加10%。第210年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計算結果填入下表）第1年第2年第3年第4年基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.

13、9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低三自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究實踐創設情境示例討論1.樹干變黑會影響樺尺蠖種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？討論2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？會，因為樹干變黑后，淺色個體容易被發現，被捕食的概率增加，許多個體可能沒有交配、產卵前就被天敵捕食，導致其個體數減少，影響出生率。表現型，基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因為天敵在捕食樺尺蠖時，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定向改變。結論：自然選擇決定生物進化的方向探究實踐問題 自然選擇對種群基因頻率變化的影響五種群基因頻率發生定向

14、改變不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累變異自然選擇生物朝一定方向緩慢進化生物進化的實質是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。（不定向）（定向）在自然選擇的作用下，有利變異的基因頻率不斷增大，有害變異的基因頻率逐漸減小。 自然選擇對種群基因頻率變化的影響五實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產生耐藥性。在實驗室連續培養細菌時，如果向培養基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。目的要求通過觀察細菌在含有抗生素的培養基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。六探究抗生素對細菌的選擇作用六探究抗生素對細菌的選擇作用1.用記號筆在培養皿的底部畫線，將培養基分為四個區，標號實

15、驗步驟2.將細菌涂布在培養基平板上六探究抗生素對細菌的選擇作用實驗過程：3.號區域的中央放置不含抗生素紙片和號區域的中央分別放置含有抗生素的紙片4.將培養皿倒置于37的恒溫箱中培養1216h實驗步驟六探究抗生素對細菌的選擇作用實驗過程：5.觀察并測量抑菌圈直徑,并取平均值6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌培養，并重復以上步驟實驗步驟六探究抗生素對細菌的選擇作用抗生素對細菌有選擇作用，抗生素對細菌抑制作用越來越弱。抑菌圈直徑/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66組別實驗結果和結論：六探究抗生素對細菌的選擇

16、作用你的數據結果是否支持“耐藥菌是普遍存在的”這一說法？支持。抑菌圈邊緣生長的可能是耐藥菌。在本實驗條件下，耐藥菌所產生的變異是有利的還是有害的？在本實驗條件下，一般來說是有利的，有利于生物在特定環境中生存和繁殖的變異在此環境中就是有利變異。濫用抗生素有什么后果？促進耐藥菌的產生。六探究抗生素對細菌的選擇作用結果分析課堂小結生物進化的基本單位生物進化的原材料決定生物進化的方向生物進化的實質種群突變和基因重組自然選擇種群基因頻率的定向改變 實戰訓練1一只果蠅的突變體在21的氣溫下，生存能力很差，但是，當氣溫上升到25.5時，突變體的生存能力大大提高。這說明（ ）A突變是不定向的B突變是隨機發生的

17、C突變的有害或有利取決于環境條件D環境條件的變化對突變體都是有害的 實戰訓練2.下列關于種群基因頻率的敘述,錯誤的是()。A.基因頻率是指某個基因在某個種群中出現的比例B.基因頻率越大,突變率越高C.基因突變、基因重組和自然選擇會造成基因頻率的改變D.自然選擇會使原來同一種群的基因頻率向著不同的方向發展3.已知人眼中的褐色（A）對藍色(a)是顯性。在一個有30000人的人群中，藍眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中純合體有12000人。那么，在這個人群中A和a基因頻率分布為（ ）A.0.64和0.36 B.0.36和0.64C.0.50和0.50 D.0.82和0.184.在某一種群中

18、，已調查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現的頻率分別為（ ）A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.480.36 實戰訓練 實戰訓練5種群是物種在自然界的存在形式，也是一個繁殖單位。下列生物群體中屬于種群的是（ ）A一個湖泊中的全部魚B一片森林中的全部蛇C一間屋中的全部蟑螂D臥龍自然保護區中的全部大熊貓 實戰訓練6某校共有學生1600人，紅綠色盲遺傳病調查研究后發現，該群體中色盲基因的頻率是6.8%，780名女生中有患者23人，攜帶者52人，男生中色盲的人數約為 （ ）A.120人 B.119人 C.64人 D.56人 實戰訓練7.下列關于生物變異和生物進化的說法，正確的是()A自然選擇決定了生物變異和進化的方向B突變的可遺傳性阻礙生物進化，外來物種入侵能改變生物進化的速度和方向C在環境條件保持穩定的