h712现代生物进化理论的主要内容.pptx

第二节第二节 现代生物进化理论的主要内容现代生物进化理论的主要内容种群基因频率的种群基因频率的改变与生物进化改变与生物进化教学目标教学目标1 1、解释种群、种群基因库、基因频率等概念。、解释种群、种群基因库、基因频率等概念。2 2、理解种群是生物进化的基本单位。、理解种群是生物进化的基本单位。3 3、学会计算基因频率和基因型频率。、学会计算基因频率和基因型频率。4 4、运用数学方法讨论种群基因频率的改变。、运用数学方法讨论种群基因频率的改变。5 5、突变和基因重组、自然选择、在生物进化、突变和基因重组、自然选择、在生物进化 中的作用。中的作用。探究活动（一）探究活动（一）情景情景：如果在灰色翅（基因型为：如果在灰色翅（基因型为aa)aa)昆虫的群体中昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（偶然出现一只绿色翅（Aa)Aa)的变异个体，且绿色比的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。那么，昆虫的翅色将怎灰色更不容易被敌害发现。那么，昆虫的翅色将怎样变化？样变化？讨论题目讨论题目：1.1.根据达尔文根据达尔文“适者生存、不适者淘汰适者生存、不适者淘汰”的观点的观点该绿色个体能被选择下来吗？该绿色个体能被选择下来吗？2.2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A A基因怎样才能传递给后代？基因怎样才能传递给后代？3.3.如果如果AaAa与其他个体交配生殖，后代还会绿色吗与其他个体交配生殖，后代还会绿色吗？在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代，后代，因此研究生物的进化，仅仅研究个体的因此研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体群体的基因组成变化，这个群体就是种群。的基因组成变化，这个群体就是种群。种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位探究活动（二）探究活动（二）1.1.怎样的一群个体可以称为怎样的一群个体可以称为种群种群呢？呢？实际上，在自然界中，物种是以一个个种群存在实际上，在自然界中，物种是以一个个种群存在的，的，种群种群是是物种物种繁殖、生物进化的基本单位繁殖、生物进化的基本单位。2.2.一个生物的一个生物的“种种”或或“物种物种”与与种群种群又有什么又有什么区别呢？区别呢？生活在生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的生物的全部全部个体叫做种群个体叫做种群物种物种可以分布在可以分布在不同的自然界的不同区域不同的自然界的不同区域，只有，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代相在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代相传的传的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。种群。1.1.下列属于种群的是下列属于种群的是 （）A.A.一块水田里的全部水稻一块水田里的全部水稻 、水草、水草 B B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 C C 一块朽木上的全部真菌一块朽木上的全部真菌 D.D.一个池塘中全部鱼一个池塘中全部鱼B3.生物进化的基本单位生物进化的基本单位（）A.个体个体B.基因基因C.种群种群D.群体群体2.下列关于种群的说法不正确的是下列关于种群的说法不正确的是（）A.同一种群的个体可以自由交配同一种群的个体可以自由交配B.种群是生物繁殖的基本单位种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群中国大陆上所有老虎是一个种群D.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位CC探究活动（三）探究活动（三）1.1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？什么是基因库？基因频率的含义是什么？一个种群中一个种群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叫这个种群的的基因库基因库。在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率叫做比率叫做基因频率基因频率。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。