第7章THESEVENTHCHAPTER現代生物進化理論1.掌握種群、基因庫、基因頻率的概念，學會用數學方法討論基因頻率的變化。2.理解突變和基因重組是生物進化的原材料。3.通過探究自然選擇對種群基因頻率的影響，理解自然選擇決定生物進化的方向。目標導讀1.用數學方法討論基因頻率的變化。2.自然選擇對生物進化的作用。重難點擊一種群是生物進化的基本單位二突變和基因重組產生進化的原材料當堂檢測現代生物進化理論的主要內容(Ⅰ)三自然選擇決定生物進化的方向第課時27

達爾文以個體作為生物進化的單位是不準確的，現代生物進化理論認為生物進化的基本單位是種群，請分析討論：一種群是生物進化的基本單位(1)達爾文認為自然選擇直接作用的是生物個體，并且是個體的

，而個體

會隨著個體的

而消失。(2)決定生物性狀的基因可以通過

而世代延續，并且在群體中擴散，因此生物進化應該研究群體的

的變化。表現型表現型死亡生殖基因組成1.以種群作為生物進化單位的理由一種群是生物進化的基本單位小組合作討論一定區域2.種群的概念如圖所示，生活在

的同種生物的

個體叫做種群。種群內的個體不是機械地集合在一起，而是通過種內關系組成一個有機整體，彼此之間可以

，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。所以，種群是生物

和

的基本單位。全部交配繁殖進化一種群是生物進化的基本單位小組合作討論3.基因庫(1)概念：一個種群中

個體所含有的

基因，叫做這

個種群的基因庫。

每個種群都有它獨特的

。(2)基因庫會不會伴隨著個體的死亡而消失？全部全部基因庫答案個體所攜帶的基因隨著個體的死亡而從基因庫中消失，但是個體會通過繁殖把自身的基因傳給后代，所以基因庫不會伴隨著個體的死亡而消失，而是在代代相傳中得到保持和發展。一種群是生物進化的基本單位小組合作討論4.種群的基因頻率(1)概念：在一個種群基因庫中，某個基因占全部

基因

數的比率。(2)計算公式等位一種群是生物進化的基本單位小組合作討論(3)如圖，在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從這個種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個，就這對等位基因來說，每個個體可以看作含有2個基因，那么，這100個個體共有200個基因。請計算A、a的基因頻率。一種群是生物進化的基本單位答案A基因的數量是2×30＋60＝120個；a基因的數量是2×10＋60＝80個；A基因的頻率為

120÷200＝60%；a基因的頻率為80÷200＝40%。小組合作討論5.用數學方法討論基因頻率的變化假設上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用，基因A和a都不產生突變，根據孟德爾的分離定律計算：(1)該種群產生的A配子和a配子的比率各是多少？答案

A配子占60%，a配子占40%。(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？答案

子代基因型的頻率：AA占36%，Aa占48%，aa占16%。答案

子代種群的基因頻率：A占60%，a占40%。(4)將計算結果填入下表。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？親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)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(

)答案親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)子一代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子一代基因頻率A(60%)a(40%)子二代基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子二代基因頻率A(60%)a(40%)由表可知，子三代、子四代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。(5)若上述計算結果是建立在五個假設條件基礎上的。對自然界種群來說，這五個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？答案對自然界的種群來說，這五個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環境色彩較一致，被天敵發現的機會就少些。(6)如果該種群出現新的突變型(基因型為A2a或A2A2)，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？答案基因突變產生新的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是有益的還是有害的。歸納提煉1.判斷種群的“三要素”(1)生活在一定的自然區域內；(2)同一種生物；(3)全部個體的總和。小組合作小結2.遺傳平衡定律及其適用條件(1)定律內容若種群中，一對等位基因為A和a，設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝A%＋a%＝1。如果這個種群達到了遺傳平衡，那么遺傳平衡定律可以表示為：(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝AA%＋Aa%＋aa%＝1。①p2代表純合子AA的基因型頻率；②2pq代表雜合子Aa的基因型頻率；③q2代表純合子aa的基因型頻率。即：AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。(2)適用條件：保證種群基因頻率穩定不變的5種因素①該種群非常大；②所有的雌雄個體都能自由交配；③沒有遷入和遷出；④自然選擇對不同表現型的個體沒有作用；⑤這對基因不發生突變和攜帶這對基因的染色體不發生變異。活學活用1.某動物種群中AA、Aa和aa的基因型頻率分別為0.3、0.4和0.3，請回答：(1)該種群中a基因的頻率為________。0.5解析(1)AA＝0.3、Aa＝0.4、aa＝0.3，所以a＝0.4×1/2＋0.3＝0.5。(2)假定該動物種群只在相同基因型之間進行交配，則理論上該種群的子一代中AA、Aa和aa的基因型頻率分別為________________、________________和________________；如果子一代也同樣只發生相同基因型之間的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型頻率________(會、不會)發生改變。答案

