第6章生物的進(jìn)化第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成主講人：人教版高中生物學(xué) 必修2學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)舉例說(shuō)明什么是種群、種群基因庫(kù)、基因頻率。闡明種群是生物繁殖和進(jìn)化的基本單位。用數(shù)學(xué)方法計(jì)算種群的基因頻率和基因型頻率，建構(gòu)遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型。闡述突變和基因重組是生物進(jìn)化的原材料。的樺尺蛾卻成了少數(shù)。暫停，閱讀，思考、表述資料

19世紀(jì)中葉以前的英國(guó)曼徹斯特地區(qū)，山清水秀，綠樹(shù)成陰。那里的森林中生活著一種樺尺蛾。它們夜間活動(dòng)，白天棲息在長(zhǎng)滿(mǎn)地衣的樹(shù)干上。雜交實(shí)驗(yàn)表明樺尺蛾的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色（S）對(duì)淺色（s）為顯性。生物學(xué)家來(lái)這里考察，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)樺尺蛾成蟲(chóng)的體色是淺色的，只有少數(shù)是黑色的，這些黑色的樺尺蛾是淺色樺尺蛾在自然條件下的變異類(lèi)型。100年以后，也就是20世紀(jì)中葉，曼徹斯特已經(jīng)變成了一個(gè)工業(yè)城市。這里工廠林立，煙霧彌漫，工廠排出的煤煙殺死了地衣，結(jié)果使樹(shù)皮裸露并被熏成黑褐色。這時(shí)候，又有一些生物學(xué)家到這里考察，使他們驚訝的是，這里的黑色樺尺蛾變成了常見(jiàn)類(lèi)型，而淺色思考①導(dǎo)致樺尺蛾“黑化”現(xiàn)象的原因是什么？②自然選擇直接作用的是生物的個(gè)體，還是群體？③自然選擇直接選擇的是基因型還是表型？為什么？④

研究進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型是否就可以？為什么？人教版高中生物學(xué) 必修2人教版高中生物學(xué) 必修2思考①導(dǎo)致樺尺蛾“黑化”現(xiàn)象的原因是什么？環(huán)境的變化起到了選擇作用。②自然選擇直接作用的是生物的個(gè)體，還是群體？個(gè)體③自然選擇直接選擇的是基因型還是表型？為什么？表型。因?yàn)樘鞌吃诓妒硺宄叨陼r(shí)，看到的是樺尺蛾的體色而不是控制體色的基因。暫停，思考、表述④研究進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型是否就可以？為什么？不可以。個(gè)體的表型可能會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，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(kuò)散。因此，研究生物的進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。人教版高中生物學(xué) 必修2生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合叫作種群（population）。一、

種群和種群基因庫(kù)一）基本概念1.種群( )例1 下列生物群體中屬于種群的是A.一片樹(shù)林中的全部獼猴C.一片樹(shù)林中的全部蛇B.全國(guó)各地的全部蒲公英D.某農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)里的全部菠菜A種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，雌雄個(gè)體將可以通過(guò)繁殖將各自的基因遺傳給后代。暫停，選擇— 種群基因組成的變化人教版高中生物學(xué) 必修2人教版高中生物學(xué) 必修2特點(diǎn)自然界中的物種是以一個(gè)個(gè)種群存在的，種群是生物繁殖和進(jìn)化的基本單位。人教版高中生物學(xué) 必修22.基因庫(kù)一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，叫作這個(gè)種群的基因庫(kù)（genepool）。3.基因頻率在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值，叫作基因頻率。閱讀右側(cè)文字（教材111頁(yè)），借實(shí)例學(xué)習(xí)基因頻率的計(jì)算方法。p111暫停，閱讀人教版高中生物學(xué) 必修2二）基因頻率的計(jì)算例2 某昆蟲(chóng)種群中，決定翅色為綠色的基因是A，

決定翅色為褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)，那么在這個(gè)種群中，A、a的基因頻率分別是多少？200A= =60%200a=10×2+60=40%方法一：通過(guò)概念計(jì)算30×2+60

