人教版 (2019)必修2《遗传与进化》种群基因组成的变化与物种的形成课文课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》种群基因组成的变化与物种的形成课文课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了素养目标，基因突变，新的等位基因，多种多样的基因型等内容，欢迎下载使用。
生命观念 1. 理解种群是生物进化的基本单位，认同遗传多样性对物种生存的意义。科学思维1.运用遗传平衡定律分析种群基因频率变化；通过情境推理，理解隔离在物种形成中的作用。2.模拟计算环境变化下基因频率的改变，尝试解释猴群中的遗传学问题。社会责任1. 关注濒危动物保护，形成基于进化理论的科学保护观。
情境启思 案发现场：神秘猴群现身
背景： 南美雨林发现一群毛色奇特的猴子，既像普通卷尾猴，又像白额卷尾猴，但叫声和行为都不同。科学家无法判断：它们是杂交群体、新亚种，还是全新的物种？同学们今天要充当调查员，调查未知猴群的身份。【侦察任务】
1. 它们是不是一个独立的种群？ 2. 它们的基因库是否已经发生显著变化？ 3. 它们是否已经形成新物种？
情境启思 线索一：划定调查范围
【侦察工具】：【现场勘察】： 这群猴子生活在一片被河流包围的孤岛森林中，不与外界猴群接触。
查阅教材，找出下列名词的概念：1.种群 2.基因库
种群：是指生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合。
注意：种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此间可以交配并通过繁殖将各自的基因传给后代，因此种群也是生物繁殖的基本单位
种群是物种的存在单位、繁殖单位、进化单位
情境串讲 一：种群和种群基因库
判断下列情况是否属于种群：
1.一个池塘中的全部鱼（ ） 2.一个池塘中的全部鲤鱼（ ）3.两个池塘内的全部草鱼（ ）4. 一片草地上的成年梅花鹿（ ）5.一个学校的所有人（ ） 6.一个菜市场中的全部鲤鱼( ）
情境启思 线索二：比较“遗传指纹”
【侦察工具】：【关键证据】： 普通卷尾猴：控制毛色的A基因频率 = 0.9 白额卷尾猴：A基因频率 = 0.2 神秘猴群：A基因频率 = 0.5
查阅教材，找出下列名词的概念：1.基因频率
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
判断：1.一只小狗的全部基因是一个基因库( )2.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因( )
种群中基因总数越多，基因库越大，与基因种类无关。
某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？
计算：就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因，那么：这100个个体共有_____个基因，其中：A基因的数量=___________________ 个a基因的数量=____________________个A基因的频率=____________________%a基因的频率=____________________%
2×30+60=120
方法二：通过基因型频率计算
P(A) = P(AA) + 1/2P(Aa)
= 10%+1/2×60% = 40%
P(a) = P(aa) +1/2P(Aa)
P(AA)+P(Aa)+P(aa)=1
P(A)+P(a)=1
在对某工厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。那么这个群体中色盲基因的频率为( )A.4.5％ B.5.9 C.6％ D.9％
30×1+10×2+22×1
400×2+ 400×1
注意：对伴X染色体遗传，在Y染色体上往往没有该基因或其等位基因，所以在计算基因总数时应只考虑X染色体上的基因总数。
(1）常染色体或X、Y染色体的同源区段上
(2）X染色体的非同源区段上
=纯合子频率+1/2杂合子频率
在某昆虫种群中基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。 (1)
由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈代——温伯格定律，也叫遗传平衡定律。
遗传平衡（基因频率和基因型频率不变）（哈代—温伯格定律）
①种群非常大；②所有雌雄个体间都能进行自由交配并产生后代；③没有迁入和迁出；④自然选择对A、a没有作用。⑤基因A和a都不产生突变。
设A=p，a=q，则p+q=1
那么，AA=p2，Aa=2pq，aa=q2
基因型频率应符合：p2+2pq+q2=1
对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。所以，自然界中实际种群的基因频率是在不断发生变化的。
会基因A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。
自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
即学即练 种群和种群基因库
1、下列属于种群的是 （ ）A.一块水田里的全部水稻 、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 C 一块朽木上的全部真菌 D. 一个池塘中全部鱼
2、下列关于种群的说法不正确的是 （ ） 种群是生物进化的基本单位种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群 D.同一种群的个体可以自由交配
情境启思 线索三：寻找“作案者”