0.4

0.2

0.4會解析

(2)AA＝0.3，Aa＝0.4，aa＝0.3，題目中敘述的情況相當于植物的自交，結果如下：0.3(AA×AA)得到0.3AA，

0.4(Aa×Aa)得到0.1AA、0.2Aa、0.1aa,0.3(aa×aa)得到0.3aa，所以相同基因型之間進行交配，后代中AA＝0.3＋0.1＝0.4、Aa＝0.2、

aa＝0.3＋0.1＝0.4，同理可以計算該代相同基因型個體之間的交配后代中AA＝0.45、Aa＝0.1、aa＝0.45，所以基因型頻率會發生改變。(3)如果該種群達到了遺傳平衡，則理論上該種群的子一代中aa的基因型頻率為________；如果該種群的子一代再隨機交配，其后代中aa的基因型頻率________(會、不會)發生改變。0.25不會解析(3)由a＝0.5，可以計算出后代中aa的基因型頻率是(0.5)2＝0.25，且該基因型的頻率不會發生改變。二突變和基因重組產生進化的原材料

生物在進化過程中不斷地發生變化才能進化，這些變化主要是由突變和基因重組引起的，請分析討論：1.可遺傳變異的來源基因突變基因重組2.突變和基因重組能產生進化原材料的原因分析答案突變的頻率雖然很低，但一個種群往往由許多個體組成，而且每一個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產生大量的突變。(1)突變具有低頻性，能為生物進化提供原材料嗎？(2)突變大多數對生物體是不利的，能為進化提供原材料嗎？答案生物變異是否有利，取決于它們的生存環境，微小有利的變異不斷積累也能導致生物進化。2.突變和基因重組能產生進化原材料的原因分析(3)通過以上分析可知，基因突變產生的

通過有性生殖過程中的

，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現大量的

，為生物進化提供原材料。(4)由于突變和基因重組都是

的、

的，因此它們只是提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的

。等位基因基因重組可遺傳變異隨機不定向方向2.突變和基因重組能產生進化原材料的原因分析歸納提煉

基因突變和基因重組都對種群遺傳組成產生影響，但影響角度不一樣。

只有基因突變才能出現新基因，才能豐富基因庫，改變基因頻率，從而影響種群的遺傳組成；

而基因重組不能產生新基因，只能增加基因型的種類，以此來影響種群的遺傳組成。小組合作理解2.有翅昆蟲有時會出現殘翅或無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去，但在經常刮大風的海島上，這種突變類型因不能飛行，從而避免被風吹到海里淹死，這個事例說明(

)活學活用A.突變多數是有害的B.突變多數是有利的C.突變的有害或有利并不是絕對的D.突變的有害或有利是絕對的解析基因突變具有少利多害性。有翅昆蟲突變成殘翅或無翅類型，在正常情況下，這些變異類型因不能飛行，活動范圍小，在生存競爭中處于劣勢地位。但在經常刮大風的海島這一特定環境中，殘翅類型因不能飛行，避免了被風吹到海里而更容易活下來。這一事例說明，突變的有利或有害并不是絕對的，它取決于生物的生存環境。答案C三自然選擇決定生物進化的方向

突變是隨機的、不定向的，不能決定生物進化的方向，決定生物進化方向的是自然選擇，請分析原因。

1.自然選擇對種群基因頻率變化的影響(1)雜交實驗表明，樺尺蠖體色受一對等位基因S和s控制，黑色S對淺色s是顯性。

1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%、Ss20%、ss70%，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蠖的生存)，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%，以后的2～4年內，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？將計算結果和變化特點填入表格：1.自然選擇對種群基因頻率變化的影響

第1年第2年第3年第4年變化特點基因型頻率SS10%11.5%__________________Ss20%22.9%__________________ss70%65.6%__________________基因頻率S20%23%__________________s80%77%__________________13.1%14.6%升高26%29.3%升高60.9%56.1%降低26.1%29.3%升高73.9%70.7%降低(2)分析樺尺蠖種群發生上述變化的原因①在樹干變黑之前，

