1、第第6章章 生物的进化生物的进化 第第 3 3 节节 种群基因组成的变化与物种的形成种群基因组成的变化与物种的形成 学学 习习 目目 标标 1.阐明种群、基因库、基因频率概念的内涵与外延阐明种群、基因库、基因频率概念的内涵与外延,用数学用数学 方法讨论基因频率的变化方法讨论基因频率的变化,发展科学思维。发展科学思维。 2.探讨可遗传变异与种群基因频率变化的关系探讨可遗传变异与种群基因频率变化的关系,阐明生物进阐明生物进 化的实质化的实质,认同自然选择决定生物进化的方向认同自然选择决定生物进化的方向,形成初步的形成初步的 进化与适应观。进化与适应观。 3.阐明物种、生殖隔离的概念阐明物种、生殖隔
2、离的概念,说明不同物种间存在生殖隔说明不同物种间存在生殖隔 离。离。 4.通过对加拉帕戈斯群岛上不同种地雀形成过程的分析及通过对加拉帕戈斯群岛上不同种地雀形成过程的分析及 物种形成的模型建构过程物种形成的模型建构过程,体验探究过程体验探究过程,阐明地理隔离导阐明地理隔离导 致基因库差异较大致基因库差异较大,从而形成生殖隔离从而形成生殖隔离,导致新物种形成。导致新物种形成。 探究一探究一 种群基因组成的变化种群基因组成的变化 1.种群和种群基因库。种群和种群基因库。 结合教材第结合教材第110页图页图6-7、第、第111页图页图6-8、图、图6-9,阅读相阅读相 关内容关内容,阐明种群、基因库、
3、基因频率概念的内涵与外阐明种群、基因库、基因频率概念的内涵与外 延。延。 (1)种群。种群。 项目项目 内容内容 概念概念 生活在一定区域生活在一定区域的的_的的集合集合 特点特点 一个种群其实就是一一个种群其实就是一个个_的的单位单位 雌雄个体可以通过繁殖将各自的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因基因遗传给后遗传给后 代代 举例举例 一片树林中的全部猕猴一片树林中的全部猕猴; ;一片草地上的所有蒲公英一片草地上的所有蒲公英 同种生物全部个体同种生物全部个体 繁殖繁殖 (2)基因库与基因频率。基因库与基因频率。 基因库基因库:一个种群中一个种群中_所含有的全部基因所含有的全部基因, 叫作这个种群
4、的基因库。叫作这个种群的基因库。 基因频率基因频率 全部个体全部个体 2.种群基因频率的变化。种群基因频率的变化。 结合教材第结合教材第112113页“探究页“探究 实践”实践”,阅读相关内容阅读相关内容, 探讨可遗传变异与种群基因频率变化的关系探讨可遗传变异与种群基因频率变化的关系,阐明生物阐明生物 进化的实质。进化的实质。 (1)可遗传的变异的来源可遗传的变异的来源 (2)可遗传的变异提供了生物进化的原材料。可遗传的变异提供了生物进化的原材料。 可遗传的变异的形成可遗传的变异的形成 可遗传的变异的特点可遗传的变异的特点 可遗传的变异的结果可遗传的变异的结果:只提供了生物进化的原材料只提供了
5、生物进化的原材料, 不能决定不能决定_。 生物进化的方向生物进化的方向 (3)自然选择对种群基因频率变化的影响。自然选择对种群基因频率变化的影响。 探究探究二二 隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用 结合教材第结合教材第116页图页图6-10、图、图6-11,阅读相关内容阅读相关内容,阐阐 明物种、生殖隔离的概念明物种、生殖隔离的概念,说明不同物种间存在生殖隔说明不同物种间存在生殖隔 离。离。 1.物种。物种。 能够在能够在_下相互交配并且产生下相互交配并且产生_的一的一 群生物。群生物。 2.隔离。隔离。 (1)概念概念:不同群体间的个体不同群体间的个体,在自然条件下基因不能在自然条
6、件下基因不能 _的现象。的现象。 (2)常见类型。常见类型。 自然状态自然状态 可育后代可育后代 自由交流自由交流 类型类型 发生范围发生范围 结果结果 生殖隔离生殖隔离 _之之间间 不不能能_ 即使交配成功即使交配成功, ,也不能产也不能产生生_ _ 地理隔离地理隔离 _生生物物 使得种群间不能发使得种群间不能发生生_ 不同物种不同物种 相互交配相互交配 可育的可育的 后代后代 同种同种 基因交流基因交流 3.隔离在物种形成中的作用。隔离在物种形成中的作用。 分析教材第分析教材第117页“思考页“思考 讨论”讨论”,阅读教材第阅读教材第118 页正文内容页正文内容,认同隔离在物种形成中的作用
