問題探討甲同學說：當然是先有雞蛋了，因為只有生殖細胞產生的基因突變才能遺傳給后代，體細胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學說：不對，人們在養(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學的觀點？你的答案和理由是什么？問題探討

這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為它們忽視了雞和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進化是以種群為單位而不是以個體為單位這一重要觀點。

假定獼猴群體中有一只雄性個體發(fā)生了變異（超猴），變異使其在生存斗爭中獲得了優(yōu)勢。討論：1.超猴使獼猴種群強大起來，但沒有合適伴侶孤獨一生，其死后獼猴群體又恢復到原來的樣子，這能不能說獼猴群體進化了？2.假如超猴降低一點擇偶標準，與普通雌性交配生小猴子。當超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群體中擴散開來？

自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的表型。但是，在自然界中，沒有哪一個個體是長生不死的，個體的基因型也會隨著個體的死亡而消失，但決定表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴散。

因此，研究生物的進化僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化。種群基因組成的變化與物種的形成（一）第3節(jié)

一、種群和種群基因庫1.種群的含義生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合。一片樹林中的全部獼猴一片草地上的所有蒲公英2.種群的特點

種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是一個繁殖單位。彼此可以交配實現(xiàn)基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群是生物進化的單位，也是生物繁殖的單位。

性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。3.種群的基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。4.基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值?；蝾l率=某基因的總數(shù)控制該性狀的等位基因的總數(shù)×100%5.基因型頻率：基因型頻率=該基因型個體數(shù)該種群個體總數(shù)×100%在一個種群基因庫中，某個基因型的個體占個體總數(shù)的比值。P.111

在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因是A，褐色的基因是a，從這個種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個?；蛐皖l率=該基因型個體數(shù)該種群個體總數(shù)×100%AA基因型頻率=30100=

30%Aa基因型頻率=60100=60%aa基因型頻率=10100=10%基因型頻率的計算1.100個體數(shù)的全部等位基因總數(shù)為_______2002.A基因為___________個，a基因為___________個2×30+60=1202×10+60=80A頻率=120200=60%a頻率=80200=40%2基因頻率的計算

在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因是A，褐色的基因是a，從這個種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。基因頻率=某基因的總數(shù)控制該性狀的等位基因的總數(shù)×100%b基因頻率=×100%

在調查紅綠色盲時，隨機抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，攜帶者3人，男性患者4人。色盲基因頻率為多少？Xb=1×2+3+4100×2+100

×100%=3%基因頻率=某基因的總數(shù)控制該性狀的等位基因的總數(shù)×100%基因頻率和基因型頻率關系某基因頻率=純合子頻率+1/2雜合子頻率A頻率=AA%+1/2Aa%a頻率=aa%+1/2Aa%3．某一瓢蟲種群中有黑色和紅色兩種體色的個體，這一性狀由一對等位基因控制，黑色(B)對紅色(b)為顯性。如果基因型為BB的個體占18%，基因型為Bb的個體占78%，基因型為bb的個體占4%。基因B和b的頻率分別為（）A．18%、82%B．36%、64%C．57%、43%D．92%、8%CP114思考·討論：用數(shù)學方法討論基因頻率的改變1.假設上述昆蟲種群數(shù)量非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代，沒有遷入和遷出，不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因A和a都不產突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算。(1)該種群產生的A配子和a配子的比值各是多少？(2)子代基因型的頻率各是多少？

(3)子代種群的基因頻率各是多少？(4)將計算結果填入下表親代基因型比值AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%A=60%a=40%36%48%16%60%40%(4)將計算結果填入下表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%在滿足上述5個前提條件下各代基因頻率相同。基因型頻率從子一代開始保持不變。設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么

(p+q)2=p2+2pq+q2＝1

AA=p2

Aa=2pq

aa=q2

當種群滿足上述五個條件時，親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。2.上述計算結果是建立在5個假設條件基礎上的。對自然界的種群來說，這5個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？