種群中此種基因的個(gè)數(shù)

種群中該等位基因的總數(shù)

(純合子個(gè)體數(shù)

×2＋雜合子個(gè)體數(shù))=(個(gè)體總數(shù)

×

2)人教版高中生物學(xué) 必修2基因型頻率=

方法二：通過(guò)基因型頻率計(jì)算例2 某昆蟲(chóng)種群中，決定翅色為綠色的基因是A，

決定翅色為褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)，那么在這個(gè)種群中，A、a的基因頻率分別是多少？該基因型個(gè)體數(shù)該種群個(gè)體數(shù)AA基因型頻率=30÷100×100%=30%×100%

Aa基因型頻率=60÷100×100%=60%aa基因型頻率=10÷100×100%=10%

A的基因頻率=

30%+1/2×60%

=

60%

A的基因頻率

=

AA的基因型頻率+1/2

×Aa的基因型頻率

a的基因頻率=

10%+1/2×60%

=

40%

a的基因頻率

=aa的基因型頻率+1/2

×Aa的基因型頻率人教版高中生物學(xué) 必修2練一練①在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型AA、Aa、aa的個(gè)體分別占24%、72%、4%，那么A、a的基因頻率分別是 （D

）A.36%和64% B.57%和43% C.24%和72% D.60%和40%②已知控制人的褐色(A)與藍(lán)色(a)的基因位于常染色體上，且褐色(A)對(duì)藍(lán)色(a)是顯性。在一個(gè)有30

000人的群體中，藍(lán)眼個(gè)體為3

600人，褐眼個(gè)體為26

400人，褐眼中純合子為12

000人。那么，在這個(gè)人群中A、a的基因頻率分別是多少？A、a的基因頻率分別為：64%（0.64）和36%（0.36）③對(duì)某志愿者群體進(jìn)行紅綠色盲基因檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，1

020名女性中有患者5人、攜帶者40人；960名男性中有患者68人，那么該群體中紅綠色盲基因的頻率是（ B）A．3.0% B．3.9% C．6.8% D．10.2%暫停，練習(xí)人教版高中生物學(xué) 必修2D.

60%和40%練一練①在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型AA、Aa、aa的個(gè)體分別占24%、72%、4%，那么A、a的基因頻率分別是

（

D

）A.

36%和64% B.

57%和43% C.

24%和72%A的基因頻率=24%+1/2×72%=60%a的基因頻率=4%+1/2

×72%=1-60%=40%人教版高中生物學(xué) 必修2人教版高中生物學(xué) 必修2②已知控制人的褐色(A)與藍(lán)色(a)的基因位于常染色體上，且褐色(A)對(duì)藍(lán)色(a)是顯性。在一個(gè)有30

000人的群體中，藍(lán)眼個(gè)體為3

600人，褐眼個(gè)體為26

400人，褐眼中純合子為12

000人。那么，在這個(gè)人群中A、a的基因頻率分別是多少？根據(jù)題意分析，AA的基因型頻率=12000÷30000×100%=40%，aa的基因型頻率=3

600÷30

000×100%=12%，Aa的基因型頻率=1-40%-12%=48%。因此，A的基因頻率=40%+1/2×48%=64%（0.64），a的基因頻率=12%+1/2×48%=36%（0.36）。③對(duì)某志愿群體進(jìn)行紅綠色盲基因檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)：1

020名女性中有患者5人、攜帶者40人；960名男性中有患者68人，那么該群體中紅綠色盲基因的頻率是

（A．3.0% B．3.9% C．6.8%B ）D．10.2%據(jù)題可知，基因型為XbXb有5人，XBXb有40人，XbY有68人。由于女性有兩條X染色體，男性只有一條X染色體，因此紅綠色盲基因的頻率=（5×2+40+68）÷（1

020×2+960）×100%=3.9%基因頻率是指在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值。人教版高中生物學(xué) 必修2例2 某昆蟲(chóng)種群中，決定翅色為綠色的基因是A，

