1、第2節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,知識(shí)目標(biāo)：,1、解釋種群、種群基因庫(kù)、基因頻率的概念 2、運(yùn)用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的改變,教學(xué)重點(diǎn)：,基因頻率的概念,知識(shí)回顧：,自然選擇學(xué)說(shuō)的四個(gè)要點(diǎn)：,過(guò)度繁殖 生存斗爭(zhēng) 遺傳變異 適者生存,現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,請(qǐng)用自然選擇學(xué)說(shuō)來(lái)解釋下列的情景,如果在灰色翅（基因型為aa）昆蟲(chóng)的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（基因型為Aa）的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不易被捕食。那么，昆蟲(chóng)的翅色將怎樣變化？ 討論題目： 1.根據(jù)達(dá)爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點(diǎn)該綠色個(gè)體能被選擇下來(lái)嗎？ 2.如果該綠色個(gè)體能很好的生活下來(lái)，它體內(nèi)的A基因怎樣才

2、能傳遞給后代？ 3.如果Aa與其他個(gè)體交配生殖，后代還會(huì)是綠色的嗎？,總結(jié):出現(xiàn)有利變異個(gè)體的有利基因， 只有在群體中，通過(guò)有性生殖才能世代 延續(xù)。因此研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化。,種群是生物進(jìn)化的基本單位,1.種群：,定義三要素: 一定區(qū)域同種生物全部個(gè)體 特點(diǎn)：種群內(nèi)個(gè)體間可以自由交配,以實(shí)現(xiàn)群體內(nèi)基因交流。,生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。,判定種群的依據(jù)是定義的三要素必須全部滿足。 1.下列屬于種群的是 （ ） A.一塊水田里的全部水稻 、水草 B 一塊稻田里的全部幼蚜、有無(wú)翅的成蚜 C 一塊朽木上的全部真菌 D. 一個(gè)池

3、塘中全部魚(yú) 2.下列關(guān)于種群的說(shuō)法不正確的是 （ ） 種群是生物進(jìn)化的基本單位 種群是生物繁殖的基本單位 C.中國(guó)大陸上所有老虎是一個(gè)種群 D.同一種群的個(gè)體可以自由交配,種群 的 判定方法,B,C,2、基因庫(kù)：,一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。,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)的比率。,拓展：基因型頻率：指在一個(gè)種群中某種基因型所占的百分比。,=30 2 60 =120,各等位基因頻率之和等于1,例：某昆蟲(chóng)種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和

4、a的基因頻率是多少? 解法一：,A基因總數(shù)=AA人數(shù)2Aa人數(shù),該等位基因總數(shù)=100 2 =200,A基因頻率=120/200 100%=60%,a基因頻率=？,40%,（1）常染色體上基因頻率的計(jì)算,公式1：某基因頻率=（2該基因純合子個(gè)數(shù)1雜合子個(gè)數(shù)）/2種群調(diào)查個(gè)體總數(shù),公式2：某基因頻率某種基因的純合子頻率+1/2雜合子頻率,由題意可知，AA、Aa和aa的基因型頻率分別是30%、60%和10%,由常染色體基因頻率的推導(dǎo)式計(jì)算求得： A基因的頻率為：30%+1/260%=60% a基因的頻率為：10%+1/260%=40%,解法二：,變式1：已知人眼的褐色（A）對(duì)藍(lán)色（a）是顯性，屬常

5、染色體上基因控制的遺傳。在一個(gè)30000人的人群中，藍(lán)眼的有3600人，褐眼的有26400人，其中純合子有12000人，那么，這一人群中A和a基因的基因頻率分別為 A64%和36% B36%和64% C50%和50% D82%和18%,A,變式1:（1）純合褐眼(AA)有12000人， 雜合褐眼(Aa)=26400 12000=14400人 (2) A基因頻率=（21200014400）（230000）=64% a基因頻率=（2360014400）（230000）=36%,（2）X染色體基因頻率的基本計(jì)算式： 某基因頻率=（2該基因雌性純合子個(gè)數(shù)雌性雜合子個(gè)數(shù)雄性含該基因個(gè)數(shù)）/（2雌性個(gè)體總

