第2節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(Ⅰ)1．解釋種群、基因庫和基因頻率的概念。2．種群基因頻率的計算和影響因素分析。(重、難點)3．解釋生物進(jìn)化的實質(zhì)。(重點)種群是生物進(jìn)化的基本單位1.2．種群基因庫與基因頻率eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：下列所述情況是否是一個種群，并說明理由。(1)一個池塘中的所有魚類。(2)甲地池塘中的鯉魚和乙地池塘中的鯉魚。(3)一個池塘中的所有成年鯉魚。提示：都不是。(1)不是同種生物；(2)不是同一區(qū)域；(3)不是所有個體。探討eq\a\vs4\al(2)：當(dāng)沒有自然選擇存在時，種群的基因頻率就不會發(fā)生改變，這種說法對嗎？為什么？提示：不對。除自然選擇外，還有基因突變、遷入和遷出等因素都會使種群基因頻率發(fā)生變化。探討eq\a\vs4\al(3)：在對某廠職工進(jìn)行遺傳學(xué)調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，在男女各400名職工中，女性色盲基因的攜帶者為30人，患者為10人，男性患者為22人。那么這個群體中色盲基因的頻率為多少？提示：色盲基因頻率＝eq\f(女性色盲基因總數(shù)＋男性色盲基因總數(shù),女性色覺基因總數(shù)＋男性色覺基因總數(shù))×100%＝eq\f(30＋10×2＋22,400×2＋400)×100%＝6%。eq\a\vs4\al([思維升華])1．已知基因型的個體數(shù)計算基因頻率某基因頻率＝eq\f(該基因總數(shù),該基因及其等位基因總數(shù))×100%。例如：A的基因頻率＝eq\f(A,A＋a)×100%。2．已知基因型頻率求基因頻率設(shè)有N個個體的種群，AA、Aa、aa的個體數(shù)分別為n1、n2、n3，A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則：PA＝eq\f(2n1＋n2,2N)＝(eq\f(n1,N)＋1/2×eq\f(n2,N))＝PAA＋1/2PAaPa＝eq\f(2n3＋n2,2N)＝(eq\f(n3,N)＋1/2×eq\f(n2,N))＝Paa＋1/2PAa由以上公式可得出結(jié)論：一對等位基因中某基因的頻率＝該基因純合子的基因型頻率＋1/2雜合子的基因型頻率。3．根據(jù)遺傳平衡定律計算基因頻率和基因型頻率(1)遺傳平衡定律：在一個有性生殖的自然種群中，在符合以下5個條件的情況下，各等位基因的頻率和基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的，或者說是保持著基因平衡的。這5個條件是：a．種群是極大的；b．種群中個體間的交配是隨機(jī)的；c．沒有突變發(fā)生；d．沒有新基因加入；e．沒有自然選擇。(2)基因頻率與基因型頻率的特點：設(shè)A頻率為p，a頻率為q，則p＋q＝1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。1．某生物種群由基因型為AA、Aa、aa的個體組成，其中基因a的頻率為45%，則該種群中基因A的頻率為()A．30% B．45%C．55% D．80%【解析】基因a的頻率為45%，所以其等位基因A的基因頻率為1－45%＝55%。【答案】C2．在一個隨機(jī)交配的中等大小的種群中，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)控制某性狀的基因型只有兩種：AA基因型的頻率為20%，Aa基因型的頻率為80%，aa基因型(致死型)的頻率為0，那么隨機(jī)交配繁殖一代后，AA基因型的個體占()A．1/5 B．1/4C．3/7 D．11/21【解析】由題意可得出，A的基因頻率＝60%，a的基因頻率＝40%，隨機(jī)交配，繁殖一代后，AA＝60%×60%＝36%，Aa＝2×40%×60%＝48%，aa個體致死，因此AA基因型的個體占36%/(36%＋48%)＝3/7。【答案】C突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料1．變異類型2．可遺傳變異的形成、特點和作用(1)形成：a．基因突變產(chǎn)生等位基因。b．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。(2)特點：隨機(jī)的、不定向的。(3)作用：只是提供生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：環(huán)境改變使生物產(chǎn)生適應(yīng)性的變異，這句話符合現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的觀點嗎？提示：不符合，變異是不定向的，選擇是定向的。探討eq\a\vs4\al(2)：所有的變異都能導(dǎo)致種群基因頻率的改變嗎？