決定翅色為褐色的基因是a，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。A的基因頻率=

60% a

的基因頻率=

40%這一種群繁殖若干代后，基因頻率會(huì)發(fā)生變化嗎？人教版高中生物學(xué) 必修2三）用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化暫停，思考、表述p111人教版高中生物學(xué) 必修2親代基因型的比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)(

30 )A( 30

)a( 30

)a( 10 )子代基因型頻率AA(36 )Aa( 48 )aa( 16

)子代基因頻率A( )a( )A：60%a：40%♂ ♀A(60%)a(40%)A(60%)a(40%)不是“自交”由于所有雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，所以子代AA基因型頻率：60%×60%=36%Aa基因型頻率：2×60%×40%=48%aa基因型頻率：40%×40%=1-36%-48%=16%人教版高中生物學(xué) 必修2種群很大所有雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代沒(méi)有個(gè)體遷入遷出不同表型的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)均等基因A和a都不產(chǎn)生突變?nèi)舴N群中一對(duì)等位基因?yàn)锳和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q

，則AA的基因型頻率=p2；aa的基因型頻率=q2；Aa的基因型頻率=2pq。人教版高中生物學(xué) 必修2親代基因型的比值A(chǔ)A(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比值A(chǔ)(

30 )A( 30

)a( 30

)a( 10 )子代基因型頻率AA(36 )Aa( 48 )aa( 16

)子代基因頻率A(

60 )a( 40 )A：36%+1/2×48%=60%a：1-60%=40%人教版高中生物學(xué) 必修2親代子一代子二代子三代基因型頻率AA30%36%36%36%Aa60%48%48%48%aa10%16%16%16%基因頻率A60%60%60%60%a40%40%40%40%子代與親本的基因頻率相同，基因型頻率從子一代開(kāi)始將保持不變。遺傳平衡定律暫停，分析、計(jì)算嘗試計(jì)算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率人教版高中生物學(xué) 必修2人教版高中生物學(xué) 必修2遺傳平衡定律是由英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別于1908年和1909年獨(dú)立證明的，這一定律又稱(chēng)哈迪——溫伯格定律。一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下五個(gè)條件的情況下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。五個(gè)條件是：1.種群很大所有雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代沒(méi)有個(gè)體遷入遷出不同表型的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)均等基因A和a都不產(chǎn)生突變五個(gè)條件是：1.種群很大所有雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代沒(méi)有個(gè)體遷入遷出不同表型的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)均等基因A和a都不產(chǎn)生突變對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，這5個(gè)條件不可能同時(shí)都成立。例如，翅色和環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)就少些。人教版高中生物學(xué) 必修2突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2的頻率是上升還是下降，要看這一突變對(duì)生物體是有益的還是有害的。人教版高中生物學(xué) 必修2對(duì)于一個(gè)種群而言，

基因頻率

的改變是不可避免的，生物的進(jìn)化是必然的。人教版高中生物學(xué) 必修2二、種群基因頻率的變化基因突變產(chǎn)生新的

等位基因_使種群的基因頻率發(fā)生變化思考 自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？人教版高中生物學(xué) 必修2暫停，分析、計(jì)算例3 果蠅1組染色體上約有1.3×104個(gè)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10-5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×1.3×104

×

10-5 ×

108 =2.6×107

（個(gè)）個(gè)體種群種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬(wàn)個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。人教版高中生物學(xué) 必修2基因突變使種群的基因頻率發(fā)生變化，染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的變異能否引起種群基因頻率的改變呢？可以暫停，思考人教版高中生物學(xué) 必修2可遺傳的變異來(lái)源達(dá)爾文曾明確指出：可遺傳變異提供了生物進(jìn)化的原材料。基因重組基因突變?nèi)旧w變異突變（mutation）思考：現(xiàn)代遺傳學(xué)是否支持“可遺傳變異為生物進(jìn)化提