7、。认同隔离在物种形成中的作用。 (1)新物种的形成过程。新物种的形成过程。 (2)结论结论:_是物种形成的必要条件。是物种形成的必要条件。 隔离隔离 探究一探究一 种群基因组成的变化种群基因组成的变化 1.判断下列实例是否是种群判断下列实例是否是种群,并说明理由。并说明理由。 (1)一个池塘中的所有鱼。一个池塘中的所有鱼。 判断判断:_。 理由理由:_。 答案答案: :不是不是 一个池塘中的所有鱼有多个物种一个池塘中的所有鱼有多个物种 (2)甲地池塘中的鲤鱼和乙地池塘中的鲤鱼。甲地池塘中的鲤鱼和乙地池塘中的鲤鱼。 判断判断:_。 理由理由:_。 答案答案: :不是不是 两个池塘中的鲤鱼生活在不
8、同区域两个池塘中的鲤鱼生活在不同区域 (3)一个池塘中的所有成年鲤鱼。一个池塘中的所有成年鲤鱼。 判断判断:_。 理由理由:_。 答案答案: :不是不是 所有成年鲤鱼不是鲤鱼的全部个体所有成年鲤鱼不是鲤鱼的全部个体 2.分析资料分析资料,根据孟德尔的分离定律根据孟德尔的分离定律,回答下列问题。回答下列问题。 资料资料:在某昆虫种群中在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因为决定翅色为绿色的基因为A, 决定翅色为褐色的基因为决定翅色为褐色的基因为a,从这个种群中随机抽取从这个种群中随机抽取100 个个体个个体,测得基因型为测得基因型为AA、Aa和和aa的个体分别为的个体分别为30、 60和和10个个
9、,就这对等位基因来说就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有每个个体可以看作含有 2个基因。假设该昆虫种群非常大个基因。假设该昆虫种群非常大,所有的雌雄个体间所有的雌雄个体间 都能自由交配并产生后代都能自由交配并产生后代,没有迁入和迁出没有迁入和迁出,不同翅色的不同翅色的 个体生存和繁殖的机会是均等的个体生存和繁殖的机会是均等的,基因基因A和和a都不产生突都不产生突 变。变。 (1)该种群产生的该种群产生的A配子和配子和a配子的比值各是多少配子的比值各是多少? 子代基因型的频率各是多少子代基因型的频率各是多少? 提示提示: :A配子占配子占60%,a配子占配子占40%。子代基因型的。子代基因型
10、的 频率频率:AA为为36%,Aa为为48%,aa为为16%。 (2)子代种群的基因频率各是多少子代种群的基因频率各是多少? 提示提示: :子代种群的基因频率子代种群的基因频率:A为为60%,a为为40%。 (3)子二代、子三代以及若干代以后子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因种群的基因 频率会同子一代一样吗频率会同子一代一样吗?请完成下表。请完成下表。 亲代基因亲代基因 型的比值型的比值 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比值配子的比值 A(30%) A(30%) a(30%) a(10%) 子一代基因型子一代基因型 频率频率 AA(36%) Aa(48%) aa(1
11、6%) 子一代基因频子一代基因频 率率 A(60%) a(40%) 子二代基因型子二代基因型 频率频率 AA( ) Aa( ) aa( ) 子二代基因频子二代基因频 率率 A( ) a( ) 答案答案: :36% 48% 16% 60% 40% (4)上述计算结果是建立在上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。个假设条件基础上的。 对自然界的种群来说对自然界的种群来说,这这5个假设条件都成立吗个假设条件都成立吗?你能举你能举 出哪些实例出哪些实例? 提示提示: :不可能同时都成立。例如不可能同时都成立。例如, ,昆虫的翅色与环昆虫的翅色与环 境色彩较一致境色彩较一致, ,被天敌发现的机会就少