對自然界的種群來說，這5個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機會就少些。3.如果該種群出現(xiàn)新的突變型（基因型為A2a或A2A2），也就是產生新的等位基因A2，種群的基因頻率會發(fā)生變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？

突變產生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這取決于生物生存的環(huán)境。二

、種群基因頻率的變化

遺傳平衡定律所指的種群是理想的種群，自然界中這樣的種群是不存在的，也就是說種群的基因頻率遲早是要發(fā)生改變的。影響種群基因頻率變化的有哪些？達爾文明確指出，可遺傳的變異為生物進化提供了原材料?？蛇z傳的變異變異不可遺傳的變異基因突變染色體變異基因重組突變

基因突變在自然界是普遍存在的?；蛲蛔儺a生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。影響種群基因頻率變化的因素1.突變

在自然情況下，自發(fā)突變的頻率是很低的，且多數(shù)是有害的，為什么還能作為生物進化的原材料呢？

由于種群是由許多個體組成，每個個體的細胞中都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產生大量的突變。

例如果蠅一組染色體上約有1.3×104基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×1.3×104

×108種群=2.6×107（個）個體×10-52.基因重組

基因突變產生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。貓由于基因重組而產生的毛色變異3.生物的生存環(huán)境突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。某海島上殘翅和無翅的昆蟲

例如有翅的昆蟲中有時會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經常刮大風的海島上，這類昆蟲卻因為不能飛行而避免了被海風吹到海里淹死。甲種自然選擇甲種自然選擇乙種自然選擇各種類型的變異（原材料）（第一次選擇）（第二次選擇）（第三次選擇）環(huán)境改變長翅殘翅更適應風小環(huán)境更適應大風環(huán)境二

種群基因頻率的變化突變（基因突變和染色體變異）和基因重組產生進化的原材料。突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異提供生物進化的原材料

突變和重組都是隨機的、不定向的，不能決定生物進化的方向。那么，種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？探究.實踐:

探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響

英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾（其幼蟲叫樺尺蠖）。它們夜間活動，白天棲息在樹干上。雜交實驗表明，樺尺蛾黑色(S)對淺色(s)是顯性的。

在19世紀中葉以前，樺尺蛾幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5%以下。到了20世紀中葉，黑色型的樺尺蛾卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95%以上。19世紀時，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了淺色的地衣。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結果樹皮裸露并被熏成黑褐色。探究.實踐:

探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響

提出問題：

樺尺蛾種群中s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越低呢？？

做出假設：

根據(jù)所學知識做出假設：___________________________________________________

討論探究思路：

創(chuàng)設數(shù)字化情境：1870年，樺尺蛾種群基因型頻率為SS10%，Ss20%，ss70%。假定樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加10%。探究.實踐:

探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響制定并實施研究方案：創(chuàng)設數(shù)字化問題情境。計算，將計算結果填入下表：第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%第一年：取100個體SS=10個Ss=20個Ss=70個第二年：SS=10×1.1=11個Ss=20×1.1=22個ss=70×0.9=63個96個SS頻率=11÷96=11.5%Ss頻率=22÷96=22.9%ss頻率=63÷96=65.6%S頻率=11.5%+?×22.9%=23%s頻率=65.6%+?×22.9%=77%第二年：取100個體SS=11.5個Ss=22.9個Ss=65.6個第三年：SS=11.5×1.1=12.7個Ss=22.9×1.1=25.2個ss=65.6×0.9=59個96.9個SS頻率=12.7÷96.9=13.1%Ss頻率=25.2÷96.9=26%ss頻率=59÷96.9=60.9%S頻率=13.1%+?×26%=26.1%s頻率=60.9%+?×26%=73.9%種群基因頻率變化的計算方法探究.實踐:

探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響結果與結論頻率第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因頻率S20%23%26.1%29.3%s80%77%73.9%70.7%升高降低3.根據(jù)計算結果，對環(huán)境的選擇作用大小進行適當調整(10%調整20%)，與原表格對比，結果又會如何呢？

黑褐色環(huán)境，不利于淺色樺尺蛾的生存，有利于黑色樺尺蛾的生存，環(huán)境的選擇作用使s基因頻率越來越低，S基因的頻率越來越高。探究.實踐:

探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響1.樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率嗎?為什么?討論：2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型?為什么?