基因型频率：基因型频率：=纯合体纯合体基因型频率基因型频率+1/2+1/2杂合子杂合子基因型频率基因型频率A%+a%=1 AA%+Aa%+aa%=1AA 30%Aa 60%aa 10%基因频率基因频率=某基因总数某基因总数该基因等位基因的总数该基因等位基因的总数2.2.基因频率的计算基因频率的计算等位基因的频率之和等于等位基因的频率之和等于1 12.从某生物种群中随机抽从某生物种群中随机抽1000个个体，测知基因个个体，测知基因型为型为BB、Bb、bb的个体分别为的个体分别为300个、个、600个个和和100个。在这个。在这1000个个体中：个个体中：B基因有基因有个，其基因频率为个，其基因频率为；b基因有基因有个，其基因频率为个，其基因频率为。1.AA1.AA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占24%24%、72%72%、4%4%、那么、那么A A、a a的基因频率是多少？（的基因频率是多少？（）A.36%和和64%B.57%和和43%C.24%和和72%D.60%和和40%D120080060403.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为基因型为AA的个体占的个体占18%，基因型，基因型Aa的个体占的个体占78%，aa的个体占的个体占4%。基因型。基因型A和和a的频率分别的频率分别是是，。5743探究活动（四）探究活动（四）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假设讨论题假设讨论题2 2中的群体满足以下五个条件：中的群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，昆虫群体数量足够大，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，AAAA、AaAa、aaaa三三种种基基因因型型昆昆虫虫的的生生存存能能力力完完全全相相同同（也也就就是是说说自自然然选选择择对对A A、a a控控制制的的翅翅型型性性状状没没有作用）有作用）也没有基因突变和染色体变异。也没有基因突变和染色体变异。遗传平衡状态遗传平衡状态例：在一个兔种群中，有一半的兔体内有白色脂肪，基因例：在一个兔种群中，有一半的兔体内有白色脂肪，基因型为型为AA，另一半兔体内有黄色脂肪，基因型为，另一半兔体内有黄色脂肪，基因型为aa。这个。这个种群中的种群中的A的基因频率是的基因频率是，AA基因型的频率是基因型的频率是。在有性生殖过程中，在满足上述五个条件下，这个种群产在有性生殖过程中，在满足上述五个条件下，这个种群产生具有生具有A和和a基因的精子比例是基因的精子比例是0.5：0.5，产生具有，产生具有A和和a基因的的卵细胞比例也是基因的的卵细胞比例也是0.5：0.5。根据遗传规律，产生。根据遗传规律，产生的子一代具有三种基因型，它们的比例是：的子一代具有三种基因型，它们的比例是：卵细胞卵细胞精子精子0.5A0.5a0.5A0.5a0.25AA0.25Aa0.25Aa0.25aaAA%AA%aa%aa%Aa%Aa%=25%=25%=50%AAA1/2Aaaaa1/2Aa=25%+1/250%=50%=25%+1/250%=50%0.50.5即：即：p（A）+q（a）2=p2（AA%）+2pq（Aa%）+q2（aa%）=1遗传平衡公式：哈迪遗传平衡公式：哈迪-温伯格定律温伯格定律（p+q）2=p2+2pq+q2=1A%a%AA%=p2Aa%=2pqaa%=q2卵细胞卵细胞精子精子P（A）q(a)P(A)q(a)PP(AA)pq(Aa)qq(aa)pq(Aa)遗传平衡公式：哈迪遗传平衡公式：哈迪-温伯格定律温伯格定律昆虫群体数量足够大，昆虫群体数量足够大，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，AAAA、AaAa、aaaa三三种种基基因因型型昆昆虫虫的的生生存存能能力力完完全全相相同同（也也就就是是说说自自然然选选择择对对A A、a a控控制制的的翅翅型型性性状状没没有作用）有作用）也没有基因突变和染色体变异。也没有基因突变和染色体变异。这这个个种种群群的的基基因因频频率率（包包括括基基因因型型频频率率）就就可可以以一代代稳定不变，保持平衡。一代代稳定不变，保持平衡。应符合下列条件：应符合下列条件：计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率型频率亲代亲代子一代子一代子二代子二代子三代子三代基因型基因型频率频率AA30%Aa60%aa10%基因频基因频率率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%40%48%16%60%40%36%（2 2）分析一下各代基因频率与基因型频率相同）分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？吗？