高中生物種群基因組成的變化與物種的形成課件-2024-2025學年高一下學期生物人教版必修2

第6章生物的進化第3節種群基因組成的變化與物種的形成目標010203運用歸納與概括、批判性思維闡釋生物進化的原因。運用歸納與綜合的思維方法，概括出物種形成的兩種過程的概念模型。（科學探究）引導人們關注不正確使用抗生素帶來的危害，關注人體健康。（社會責任）認同種群是生物進化的基本單位。理解隔離的定義和類型，闡明隔離在物種形成中的作用。（生命觀念）學習目標甲同學說：當然是先有雞蛋了，因為只有生殖細胞產生的基因突變才能遺傳給后代，體細胞即使發生了基因突變，也不能影響后代的性狀。乙同學說：不對，人們在養雞過程中，是根據雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。

先有雞還是先有蛋？問題1:

你同意哪位同學的觀點？你的答案和理由是什么？這兩種觀點都有一定的道理，但都不全面。因為它們忽視了雞和蛋在基因組成上的一致性，也忽視了生物的進化單位這一重要觀點。問題2:

自然選擇的直接作用對象是基因型還是表型？生物進化的基本單位是個體還是種群？aaA__一、種群生物進化的基本單位個體種群表型基因自然選擇直接作用的對象能世代延續的能在群體中擴散自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的表型。但是，在自然界，沒有哪個個體是長生不死的，個體的表型會隨著個體的死亡而消失，決定表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續，并且在群體中擴散。研究生物的進化，僅研究個體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。合作探究一：自主閱讀教材P110-111，小組合作思考討論完成問題。5min。

1、種群的概念？核心要素？特點？2、基因庫概念？基因頻率概念及計算方法？3、一個種群繁殖若干代后，其基因頻率會不會發生變化？4、對自然界的種群來說，不能滿足遺傳平衡狀態的五個條件種群基因頻率會發生變化嗎？生物該如何進化呢？一、種群（一）概念生活在一定區域的同種生物的全部個體的集合叫做種群。（二）實例一片沼澤地中的全部麋鹿一片草地上的所有蒲公英一個朱鹮種群一、種群一定區域同種生物全部個體（三）核心要素1.判斷下列是否屬于種群：（1）一個池塘中的全部魚（2）一個池塘中的全部鯉魚（3）兩個池塘內的全部青蛙（4）一片草地上的成年梅花鹿（5）一個菜市場所有的白菜否是否否否種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群是物種繁殖和進化的基本單位。（四）特點問題3:

種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。如與前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？一、種群種群中基因數量、種類越多，基因庫越大。AAAaaaaaaaAaaAaa（一）基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因。二、種群基因庫及基因頻率實戰訓練

【典例1】下列有關種群基因庫的敘述中，不正確的是（

）A.一個種群的基因庫包括這個種群所含的全部基因B.生物的個體總是要死亡的，但基因庫卻因種群個體的繁殖而代代相傳C.種群中每個個體含有種群基因庫的全部基因D.基因突變可改變基因庫的組成C在一個種群中，某個基因型的個體數占全部個體數的比值。（二）基因型頻率1.定義：AA%=×100%AA的個數種群總個數Aa%=×100%Aa的個數種群總個數aa%=×100%aa的個數種群總個數在種群中，一對等位基因的基因型頻率之和等于1。在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值。（三）基因頻率1.定義：2.計算方法：例1.某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？方法一：概念法A基因頻率為:a基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%例2.某工廠有男女職工各200名，對他們進行調查時發現，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人。那么這個群體中色盲基因的基因頻率為多大？基因頻率=某基因的數目雌性個體數×2+雄性個體數×100%基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY人因的總數：XB+Xb=200×2+200×1=600色盲基因的總數：Xb=15×1+5×2+11×1=36色盲基因的基因頻率：36÷600=6%2.計算方法：例1.某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的基因型頻率分別是30%、60%和10%。那么A和a的基因頻率是多少？方法二：通過基因型頻率計算A%=AA%+1/2Aa%=30%+1/2×60%=60%

=10%+1/2×60%=40%AA%=30%Aa%=60%aa%=10%a%=aa%+1/2Aa%在種群中，一對等位基因的基因頻率之和等于1。2.計算方法：基因頻率=某基因的總數該對等位基因的總數×100%(1）常染色體或X、Y染色體的同源區段上(2）X染色體的非同源區段上基因頻率=某基因的總數雌性個體數×2+雄性個體數×100%小結：基因頻率的計算方法：方法一：概念法方法二：通過基因型頻率計算A%=AA%+1/2Aa%a%=aa%+1/2Aa%在種群中，一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。問題4:

一個種群繁殖若干代后，其基因頻率會不會發生變化？用數學方法討論基因頻率的改變思考.討論假設：①昆蟲種群數量非常大；②所有的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代；③沒有遷入和遷出；④不同翅色的個體生存和繁殖的機會是均等的；⑤基因A和a都不產生突變。親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（

）A()a()a()子一代基因型頻率AA（

）Aa()aa()子一代基因頻率A（

）a()子二代基因型頻率AA（）Aa()aa()子二代基因頻率A（）a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%問題5:

根據計算結果，想一想子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發生變化，保持平衡。二、種群基因庫及基因頻率（三）遺傳平衡(哈代－溫伯格定律)

當群體滿足以下五個條件：

①群體數量足夠大

②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代；

③沒有遷入與遷出④自然選擇對性狀沒有作用

⑤基因A和a都不產生突變設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則有p+q=1，那么種群的基因頻率保持穩定不變，而基因型頻率從子代開始保持穩定不變A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)aa基因型的頻率AA基因型的頻率Aa基因型的頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2實戰訓練

【典例2】某植物種群中，AA個體占16%，aa個體占36%，該種群隨機交配產生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為（

）

A．不變，不變；增大，不變B．增大，不變；不變，不變

C．不變，增大；增大，不變D．不變，不變；不變，增大

問題6:

上述計算結果是建立在5個假設條件基礎上的。對自然界的種群來說，這5個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？如果種群基因頻率世代穩定不變，生物還能進化嗎？A自然選擇是不可抗拒的，始終對種群發揮作用遺傳平衡定律的五個條件：1、種群很大2、個體之間隨機交配3、沒有突變產生4、沒有個體遷入遷出5、沒有自然選擇基因突變在自然界是普遍存在的三、種群基因頻率的變化遺傳平衡群體無法進化怎樣進化?先打破平衡種群規模小基因頻率隨機變化非自由交配有偏好的基因頻率改變出現基因交流遷入和遷出基因頻率不定向改變突變和基因重組自然選擇基因頻率定向改變基因頻率發生改變基因頻率不變1.導致基因頻率變化的根本原因是什么？1合作探究二：自主閱讀教材P110-111，小組合作思考討論完成問題。5min。

2.生物自發突變的頻率很低，且大多數突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進化的原材料呢？4.完成《實驗.探究》探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響的問題。3.突變的多害少利是絕對的嗎？種群基因頻率的改變是否也是不定向的？三、種群基因頻率的變化問題7:

導致基因頻率變化的根本原因是什么？基因突變染色體變異基因重組變異可遺傳變異不可遺傳變異突變問題8:

在自然情況下，生物自發突變的頻率很低，且大多數突變對生物體是有害的，它對生物的進化有什么意義呢？可遺傳變異又對進化起到什么作用？【注意：突變≠基因突變，突變包括基因突變和染色體變異】三、種群基因頻率的變化

如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10-5，若有一個中等數量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現基因突變數是多少呢？2×104×10-5個體×108種群=2×107雖然基因突變頻率很低，但放到種群中每一代都會有可觀的變異量，雖然大多數都是有害的，但是總會出現一些更適應環境的變異，在自然選擇過程中被保留下來并逐代積累。可遺傳變異的形成、特點和作用：基因突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型結論：突變（基因突變和染色體變異）和基因重組產生進化的原材料形成了進化的原材料,不能決定生物進化的方向作用種群中出現大量可遺傳的變異形成變異是隨機的、不定向的特點三、種群基因頻率的變化問題9:突變的多害少利是絕對的嗎？甲種自然選擇甲種自然選擇乙種自然選擇各種類型的變異（原材料）（第一次選擇）（第二次選擇）（第三次選擇）環境改變長翅殘翅更適應風小環境更適應大風環境不是絕對的，“利”和“害”都是相對于環境而言的。問題10:

種群基因頻率的改變是否也是不定向的？三、種群基因頻率的變化探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響探究.實踐長滿地衣的灰色樹干工業革命前灰色(ss)樺尺蛾多工業革命后環境污染的黑色樹干黑色(S_)樺尺蛾多S頻率低，s頻率高S頻率高，s頻率低觀察現象提出問題作出假設樺尺蛾種群中的s基因（決定淺色性狀）的頻率為什么越來越高？自然選擇可以使種群的基因頻率改變

