6.3種群基因組成的變化與物種的形CYNNEW2025/0601020304種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究抗生素對細菌的選擇作用目錄05隔離在物種形成中的作用讓我們先來欣賞一段舞蹈吧具有有利變異的個體，生存并留下后代的機會多生物的個體，其表型群體基因組成的變化自然選擇回顧：達爾文自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容自然選擇直接作用于生物個體，而且是個體的表型。實際上作用于基因1.過度繁殖2.生存斗爭3.遺傳變異4.適者生存性狀水平基因（分子）水平以個體為單位以種群為單位達爾文:自然選擇學(xué)說現(xiàn)代生物進化理論思考：樺尺蠖（huò）的翅色是淺色(基因型為aa)，偶然出現(xiàn)一黑色的變異個體（基因型為Aa），且A對a是顯性，若黑色翅比淺色翅更適應(yīng)環(huán)境:（1）這一有利變異的個體能永遠生存下去嗎？（2）該個體中的有利基因A，如何保留？種群是繁殖和生物進化的基本單位01020304種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究抗生素對細菌的選擇作用目錄05隔離在物種形成中的作用1.種群定義：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群。①一個池塘中的全部魚②一個池塘中的全部鯉魚③兩個池塘內(nèi)的全部青蛙④一片草地上的全部植物⑤一片草地上的成年梅花鹿×√×××一、種群和種群基因庫特點：種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。

火車站中的人是不是一個種群？種群是物種繁衍、進化的基本單位。一個種群中全部個體所含有的全部基因。注意：不同種群基因庫不同。2.基因庫3.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)的比率。4.基因型頻率在一個種群中，某基因型個體占種群內(nèi)全部個體的比率?；蝾l率＝該基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù)×100%舉例：某樺尺蠖種群中，黑色翅的基因為A，淺色翅的基因位a，抽樣調(diào)查100個個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體分別為10、20、70個。問A、a的基因頻率以及AA、Aa、aa基因型頻率是多少？

方法指引基因頻率=純合子頻率+1/2雜合子頻率A%=AA%+1/2Aa%a%=aa%+1/2Aa%基因型頻率=某基因型個體數(shù)/所有個體的個體數(shù)AA=10/100*100%aa=20/100*100%Aa=70/100*100%總結(jié)①在種群中，一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。②一個基因的頻率=該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率AA、Aa、aa的個體分別有30、60、10個，那么A、a的基因頻率是多少？A的個數(shù)=30*2+60*1=120個a的個數(shù)=10*2+60*1=80個按定義計算基因頻率的方法A的基因頻率=120/(120+80)=60%a的基因頻率=80/(120+80)=40%1.假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)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(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算填入下表。親代基因型的比值A(chǔ)A（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比值A(chǔ)（

）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%60%40%36%48%16%P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率AA%=p2

Aa%=2pqaa%=q2(p+q)2=p2+2pq+q2=1p+q=1遺傳平衡定律--哈迪-溫伯格定律親代基因型頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）親代配子的比率F1代基因型頻率F1代基

因頻率F2代基因型頻率F2代基

因頻率F3代基因型頻率F3代基

因頻率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）AA（36%）Aa（48%）aa（16%）A（60%）a（40%）A（60%）a（40%）A（60%）a（40%）A（60%）a（40%）AA（36%）aa（16%）Aa（48%）想一想，若干代后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？由此可見，如果滿足上述五個條件，則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。在自然條件下，哈代-溫伯格定律所需的五個條件是難以滿足的，因而基因頻率總是要發(fā)生改變，也就是說進化在任何種群中都是必然要發(fā)生的。對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？練習(xí)：種群基因頻率、基因型頻率的相關(guān)計算【例1】已知人的褐眼(A)對藍眼(a)是顯性。在一個有30000人的群體中，藍眼的有3600人，褐眼的有26400人（其中純合子有12000人）。那么，在這個人群中A、a的基因頻率分別是(

)A．64%和36%

B．36%和64%C．50%和50%

D．82%和18%A

解析因等位基因成對存在，30000人中共有基因30000×2＝60000（個），藍眼(aa)的有3600人，含a基因7200個，褐眼(A_)的有26400人，純合子(AA)有12000人，含A基因24000個，雜合子(Aa)有14400個，含28800個基因，其中A基因14