（3 3）上上述述计计算算结结果果是是在在满满足足五五个个假假设设条条件件的的基基础础上上计计算算的的，对对自自然然界界的的种种群群来来说说，这这五五个个条条件件都都能能成成立立吗吗？特特别别是是如如果果第第点点假假设设成成立立这这与与前前面我们所学的面我们所学的基因突变基因突变的哪个特性相违背？的哪个特性相违背？(4)(4)如果产生新的等位基因，种群的基因频率会如果产生新的等位基因，种群的基因频率会变化吗？变化吗？基因突变与基因频率的改变有什么关系？基因突变与基因频率的改变有什么关系？等位基因是如何产生的呢等位基因是如何产生的呢?基因突变基因突变？自然界中突变的频率很低，能作为进化的原材自然界中突变的频率很低，能作为进化的原材料吗？料吗？2x10410-5108xx=2x107(个个)每一代就会有大量的变异每一代就会有大量的变异取决于生物的生存环境取决于生物的生存环境某海岛上的某海岛上的昆虫出现残昆虫出现残翅和无翅类翅和无翅类型型突变和基因重组产生进化的原材料突变和基因重组产生进化的原材料基因重组、基因突变及染色体变异基因重组、基因突变及染色体变异基因突变和染色体变异统称为基因突变和染色体变异统称为突变突变。突变和基因重组突变和基因重组可形成可遗传的差异可形成可遗传的差异。？可遗传的变异的来源有？可遗传的变异的来源有？影响基因频率的因素：影响基因频率的因素：突变、基因重组、突变、基因重组、自然选择自然选择基因频率的改变基因频率的改变生物的进化生物的进化生物进化过程实质：生物进化过程实质：种群基因频率发生变化的过程种群基因频率发生变化的过程突变突变许多许多等位等位基因基因基因重组基因重组许多基因型许多基因型大量可遗传的变异大量可遗传的变异No!No!变异是不定向的变异是不定向的那那,谁决定的呢谁决定的呢?形成了进化的原材料形成了进化的原材料 由于突变和基因重组，由于突变和基因重组，桦尺蠖出现不同的体色。桦尺蠖出现不同的体色。(黑黑)S基因频率基因频率从从5%95%95%5%（1 1）根据前面所学的你能做出假设吗？）根据前面所学的你能做出假设吗？自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择可以使种群的基因频率定向改变探究活动（五）探究活动（五）2 2）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频）现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。率变化的原因。18701870年桦尺蠖的基因型频率为年桦尺蠖的基因型频率为SS SS 10%10%；Ss 20%Ss 20%；ss 70%ss 70%，在树干变黑这一环境，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？率与基因频率是多少呢？第第1 1年年第第2 2年年第第3年年第第4年年基因基因型频型频率率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低(3)(3)在在这这个个探探究究实实验验中中根根据据上上面面的的数数据据分分析析，变变黑黑的的环环境境对对桦桦尺尺蠖蠖产产生生了了什什么么样样的的影影响响？变变黑黑的的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？(4)(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？表现型？变黑的环境使控制浅色的变黑的环境使控制浅色的s s基因频率减少，基因频率减少，S S基基因频率增加因频率增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食敌捕食天敌看到的是天敌看到的是桦尺蠖得体色（桦尺蠖得体色（表现型表现型）而）而不是控制体色的基因不是控制体色的基因原因是：原因是：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结果是：结果是：使基因频率定向改变。使基因频率定向改变。结论：自然选择决定生物进化的方向结论：自然选择决定生物进化的方向变异是变异是不不定向定向的的自然自然选择选择不利变异被淘汰不利变异被淘汰,有有利变异逐渐积累利变异逐渐积累种群的基种群的基因频率发因频率发生生定向定向改改变变生物朝生物朝一定方一定方向向缓慢进化缓慢进化自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向2 2下面关于现代生物进化理论的叙述下面关于现代生物进化理论的叙述,正确的是正确的是A.A.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位B.B.自然选择学说是现代生物进化理论的核心自然选择学说是现代生物进化理论的核心C.C.生物进化过程的实质在于种群基因频率的改变生物进化过程的实质在于种群基因频率的改变D.D.