2018年高中生物必修2课件：第7章第2节第1课时种群基因频率的改变与生物进化
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第7章 现代生物进化理论 第2节 现代生物进化理论的主要内容 第1课时 种群基因频率的改变与生物进化
[目标导航] 1.理解种群、种群基因库、基因频率等 概念。2.种群基因频率的计算和影响因素分析(重、难点)。 3.解释生物进化的实质(重点)。
知识梳理
一、种群是生物进化的基本单位 1．种群。 (1)概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。 (2)特点： ①是生物进化的基本单位。
答案：C
即时演练
1．某种群中有 AA、Aa、aa 三种基因型的个体，其 中 AA、Aa 所占比例随时间的变化如下图所示，第 36 个 月时，基因 a 在种群中的频率为( )
A．0.2
B．0.3
C．0.4
D．0.6
解析：三种基因型频率之和为 1，故第 36 个月时，
Aa＝0.4，AA＝0.2，aa＝0.4，计算得基因 a 的频率为 0.4
＋(1/2)×0.4＝0.6。
答案：D
2．某植物种群中，AA 个体占 16%，aa 个体占 36%。 该种群随机交配产生的后代中 AA 个体百分比、A 基因频 率和自交产生的后代中 AA 个体百分比、A 基因频率的变 化依次为 ( )
A．增大，不变；不变，不变 B．不变，增大；增大，不变 C．不变，不变；增大，不变 D．不变，不变；不变，增大
解析：进化的基本单位是种群；生物进化时，种群基 因频率一定改变；变异个体不一定适应环境；自然选择决 定生物进化的方向。
答案：D
要点一 基因频率和基因型频率
1．生物进化的实质是什么？如何判断一个种群是否 发生了进化？
2．当没有自然选择存在时，种群的基因频率就不会 发生改变，这种说法对吗？为什么？
3．据某生物研究性学习小组调查，某校学生中基因 型 比 例 为 XBXB ∶ XBXb ∶ XbXb ∶ XBY ∶ XbY ＝ 44∶5∶1∶43∶7，如何计算 Xb 的基因频率？
归纳提升
1．相关概念的比较
比较 项目
含义
变化后与进化的 关系
基因型 频率
该基因型个体数 种群个体总数 ×100%
生物不一定进化
基因频 该基因数 率 全部等位基因数×100%
导致生物进化
2.基因频率和基因型频率的计算方法
(1)定义法。
种群内某基因总数 基因频率＝种群内某基因和其等位基因的总数×100%
所以 Rr 个体的数量最多，所以两种基因频率都不为 0。 答案：D
【网络构建】
填充：①种群 ②突变和基因重组 ③自然选择 ④ 种群的基因频率发生定向改变
【必背语句】
1．种群是生物进化的基本单位。 2．突变和基因重组产生进化的原材料。 3．自然选择决定生物进化的方向。 4．生物进化的实质是基因频率的改变。 5．变异是不定向的，变异的利害性取决于生物所生 存的环境。
无
中度 高度
A.基因 r 的频率最终下降至 0 B．抗性个体 RR∶Rr＝1∶1 C．RR 个体数量增加，rr 个体数量减少 D．绝大多数抗性个体的基因型为 Rr
解析：由于环境是维生素 K 含量不足的环境，所以
对维生素 K 依赖度较高的 RR 个体数量减少，长期使用
灭鼠灵，rr 个体数量大量减少，
预习反馈 1．判断正误 (1)一个种群中某基因占所有基因的比率叫做基因频 率。(×) 提示：一个种群中某基因占所有等位基因的比率叫做
基因频率。
(2)自然选择决定生物变异和进化的方向。(×) 提示：变异是不定向的，自然选择只决定生物进化的
方向。 (3)在自然选择的作用下，具有有利变异的个体的种
群中，相应基因频率不断提高。(√) (4)达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进
A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化 B．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变 C．生物进化的实质是种群基因频率的改变 D．生物性状的改变一定引起生物的进化
解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要 基因频率发生变化，种群就在进化；但是环境引起的性状 的变化是不会导致基因频率改变的，因而不能引起生物的 进化。
2．自然界中存在基因频率一直不变的种群吗？为什么？ 3．在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现 型？为什么？
归纳提升 1．生物进化的实质 实例分析：以桦尺蠖的体色进化为例。
由以上可以看出，生物进化实质上是种群基因频率 发生改变，即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐 增大，反映该基因控制的性状对环境的适应能力较强。
②种群中的个体间彼此可以交配，并通过繁殖将各自 的基因传给后代。
(3)实例：一个湖泊里的所有鲢鱼。
2．基因库与基因频率。
二、突变和基因重组产生进化的原材料可遗传 1．变异类型。