400個，a基因14

400個。則A的基因頻率＝60000(24000＋14400)×100%＝64%，a的基因頻率＝60000(7200＋14400)×100%＝36%?！纠?】某植物種群中，AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%。若該種群植物自交，后代中AA、aa基因型個體出現(xiàn)的頻率及A、a的基因頻率分別為(

)A．55%、45%、45%、55%B．42.5%、32.5%、45%、55%C．55%、45%、55%、45%D．42.5%、32.5%、55%、45%D

解析親代中AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%，則Aa基因型個體占50%，親代、子代的基因頻率不變，則A的基因頻率＝30%＋(1/2)×50%＝55%，a的基因頻率為45%；若該種群植物自交，后代中AA基因型個體出現(xiàn)的頻率為30%＋(1/4)×50%＝42.5%，aa基因型個體出現(xiàn)的頻率為20%＋(1/4)×50%＝32.5%。3.自交和自由交配與基因頻率核基因型頻率的關(guān)系①自交：無篩選的情況下，基因型頻率改變，基因頻率不改變。雜合子的基因型頻率降低，純合子的基因型頻率升高②自由交配：處于遺傳平衡的種群自由交配，基因頻率和基因型頻率都不會改變！【例3】現(xiàn)有兩個非常大的某昆蟲種群，個體間隨機交配，沒有遷入和遷出，無突變，自然選擇對A和a基因控制的性狀沒有作用。種群1的A基因頻率為80%，a基因頻率為20%；種群2的A基因頻率為60%，a基因頻率為40%。假設(shè)這兩個種群大小相等，地理隔離不再存在，兩個種群完全合并為一個可隨機交配的種群，則下一代中Aa的基因型頻率是(

)A．75%

B．50%C．42%

D．21%解析基因頻率已知，據(jù)此可推導(dǎo)出各種群的基因型頻率。種群1中各個基因型的頻率分別為AA＝64%，Aa＝32%，aa＝4%；種群2中各個基因型的頻率分別為AA＝36%，Aa＝48%，aa＝16%，則混合后的大種群中各個基因型的頻率變?yōu)锳A＝50%，Aa＝40%，aa＝10%；混合后的A基因頻率＝50%＋40%×1/2＝70%，a基因頻率＝1－70%＝30%，根據(jù)遺傳平衡定律，隨機交配后子代中Aa的基因型頻率為2×70%×30%＝42%。C【例4】一個隨機交配的足夠大的種群中，某一相對性狀（由基因A、a控制）中顯性性狀的基因型的頻率是0.36，則(

)A．該種群繁殖一代后雜合子(Aa)的基因型頻率是0.32B．顯性基因的基因頻率大于隱性基因的基因頻率C．若該種群基因庫中的基因頻率發(fā)生變化，說明一定發(fā)生了基因突變D．若該種群中A基因的頻率為0.4，則表現(xiàn)為A基因所控制的性狀的個體在種群中占40%A解析由題可知，aa的基因型頻率為1－0.36＝0.64，則a的基因頻率為＝0.8，A基因頻率為1－0.8＝0.2，該種群繁殖一代后雜合子(Aa)基因型頻率為2×0.2×0.8＝0.32，A正確；顯性基因頻率小于隱性基因頻率，B錯誤；若種群基因頻率發(fā)生變化，說明生物發(fā)生了進化，但不一定是基因突變導(dǎo)致的，C錯誤；若A的基因頻率為0.4，則a基因頻率為0.6，表現(xiàn)為A基因所控制的性狀的個體(AA、Aa)在種群中所占比例為0.42＋2×0.4×0.6＝0.64，D錯誤?！纠?】某小麥種群中TT個體占20%，Tt個體占60%，tt個體占20%，由于某種病害導(dǎo)致tt個體全部死亡，則病害發(fā)生前后該種群中T的基因頻率分別是(

)A．50%、50%

B．50%、62.5%

C．62.5%、50%

D．50%、100%B解析由題意可知，病害發(fā)生前的各種基因型頻率是TT＝20%，Tt＝60%，tt＝20%，所以病害發(fā)生前T的基因頻率＝20%＋1/2×60%＝50%；病害發(fā)生后，tt個體全部死亡，TT的基因型頻率為20%÷(20%＋60%)＝25%，Tt的基因型頻率為60%÷(20%＋60%)＝75%，所以病害發(fā)生后T的基因頻率＝25%＋1/2×75%＝62.5%。X染色體上基因頻率計算XB基因型=Xb基因型=【例6】已知果蠅紅眼與白眼為一對相對性狀，由一對位于X染色體上的等位基因控制，白眼受隱性基因(b)控制，隨機抽取雌雄果蠅各100只，其中測得雌果蠅中XBXB（紅眼）30只，XBXb（紅眼）60只，XbXb（白眼）10只，雄果蠅中XBY（紅眼）60只，XbY（白眼）40只，則B基因的頻率為

