種群基因組成的變化年級：高一年級學科：生物（人教版）

問題探討討論1.新出現的這只綠色椿象命運可能會怎樣？2.這只綠色椿象個體的出現算是進化嗎？3.綠色性狀怎么才能被保留下來呢？

問題探討自然選擇直接對象：根本對象：個體的性狀（表型）種群的基因總結

問題探討

研究生物的進化，僅僅研究個體和表型是不夠的，還需要從種群的角度研究整個群體基因組成的變化。總結一

種群和種群基因庫生活在一定區域的同種生物的全部個體的集合叫做種群。種群判斷下面例子是不是一個種群？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（）4.一片草地上的成年梅花鹿（）5.一個菜市場所有的白菜（）××√×種群的三要素：一定區域同種生物全部個體×它們在自然條件下不能進行基因交流。與

相比，有何特點？

種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配。種群生物個體種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。種群是物種繁衍、進化的基本單位。

因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。AAAaAAAaAAAaAaaaAaAa性狀是由基因控制的，如何研究種群的基因組成和變化呢？基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因。個體數目越多，個體間的差異越大，種群的基因庫越大。如何研究種群的基因組成和變化呢？基因庫基因頻率一個種群中全部個體所含有的全部基因。在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值。=某基因的總數全部等位基因數×100%AA3個Aa6個aa1個（1）計算A和a的基因頻率分別是多少？A基因總數

=2×3+6=12個a基因總數=2?1+6=8個A基因的頻率1220=×100%=60%a基因的頻率820=×100%=40%

學習任務1=A的總數（A+a）總數×100%計算基因頻率（2）請根據表1中數據，計算空白處的基因頻率。表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細胞貧血癥相關數據基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A（

）86a（

）14基因型頻率在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數的比值。基因頻率=

純合子基因型頻率

+1/2雜合子基因型頻率表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細胞貧血癥相關數據基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A（

）86a（

）14A基因頻率A%=AA%+1/2Aa%=95.7%a基因頻率a%=aa%+1/2Aa%=4.3%表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細胞貧血癥相關數據基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A（

）86a（

）1495.74.3【資料1】已知上述鐮刀型細胞貧血癥是一種常染色體隱性遺傳病，其致病基因為a基因。a基因表達的血紅蛋白異常，紅細胞通常呈鐮刀型。分析影響種群基因頻率的因素

學習任務2正常紅細胞鐮刀型紅細胞討論（1）理論上a基因的頻率在人群中的變化趨勢如何？預期a基因的頻率會不斷減小。正常紅細胞鐮刀型紅細胞【資料2】美國黑人主要是在英國殖民者的販奴運動過程中從非洲販賣過來的，這些非洲裔黑人經過代代相傳成為現在的美籍非洲裔黑人。基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A95.786a4.314表1美籍非洲裔黑人人群和中非黑人人群中的鐮刀型細胞貧血癥相關數據可以明顯看出：中非黑人

a基因的頻率遠高于

美籍非洲裔黑人。（2）結合表1中的數據，你發現什么現象？討論基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A95.786a4.314可能存在一種機制，阻止了中非黑人a基因頻率的減小；或a基因對中非黑人的生存有某種積極意義。（3）你能否提出假設，解釋表1中的現象？基因型或基因基因型或基因頻率（％）美籍非洲裔黑人人群中非黑人人群AA91.776Aa8.020aa0.34A95.786a4.314討論【資料3】

非洲大陸流行嚴重致死的惡性瘧疾,美洲大陸惡性瘧疾的危害則遠遠不及非洲大陸嚴重。惡性瘧疾的病原體是一種寄生在紅細胞中的單細胞生物——瘧原蟲。【資料3—瘧原蟲與紅細胞】討論（4）結合上述資料，進一步解釋表1中的現象。aa個體