2．可遗传变异的形成、特点和作用。 (1)形成。 ①基因突变产生等位基因。 ②通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种 多样的基因型。 (2)特点：随机的、不定向性。 (3)作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生 物进化的方向。
2．已知人眼的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个 30
000 人的人群中，褐眼的有 26 400 人，其中纯合子有 12 000
人，蓝眼的有 3 600 人，那么这一人群中 A 和 a 基因的基
因频率分别为( )
A．0.64 和 0.36
B．0.36 和 0.64
C．0.50 和 0.50
D．0.82 和 0.18
(2)基因位置法。 ①若某基因在常染色体上，则
种群内某基因总数 基因频率＝ 种群个体数×2 ×100%。
②若某基因只出现在 X 染色体上，则 种群内某基因总数
基因频率＝雌性个体数×2＋雄性个体数×100% (3)通过基因型频率计算。 若已知 AA、Aa、aa 的频率，求 A(a)的基因频率，则 A%＝AA%＋12×Aa%；a%＝aa%＋12×Aa%。
答案：C
4．不同基因型的褐鼠对灭鼠灵药物的抗性及对维生 素 K 的依赖性(即需要从外界环境中获取维生素 K 才能维 持正常的生命活动)的表现型如下表。若对维生素 K 含量 不足环境中的褐鼠种群长期连续使用灭鼠灵进行处理，
则褐鼠种群( )
基因型
rr
Rr
RR
对灭鼠灵的抗性
敏感 抗性 抗性
对维生素K的依赖性
(4)根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率。 ①遗传平衡定律的适用条件。 a．种群是极大的； b．种群中个体间的交配是随机的； c．没有突变发生； d．没有新基因加入； e．没有自然选择。
②基因频率与基因型频率的计算公式。 设 A 频率为 p，a 频率为 q，则 p＋q＝1。
雄配子 雌配子
A(p) a(q)
典例研析 【典例 2】 如图表示环境条件发生变化后某个种群 中 A 和 a 基因频率的变化情况，下列说法错误的是 ( )
A．环境条件发生变化后，使生物产生适应性的变异 B．P 点时两曲线相交，此时 A 和 a 的基因频率均为 50% C．Q 点表示环境发生了变化，A 基因控制的性状更 适应环境 D．在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定 向改变
解析：随机交配的种群的基因频率和基因型频率稳定 不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。自交时，基因频率 不变，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代 增多，所以 AA 个体百分比会增大。
答案：C
要点二 生物进化的实质及与可遗传变异和自然选 择的关系
1．所有类型的变异均能为生物进化提供原材料吗？为什 么？
三、自然选择决定生物进化的方向
1．原因：不断淘汰发生不利变异的个体，选择积累 发生有利变异的个体。
2．实质：种群的基因频率发生定向改变。 3．选择的对象。 (1)个体水平：生物的变异性状。 (2)实质：控制性状的基因。
4．选择的结果。 (1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。 (2)基因上：种群基因频率会发生定向改变。
解析：变异本身是自发产生的，变异发生后，在自然(环 境条件)选择下，适应性的变异被选择保留下来，导致种群 的基因频率发生定向改变。P 点时两曲线相交，此时 A 和 a 的基因频率相等，均为 50%。Q 点后 A 基因频率增大， 表示环境发生了变化，A 基因控制的性状更适应环境。
答案：A
即时演练
3．下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确 的是( )
2．突变和基因重组产生进化的原材料
(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的 改变。
(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因 此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进 化的方向。
3．自然选择决定生物进化方向的原理分析
进化中的“定向”与“不定向” (1)变异是不定向的。 (2)自然选择是定向的。 (3)种群基因频率的变化是定向的。 (4)生物进化是定向的。
A(p)
AA(p2) Aa(pq)
a(q)
Aa(pq) aa(q2)
即：AA＝p2，Aa＝2pq，aa＝q2。 ③实例：若已知 AA 的基因型频率为 m，则 A 的基 因频率为 m。
基因频率和基因型频率的变化分析 (1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代 的基因型频率会发生改变，表现为纯合子所占比例不断增 大，杂合子所占比例不断减小。
