2019-2020学年高中生物 第7章 现代生物进化理论 第2节（一）种群基因频率的改变与生物进化课

第2节现代生物进化理论的主要内容一、种群基因频率的改变与生物进化课程定位重点难点1.解释种群、基因库和基因频率的概念。2.种群基因频率的计算和影响因素分析。3.解释生物进化的实质。1.理解种群、物种、基因频率等概念。(重点)2.理解突变和基因重组、自然选择在生物进化过程的作用。(重点)3.理解基因频率的概念。(难点)4.理解自然选择对种群基因频率的影响。(难点)课前预习·教材研读一、种群是生物进化的基本单位1．种群的含义和特点(1)含义。①范围：。②组成：生物的个体。(2)特点。①不是在一起。②彼此可以交配，并通过繁殖将传给后代。一定区域同种全部机械地集合各自的基因2．基因库与基因频率(1)基因库①范围：一个种群中的。②对象：所含有的。(2)基因频率①范围：一个种群。②计算公式：某基因数______________×100%。全部等位基因数全部个体全部基因基因库二、突变和基因重组产生进化的原材料1．可遗传变异的来源___________突变___________染色体变异2．可遗传变异是生物进化原材料的原因(1)基因突变产生__________________，基因重组产生_____________________。(2)可遗传变异的两大特点_______________________(3)可遗传变异的结果：提供_________的原材料。基因重组基因突变新的等位基因新的基因型随机性不定向性生物进化三、自然选择决定生物进化的方向1．选择的对象(1)表面对象：生物的。(2)实质对象：控制性状的。2．选择的结果(1)生物性状上：朝着有利变异的方向不断进化。(2)基因上：种群会发生定向改变。变异性状基因基因频率1．达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。()2．基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向。()3．种群内基因频率改变，生物一定发生进化。()4．基因突变和基因重组使生物发生定向改变。()5．在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化。()提示1.×2.×3.√4.×5.×[预习小测]1．基因频率、基因型频率与基因库的比较新知探究·核心突破知识点一种群是生物进化的基本单位[核心提炼]比较项目含义变化后与进化的关系基因频率(某个基因的个数/全部等位基因数)×100%发生了定向的生物进化基因型频率(特定基因型的个体数/该种群个体总数)×100%生物不一定进化基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提2.基因频率和基因型频率的计算方法(1)定义法：基因频率＝种群内某基因总数种群内某基因和其等位基因的总数×100%(2)基因位置法。①若某基因在常染色体上，则基因频率＝种群内某基因总数种群个体×2×100%。②若某基因只出现在X染色体上，则基因频率＝种群内某基因总数雌性个体数×2＋雄性个体数×100%。(3)通过基因型频率计算。若已知AA、Aa的频率，求A(a)的基因频率，则A%＝AA%＋12×Aa%；a%＝aa%＋12×Aa%。(4)根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率。①遗传平衡定律的适用条件。a．种群是极大的；b．种群中个体间的交配是随机的；c．没有突变发生；d．没有新基因加入；e．没有自然选择。②基因频率与基因型频率的计算公式。设A频率为p，a频率为q，则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。③实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为m。1．下列关于种群的概述，说法错误的是A．生物进化的基本单位是种群B．一个池塘中的全部鱼是一个种群C．一个种群的全部个体所含有的全部基因叫做种群的基因库D．种群是生物繁殖的基本单位[对点训练]解析种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群内的个体彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代，因此，种群是生物繁殖的基本单位。一个种群的全部个体所含有的全部基因构成该种群的基因库。种群的个体一代代死亡，但基因库却在代代相传中得到发展，因此种群是进化的基本单位。一个池塘中的全部鱼是各种鱼纲动物的统称，因此不是一个种群。答案B2．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%。该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为A．增大，不变；不变，不变B．不变，增大；增大，不变C．不变，不变；增大，不变D．不变，不变；不变，增大解析随机交配的种群的基因频率和基因型频率稳定不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。自交时，基因频率不变，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代增多，所以AA个体百分比会增大。答案C3．假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题：(1)若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率：a基因频率为________。理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为________，A基因频率为________。(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，则对该结果最合理的解释是______________。根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为____________________。解析本题综合考查了基因频率、基因型频率与基因分离规律的辩证关系。(1)在不考虑基因突变和染色体变异的情况下，对于只有一种基因型Aa且雌雄个体数目相等的果蝇群体而言，A基因频率∶a基因频率＝1∶1。从理论上分析，Aa随机交配相当于Aa自交，故产生的第一代中AA、Aa、aa的数量比应为1∶2∶1，A基因频率为0.5。(2)依据上述分析，若产生第一代中不是1AA∶2Aa∶1aa，而是2Aa∶1aa，则可推知，该群体存在显性纯合子(AA)致死现象。由第一代的基因型及比例可计算A、a所占比例为：A＝1/3，a＝2/3，故第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例为：(2×1/3×2/3)：(2/3×2/3)＝1∶1。答案(1)1∶11∶2∶10.5(2)A基因纯合致死1∶11．突变和基因重组产生进化的原材料：(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。知识点二生物进化的原材料和生物进化的方向[核心提炼]2．自然选择决定生物进化方向的原理分析：[特别提醒]基因频率和基因型频率的变化分析(1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子所占比例不断增大，杂合子所占比例不断减小。(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。(3)基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发生改变。1．有翅昆虫有时会出现残翅或无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去，但在经常刮大风的海岛上，这种突变类型因不能飞行，从而避免被风吹到海里淹死。这个事例说明A．突变多数是有害的B．突变多数是有利的C．突变的有害和有利并不是绝对的D．突变的有害和有利是绝对的[对点训练]解析基因突变多数是有害的，有利的性状并不多，有翅昆虫突变成无翅或残翅昆虫，正常情况下这些变异类型因不能飞行，活动范围小，在生存斗争中占劣势，逐渐被淘汰，但在经常刮大风的海岛这一特定环境中，残翅或无翅这种变异类型因不能飞行，避免了被风吹到海里，在海岛上存活下来。这个事例说明突变的有害和有利并不是绝对的，这取决于生物的生存环境。答案C2．在超市中无公害蔬菜很多，也很受市民的欢迎。在这些无公害蔬菜的生产中，不使用农药、杀虫剂和化肥等。假如在蔬菜的生产中长期使用某种杀虫剂，其结果是A．杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生，使害虫的抗药性增强B．杀虫剂对害虫具有选择作用，使抗药性害虫的数量增加C．杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达D．害虫全部消失，最终导致某些害虫的物种灭绝解析由于基因突变，害虫群体中存在着能抵抗杀虫剂的变异种，当使用某种杀虫剂后，绝大多数害虫被杀死，少数具有抗药性的个体生存下来并繁殖；抗药性害虫大量繁殖后，再用该种杀虫剂，会有比以前更多的个体生存下来。因此，杀虫剂对害虫起到一个定向选择的作用。答案B[知识拓展]理解“自然选择”的含义1．选择的对象(1)表面对象：生物的变异性状。(2)实质对象：控制性状的基因。2．选择的结果(1)从生物性状上看，生物朝着一定的方向进化，形成生物的适应性。(2)从实质上看，种群基因频率发生改变。[课堂小结]