2019_2020学年高一人教版生物必修二课件：7.2.1种群基因频率的改变与生物进化

第7章　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
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1.举例说明种群、基因库、基因频率的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变化。

2.结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。

3.通过探究自然选择对种群基因频率的影响，理解自然选择决定生物进化的方向。

重难点击　
1.用数学方法讨论基因频率的变化。

2.自然选择对生物进化的作用。

课堂导入
19世纪，英国杰出的生物学家发现了生物发展的规律，证明所有的物种都有共同的祖先。

达尔文的这一重大发现，对生物学具有划时代的意义。

人们在达尔文自然选择理论的基础之上，逐步完善和发展进化论，最终建立了现代生物进化理论。

这节课就让我们一起来学习现代生物进化理论。

内容索引
一、种群是生物进化的基本单位
二、突变和基因重组、自然选择
当堂检测
一、种群是生物进化的基本单位
基础梳理
1.以种群作为生物进化单位的理由
(1)达尔文认为自然选择直接作用的是生物个体，并且是个体的 ，
而个体 会随着个体的 而消失。

(2)决定生物性状的基因可以通过 而世代延续，并且在群体中扩散，
因此生物进化应该研究群体 的变化。

2.种群的概念
生活在一定区域的 生物的 叫做种群。

它是生物进化的
，彼此之间可以交配，并通过繁殖将 传给后代。

表现型表现型死亡生殖基因组成同种全部个体基本单位 各自的基因
3.基因库与基因频率
(1)基因库：一个种群中
个体所含有的 基因，叫做这个种群的基因库。

(2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占 的比率，
叫做基因频率。

全部全部全部等位基因数
问题探究
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。

假设该昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：
1.该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少？
答案　A配子占60%，a配子占40%。

2.子一代基因型的频率各是多少？
答案　AA占36%，Aa占48%，aa占16%。

3.子一代种群的基因频率各是多少？
答案　A占60%，a占40%。

由表可知，子三代、子四代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。

答案4.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？亲代基因型的频率AA(30%)
Aa(60%)aa(10%)配子的比率
A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)
子一代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子一代基因频率
A(60%)a(40%)子二代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子二代基因频率A(60%)a(40%)
5.若上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。

对自然界种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
答案　对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。

例如，翅色与环境色彩较一致，被天敌发现的机会就少些。

知识
整合
当某种群非常大，所有雌雄个体间都能自由交配，没有迁入和迁出，没有自然选择和突变时，这样的种群称为理想种群。

理想种群中，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。

拓展应用
1.下列关于种群的叙述中，不正确的是
A.种群是生物进化的基本单位，也是生物群落的基本单位
B.种群内个体间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代
C.两个池塘内的全部青蛙是一个种群
D.一个树林中的全部杜鹃是一个种群
解析　种群是在一定区域内(即同一地点)同种生物的全部个体的总和，而C项为两个池塘，属于两个种群。

2.在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，基因型为aa的个体占4%，A和a的基因频率分别是
A.18%、82%
B.36%、64%
C.57%、43%
D.92%、8%
解析　A基因频率＝AA基因型频率＋1/2Aa基因型频率＝18%＋1/2×78%＝57%，a基因频率＝aa基因型频率＋1/2Aa基因型频率＝4%＋1/2×78%＝43%。

3.在某一遵循遗传平衡定律的人群中，已调查得知，隐性性状者为16%，则该性状不同类型的基因型频率分别是(按AA、Aa、aa顺序排列)
A.0.36、0.48、0.16
B.0.48、0.36、0.16
C.0.16、0.48、0.36
D.0.16、0.36、0.38
解析　本题考查基因遗传平衡定律的应用。

根据基因库中隐性性状者(aa)的频率为16%。

则q2＝0.16，q＝0.4，而p＝1－0.4＝0.6，根据遗传平衡公式，[p(A)＋q(a)]2＝p2(AA)＋2pq(Aa)＋q2 (aa)可计算出AA的频率为0.36，Aa的频率为0.48，aa的频率为0.16。

方法链接
1.已知基因型频率计算基因频率
设有某种群， AA、Aa、aa的基因型频率分别用P AA、P Aa、P aa表示，A、a的基因频率分别用P A、P a表示，则：P A＝
2.理想条件下的基因频率和基因型频率的计算
理想种群中，一对等位基因为A和a，设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝A%＋a%＝1。

如果这个种群达到了遗传平衡，那么遗传平衡定律可以表示为：(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。

(1)p2代表纯合子AA的基因型频率；
(2)2pq代表杂合子Aa的基因型频率；
(3)q2代表纯合子aa的基因型频率。

即：AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。

二、突变和基因重组、自然选择
基础梳理
1.突变和基因重组产生进化的原材料
(1)
可遗传变异的来源可遗传变异来源________
基因突变
染色体变异统称为突变
基因重组(2)可遗传变异的形成、特点和作用
①形成：a. 产生等位基因；b.通过有性生殖过程中的基因重组，
可以形成多种多样的。

基因突变基因型
②特点：随机的、 。

③作用：只是提供生物进化的 ，不能决定生物进化的 。

(3)变异的有利和有害是相对的，是由 决定的。

2.自然选择决定生物进化的方向
(1)原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体更易产生后代，相
应的基因频率会 ，具有不利变异的个体很难产生后代，相应的
基因频率会 。