為什么？提示：不是。只有可遺傳的變異才能影響種群基因的組成，才能改變基因頻率。探討eq\a\vs4\al(3)：基因突變和基因重組對種群遺傳組成的影響一樣嗎？試分析原因。提示：二者都對種群遺傳組成產(chǎn)生影響，但影響角度不一樣。只有基因突變才能出現(xiàn)新基因，才能豐富基因庫，改變基因頻率，從而影響種群的遺傳組成；基因重組不能產(chǎn)生新基因，只能增加基因型的種類，以此來影響種群的遺傳組成。eq\a\vs4\al([思維升華])1．理解“突變”的含義(1)可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組以及染色體變異。其中基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變?；蛲蛔儭⒒蛑亟M和染色體變異都能產(chǎn)生新的基因型，但只有基因突變能產(chǎn)生新的基因(等位基因)。(2)突變的頻率雖然很低，但一個種群往往由許多個體組成，而且每一個個體中的每一個細(xì)胞都含有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產(chǎn)生大量的突變。(3)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，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。(4)生物的變異是否有利取決于它們的生存環(huán)境，同樣的變異在不同的生存環(huán)境中可能有利，也可能有害。2．可遺傳的變異為生物進(jìn)化提供了原材料每一個基因發(fā)生基因突變的頻率雖然很低，但由于每個生物個體所含的基因數(shù)是一個非常巨大的數(shù)目，因此基因突變對個體來說不是稀有的，況且生物進(jìn)化的單位是種群，生物進(jìn)化是一個漫長的積累過程，即突變→等位基因→基因重組→大量的變異?？梢?，突變和基因重組為生物進(jìn)化、物種形成提供了豐富的原材料。1．下列哪項不是生物進(jìn)化的原材料()A．基因突變 B．基因重組C．不遺傳的變異 D．染色體變異【解析】突變和基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料，其中突變又包括基因突變和染色體變異。【答案】C2．“基因突變對絕大多數(shù)個體是不利的，但卻是生物進(jìn)化的重要因素之一?！蹦阏J(rèn)為這一說法()【導(dǎo)學(xué)號：】A．正確，基因突變雖對多數(shù)個體是不利的，但它為定向的自然選擇提供了材料，為物種的進(jìn)化奠定了基礎(chǔ)B．正確，基因突變對多數(shù)個體不利，但突變的方向與生物進(jìn)化的方向是一致的C．不正確，因為基因突變不利于個體繁殖，會導(dǎo)致物種滅絕D．不正確，因為基因突變會導(dǎo)致個體死亡，不利于生物進(jìn)化【解析】基因突變具有不定向性和多害少利性，所以基因突變不能決定生物進(jìn)化的方向，且可遺傳的變異為生物進(jìn)化提供了豐富的原始材料?！敬鸢浮緼自然選擇決定生物進(jìn)化的方向1．原因：不斷淘汰發(fā)生不利變異的個體，選擇積累發(fā)生有利變異的個體。2．結(jié)果：種群的基因頻率發(fā)生定向改變。[判斷](1)在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體的種群中，相應(yīng)基因頻率不斷提高。(√)(2)自然選擇作用下，具有不利變異個體的種群基因頻率不變。(×)(3)在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變。(√)(4)自然選擇導(dǎo)致生物朝一定的方向進(jìn)化。(√)eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？簡要說明原因。提示：直接受選擇的是表現(xiàn)型，例如天敵看到的是性狀，而不是控制性狀的基因。探討eq\a\vs4\al(2)：生物進(jìn)化的實質(zhì)是什么？如何判斷一個種群是否發(fā)生了進(jìn)化？提示：進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。判斷的依據(jù)是種群基因頻率是否發(fā)生改變。eq\a\vs4\al([思維升華])1．理解“自然選擇”的含義(1)選擇的對象：①表面對象：生物的變異性狀。②實質(zhì)對象：控制性狀的基因。(2)選擇的結(jié)果：①從生物性狀上看，生物朝著一定的方向進(jìn)化，形成生物的適應(yīng)性。②從實質(zhì)上看，種群基因頻率發(fā)生改變。2．自然選擇決定生物進(jìn)化的方向3．進(jìn)化中的“定向”與“不定向”(1)變異是不定向的。(2)自然選擇是定向的。(3)種群基因頻率的變化是定向的。(4)生物進(jìn)化是定向的。1．下列關(guān)于基因頻率與生物進(jìn)化關(guān)系的敘述，正確的是()A．