人教新课标高中生物时一种群基因频率的改变与生物进化

第20课时第2节一种群基因频率的改变与生物进化【考点解读】1、说明种群是进化的基本单位2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化3、解释突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因4、举例说明自然选择作用可以使种群基因频率发生定向改变学习重难点：种群是生物进化的基本单位,基因频率的概念，自然选择在生物进化过程中的作用，隔离的概念和，以及物种形成的方式；基因频率的计算公式。【自主探究】1、学海导航：知识点观察与思考归纳与结论问题探讨阅读114页内容，并思考讨论提示：对个体生存和繁殖后代的贡献越______，拥有该基因的个体就可能越_______。种群是进化的基本单位种群和物种的比较种群物种概念：指生活在＿＿＿地点的＿＿＿生物的＿＿＿个体。种群是＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿的单位。同一种群内的个体＿＿＿（可或否）进行基因交流是指分布在＿＿＿＿＿＿＿＿，具有一定的＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿，而且在自然状态下能够＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿生活地域相互关系一个物种包括＿＿＿＿种群。同一物种的多个种群之间存在＿＿＿，长期下去可能发展为不同的＿＿＿＿＿＿，进而可能形成多个＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。种群、种群基因库和基因频率概念阅读教材，知道什么是种群，如何分析种群的基因组成和变化呢？解释种群基因库和基因频率。种群的特点是什么？引起基因频率发生改变的因素有哪些？2、种群的特点（1）种群的个体之间具有年龄和性别的差别，并不是机械地结合在一起。（2）种群也是生物繁殖的基本单位。个体之间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。3、种群基因库____________________________________________________________________________________________4、基因频率____________________________________________________________________________________________例1、学生计算这样一个例子：从某种生物的种群中随机抽出100个个体，测知其基因型分别为AA、Aa、aa的个体分别为20、60和20个，问其中A基因频率为多少?a基因频率为多少?A基因频率=________________________a基因频率=________________________2、根据孟德尔的分离规律计算：亲代基因型的频率AA(20%)Aa(60%)aa(20%)配子的比率A()a()子一代基因型频率AA()Aa()aa()子一代基因频率A()a()子二代基因型频率AA()Aa()aa()子二代基因频率A()a()3、产生新的等位基因A2,种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？解释突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因阅读教材：1、回忆变异类型2、思考所有的变异都能导致基因频率的变化吗？3、突变和基因重组对于种群遗传1、________变异突变________________________________2、只有________________________________。3、________。因为只有________才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率。________可以增加基因型的种类。4、例如：每个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5。组成的改变一样吗？为什么？4、在自然情况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物进化有重要意义吗？5、突变和基因重组产生的变异有方向吗？若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体)，请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少?基因突变数是________________________这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。而且突变的有利或有害并不是绝对的，它取决于生物的________。5、由于突变和基因重组都是________、________，因此它们只是提供了________，不能决定生物进化的方向。归纳总结突变和基因重组________________________自然选择________________________________2、例题精析：例1、中心血防站调查了1788个MN血型的人，其中397人是M型(LMLM)，861人是MN型(LMLN)，530人是N型(LNLN)，请分别计算LM和LN的基因频率。解析：本题考查基因频率的计算方法。据题意可知，M型者含有两个LM基因，MN型者含有一个LM和一个LN基因，N型者含有两个LN基因。故本题应如此计算LM%=（2×397+861）/2×1788×100%=46.3%LN%=（861+2×530）/2×1788×100%=53.7%例2、根据现代生物进化理论．判断下列说法正确的是（）A．研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为B．研究物种间的差异，关键是研究它们能否交配产生后代C．生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程D．生物进化的方向．决定于生物变异的方向解析：现代生物进化理论认为，种群是生物进化的基本单位，因此研究的着眼点是种群，而不是个体。生物进化的过程实质就是种群基因频率变化的过程。生物进化的方向是由自然选择决定而非生物变异的方向决定，本题考查了对现代生物进化理论的理解。答案：C【自我诊断】●基础题1、下列哪项属于种群（）A、一个池塘中所有鱼类B、一块稻田里的所有昆虫C、一片草地的所有蒲公英D、分散在各湖泊、河流的鲤鱼答案：C2．(1)已知人眼的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个30000人的人群中，蓝眼人3600人，褐眼人26400人，其中纯合体有1200人。