(2)结果：在自然选择的作用下， 会发生定向改变，导致
生物朝着一定的方向不断进化。

不定向的原材料方向生存环境不断提高不断下降种群的基因频率
问题探究
突变和基因重组能产生进化的原材料，据此分析回答下列问题：
1.突变具有低频性，为什么还能为生物进化提供原材料？
答案　生物进化的单位是种群，虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。

2.突变大多数对生物体是不利的，为什么还能为进化提供原材料？
答案　生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。

3.突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？
答案　不能。

突变和基因重组都是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向。

4.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%。

一年后，种群中基因型AA的个体占48%，基因型Aa的个体占24%，这一年间种群是否进化了？
答案　种群的基因频率没有变化，生物没有进化。

分析　该种群中基因A和基因a的频率：A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。

一年后，A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。

知识
整合
生物进化的单位是种群，由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变，其中那些微小有利的变异不断积累导致生物进化，但突变本身不能决定生物进化的方向，起决定作用的是自然选择。

生物进化的实质是种群基因频率的变化。

解析　自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生物定向进化，所以自然选择决定了生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变。

种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化。

种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。

拓展应用
4.根据现代生物进化理论，下列说法正确的是
A.自然选择决定了生物变异和进化的方向
B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
C.种群内基因频率的改变在世代间具有连续性
D.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小
5.下列有关基因频率与生物进化的描述，正确的是
A.生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变
B.生物只要发生进化，基因频率就会改变
C.变异使基因频率定向改变
D.只有基因突变，才导致基因频率发生改变
解析　生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要生物进化了，基因频率一定发生了改变；变异是不定向的，自然选择可使基因频率发生定向改变；基因频率的改变与基因突变、迁入和迁出、自然选择等多种因素有关。

课堂小结
种群
突变基因重组
自然选择
当堂检测
1.对种群概念的正确叙述是
A.不同空间中同种生物个体的总和
√
B.生活在一定区域的同种生物的一群个体
C.一片水田中的所有鱼的总和
D.一个生态环境中有相互关系的动植物的总和
解析　种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。

其中的“种”是生物分类的基本单位，例如：一个池塘中全部的鲤鱼是一个种群，包括所有的大鲤鱼、小鲤鱼和鲤鱼苗。

这里必须具体到“鲤鱼”，而不能是“鱼”，因为后者还包括其他种类的鱼。

2.下列关于基因库的相关描述，错误的是
A.基因库是指一个种群所含有的全部基因
B.生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
√
C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D.基因突变可改变基因库的组成
解析　基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因，由于个体之间存在着差异，所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因。

基因库中只要有一个基因发生变化，则基因库组成一定会发生变化。

种群是繁殖的基本单位，基因库随繁殖的进行而不断延续。

解析　突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。

产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。

3.在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，把它们饲养起来，结果活下来64只。

在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是
A.突变和基因重组决定生物进化的方向
B.自然选择会改变种群的基因频率
C.特殊的变异类型都是不利的
D.不产生变异的生物才能生存√
4.在一个随机交配的中等大小的种群中，经调查发现控制某性状的基因型只有两种：AA基因型的频率为40%，Aa基因型的频率为60%，aa基因型(致死型)的频率为0，那么随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占√
A.49/91
B.49/100
C.11/20
D.11/17
解析　AA自交产生AA的比率为40%×40%＝16%，AA与Aa杂交也产生AA，比率为2×40%×60%×＝24%，Aa自交也产生AA，比率为60%×60%×＝9%，而aa产生的比例为60%×60%×＝9%，所以AA 占的比例为49%，而总数变为1－9%(被淘汰的aa)＝91%，此时AA的比例为
解析　依图所示，每个小圆圈表示的物种，都有多个变异的方向，但每次都只有一个方向(且同一方向)保留下来，其他变异均被淘汰。

说明①生物的变异可向各方向发展，一般是不定向的；
5.下图中的小圆圈表示物种，箭头表示物种的变异，箭头线上有两条短线代表被淘汰的变异个体。

请根据此图解完成下列关于达尔文自然选择学说的问题：
(1)此图说明了一个什么观点？________________________________。

变异是不定向的，自然选择是定向的
(2)图解中为什么有的箭头被淘汰？________________________________
________________。

在生存斗争中，不利生存的变异个体在斗争中被淘汰解析　②生物被保存下来的变异是与环境相适宜的，即自然选择是定向的，当生物产生了变异后，由环境决定其生存还是被淘汰。

(3)图解中画出的未被淘汰的箭头综合说明了什么？
______________________________________________________________________________________________。

解析　图中大多数的箭头(即变异)被淘汰，就是因为不适应环境的缘故。

图中未被淘汰的箭头始终朝向一个方向，除了说明外界环境未变，选择方向没变外，更重要的是物种在进化过程中，通过遗传，使有利变异在后代得到不断积累和加强，并最终达到进化目的。

说明在生存斗争中适于生存的变异个体被保留，并逐代通过遗传而不断积累加强(说明了自然选择是定向的
)。