，XbXb個體在雌性中的基因型頻率為

。60%10%01020304種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究抗生素對細菌的選擇作用目錄05隔離在物種形成中的作用生物的變異不可遺傳變異可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異突變進化的原材料二、種群基因頻率的變化【例如】果蠅1組染色體上約有1.3×104個基因，假定每個基因的突變頻率都為10-5，對一個約有108個個體的果蠅種群來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，那么，它為什么能夠作為生物進化的原材料呢？①突變和基因重組：生物自發(fā)突變的頻率很低，而且許多突變是有害的，但是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，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。2×1.3×104×10-5×108=2.6×107（個）②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超級細菌的產(chǎn)生③有性生殖過程中的基因重組：基因突變產(chǎn)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(chǎn)生的毛色變異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)大量可遺傳的變異形成了進化的原材料（不能決定生物進化的方向）突變和基因重組都是隨機的、不定向的影響種群基因頻率變化的因素總結(jié)：1.基因突變在自然界是普遍存在的?；蛲蛔儺a(chǎn)生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發(fā)生變化。2.突變和基因重組是隨機的、不定向的；只為進化提供原材料,不能決定生物進化的方向。01020304種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究抗生素對細菌的選擇作用目錄05隔離在物種形成中的作用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，白天休息在樹干上。雜交實驗表明，其體色受一對等位基因S和s控制，黑色(S)對淺色(s)是顯性的。在19世紀(jì)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(jì)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。三、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？作出假設(shè)：

。1870年，樺尺蛾種群基因型頻率為SS10％，Ss20％，ss70％。S基因的頻率為20%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下，假如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％。自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變長滿地衣的樹干上的樺尺蛾黑褐色樹干上的樺尺蛾白色黑色白色黑色第一年第二年第三年第四年…….基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%S80%77%12.9%25.8%61.3%26%74%14.3%29.7%56.0%29%71%得出結(jié)論：1、自然選擇可使種群基因頻率發(fā)生定向改變。2、生物進化的實質(zhì)—種群基因頻率發(fā)生定向改變。第一年第二年第三年第四年…….基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%S80%77%12.9%25.8%61.3%26%74%14.3%29.7%56.0%29%71%(1)根據(jù)數(shù)據(jù)分析，樹干變黑對樺尺蛾淺色個體的出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表型？影響，樹干變黑后，許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個體數(shù)減少，影響出生率.天敵看到的是樺尺蛾的體色（表型）而不是控制體色的基因，自然選擇中直接受選擇的是表型。在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化。自然選擇使基因頻率定向改變，決定生物進化的方向。變異是不定向的自然選擇不利變異不斷淘汰有利變異積累加強基因頻率定向改變生物定向進化導(dǎo)致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(guān)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xb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(zhì)是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。()√×√課堂練習(xí)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D3.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%?；駼和b的頻率分別為()A.18%、82%B.36%、64%C.57%、43%D.92%、8%C4.種果蠅的突變體在21℃的氣溫下，生存能力很差，但是，當(dāng)氣溫上升到25.5℃時，突變體的生存能力天大提高。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C01020304種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究抗生素對細菌的選擇作用目錄05隔離在物種形成中的作用探究抗生素對細菌的選擇作用1.實驗原理2.目的要求一定濃度的抗生素會殺死細菌，變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。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.材料用具培養(yǎng)基、細菌菌株、含抗生素及不含抗生素的紙片等。四、探究抗生素對細菌的選擇作用注意：本實驗用到的所有用具（培養(yǎng)皿、培養(yǎng)基、鑷子、濾紙片、涂布器）均需要滅菌處理（1）分組：將培養(yǎng)基分區(qū)、標(biāo)號。（2）接種：將菌種均勻涂布在培養(yǎng)基上。（3）控制變量：含抗生素VS不含抗生素。（4）培養(yǎng)：培養(yǎng)皿倒置，37℃培養(yǎng)12h。