(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个 体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之 间种群的基因频率及基因型频率不变。
(3)基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不 一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发 生改变。
典例研析
【典例 1】 (2015·安徽卷)现有两个非常大的某昆虫 种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自 然选择对 A 和 a 基因控制的性状没有作用。种群 1 的 A 基因频率为 80%，a 基因频率为 20%；种群 2 的 A 基因 频率为 60%，a 基因频率为 40%。假设这两个种群大小 相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可 随机交配的种群，则下一代中 Aa 的基因型频率是( )
解析：根据题意，AA 有 12 000 人，Aa 有 14 400 人， aa 有 3 600 人，所有 A 基因频率＝(12 000×2＋14 400)÷60 000＝0.64，a 基因频率＝1－0.64＝0.36。
答案：A
3．下列与生物进化相关的叙述，正确的是( ) A．进化的基本单位是生物群落 B．进化时种群的基因频率保持不变 C．变异个体是对环境的一种适应 D．自然选择决定生物进化的方向
化。(×) 提示：达尔文认为自然选择作用于个体。
(5)种群内基因频率改变，生物一定发生进化。(√) (6)突变和基因重组可为生物的进化提供原材料。(√) (7)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因 频率不会发生变化。(×) 提示：该条件下，仍有可能发生基因突变，基因频率
可发生变化。
(8)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型。(×) 提示：在自然选择过程中，直接受选择的是表现型。
A．75%
B．50%
C．42%
故两种群完全合并后 A、a 的基因频率分别为两种群 A、
a 基因频率的平均值，A 基因频率＝(80%＋60%)÷2＝
70%，a 基因频率＝(20%＋40%)÷2＝30%。
该种群随机交配后，子一代中 Aa 的基因型频率为 2×70%×30%＝42%，故选 C。
[目标导航] 1.理解种群、种群基因库、基因频率等 概念。2.种群基因频率的计算和影响因素分析(重、难点)。 3.解释生物进化的实质(重点)。
知识梳理
一、种群是生物进化的基本单位 1．种群。 (1)概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。 (2)特点： ①是生物进化的基本单位。
答案：C
即时演练
1．某种群中有 AA、Aa、aa 三种基因型的个体，其 中 AA、Aa 所占比例随时间的变化如下图所示，第 36 个 月时，基因 a 在种群中的频率为( )
A．0.2
B．0.3
C．0.4
D．0.6
解析：三种基因型频率之和为 1，故第 36 个月时，
Aa＝0.4，AA＝0.2，aa＝0.4，计算得基因 a 的频率为 0.4
＋(1/2)×0.4＝0.6。
答案：D
2．某植物种群中，AA 个体占 16%，aa 个体占 36%。 该种群随机交配产生的后代中 AA 个体百分比、A 基因频 率和自交产生的后代中 AA 个体百分比、A 基因频率的变 化依次为 ( )
A．增大，不变；不变，不变 B．不变，增大；增大，不变 C．不变，不变；增大，不变 D．不变，不变；不变，增大
解析：进化的基本单位是种群；生物进化时，种群基 因频率一定改变；变异个体不一定适应环境；自然选择决 定生物进化的方向。
答案：D
要点一 基因频率和基因型频率
1．生物进化的实质是什么？如何判断一个种群是否 发生了进化？
2．当没有自然选择存在时，种群的基因频率就不会 发生改变，这种说法对吗？为什么？
3．据某生物研究性学习小组调查，某校学生中基因 型 比 例 为 XBXB ∶ XBXb ∶ XbXb ∶ XBY ∶ XbY ＝ 44∶5∶1∶43∶7，如何计算 Xb 的基因频率？
归纳提升
1．相关概念的比较
比较 项目
含义
变化后与进化的 关系
基因型 频率
该基因型个体数 种群个体总数 ×100%
生物不一定进化
基因频 该基因数 率 全部等位基因数×100%
导致生物进化
2.基因频率和基因型频率的计算方法
(1)定义法。
种群内某基因总数 基因频率＝种群内某基因和其等位基因的总数×100%
所以 Rr 个体的数量最多，所以两种基因频率都不为 0。 答案：D
【网络构建】
填充：①种群 ②突变和基因重组 ③自然选择 ④ 种群的基因频率发生定向改变
【必背语句】