直接受選擇的是表型(體色)，而不是基因型?；蛐筒⒉荒茉谧匀贿x擇中起直接作用，因為天敵在捕食樺尺蛾時，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。

樹干變黑會影響樺尺蛾種群中淺色個體的出生率，這是因為樹干變黑后，淺色個體容易被發(fā)現(xiàn)，被捕食的概率增加，許多淺色個體可能在沒有交配、產卵前就已被天敵捕食，導致其個體數(shù)減少，影響出生率。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響不利變異被淘汰，有利變異逐漸積累變異自然選擇生物朝一定方向緩慢進化生物進化的實質是種群基因頻率的定向改變。種群基因頻率發(fā)生定向改變（不定向）（定向）總

結生物進化的基本單位生物進化的實質生物進化的原材料決定生物進化的方向種群基因頻率的改變突變和基因重組自然選擇練習與應用一、概念檢測1.從基因水平看，生物進化的過程就是種群基因頻率發(fā)生定向改變的過程。判斷下列相關表述是否正確。(1)某地區(qū)紅綠色盲患者在男性中約占8%，在女性中約占0.64%，由此可知，紅綠色盲基因X的基因頻率約為8%（）(2)基因頻率變化是由基因突變和基因重組引起的，不受環(huán)境的影響。（）(3)生物進化的實質是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。（）√×√2.種群是物種在自然界的存在形式，也是一個繁殖單位。下列生物群體中屬于種群的是（）A.一個湖泊中的全部魚B.一片森林中的全部蛇C.一間屋中的全部蟑螂D.臥龍自然保護區(qū)中的全部大熊貓D練習與應用3.某一瓢蟲種群中有黑色和紅色兩種體色的個體，這一性狀由一對等位基因控制，黑色(B)對紅色(b)為顯性。如果基因型為BB的個體占18%，基因型為Bb的個體占78%，基因型為bb的個體占4%。基因B和b的頻率分別為（）A.18%、82%B.36%、64%C.57%、43%D.92%、8%C4.一種果蠅的突變體在21℃的氣溫下，生存能力很差，但是，當氣溫上升到255℃時，突變體的生存能力大大提高。這說明（）A.突變是不定向的B.突變是隨機發(fā)生的C.突變的有害或有利取決于環(huán)境條件D.環(huán)境條件的變化對突變體都是有害的C練習與應用二、拓展應用1.舉出人為因素導致種群基因頻率定向改變的實例。如選擇育種和雜交育種2.如果將一個瀕臨滅絕的生物種群釋放到一個新的環(huán)境中，那里有充足的食物，沒有天敵，這個種群將發(fā)生怎樣的變化?請根據(jù)所學知識作出預測。

如果氣候條件等其他條件也合適，并且這個種群具有一定的繁殖能力，該種群的個體總數(shù)會迅速增加。否則，也可能仍然處于瀕危狀態(tài)甚至滅絕。練習與應用3.碳青霉烯類抗生素是治療重度感染的一類藥物。下表為2005-2008年，該類抗生素在某醫(yī)院住院患者中的人均使用量，以及從患者體內分離得到的某種細菌對該類抗生素的耐藥率變化。據(jù)表回答下列問題。（1）這種細菌耐藥率的變化與抗生素的使用量之間是否存在關聯(lián)?依據(jù)是什么?二者存在正相關的關系。依據(jù)是調查數(shù)據(jù)。（2）試從進化的角度解釋耐藥率升高的原因。