假設1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的頻率為20%。在樹干變黑這一環境條件下，假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%,黑色個體每年增加10%。第2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計算結果填入下表）第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%61%26%74%29.3%13%升高降低得出結論自然選擇使種群基因頻率定向改變，導致生物朝著一定的方向進化。三、種群基因頻率的變化問題11:

樹干變黑會影響樺尺蠖種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？會，因為樹干變黑后，淺色個體容易被發現，被捕食的概率增加，許多個體可能沒有交配、產卵前就被天敵捕食，導致其個體數減少，影響出生率。問題12:

在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？表現型，基因型并不能在自然選擇中起直接作用，因為天敵在捕食樺尺蠖時，看到的是樺尺蠖的體色而不是控制體色的基因。發生了進化。依據是樺尺蛾種群的基因頻率發生了改變。問題14:根據資料分析，決定樺尺蛾進化方向的是什么？為什么？

自然選擇。因為在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多機會產生后代，種群中相應基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體保留下來的機會少，相應基因的頻率會下降。問題13:根據表格中的數據分析，樺尺蛾種群發生進化了嗎？判斷的依據是什么？三、種群基因頻率的變化各種變異類型不利變異（基因）有利變異（基因）淘汰種群的基因頻率定向改變生物向著一定方向進化多次選擇和積累，通過遺傳自然選擇提供生物進化的原材料決定生物進化的方向生物進化的實質可遺傳變異結論：生物進化的實質是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。注意：自然選擇是定向的，基因頻率的改變是定向的，進化是定向的，只有變異是不定向的。（不定向）(定向)歸納總結：可遺傳變異、自然選擇、種群基因頻率改變與生物進化的關系生物進化的基本單位種群產生實戰訓練

【典例3】在19世紀中葉以前，英國曼徹斯特地區的樺尺蛾幾乎都是淺色型(ss)的，隨著工業的發展，工廠排出的煤煙逐漸將樹皮熏成黑褐色，到了20世紀中葉，黑色型(S_)的樺尺蛾成了常見類型。下列與此相關的敘述正確的是()

A.自然選擇的方向發生了改變，所以自然選擇是不定向的

B.樺尺蛾種群進化過程中接受選擇的是各種基因型的個體

C.該地區樺尺蛾種群進化過程中Ss的基因型頻率不會改變

D.長時間的環境污染導致s基因定向突變成S基因B為什么濫用抗生素會形成超級細菌？探究抗生素對細菌的選擇作用探究.實踐2.目的要求通過觀察細菌在含有抗生素的培養基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。1.實驗原理

一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產生耐藥性。在實驗室連續培養細菌時，如果向培養基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。探究抗生素對細菌的選擇作用探究.實踐0102將細菌涂布在培養基平板上03①號區域的中央放置不含抗生素紙片和②③④號區域的中央分別放置含有抗生素的紙片04探究抗生素對細菌的選擇作用探究.實踐3.實驗步驟將培養皿倒置于37℃的恒溫箱中培養12~16h用記號筆在培養皿的底部畫線，將培養基分為四個區，標號0506探究抗生素對細菌的選擇作用探究.實踐3.實驗步驟觀察并測量抑菌圈直徑,并取平均值從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌培養，并重復以上步驟四、實驗結果抑菌圈直徑/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66組別探究抗生素對細菌的選擇作用探究.實踐4.實驗結論說明：抗生素對細菌有選擇作用，抗生素對細菌抑制作用越來越弱。思考：抑菌圈發生了什么變化？說明了什么？變化：連續培養幾代后，培養基上的抑菌圈直徑越來越小。思考討論：1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌？抗生素能殺死細菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌。2.在本實驗條件下，耐藥菌所產生的變異是有利的還是有害的？在本實驗條件下，一般來說是有利的，有利于生物在特定環境中生存和繁殖的變異在此環境中就是有利變異。3.濫用抗生素有什么后果？促進耐藥菌的產生。實戰訓練

【典例4】碳青霉烯類抗生素是治療重度感染的一類藥物。下表為2005年—2008年，該類抗生素在某醫院住院患者中的人均使用量，以及從患者體內分離得到的某種細菌對該類抗生素的耐藥率變化。下列說法錯誤的是（