12、些。被天敌发现的机会就少些。 有关基因频率和基因型频率的计算 (1)基因频率和基因型频率的计算方法基因频率和基因型频率的计算方法 基因频率和基因型频率的关系转换基因频率和基因型频率的关系转换 设一对等位基因为设一对等位基因为A和和a,其基因频率分别为其基因频率分别为p与与q(p+q=1)。 亲代亲代Aa和和Aa自然交配后自然交配后,F1具有具有AA、Aa、aa 3种基因型种基因型,其其 基因频率如下列公式基因频率如下列公式:p(A)+q(a)2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)。 即即AA的基因型频率为的基因型频率为p2,Aa的基因型频率为的基因型频率为2pq,aa的基因型的基因型
13、频率为频率为q2;产生产生A配子的频率为配子的频率为A=p2+2pq=p2+pq=p(p+q)=p, 产生产生a配子的频率为配子的频率为a=q2+2pq=q2+pq=q(p+q)=q。可知。可知F1的的 基因频率没有发生改变。基因频率没有发生改变。 (2)上式揭示了基因频率与基因型频率的关系上式揭示了基因频率与基因型频率的关系,使使 用它时用它时,种群应满足以下种群应满足以下5个条件个条件:种群非常大种群非常大;种群雌种群雌 雄个体间都能自由交配并产生后代雄个体间都能自由交配并产生后代;没有迁入和迁出没有迁入和迁出; 不同的个体生存和繁殖的机会是均等的不同的个体生存和繁殖的机会是均等的;基因不
14、产生基因不产生 突变。满足上述突变。满足上述5个条件的种群即处于遗传平衡。个条件的种群即处于遗传平衡。 【例【例1】下列关于基因频率、基因型频率与生物进】下列关于基因频率、基因型频率与生物进 化的叙述化的叙述,正确的是正确的是( ) A.一个种群中一个种群中,控制一对相对性状的各种基因型频控制一对相对性状的各种基因型频 率的改变说明物种在不断进化率的改变说明物种在不断进化 B.在一个种群中在一个种群中,控制一对相对性状的各种基因型控制一对相对性状的各种基因型 频率之和为频率之和为1 C.基因型基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中的个体自交后代所形成的种群中,A基基 因的频率大于因的频率大于a
15、基因的频率基因的频率 D.因红绿色盲患者中男性数量大于女性因红绿色盲患者中男性数量大于女性,所以男性所以男性 群体中红绿色盲的基因频率大于女性群体中红绿色盲的基因频率大于女性 解析解析: :生物进化的实质是种群基因频率的改变生物进化的实质是种群基因频率的改变,而而 不是基因型频率的改变不是基因型频率的改变,A项错误项错误;在一个种群中在一个种群中,理论理论 上控制一对相对性状的各种基因型频率之和为上控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1,B项项 正确正确;基因型基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中的个体自交后代所形成的种群中,AA Aaaa=121,则则A基因的频率等于基因的频率等于a基因
16、的频率基因的频率,C 项错误项错误;红绿色盲患者中男性多于女性红绿色盲患者中男性多于女性,原因是伴原因是伴X染染 色体隐性遗传方式中色体隐性遗传方式中,男性只要有一个红绿色盲基因就男性只要有一个红绿色盲基因就 患病患病,而女性有两个红绿色盲基因才患病而女性有两个红绿色盲基因才患病,但男性群体但男性群体 中红绿色盲的基因频率与女性群体中红绿色盲的基因中红绿色盲的基因频率与女性群体中红绿色盲的基因 频率相同频率相同,D项错误。项错误。 答案答案: :B 【例【例2】果蝇的长翅】果蝇的长翅(V)对残翅对残翅(v)为显性。在一个由为显性。在一个由 600只长翅果蝇和只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种
