1、第六章 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 假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。1.超猴使其所在的群体强大起来，但它却没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，这能不能说猕猴群体进化了？2.假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群体中扩散开来？不能能1.种群u 定义：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。一个池塘中的全部鱼 一个池塘中的全部鲤鱼两个池塘内的全部青蛙一片草地上的全部植物一片草地上的成年梅花鹿u 特点：种群中
2、的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。种群是物种繁衍、进化的基本单位。一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库【思考】【思考】同前一年的蝗虫种群相比，新形成同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库2.种群基因库种群基因库一个一个种群种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因叫这个种群的基因库。叫这个种群的基因库。判断：判断：1.1.一只小狗的全部基因是一个基因库一只小狗的全部基因是一个基因库()
3、()2.2.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因种群中每个个体含有种群基因库的全部基因()()一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库3.基因频率基因频率4.基因型频率基因型频率在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基因频率。在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基因频率。A+aA100%A%AA+Aa+aaAA100%AA%某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别有30、60、10个，lAA、Aa、aa的基因型频率是多少？l那么
4、A、a的基因频率是多少？A基因频率为:a基因频率为：=40%A%=100%2AAAa2(AAAaaa)a%=60%2aaAa2(AAAaaa)100%A基因的数量：230+60=120个a基因的数量：210+60=80个A基因的频率：120200=60%a基因的频率：80200=40%在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。一个基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率A基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率A基因频率=30%+1/260%=60%a基因频率=10%+1/260%=40%AA基因型频率为:30%aa基因型频率为:10%a
5、基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率Aa基因型频率为:60%调查色盲遗传时，将调查数据统计在如下表格中,请你推算该种群中Xb的基因频率.类型XBXBXBXbXbXbXBYXbY数量30200464XbXB+XbXb=100=20+4302+202+46+4100=16一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库 假设假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和和a都不产突变
6、，根据孟德尔都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。的分离定律计算。(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？(2)子代基因型的频率各是多少？子代基因型的频率各是多少？(3)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？(4)将计算结果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会将计算结果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？同子一代一样吗？用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化亲代基因型比值亲代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()
7、A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()aa()子代基因频率A()a()亲代子一代 子二代 子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。5.遗传平衡定律遗传平衡群体自由/随机交配一次后，种群的基因频率和基因型频率均保持不变。设 A 的基因频率为 p，a 的基因频率为 q；则 p+q=1，且：(p+q)2 =p2 +2pq +q2 AA 基因型的频率Aa 基因型的频率 aa
8、基因型的频率一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库一、种群和种群基因库遗传平衡种群(大的自由交配的种群可近似为遗传平衡种群)A基因频率=AA基因型频率a基因频率=aa基因型频率二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化 2.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。5个条件为：个条件为：昆虫群体数量足昆虫群体数量足够大；够大；全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；没有迁入与迁出；没有迁入与迁出；自然选择对性状没有作用自然选择对性状没有作用 基因基因A和和a都不产生突变。都不产生突变。对
9、自然界的种群来说，这对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？个条件都成立吗？用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变 遗传平衡遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是种群是不存在不存在的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要的。这说明在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说发生变化，也就是说种群的进化是必然的种群的进化是必然的。什么会引起种群基因频率改变呢？什么会引起种群基因频率改变呢？二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化3.3.如果该种群出现新的突变型（基因型为如果该种群出现新的突变型（基因型为A
10、A2 2a a或或A A2 2A A2 2），也就是），也就是产生新的等位基因产生新的等位基因A A2 2，种群的基因频率会变化吗？基因，种群的基因频率会变化吗？基因A A2 2的频率的频率可能会怎样变化？可能会怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因基因A A2 2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境取决于生物生存的环境。二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化 基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位
11、基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。变异变异可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变不可遗传的变异不可遗传的变异二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化 由于种群是由许多个体组成，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。思考：思考：生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体生物自发突变的频率很低，而且大多数突变对生物体是有害的，那么，它为何还能够作为是有害的，那么，它为何还能够作为生物进化的原材料生物进化的原材料呢？呢？【例如】果蝇【例如】果蝇1 1组染色体上约有组染色体上约有1.31.310104 4个基因，
12、假定每个基因的突变频率都为个基因，假定每个基因的突变频率都为1010-5-5，对一个约有对一个约有10108 8个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：21.310410-5108=2.6107（个）二、种群基因频率的变化二、种群基因频率的变化种群中出现大量的种群中出现大量的可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组提供进化的原材料提供进化的原材料变异能不能决定生物进化的方向？为什么？变异能不能决定生物进化的方向？为什么？三三、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 英国的曼彻
13、斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因S和和s控制，黑色控制，黑色(S)对浅色对浅色(s)是显性是显性的。的。探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响三三、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 讨论讨论1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？探究自然选择对种群基因频率变
14、化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响 会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，会。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其许多浅色个体可能在没有交配，产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。个体数减少，影响出生率。三三、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 讨论讨论 2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？探究自然选择对种群基因频率变化的影响探究自然选择对种群基因频率变化的影响 在自
15、然选择过程中，直接受选择的是生物的表现型；在自然选择过程中，直接受选择的是生物的表现型；基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。变异是变异是不定向不定向的的自然选择是自然选择是定向定向的的不利变异被淘汰不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累有利变异逐渐积累种群的基因频率种群的基因频率发生发生定向的定向的改变改变生物朝着生物朝着一定方向一定方向缓慢进化缓慢进化生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。三
16、三、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种群基因频率的改变，标志着生物的进化。种群基因频率的改变，标志着生物的进化。课堂小结生物变异自然选择自然选择基 因 突 变染色体变异基 因 重 组突变种群基因频率定向改变种群基因频率定向改变生物进化生物进化 生物进化生物进化的实质的实质是是种群基因频率在自然选择作用下的定向种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。改变。种群基因频率的改变，标志着生物的种群基因频率的改变，标志着生物的进化进化探究抗生素对细菌的选择作用探究抗生素对细菌的选择作用实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死
17、细菌，但变变异的细菌可能产生耐药性异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中果向培养基中添加抗生素添加抗生素，耐药菌有可能存活下来耐药菌有可能存活下来。目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。探究抗生素对细菌的选择作用。实验步骤培养皿分区、标号。将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置。涂布平板。探究抗生素对细菌的选择作用将培养皿倒置于37 的恒温箱中培养1216 h。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体 培养基中培养。重复步骤。观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。结果分析你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。探究抗生素对细菌的选择作用在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？在本实验条件下，一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。滥用抗生素有什么后果？促进耐药菌的产生。