色的樺尺蠖具有保護色，

色個體的比例高，

基因是有利基因，基因頻率高。②在樹干變黑之后，黑色的樺尺蠖具有保護色，

色個體的比例高，

基因是有利基因，基因頻率高。環境的變化導致

的改變。③環境直接選擇的是樺尺蠖的

型，最終選擇的是

。淺淺s黑S基因頻率表現基因小組合作討論2.自然選擇決定生物進化的方向在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體更易產生后代，相應的基因頻率會

，具有不利變異的個體很難產生后代，相應的基因頻率會

，因此，自然選擇使種群的

，導致生物朝著一定的方向不斷進化。不斷提高不斷下降基因頻率發生定向改變歸納提煉自然選擇決定生物進化方向的原理活學活用3.如果基因型為Aa的個體自交產生的后代在某一環境中的生存能力或競爭能力是AA＝Aa>aa，則在長期的自然選擇過程中，下列能正確地表示A基因和a基因之間的比例變化的曲線是(

)A小組合作討論解析AA和Aa個體生存能力較強，而aa被淘汰的可能性最大，所以a的基因頻率會降低，由于Aa的存在，a的基因頻率不可能降至0。答案

A課堂小結種群突變基因重組自然選擇當堂檢測12341.對種群概念的正確敘述是(

)A.不同空間中同種生物個體的總和B.生活在同一地點的同種生物的一群個體C.一片水田中的所有魚的總和D.一個生態環境中有相互關系的動植物的總和51234解析種群是指生活在同一地點的同種生物的一群個體。其中的“種”是生物分類的基本單位。例如：一個池塘中全部的鯉魚是一個種群，包括所有的大鯉魚、小鯉魚和魚苗。這里必須具體到“鯉魚”，而不能是“魚”，因為后者還包括其他種類的魚。答案B512342.在一個種群中隨機抽出100個個體，其中基因型為AA的個體占24個，基因型為Aa的個體占72個，基因型為aa的個體占4個，那么基因A和基因a的頻率分別是(

)A.28%、72% B.36%、64%C.57%、43% D.60%、40%51234解析在100個個體中，AA占24個，Aa占72個，aa占4個，則AA%＝24%，Aa%＝72%，aa%＝4%。根據公式得A%＝AA%＋1/2Aa%＝24%＋36%＝60%，a%＝aa%＋1/2Aa%＝4%＋36%＝40%。答案D512343.水稻非糯性(Y)對糯性(y)為顯性，抗病(R)對不抗病(r)為顯性。用非糯性抗病和糯性不抗病的兩純種水稻雜交，讓F1自交三代，在自然情況下，基因頻率的變化是(

)A.Y逐漸增大，R逐漸增大

B.Y逐漸減小，R逐漸減小C.Y基本不變，R基本不變

D.Y基本不變，R逐漸增大51234解析非糯性抗病和糯性不抗病的兩純種水稻的基因型分別為YYRR和yyrr，雜交得F1(YyRr)。F1自交三代，由于自然選擇的作用，后代中抗病個體增加，不抗病個體逐漸被淘汰，即R的基因頻率逐漸增大；而非糯性與糯性性狀基本不受環境影響，后代中Y的基因頻率基本不變。答案

D512344.下列關于基因頻率、基因型頻率與生物進化的敘述，正確的是(

)A.一個種群中，控制一對相對性狀的各種基因型頻率的改變

一定導致基因頻率的改變B.一個種群中，控制一對相對性狀的基因頻率之和為1C.基因型為Aa的個體自交后代所形成的種群中，A基因的頻率大于a基因的頻率D.因色盲患者中男性數量大于女性，所以男性群體中色盲的基因頻率大于女性群體51234解析基因頻率是指在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比率，基因型頻率的改變不一定導致基因頻率的改變。

控制一對相對性狀的基因頻率之和為1。適應環境的個體得到保留，它可以是隱性基因控制的性狀，也可以是顯性基因控制的性狀，所以無法判斷是A還是a的基因頻率高。由于男性中只有一條X染色體，色盲為伴X隱性遺傳病，故男性患色盲的幾率大于女性，但是色盲基因在男性群體和女性群體中基因頻率是相同的。答案B512345.某