）A．耐藥性產生的實質是細菌的基因發生定向突變B．抗生素使用量增加提高了細菌種群中耐藥性基因的頻率C．細菌耐藥性基因突變為細菌進化提供了原材料D．細菌繁殖快，耐藥率的上升也快，需要及時更換抗生素種類A【注意】曼徹斯特地區的樺尺蛾，雖然基因頻率發生了很大變化，但是并沒有形成新的物種?！舅伎肌繛槭裁凑f它們沒有形成新的物種？到底需要進化到什么程度才能形成新的物種呢？怎樣判斷兩個種群是否屬于一個物種呢？任務一：閱讀教材P116-117，小組討論以下生物是否是同一個物種。4min。一、物種（1）全世界的人是否是一個物種嗎？（2）馬和驢是一個物種嗎？為什么？（3）獅子和老虎是一個物種嗎？（4）二倍體西瓜和四倍體西瓜是不是一個物種？（5）三倍體西瓜是一個新物種嗎？否是否不是，因為后代三倍體西瓜不可育。不是。因為同一物種的雌雄個體間要能夠相互交配并產生可育后代，而三倍體是不可育的，因此三倍體西瓜不是一個新物種。物種:能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物。判斷依據：能相互交配且產生可育后代。不可育，斑驢體細胞中染色體數目為53條（奇數），沒有同源染色體，無法進行減數分裂產生正常的配子，所以斑驢不可育。提示：在有性雜交的過程中，斑馬產生的配子有_____條染色體，驢產生的配子有_____條染色體，配子結合后的受精卵有_____條染色體，發育得到的斑驢有_____條染色體。22315353【資料1】斑馬的染色體數目為22對，驢的染色體數目為31對，斑馬和驢的雜交后代俗稱斑驢。1.生殖隔離不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產生可育后代的現象。問題1:

斑驢可育的嗎？你能從染色體組的角度做出解釋嗎？不能，在自然狀態下，東北虎和華南虎處于不同的地域，無法相互交配?！举Y料2】東北虎(左)和華南虎(右)都是亞洲虎的后代，如果把東北虎和華南虎放在同一片森林中，它們能夠相互交配并且產生可育后代，這說明了什么？2.地理隔離同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發生基因交流的現象。問題2:

在自然狀態下，東北虎和華南虎之間能否發生基因交流？為什么？常見的地理障礙：高山、河流、沙漠或其他地理上的障礙。東北虎華南虎東北虎和華南虎仍然屬于同一個物種。

二、隔離在物種形成中的作用（一）隔離類型及比較地理隔離生殖隔離不同點概念特點自然條件下

__基因交流，一定條件下可以進行基因交流種群間

基因交流相同點

同種生物由于地理障礙，使不同的種群不能進行基因交流的現象。不同物種之間一般是不能夠相互交配的，即使交配成功，也不能夠產生可育的后代。不進行不進行自然條件下都

基因交流不能進行問題3:結合教材P116圖6-11，思考地理隔離和生殖隔離之間有什么聯系呢？兩個種群經過長期的地理隔離后差異非常大，最終導致生殖隔離。實戰訓練

【典例1】鑒定牧場的本地馬和由國外贈送返回原產地放養的野馬是兩個物種的主要依據是（）A.野馬比牧馬更善于奔跑B.野馬比牧馬更高大C.野馬和牧馬存在生殖隔離D.野馬比牧馬更適應野生環境問題4:

新物種是如何形成的呢？隔離在新物種形成過程中具有什么作用？C隔離在物種形成中的作用思考.討論任務二：閱讀教材P117中關于加拉帕戈斯群島上13種地雀形成過程的資料，小組合作思考討論完成問題。5min。1.設想美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個初始種群的個體數量都不多。它們的基因頻率一樣嗎?2.不同島嶼上的地雀種群，產生突變的情況一樣嗎?3.對不同島嶼上的地雀種群來說，環境的作用有沒有差別?這對種群基因頻率的變化會產生什么影響?4.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎?5.構建經過長期的地理隔離而達成生殖隔離,形成新物種的模型？6.物種形成的三個環節是分別什么？新物種的形成是否必須經過地理隔離？二、隔離在物種形成中的作用問題5:設想美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個種群的個體數量都不多，基因頻率可能不一樣。問題6:

不同島嶼上的地雀種群，產生突變的情況一樣嗎？不一樣。因為突變是隨機發生的。問題7:

對不同島嶼上的地雀種群來說，環境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產生什么影響？二、隔離在物種形成中的作用不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝不同的方向改變。問題8:

如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？不會。因為個體間有基因的交流。問題9:

結合加拉帕戈斯群島上13種地雀的形成過程，試將以下詞句進行合理的排序，找出新物種形成的基本規律。A.基因庫出現差異B.地理隔離C.生殖隔離D.阻斷基因交流E.新物種F.突變、基因重組H.