1．种群是生物进化的基本单位。 2．突变和基因重组产生进化的原材料。 3．自然选择决定生物进化的方向。 4．生物进化的实质是基因频率的改变。 5．变异是不定向的，变异的利害性取决于生物所生 存的环境。
无
中度 高度
A.基因 r 的频率最终下降至 0 B．抗性个体 RR∶Rr＝1∶1 C．RR 个体数量增加，rr 个体数量减少 D．绝大多数抗性个体的基因型为 Rr
解析：由于环境是维生素 K 含量不足的环境，所以
对维生素 K 依赖度较高的 RR 个体数量减少，长期使用
灭鼠灵，rr 个体数量大量减少，
预习反馈 1．判断正误 (1)一个种群中某基因占所有基因的比率叫做基因频 率。(×) 提示：一个种群中某基因占所有等位基因的比率叫做
基因频率。
(2)自然选择决定生物变异和进化的方向。(×) 提示：变异是不定向的，自然选择只决定生物进化的
方向。 (3)在自然选择的作用下，具有有利变异的个体的种
群中，相应基因频率不断提高。(√) (4)达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进
A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化 B．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变 C．生物进化的实质是种群基因频率的改变 D．生物性状的改变一定引起生物的进化
解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要 基因频率发生变化，种群就在进化；但是环境引起的性状 的变化是不会导致基因频率改变的，因而不能引起生物的 进化。
2．自然界中存在基因频率一直不变的种群吗？为什么？ 3．在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现 型？为什么？
归纳提升 1．生物进化的实质 实例分析：以桦尺蠖的体色进化为例。
由以上可以看出，生物进化实质上是种群基因频率 发生改变，即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐 增大，反映该基因控制的性状对环境的适应能力较强。
②种群中的个体间彼此可以交配，并通过繁殖将各自 的基因传给后代。
(3)实例：一个湖泊里的所有鲢鱼。
2．基因库与基因频率。
二、突变和基因重组产生进化的原材料可遗传 1．变异类型。
2．可遗传变异的形成、特点和作用。 (1)形成。 ①基因突变产生等位基因。 ②通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种 多样的基因型。 (2)特点：随机的、不定向性。 (3)作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生 物进化的方向。
2．已知人眼的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个 30
000 人的人群中，褐眼的有 26 400 人，其中纯合子有 12 000
人，蓝眼的有 3 600 人，那么这一人群中 A 和 a 基因的基
因频率分别为( )
A．0.64 和 0.36
B．0.36 和 0.64
C．0.50 和 0.50
D．0.82 和 0.18
(2)基因位置法。 ①若某基因在常染色体上，则
种群内某基因总数 基因频率＝ 种群个体数×2 ×100%。
②若某基因只出现在 X 染色体上，则 种群内某基因总数
基因频率＝雌性个体数×2＋雄性个体数×100% (3)通过基因型频率计算。 若已知 AA、Aa、aa 的频率，求 A(a)的基因频率，则 A%＝AA%＋12×Aa%；a%＝aa%＋12×Aa%。
答案：C
4．不同基因型的褐鼠对灭鼠灵药物的抗性及对维生 素 K 的依赖性(即需要从外界环境中获取维生素 K 才能维 持正常的生命活动)的表现型如下表。若对维生素 K 含量 不足环境中的褐鼠种群长期连续使用灭鼠灵进行处理，
则褐鼠种群( )
基因型
rr
Rr
RR
对灭鼠灵的抗性
敏感 抗性 抗性
对维生素K的依赖性
(4)根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率。 ①遗传平衡定律的适用条件。 a．种群是极大的； b．种群中个体间的交配是随机的； c．没有突变发生； d．没有新基因加入； e．没有自然选择。
②基因频率与基因型频率的计算公式。 设 A 频率为 p，a 频率为 q，则 p＋q＝1。
雄配子 雌配子
A(p) a(q)
典例研析 【典例 2】 如图表示环境条件发生变化后某个种群 中 A 和 a 基因频率的变化情况，下列说法错误的是 ( )
A．环境条件发生变化后，使生物产生适应性的变异 B．P 点时两曲线相交，此时 A 和 a 的基因频率均为 50% C．Q 点表示环境发生了变化，A 基因控制的性状更 适应环境 D．在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定 向改变