會因患鐮刀型細胞貧血癥死亡；AA個體

會因患惡性瘧疾死亡；Aa個體

鐮刀型細胞貧血癥癥狀不致死亡，且又可有一定的抗惡性瘧疾的能力，因此可能把a基因傳給后代。討論而非洲黑人在美國的后裔，由于惡性瘧疾不流行，a基因只受鐮刀型細胞貧血癥一種病的選擇，因此美籍非洲裔黑人a基因的頻率遠低于中非黑人。（4）結合上述資料，進一步解釋表1中的現象。討論（5）還可以收集哪些方面的證據，證明上述解釋？還可調查美國白人中a基因的頻率，如果解釋正確的話，其a基因頻率應該比美籍非洲裔黑人要低得多。【資料4】調查結果為美國白人中a基因的頻率為0.1%。(美籍非洲裔黑人人群a基因頻率為4.3%)①自然選擇：鐮刀型細胞貧血癥與惡性瘧疾2種選擇壓力②基因突變：a基因的來源(A基因突變而來)③非隨機婚配：白人與黑人婚配的非隨機性④遷入、遷出：販奴運動⑤種群數量：販賣進入美國的黑奴人數多少（6）通過上述資料，嘗試總結：哪些因素影響著等位基因(如a基因)的頻率？討論

學習任務3用數學方法討論基因頻率的變化假設

存在一個昆蟲種群

滿足以下條件：（1）群體數量足夠大；（2）全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代；（3）沒有遷入和遷出；（4）沒有自然選擇；（5）沒有基因突變和染色體變異請根據孟德爾的分離定律計算，并完成下表。親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)親代基因頻率A(60%)a(40%)F1基因型頻率AA()Aa()aa()F1基因頻率A()a()F2基因型頻率AA()Aa()aa()F2基因頻率A()a()F1基因型頻率AA（

）Aa（

）aa（

）A（86%）a（14%）親代基因的頻率配子法

卵細胞精子A（86%）a(14%)A(86%)AA（

）Aa（

）a(14%)Aa（

）aa（

）F1配子比率A（

）A（

）a（

）a（

）F1基因頻率A（

）a（

）36%48%16%36%24%24%16%36%24%24%16%60%40%親代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)親代基因頻率A(60%)a(40%)F1基因型頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)F1基因頻率A(60%)a(40%)F2基因型頻率AA()Aa()aa()F2基因頻率A()a()36%48%16%60%40%

在滿足上述5個假設的條件下，各代基因頻率相同。基因型頻率從F1開始保持不變，種群達到了遺傳平衡。觀察表格中的F1、F2的基因頻率及基因型頻率，推測若干代后種群的基因頻率及基因型頻率會有什么特點？討論總結假如我們用p來表示A的基因頻率，q來表示a的基因頻率，則可知p+q=1，那么子代中AA、Aa、aa的基因型頻率如何？（p+q)2=p2+2pq+q2=1AA基因型頻率Aa基因型頻率aa基因型頻率遺傳平衡定律（哈迪-溫伯格定律）

p+q

=1用數學方法討論基因頻率的變化——構建數學模型Ⅰ.種群數量足夠大Ⅱ.自由交配Ⅲ.沒有遷入與遷出Ⅳ.沒有自然選擇Ⅴ.沒有發生突變種群的進化是必然的遺傳平衡定律成立條件——理想種群自然條件下基因突變和染色體變異總會發生種群的基因頻率一定會發生變化二

種群基因頻率的變化

基因突變產生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發生變化。可遺傳變異提供進化的原材料基因突變染色體變異基因重組突變生物自發突變的頻率很低，而且許多突變是有害的。它為什么還能夠作為生物進化的原材料呢？分析可遺傳變異作為生物進化原材料的原因

學習任務4討論

果蠅一組染色體上約有1.3×104個基因，假定每個基因的突變頻率都為10-5，對一個中等大小的果蠅種群（約有108個個體）來說，每一代出現的基因突變數將是：1.3×104×2×10-5×108=2.6×107（個）單個個體整個種群【案例分析】（1）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。突變為什么能夠作為生物進化的原材料呢？

學習任務4分析可遺傳變異作為生物進化原材料的原因（2）突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決于