17、群中只残翅果蝇组成的种群中,若杂合子若杂合子 占所有个体的占所有个体的40%,那么显性基因那么显性基因V在该种群内的基因频在该种群内的基因频 率为率为( ) A.20% B.40% C.60% D.80% 解析解析: :由题意知由题意知,vv=400只只,Vv=(600+400)40%= 400(只只),则则VV=600-400=200(只只),因此因此V的基因频率的基因频率=(2 200+400)(600+400)2100%=40%。 答案答案: :B 探究探究二二 隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用 下图为自然界中大多数物种形成的过程图解下图为自然界中大多数物种形成的过程图解,请
18、完善请完善 并回答下列问题。并回答下列问题。 答案答案: :自然选择自然选择 基因频率基因频率 地理隔离地理隔离 生殖隔离生殖隔离 物种形成物种形成 (1)物种和种群有什么区别物种和种群有什么区别?二者存在什么关系二者存在什么关系? 提示提示: :种群是生活在一定区域的同种生物全部个体种群是生活在一定区域的同种生物全部个体 的集合的集合;物种是能够在自然状态下相互交配并且产生可物种是能够在自然状态下相互交配并且产生可 育后代的一群生物。同一种群的个体一定属于同一物种育后代的一群生物。同一种群的个体一定属于同一物种, 同一物种的个体可能分布于不同的区域同一物种的个体可能分布于不同的区域,形成不同
19、的种群。形成不同的种群。 不同种群的个体可能属于同一物种不同种群的个体可能属于同一物种,不同物种的个体一定不同物种的个体一定 属于不同的种群。属于不同的种群。 (2)物种形成的基本环节是什么物种形成的基本环节是什么?物种形成和生物进物种形成和生物进 化的关系是什么化的关系是什么? 提示提示: :突变和基因重组、自然选择以及隔离是物种突变和基因重组、自然选择以及隔离是物种 形成的三个基本环节。物种形成必定伴随着生物进化形成的三个基本环节。物种形成必定伴随着生物进化,但但 生物进化不一定导致新物种形成。生物进化不一定导致新物种形成。 (3)地理隔离一定会产生生殖隔离吗地理隔离一定会产生生殖隔离吗?
20、举例说明。举例说明。 提示提示: :不一定。长期的地理隔离可能会产生生殖隔离不一定。长期的地理隔离可能会产生生殖隔离, 但是也不一定但是也不一定,如华南虎和东北虎如华南虎和东北虎,虽然经过长期的地理隔离虽然经过长期的地理隔离, 但是没有产生生殖隔离。但是没有产生生殖隔离。 (4)若由于某种原因若由于某种原因,某二倍体植物加倍成了四倍体植物某二倍体植物加倍成了四倍体植物, 那么该四倍体植物和二倍体植物之间存在生殖隔离吗那么该四倍体植物和二倍体植物之间存在生殖隔离吗?这说这说 明什么明什么? 提示提示: :该二倍体植物与其加倍形成的四倍体植物杂交该二倍体植物与其加倍形成的四倍体植物杂交, 后代是三
21、倍体后代是三倍体,三倍体是不育的三倍体是不育的,所以该四倍体植物与对应的所以该四倍体植物与对应的 二倍体植物之间存在生殖隔离。这说明有时候不经过地理二倍体植物之间存在生殖隔离。这说明有时候不经过地理 隔离也能产生生殖隔离。隔离也能产生生殖隔离。 物种形成的方式 (1)渐变式渐变式(主要主要)。 大多数物种的形成方式为渐变式大多数物种的形成方式为渐变式,形成过程如本页形成过程如本页 合作探究过程图所示。合作探究过程图所示。 (2)骤变式骤变式(爆发式爆发式)。 往往是种群内少数个体往往是种群内少数个体,由于个体的染色体结构变由于个体的染色体结构变 异、染色体数目加倍以及远缘杂交异、染色体数目加倍
22、以及远缘杂交,再经自然选择比较再经自然选择比较 快速地形成生殖隔离快速地形成生殖隔离,成为新的物种。此种方式多见于成为新的物种。此种方式多见于 植物植物,如八倍体小黑麦的形成。如八倍体小黑麦的形成。 【例【例3】下列关于物种和隔离的叙述】下列关于物种和隔离的叙述,正确的是正确的是( ) A.物种是生物进化和繁殖的基本单位物种是生物进化和繁殖的基本单位 B.二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种 C.地理隔离和生殖隔离都会阻止生物之间的基因交流地理隔离和生殖隔离都会阻止生物之间的基因交流 D.种群必须经过地理隔离种群必须经过地理隔离,才能达到生殖隔离才能达到生殖隔离