隨著抗生素人均使用量的增加，不耐藥的細菌生存和繁殖的機會減少，耐藥菌生存和繁殖的機會增加，耐藥性基因在細菌種群中的基因頻率逐年上升。練習與應用(3)我國衛(wèi)生部門建立了全國抗菌藥物臨床應用監(jiān)測網和細菌耐藥監(jiān)測網，并要求醫(yī)療機構開展細菌耐藥監(jiān)測工作，建立細菌耐藥預警機制。例如，當某抗菌藥物的主要目標細菌耐藥率超過30%時，醫(yī)療機構應及時將這一預警信息進行通報。請分析這一要求的合理性。

由于細菌繁殖很快，耐藥率的上升速度也較快，因此需要加強監(jiān)控。我國衛(wèi)生部門建立了相關檢測機制，說明黨和政府關注民生。醫(yī)療機構及時通報預警信息，有利于全國各醫(yī)院機構共同及時采取措施，如更換新的抗生素類藥物將細菌耐藥率控制在低水平。(4)人類不斷研發(fā)和使用新的抗生素，細菌對新藥的耐藥性也在不斷提高，二者之間仿佛發(fā)生了一場競賽。作為這場競賽的參與者，你可以做些什么呢?合理使用抗生素，防止濫用抗生素。探究.實踐:

探究抗生素對細菌的選擇作用1.實驗原理：

一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。2.目的要求：

通過觀察細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。3.材料用具：

經高溫滅菌的牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基及固體培養(yǎng)基平板，細菌菌株(如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等)，含有抗生素(如青霉素、卡那霉素等)的圓形濾紙片(以下簡稱”抗生素紙片”)，不含抗生素的紙片，鑷子，涂布器，無菌棉簽，酒精燈，記號筆，直尺等。1.用記號筆在培養(yǎng)皿底部畫線，將培養(yǎng)基分為四個區(qū)，標號2.將細菌涂布在培養(yǎng)基平板上4.方法步驟：3.①號區(qū)域中央放置不含抗生素紙片和②③④號區(qū)域中央分別放置含有抗生素紙片4.將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h5.觀察并測量抑菌圈直徑,并取平均值6.從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌培養(yǎng)，并重復以上步驟5.結果和結論：抗生素對細菌有選擇作用，抗生素對細菌抑制作用越來越弱。探究.實踐:

探究抗生素對細菌的選擇作用討論：1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌?

抗生素能夠殺死細菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌。2.你的數(shù)據(jù)是否支持“耐藥菌是普遍”存在的”這一說法?說說你的理由。支持。因為抑菌圈邊緣生長的細菌可能是耐藥菌。3.在本實驗的培養(yǎng)條件下,耐藥菌所產生的變異是有利還是有害的?你怎么理解變異是有利還是有害的?

在本實驗條件下，耐藥菌產生的變異一般來說是有利的，有利于生物在特定環(huán)境中生存和繁殖的變異,在此環(huán)境中就是有利變異。探究.實踐:

探究抗生素對細菌的選擇作用4.你認為你的數(shù)據(jù)和結論是有效的嗎?(提示:將你的數(shù)據(jù)和結論與其他同學!的進行比較。)

由于細菌繁殖很快，耐藥率的上升速度也較快，因此需要加強監(jiān)控。我國衛(wèi)生部門建立了相關監(jiān)測機制，說明黨和政府關注民生。醫(yī)療機構及時通報預警信息，有利于全國齊醫(yī)院機構共同及時采取措施，如更換新的抗生素類藥物，將細菌耐藥率控制在低水平。5.濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。例如，有人生病時覺得去醫(yī)院很麻煩，就直接吃抗生素;有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認為這些做法會有什么后果?

濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累,抗藥性不斷增強，導致抗生素藥物失效。在抗生素的定向選擇下，種群的基因頻率發(fā)生了定向的改變。使用抗生素前使用抗生素濫用抗生素的后果種群基因組成的變化與物種的形成（二）第3節(jié)

【情境視頻】情境·思考老虎獅子

獅子和老虎是同一個物種嗎？什么是物種？怎樣判斷它們是否為同一物種呢？隔離在物種形成中的作用一物種及隔離的相關概念目錄CONTENTS二歡迎加入，更多資源小標三內容三自主學習一任務：閱讀教材第116頁，完成下列問題時間：5分鐘問題：1.什么叫物種？2.怎樣判斷兩個種群是否屬于同一物種？3.什么叫隔離？4.什么叫生殖隔離和地理隔離？5.地理隔離和生殖隔離有何異同？一、物種的概念1物種能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產生可育后代的一群生物。思考：世界上不同皮膚的人是一個物種嗎？為什么？是，可以產生可育后代。馬驢騾子×2n=642n=6263條染色體(不可育)1.地理隔離不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。概念：類型：由于地理阻隔而不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。2隔離及類型2.生殖隔離無法交配或交配后不能產生可育后代的現(xiàn)象。求偶方式不同繁殖期不同開花季節(jié)不同花的形態(tài)不同植物動物思考：獅和虎交配生出獅虎獸、馬和驢交配生出騾，獅虎獸和騾是一個新物種嗎？課P.116圖項目種群物種范圍判斷標準聯(lián)系由分布在不同區(qū)域內的同種生物的許多種群組成一定區(qū)域內的同種生物的所有個體。種群必須具備“三同”，即同一時間、同一地點、同一物種主要是具有一定的形態(tài)結構、生理功能和在自然條件下能自由交配并且產生可育后代(無生殖隔離)(1)一個物種可以包括許多種群；(2)同一個物種的多個種群之間存在著地理隔離，長期發(fā)展下去可成為不同的亞種，進而可能形成多個新物種

物種和種群的比較【核心歸納】經過漫長的地理隔離，可能就會出現(xiàn)生殖隔離。自主學習二任務：閱讀教材第117-118頁，完成下列問題時間：8分鐘問題：1.完成隔離在物種形成中的作用的“思考·討論”？2.構建經過長期的地理隔離而達成生殖隔離,形成新物種的模型？3.物種形成的三個環(huán)節(jié)是分別什么？二、隔離在物種形成中的作用隔離在物種形成中的作用是什么原因導致每個島上的地雀種類不同呢？加拉帕戈斯群島是太平洋中靠近南美洲的一群火山島，達爾文在環(huán)球考察時曾從這里發(fā)現(xiàn)有13種地雀，它們喙的差別很大，不同種之間存在生殖隔離。達爾文推測這些地雀最初來自南美大陸，以后在各個島嶼上形成了不同的種群。加拉帕戈斯群島地雀喙的演變地理隔離和生殖隔離存在什么樣的聯(lián)系呢？模型建構地雀祖先甲島地雀乙島地雀丙島地雀丁島地雀……甲島地雀1乙島地雀2丙島地雀3丁島地雀4……地理隔離不同不同有差異生殖隔離不同物種阻斷基因交流基因頻率向不同方向發(fā)生改變久而久之形成明顯差異突變和基因重組

自然選擇

種群基因庫改變漸變式隔離是物種形成的必要條件出現(xiàn)結合教材P117“思考·討論”，回答下列問題：(1)設想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？(2)不同島嶼上的地雀種群，產生突變的情況一樣嗎？為什么？兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能不一樣。不一樣。突變隨機發(fā)生,具有不定向性。(3)對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產生什么影響？(4)如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？不同島嶼的地形和植被條件不一樣，這種環(huán)境的差別導致種群基因頻率朝不同的方向改變。不會。個體間有基因的交流。

通過地雀的形成過程，說明物種形成需要以下環(huán)節(jié)：①_____________________為生物的進化提供原材料。②________