那么，在这个人群中A和a的基因频率为()A、0.64和0.36B、0.36和0.64C、0.50和0.50D、0.82和0.18答案：A(2)种群的基因频率总是_________________的，其原因是()A、自然选择B、自然选择和遗传漂变C、自然选择、遗传漂变和迁移D、自然选择、遗传漂变、迁移、突变等答案：不断变化的D(3)若一个种群中，某一性状的出现频率增加，这很可能()A、这个性状对环境具有很强的适应性B、该群体中具此性状的纯合体多C、这个性状的出现是由环境条件引起的D、控制这个性状的基因为隐性答案：A3．(1)马(2N=64)和驴(2N=62)杂交能产生后代称为骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为()A、杂交育种B、人工诱变C、基因重组D、生殖隔离答案：D(2)产生这种情况的原因主要是()A、染色体结构发生变化B、马和驴的遗传物质有本质的区别C、发生突变D、减数分裂过程中联会紊乱答案：D4.现代生物进化理论认为：种群是生物进化的基本单位，突变和重组、选择、隔离是新物种形成的基本环节。其中新物种的形成的必要条件是()A、基因突变B、选择C、生殖隔离D、物种变化答案：C5.华南虎和东北虎两个亚种的形成是因为()A、地理隔离的结果B、生殖隔离的结果C、地理隔离和生殖隔离的结构D、基因突变和基因重组的结果答案：A6.用生物进化论的观点解释病菌的抗药性不断增强的原因是（）（多选）A、使用抗菌素的剂量不断加大，病菌向抗药能力增强方向变异B、抗菌素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的C、抗菌素对病菌进行自然选择，生存下来的个体都是抗药能力强的D、病菌中原来就的抗药性强的个体，在使用抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体答案：CD7.据科学考察，海洋生物比陆地生物的进化速度缓慢，其原因是（）A.海洋生物比陆地生物低等B、海洋环境相对稳定C、海洋生物发生变异少D、海洋生物的变异个体生存机会少答案：B8．根据现代生物进化理论．判断下列说法正确的是（）A、生物进化的方向．决定于生物变异的方向B、生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程C、研究物种间的差异，关键是研究它们能否交配产生后代D、研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为答案：B9、.某海岛上生活着一群昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系如右图曲线。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线图是（）答案：D10、现代生物进化理论认为，突变和基因重组是产生进化的原材料，下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴（）A．猫叫综合症B.高茎×高茎高茎、矮茎C.镰刀型细胞贫血症D.二倍体×四倍体三倍体六倍体答案：B●拓展题11．（1）19世纪中叶以来，随着英国重工业的发展，尺蛾中黑化蛾的比例越来越高。为了研究环境改变对尺蛾种群变化的影响，1950年科学工作者在英国的两个地区利用标志重捕法进行了调查，获得如下结果：项目地区白色蛾黑化蛾释放数回收数回收率释放数回收数回收率污染区641625．0％1548253．2％非污染区3935413．7％406194．7％请回答下列问题：①自然选择是的过程。②表中两组数据大于、大于共同支持“自然选择决定生物进化方向”这一论点。（2）20世纪50年代后，英国开始实行控制计划，大气环境污染得到了治理。请根据下图说出三者的变化关系并解释原因。[答案]：（1）①适者生存，不适者被淘汰②53．2%25．0%13．7%4．7%（两组数1960年份相对值197019801990树干上地衣数量黑化蛾频率大气中SO2含量据先后顺序可调换）（2）①由于煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低②由于SO2浓度降低，树干上地衣数量增多。原因是地衣对SO2敏感，因此SO2浓度降低，有利于地衣的生长。③由于地衣数量增多，黑化蛾频率逐年降低。原因是地衣颜色浅，黑化蛾易被鸟类捕食。12．滥用抗生素往往会导致细菌耐药性的产生。(1)细菌抗药性变异的来源属于。(2)尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因，但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中。(3)细菌耐药性的形成是抗生素对细菌进行的结果，其内在实质是。(4)在抗生素的作用下，细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系。而有性生殖的生物，淘汰一个原来频率较低的隐性基因，形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代，原因是。答案：(1)基因突变(2)有抗药性基因的个体占极少数(抗药性基因频率极低)(3)定向选择菌群中抗药性基因频率增加(4)隐性基因可通过杂合子保存下来【相关链接】一、从宏观(性状)和微观(基因)两方面分析生物进化的原因。1．从宏观(性状)上看进化过程为：19世纪中期桦尺蠖的浅色性状与环境色彩相似，属于保护色，较能适应环境而大量生存；黑色性状与环境色彩差异很大，不能适应环境，易被捕食者捕食。因此，突变产生后，后代的个体数受到限制。19世纪中期到20世纪中期，由于地衣死亡，桦尺蠖栖息的树干裸露并被烟熏黑，使得黑色性状与环境色彩相似而大量生存；浅色性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。2．从微观(基因)来看进化过程为：19世纪中期以前，由于黑色基因(S)为不利变异基因，控制的性状不能适应环境而受到限制，因此，当时种群中浅色基因(s)的频率为95％，黑色基因(S)的频率为5％。到20世纪中期由于黑色基因(S)控制的性状能适应环境而大量生存并繁殖后代，浅色基因(s)控制的性状不能适应环境而大量被淘汰，使后代数量大量减少。结果浅色基因(s)的频率下降为5％，黑色基因(S)的频率上升为95％。结果是淘汰了不利变异的基因，而保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。结论：由此可见，种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。因此，生物进化的方向是由自然选择决定的。二、一般不同物种间的个体是不能自由交配的，或者交配后不能产生出可育后代，称之为生殖隔离。马和驴是两个不同的物种。马和驴杂交后代骡子高度不育这种情况就属于生殖隔离，这样两物种间就不会出现基因交流了。马是二倍体生物，有64条染色体，经减数分裂形成的配