23、 答案答案: :C 【例【例4】大约一万年前】大约一万年前,某大峡谷中的松鼠被一条河流某大峡谷中的松鼠被一条河流 分隔成两个种群分隔成两个种群,现在两个种群已经发生了明显的分化现在两个种群已经发生了明显的分化,过过 程如下页图所示。下列有关说法正确的是程如下页图所示。下列有关说法正确的是( ) A.b过程的实质是定向改变种群的基因频率过程的实质是定向改变种群的基因频率 B.地球上新物种的形成都必须先经历地球上新物种的形成都必须先经历a过程过程 C.仅表示物种形成过程中基因突变是不定向的仅表示物种形成过程中基因突变是不定向的 D.品系品系1和品系和品系2两种群的基因库出现了较大差异两种群的基因库
24、出现了较大差异,就就 可形成物种可形成物种1和物种和物种2 解析解析: :b表示自然选择表示自然选择,其实质是定向改变种群的基其实质是定向改变种群的基 因频率因频率,A项正确。图中项正确。图中a表示地理隔离表示地理隔离,地球上新物种的地球上新物种的 形成往往要先经历地理隔离形成往往要先经历地理隔离,最终达到生殖隔离最终达到生殖隔离,但不都但不都 是这样的是这样的,用秋水仙素诱导二倍体植物染色体加倍形成的用秋水仙素诱导二倍体植物染色体加倍形成的 个体是四倍体个体是四倍体,此四倍体的形成没有经过地理隔离此四倍体的形成没有经过地理隔离,B项错项错 误。误。表示生物可遗传的变异表示生物可遗传的变异,主
25、要来源于基因突变、主要来源于基因突变、 基因重组和染色体变异基因重组和染色体变异,C项错误。新物种的形成标志是项错误。新物种的形成标志是 生殖隔离生殖隔离,品系品系1和品系和品系2种群基因库出现了较大差异种群基因库出现了较大差异,如如 果两品系不能进行基因交流果两品系不能进行基因交流,则说明存在生殖隔离则说明存在生殖隔离;如果如果 依然可以进行基因交流依然可以进行基因交流,说明它们不存在生殖隔离说明它们不存在生殖隔离,D项错项错 误。误。 答案答案: :A 【情境迁移】三倍体牡蛎肉鲜味美【情境迁移】三倍体牡蛎肉鲜味美,其培育的过程是用其培育的过程是用 适宜浓度的适宜浓度的6-二甲氨基嘌呤诱导二
26、倍体牡蛎处于减数二甲氨基嘌呤诱导二倍体牡蛎处于减数 分裂分裂的次级卵母细胞的次级卵母细胞,抑制第二极体的释放抑制第二极体的释放,然后让该然后让该 细胞与二倍体牡蛎的精子结合。细胞与二倍体牡蛎的精子结合。 (1)三倍体牡蛎和二倍体牡蛎是两个物种吗三倍体牡蛎和二倍体牡蛎是两个物种吗?为什为什 么么? 提示提示: :三倍体牡蛎是不育的三倍体牡蛎是不育的,因此不属于一个物种因此不属于一个物种; 二倍体牡蛎是可育的二倍体牡蛎是可育的,属于一种物种。属于一种物种。 (2)在三倍体牡蛎培育过程中在三倍体牡蛎培育过程中,主要利用了哪种可遗主要利用了哪种可遗 传的变异传的变异? 提示提示: :染色体变异。染色体
27、变异。 【方法规律】【方法规律】 判断两种生物是否为同一物种 (1)“新物种”必须具备两个条件“新物种”必须具备两个条件:与原物种之间已与原物种之间已 形成生殖隔离和必须是可育的。例如形成生殖隔离和必须是可育的。例如,三倍体无子西瓜、三倍体无子西瓜、 骡子均不可称为“新物种”骡子均不可称为“新物种”,因为它们均是“不育”的因为它们均是“不育”的; 而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”,因为因为 它与二倍体西瓜杂交产生的子代它与二倍体西瓜杂交产生的子代(三倍体西瓜三倍体西瓜)不育不育,意意 味着两者之间已产生生殖隔离味着两者之间已产生生殖隔离,故已成为“新物种”。故已成为“新物种”。 (2)判断方法判断方法:若可以自然交配若可以自然交配,并且产生可育后代并且产生可育后代, 那么就是同一物种那么就是同一物种;若不能进行自然交配若不能进行自然交配,或者交配产或者交配产 生不可育后代生不可育后代,则为不同物种。则为不同物种。 课堂建构