觀察大腸桿菌生長情況。（5）觀測：是否出現(xiàn)抑菌圈，測量直徑，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(fù)以上步驟，記錄每一代抑菌圈的直徑。①②③④4.方法步驟對照組實驗組實驗組實驗組防止水珠滴落到平板上造成污染減少誤差在培養(yǎng)基上有細菌生長，在放有抗生素紙片的區(qū)域無細菌生長。抑菌圈的直徑隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加而逐漸縮小;直徑逐代變小，說明抗生素對細菌有選擇作用，耐藥個體存活率高，不耐藥存活率低。5.結(jié)果分析6.實驗結(jié)論（1）細菌耐藥性的出現(xiàn)是

導(dǎo)致的。（2）

導(dǎo)致耐藥菌比例逐代提高?？股氐倪x擇作用下，保留耐藥性強的個體大腸桿菌存在耐藥性不同的變異類型再次實驗，菌落中耐藥個體占比增加可遺傳變異抗生素的選擇作用（2）在本實驗的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)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？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。在本實驗條件下，耐藥菌產(chǎn)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。（1）為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？體內(nèi)有各種細菌，有好的益生菌，也有壞的致病細菌。其中橘色的具有抗藥性?？股匕押玫膲牡募毦細⑺懒?，只有那些有抗藥性的細菌能存活下來這下這些有抗藥性的細菌可以沒有任何競爭壓力的繁殖有抗藥性的細菌還可以把導(dǎo)致抗藥性的基因通過接合轉(zhuǎn)給別的細菌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(dǎo)致抗生素藥物失效。3.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？01020304種群和種群基因庫種群基因頻率的變化自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究抗生素對細菌的選擇作用目錄05隔離在物種形成中的作用同種生物的不同種群，由于突變和選擇因素的不同，其基因組成可能會朝不同的方向改變，導(dǎo)致種群間出現(xiàn)形態(tài)和生理上的差異。它們是同一個物種嗎？馬的進化歷程1.物種的概念物種：能給自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物物種與種群的區(qū)別：①同一物種可以分布在不同區(qū)域；

種群是同一區(qū)域內(nèi)的同一物種的全部個體②種群是物種繁殖和進化的基本單位。1.中國大陸上所有老虎是一個種群還是一個物種？物種2.兩個池塘的鯉魚是一個物種嗎？它們是屬于一個種群還是兩個種群？

是一個物種，屬于兩個種群。五、隔離與物種的概念都是一個物種，無論白人黑人、黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生可育的后代。馬和驢不是一個物種，因為馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力。(1)全世界的人是一個物種嗎？為什么？(2)馬跟驢是一個物種嗎？為什么？(3)騾是一個物種嗎？為什么？不是。因為它不能繁殖后代。問題探討1.物種的概念隔離：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。包括生殖隔離和地理隔離。①生殖隔離不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象?；ⅹ{獅虎獸2.隔離及其在物種形成的中的作用同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。東北虎華南虎地理隔離和生殖隔離之間有什么聯(lián)系呢？②地理隔離假想在一個山谷中，生活著一個鼠種群。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。后來一條大河出現(xiàn)。（1）當(dāng)這群鼠被大河分開后它們是一個種群還是兩個種群呢？（2）如果大河很快干涸，兩群老鼠還能交配嗎？

兩個種群。

可以。思考并回答如下問題：六、隔離在物種形成中的作用（3）若是幾千年后，大河才干涸，兩群各自都發(fā)生了變化的老鼠會合在一起時，還能發(fā)生交配嗎？這說明什么？（4）是什么原因造成同一物種分化成不同類型的新種？不能，因為產(chǎn)生了生殖隔離。說明地理隔離可能導(dǎo)致生殖隔離。隔離使同種但不同種群間的個體，在自然條件下不能發(fā)生基因交流。在一個山谷中，生活著一個鼠種群。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。后來一條大河出現(xiàn)。思考并回答如下問題：假想在加拉帕戈斯群島上生活著13種地雀。這些地雀的喙差別很大，不同種之間存在生殖隔離。而在遼闊的南美洲大陸上，卻看不到這13種地雀的蹤影。不同島嶼的環(huán)境有較大差別，比如島的低洼地帶，布滿棘刺狀的灌叢；而在只有大島上才有的高地，則生長著茂密的森林。隔離在物種形成過程中的作用達爾文在環(huán)球考察中觀察到一個奇怪的現(xiàn)象。加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個主要島嶼組成，這些島嶼與南美洲大陸的距離為160~950km。加拉帕戈斯群島的地雀思考·討論2．不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。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(chǎn)生什么影響？不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導(dǎo)致