生物进化过程的实质在于有利变异的保存生物进化过程的实质在于有利变异的保存1下列生物属于种群的是：下列生物属于种群的是：A一块水田里的全部水稻、水草、鱼、虾及一块水田里的全部水稻、水草、鱼、虾及其他生物其他生物B一块朽木上的全部真菌一块朽木上的全部真菌C一块棉田中的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜一块棉田中的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜D一个池塘中的全部鱼一个池塘中的全部鱼课堂练习课堂练习3.3.下列关于物种的叙述哪一项是不正确的（下列关于物种的叙述哪一项是不正确的（）A A同一物种内的生物个体可以自由交配和繁殖同一物种内的生物个体可以自由交配和繁殖 B B物种具有遗传稳定性物种具有遗传稳定性 C C不同物种的个体之间交配一定不能成功不同物种的个体之间交配一定不能成功 D D同一物种内的个体具有一定的形态特征和生同一物种内的个体具有一定的形态特征和生理功能理功能C C4 4 在我国云南澄江发现的动物化石群约处于在我国云南澄江发现的动物化石群约处于5.35.3亿年前的寒武纪早期。该化石群有亿年前的寒武纪早期。该化石群有l00l00多种多种6060多个多个类群类群,大多已灭绝。其动物结构与现存动物结构差大多已灭绝。其动物结构与现存动物结构差异根大异根大,在此前的地层中却找不到其祖先。如此多在此前的地层中却找不到其祖先。如此多的动物种类在寒武纪早期的动物种类在寒武纪早期“突然突然”出现的事实与出现的事实与达尔文进化学说观点相矛盾的是达尔文进化学说观点相矛盾的是 （）A A生物是由其祖先经漫长的地质年代逐渐进生物是由其祖先经漫长的地质年代逐渐进 化而来化而来B B现代生物之间有或近或远的亲缘关系现代生物之间有或近或远的亲缘关系C C生物的变异是不定向的生物的变异是不定向的 D D生物是从简单到复杂生物是从简单到复杂,从低等到高等进化的从低等到高等进化的A5.5.下列关于生物进化的方向性问题的叙述，哪一下列关于生物进化的方向性问题的叙述，哪一项是不正确的（项是不正确的（）A A种群中生物个体的变异是定向的种群中生物个体的变异是定向的 B B种群的基因频率的改变是定向的种群的基因频率的改变是定向的 C C自然选择是定向的自然选择是定向的 D D生物的进化是定向的生物的进化是定向的6.6.下列哪一项不是自然选择对生物进化的作用下列哪一项不是自然选择对生物进化的作用 A A自然选择作用于生物的变异，使有利的变异得到保自然选择作用于生物的变异，使有利的变异得到保存，不利的变异被淘汰存，不利的变异被淘汰 B B自然选择使生物种群的基因频率发生定向性改变自然选择使生物种群的基因频率发生定向性改变 C C自然选择可诱导生物的变异发生定向性改变自然选择可诱导生物的变异发生定向性改变 D D自然选择是物种形成的基本环节之一自然选择是物种形成的基本环节之一A AC C（多选）（多选）2020世纪初，美国从印度引种大陆棉，由世纪初，美国从印度引种大陆棉，由于检疫的问题，使印度棉红铃虫流入美国，下于检疫的问题，使印度棉红铃虫流入美国，下列关于这一问题的预测，正确的是（列关于这一问题的预测，正确的是（）A A短时期内，印度红铃虫和美国红铃虫是两个短时期内，印度红铃虫和美国红铃虫是两个种群种群B B长时期后，美国红铃虫可形成一个新的物种长时期后，美国红铃虫可形成一个新的物种C C现在的美国红铃虫和印度红铃虫可自由交配现在的美国红铃虫和印度红铃虫可自由交配和繁殖和繁殖D D现在的美国红铃虫和印度红铃虫可能交配成现在的美国红铃虫和印度红铃虫可能交配成功，但不一定能繁殖功，但不一定能繁殖ABD6.6.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变产生的原因是的两个变种尺蛾的数量比。这些变产生的原因是()()A A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入B B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C C自然选择作用自然选择作用D D人工选择的作用人工选择的作用森林时期森林时期工业时期工业时期灰蛾灰蛾黑蛾黑蛾灰蛾灰蛾黑蛾黑蛾99%1%1%99%C7.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。(1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有有跑得慢的。它说明生物具有_的特性，而的特性，而这种特性是生物进化的这种特性是生物进化的。(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了狼起了_作用，而这种作用是作用，而这种作用是_的，的，它决定着生物进化的它决定着生物进化的_。变异变异原材料原材料选择选择方向方向定向定向