解析：随机交配的种群的基因频率和基因型频率稳定 不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。自交时，基因频率 不变，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代 增多，所以 AA 个体百分比会增大。
答案：C
要点二 生物进化的实质及与可遗传变异和自然选 择的关系
1．所有类型的变异均能为生物进化提供原材料吗？为什 么？
三、自然选择决定生物进化的方向
1．原因：不断淘汰发生不利变异的个体，选择积累 发生有利变异的个体。
2．实质：种群的基因频率发生定向改变。 3．选择的对象。 (1)个体水平：生物的变异性状。 (2)实质：控制性状的基因。
4．选择的结果。 (1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。 (2)基因上：种群基因频率会发生定向改变。
解析：变异本身是自发产生的，变异发生后，在自然(环 境条件)选择下，适应性的变异被选择保留下来，导致种群 的基因频率发生定向改变。P 点时两曲线相交，此时 A 和 a 的基因频率相等，均为 50%。Q 点后 A 基因频率增大， 表示环境发生了变化，A 基因控制的性状更适应环境。
答案：A
即时演练
3．下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确 的是( )
2．突变和基因重组产生进化的原材料
(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的 改变。
(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因 此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进 化的方向。
3．自然选择决定生物进化方向的原理分析
进化中的“定向”与“不定向” (1)变异是不定向的。 (2)自然选择是定向的。 (3)种群基因频率的变化是定向的。 (4)生物进化是定向的。
A(p)
AA(p2) Aa(pq)
a(q)
Aa(pq) aa(q2)
即：AA＝p2，Aa＝2pq，aa＝q2。 ③实例：若已知 AA 的基因型频率为 m，则 A 的基 因频率为 m。
基因频率和基因型频率的变化分析 (1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代 的基因型频率会发生改变，表现为纯合子所占比例不断增 大，杂合子所占比例不断减小。
(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个 体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之 间种群的基因频率及基因型频率不变。
(3)基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不 一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发 生改变。
典例研析
【典例 1】 (2015·安徽卷)现有两个非常大的某昆虫 种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自 然选择对 A 和 a 基因控制的性状没有作用。种群 1 的 A 基因频率为 80%，a 基因频率为 20%；种群 2 的 A 基因 频率为 60%，a 基因频率为 40%。假设这两个种群大小 相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可 随机交配的种群，则下一代中 Aa 的基因型频率是( )
解析：根据题意，AA 有 12 000 人，Aa 有 14 400 人， aa 有 3 600 人，所有 A 基因频率＝(12 000×2＋14 400)÷60 000＝0.64，a 基因频率＝1－0.64＝0.36。
答案：A
3．下列与生物进化相关的叙述，正确的是( ) A．进化的基本单位是生物群落 B．进化时种群的基因频率保持不变 C．变异个体是对环境的一种适应 D．自然选择决定生物进化的方向
化。(×) 提示：达尔文认为自然选择作用于个体。
(5)种群内基因频率改变，生物一定发生进化。(√) (6)突变和基因重组可为生物的进化提供原材料。(√) (7)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因 频率不会发生变化。(×) 提示：该条件下，仍有可能发生基因突变，基因频率
可发生变化。
(8)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型。(×) 提示：在自然选择过程中，直接受选择的是表现型。
A．75%
B．50%
C．42%
故两种群完全合并后 A、a 的基因频率分别为两种群 A、
a 基因频率的平均值，A 基因频率＝(80%＋60%)÷2＝
70%，a 基因频率＝(20%＋40%)÷2＝30%。
该种群随机交配后，子一代中 Aa 的基因型频率为 2×70%×30%＝42%，故选 C。