【侦察工具】：【情景推理】： 该岛森林地面植物变少，猴子更多在树上采食深色果实。深色毛发的猴子更容易获得食物。
查阅教材，找出下列名词的概念：突变、自然选择
自主阅读教材P112-114，思考回答以下问题。
1、可遗传的变异的来源于哪几个方面呢?2、所有的变异都能导致基因频率的变化吗？为什么？3、自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够作为生物进化的原材料呢?4、基因突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗？如若不同，为什么都可以作为生物进化原材料？5、突变的有害和有利取决于什么？6、突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？
情境串讲 二：种群基因频率的变化
基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。
可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源分为突变和基因重组。
达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。
种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变
【例如】果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都为10-5，对一个约有108个个体的果蝇种群来说，每一代出现的基因突变数是：
2×1.3× 104 × 10－5
个体（2.6×10-1）
= 2 .6×107（个）
突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境
种群中出现大量可遗传的变异
即学即练 种群基因频率的变化
1.现有一个由AA、Aa、aa三种基因型个体组成的动物种群，已知该种群中具有繁殖能力的个体之间通过随机交配进行繁殖，而aa个体不具有繁殖能力。该种群繁殖一代，若子代中AA∶Aa∶aa＝9∶6∶1，则亲代中AA、Aa和aa的数量比可能为(　　)A．4∶3∶4 B．5∶5∶1C．6∶2∶3 D．4∶1∶4
2．某植物种群足够大，各种基因型个体的生殖能力和生存能力一样，种群中AA个体占16%，aa个体占36%，该种群自由交配产生的子代中AA个体所占百分比、A的基因频率和自交产生的子代中AA个体所占百分比、A的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
【资料】英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾(其幼虫叫桦尺蠖)。桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
19世纪中叶以前，树干上长满了浅色的地衣，桦尺蛾几乎都是浅色的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。
20世纪中叶，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。
情境串讲 三：自然选择对种群基因频率变化的影响
桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢?
黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，对黑色桦尺蛾生存有利，这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第2～10年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？
探究•实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
(11)(22)(63)
(12.1)(24.2)(56.7)
(13.3)(26.6)(51.0)
　　黑褐色环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，有利于黑色桦尺蛾的生存，环境的选择作用使s基因频率越来越低，S基因的频率越来越高。
在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向。
会影响。因为树干变黑后，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
直接受选择的是表型。因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因。
发生了进化。依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
自然选择。因为在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体保留下来的机会少，相应基因的频率会下降。
种群的基因频率定向改变
多次选择和积累，通过遗传
自然选择：决定生物进化的方向
生物进化的实质：种群基因频率的改变
即学即练 自然选择对种群基因频率变化的影响
1.下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是(　　)A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化B．生物进化的实质是种群基因频率的改变C．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变D．生物性状的改变一定引起生物的进化