種群基因頻率的改變不一定引起生物的進(jìn)化B．只有在新物種形成時，才發(fā)生基因頻率的改變C．生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變D．生物性狀的改變一定引起生物的進(jìn)化【解析】生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，只要基因頻率發(fā)生變化，種群就在進(jìn)化，但是環(huán)境引起的性狀的變化是不會導(dǎo)致基因頻率改變的，因而不能引起生物的進(jìn)化?！敬鸢浮緾2．如圖表示環(huán)境條件發(fā)生變化后某個種群中A和a基因頻率的變化情況，下列說法錯誤的是()【導(dǎo)學(xué)號：】A．環(huán)境條件發(fā)生變化會使生物產(chǎn)生適應(yīng)性的變異B．P點時兩曲線相交，此時A和a的基因頻率均為50%C．Q點表示環(huán)境發(fā)生了變化，A基因控制的性狀更適應(yīng)環(huán)境D．在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變【解析】變異本身是自發(fā)產(chǎn)生的，變異發(fā)生后，在自然(環(huán)境條件)選擇下，適應(yīng)性的變異被選擇保留下來，導(dǎo)致種群的基因頻率發(fā)生定向改變。P點時兩曲線相交，此時A和a的基因頻率相等，均為50%。Q點后A基因頻率增大，表示環(huán)境發(fā)生了變化，A基因控制的性狀更適應(yīng)環(huán)境?！敬鸢浮緼1．下列關(guān)于種群的敘述中，錯誤的是()A．種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位B．一個池塘中的全部魚是一個種群C．一個種群中的全部基因構(gòu)成該種群的基因庫D．種群內(nèi)的個體會死亡，但基因庫卻可在代代相傳的過程中得到保持和發(fā)展【解析】一個池塘中的全部魚一般都由多種不同的魚組成，屬于不同的物種，不能構(gòu)成一個種群?！敬鸢浮緽2．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，生物進(jìn)化論的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。下列可以定向改變種群基因頻率的是()A．基因突變 B．基因重組C．自然選擇 D．遷移【解析】基因突變本身具有不定向性；基因重組中基因本身沒有發(fā)生變化，變化的是基因型頻率，因此不會改變基因頻率。種群中如果含A基因的個體比含a基因的個體更多地遷移到另一個地區(qū)，這個種群中A基因和a基因的頻率就會發(fā)生相應(yīng)的變化，但不會定向地改變種群的基因頻率；自然選擇可以定向地改變種群的基因頻率?！敬鸢浮緾3．據(jù)某生物研究性學(xué)習(xí)小組調(diào)查，某校學(xué)生中基因型比例為XBXB∶XBXb∶XbXb∶XBY∶XbY＝44∶5∶1∶43∶7，則Xb的基因頻率為()【導(dǎo)學(xué)號：】A．13.2% B．5%C．14% D．9.3%【解析】基因頻率是指一個種群基因庫中某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。Xb的基因頻率＝Xb/(XB＋Xb)×100%(因為B、b只位于X染色體上，Y染色體上沒有)。女性體內(nèi)有兩條X染色體，因此有兩個此類基因(包括B和b)，男性體內(nèi)只有1條X染色體，因此只有1個此類基因(B或b)。被調(diào)查的種群中，Xb：5%＋1%×2＋7%＝14%；XB＋Xb：(44%＋5%＋1%)×2＋43%＋7%＝150%。所以，Xb的基因頻率＝Xb/(XB＋Xb)×100%＝14%/150%×100%≈9.3%?！敬鸢浮緿4．某植物種群，AA基因型個體占30%，aa基因型個體占20%。則：(1)該植物的A、a的基因頻率分別為________和________。(2)若該植物自交，后代中AA、aa基因型個體分別占________和________，這時A、a的基因頻率分別是________和________。(3)依據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，這種植物在兩年中是否發(fā)生了進(jìn)化？________，原因是________________________________________________。(4)由此可見，進(jìn)化的單位是________，進(jìn)化的原材料是由________提供，生物進(jìn)化方向決定于________，進(jìn)化的實質(zhì)是_________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)該植物種群中Aa基因型個體占1－30%－20%＝50%，A基因的頻率為(30×2＋50)/200×100%＝55%，a基因的頻率為1－55%＝45%。(2)該種群植物自交后代中由于基