6、數(shù)雄性個(gè)體數(shù)）,例題：從某個(gè)種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為XBXB、XBXb、XbXb和XBY、XbY的個(gè)體分別是44、5、1和43、7。求XB和Xb的基因頻率。,解：（1）這100個(gè)個(gè)體中雌性個(gè)體的基因有2(44+5+1)=100個(gè)，雄性個(gè)體的基因有43+7=50個(gè) 所以：共有150個(gè)基因。,（2）XB基因有442+5+43=136個(gè)，基因Xb有5+12+7=14個(gè)。,（3）XB的基因頻率為：136150907% Xb的基因頻率為：1415093%,變式1：某工廠有男女職工各200名，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人。那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率是（

7、 ） A 45% B 6% C 9% D 78%,B,解：（1）該基因總數(shù)=2女性人數(shù)+男性人數(shù)=600 （2）Xb基因數(shù)= 2女性色盲數(shù)+女性攜帶者數(shù)+男性患者數(shù)= 25+15+11=36 （3） Xb基因頻率=36600100%=6%,教材115頁(yè)： 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化：,五個(gè)假設(shè)：遺傳平衡,30 30 30 10,36 48 16,60 40,小結(jié)：生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。,36% 24% 24% 16%,36% 48% 16%,60% 40%,種群的基因頻率在親子代間是穩(wěn)定不變的。 即該種群的生物不進(jìn)化,這種現(xiàn)象在自然界中會(huì)發(fā)生嗎？,如果一個(gè)種群能保證下列五個(gè)條件

8、： 該種群非常大； 所有的雌雄個(gè)體都能自由交配； 沒(méi)有遷入和遷出； 自然選擇對(duì)不同表現(xiàn)型的個(gè)體沒(méi)有作用； 每對(duì)基因不發(fā)生突變，并且攜帶每對(duì)基因的染色體不發(fā)生變異。 這個(gè)種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律，也稱哈代溫伯格平衡。,知識(shí)擴(kuò)展：哈代(迪）溫伯格平衡,pq1,設(shè)：A的基因頻率p a的基因頻率q,p2 q2 2pq,在自然界，由于突變、基因重組和自然選擇等因素，種群的基因頻率和基因型頻率總是在不斷變化的。 因此，生物進(jìn)化的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程。,小結(jié)： 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為 生物進(jìn)化的基本單位是種群； 影響種群的基因頻率改

9、變的因素有五點(diǎn)，其中變異是引發(fā)基因頻率改變的根本原因； 生物進(jìn)化的過(guò)程實(shí)質(zhì)是種群的基因頻率發(fā)生改變的過(guò)程。,作業(yè)：,教材118頁(yè)第一題的2、3小題。,變式2：在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中，基因型為BB的個(gè)體占40%，基因型為Bb的個(gè)體占50%，基因型為bb的個(gè)體占10%，則基因B和b的頻率分別是（ ） A 90%，10% B 65%，35% C 50%，50% D 35%，65%,B,變式2: B基因頻率=40%+1/250%=65% b基因頻率=10%+ 1/250%=35%,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？,基因突變

10、可產(chǎn)生新基因(等位基因)，基因突變是可遺傳變異的根本來(lái)源。是基因頻率改變的基礎(chǔ)。,例如：果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是105，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？,2 104 105,個(gè)體, 108,種群,=2 107,本節(jié)小結(jié):,1、生物進(jìn)化的基本單位：,種群,2、種群,同一區(qū)域內(nèi)/ 同種生物 /全部個(gè)體,3、種群基因庫(kù)：,一個(gè)種群 /全部個(gè)體 /全部基因,4、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)的比率。,（1）常染色體上基因頻率的計(jì)算 （2）X染色體上基因頻率的計(jì)算,5、基因型頻率的計(jì)算 （p+q）2=1 P

11、2=AA頻率，2pq=Aa頻率，q2=aa頻率,變式2：據(jù)調(diào)查，某校學(xué)生中基因型的比例為XBXB(42.32%), XBXb（7.36%）,（XbXb)0.32%, XBY(46%), XbY(4%),則該地區(qū)XB和Xb的基因頻率分別是（ ）,XB%= 92% Xb%=8%,30% 30% 30% 10%,36% 48% 16%,60% 40%,A 60%,A 60%,a 40%,a 40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,卵細(xì)胞,精子,現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來(lái)討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在樹(shù)干變黑這一環(huán)境條件下假如樹(shù)干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