2.在19世纪中叶以前，英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(ss)的，随着工业的发展，工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色，到了20世纪中叶，黑色型(S_)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是(　　)A．自然选择的方向发生了改变，所以自然选择是不定向的B．桦尺蛾种群进化过程中接受选择的是各种基因型的个体C．该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变D．长时间的环境污染导致s基因定向突变成S基因
情境启思 线索四：最终鉴定
【侦察工具】：【鉴定依据】：
查阅教材，找出下列名词的概念： 地理隔离、基因交流、生殖隔离、物种
自主阅读教材P116-118，思考回答以下问题。
1、什么是物种？2、什么是隔离？隔离分为几种类型？哪种隔离能从根本上使不同种群间基因不能自由交流？3、曼彻斯特地区的华尺蠖是同一物种吗?为什么？4、二倍体西瓜和四倍体西瓜是同一物种吗？为什么？5、物种和种群是什么关系？
情境串讲 四：隔离在物种形成中的作用
能在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能生育不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。
【资料】三倍体牡蛎肉鲜味美，素有“海的玄米”之称。三倍体牡蛎培育的过程是：用适宜浓度的6－二甲氨基嘌呤诱导二倍体牡蛎处于减数分裂Ⅱ的次级卵母细胞，抑制第二极体的释放，然后让该细胞与二倍体牡蛎的精子结合。
不是；三倍体和二倍体无法交配，不能产生后代。
是，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。
看两种生物间是否存在生殖隔离。
生殖隔离 不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。
地理隔离 同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
隔离：不同群体间个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
【资料】在一个山谷中，有一个鼠群“快乐”地生活中。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来由于地质和气候的变化，山谷中形成一条汹涌的大河。鼠种群的个体，一半在河这边，一半在河那边。就这样过了几千年。后来河流干涸了，两个鼠群又相遇了，它们发现彼此大不相同。
不一定，如果两个种群的生活环境都不发生变化、变化很小或者发生相似的变化，则两个种群的进化方向相同，不会出现生殖隔离。
不一定，不同种群的基因库产生明显差异，说明生物在进化，不一定出现新物种，只有出现生殖隔离才能形成新物种。
在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。
达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160~950km。
由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
不一样。因为突变是随机发生的。
环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝着不同的方向改变。
不会。因为个体间有基因的交流。
①突变和基因重组产生进化的原材料②自然选择导致种群基因频率的定向改变③隔离是物种形成的必要条件
地理隔离是形成物种的量变阶段，生殖隔离是形成物种的质变阶段，是物种形成的标志，也是必要条件。
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
① 渐变式（绝大多数）
主要通过染色体变异的方式形成新物种，一旦出现就可以很快形成生殖隔离，不需要地理隔离。此种方式多见于植物
物种形成与生物进化的异同
生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，生物进化不一定会导致新物种的形成
可能属于同一物种；也可能属于不同物种
即学即练 隔离在物种形成中的作用
1.如图表示一个亲代种群由于地理隔离（河流和山脉）形成了两个新的种群，进而进化为两个新物种的过程。下列有关叙述正确的是( )A．一个物种只有一个种群，即种群是生物进化的单位B．种群1和2由于生活的环境不同，出现了不同的突变和基因重组C．自然选择使种群1和2的基因频率发生定向改变D．种群1、2出现生殖隔离说明两者基因库中基因都不同
2.如图表示生物形成新物种的主要途径，下列相关叙述正确的是( )A．自然选择导致种群基因频率发生定向改变，基因频率的改变标志着新物种产生B．自然选择过程中，直接被选择的是基因型，进而导致基因频率的改变C.新物种的形成不一定需要经过地理隔离，地理隔离能使种群基因库产生差别D．生殖隔离是生物进化的标志
不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流
同种生物由于地理障碍，不能发生基因交流
不同物种间一般不能相互交配，即使交配成功也不能产生可育后代
课堂小结 种群基因组成的变化与物种的形成
课堂练习 能力提升
1.下列关于新物种形成的叙述，正确的是( )A．生物进化的结果就是形成新物种B．生殖隔离是地理隔离的必然结果C．产生生殖隔离是形成新物种的必要条件D．基因突变一定能导致新物种的产生
2.隔离在生物进化中发挥着非常重要的作用，下列有关隔离的叙述，错误的是( )A．隔离是物种形成的必要条件B．隔离阻止了种群间的基因交流C．不同的物种之间必然存在着地理隔离D．马和驴杂交产生了后代骡，但二者仍存在生殖隔离