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
学习目标
1.解释种群是生物进化的基本单位,简述基因频率的概念及基因频率的计算方法。 2.说出突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因。 3.举例说明自然选择在生物进化中的作用。
4.尝试运用数学方法讨论“基因频率的变化”和构建探究“自然选择对种群基因频率变化的影响”的数学模型,来引导学生建构数学模型,理解生物进化的实质。
学习过程
导入新课
图片情境:如果在灰色翅(基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅(基因型为Aa)的变异个体,且绿色比灰色更不易被捕食。
学生利用达尔文的自然选择学说分析: 1.该变异对于昆虫的存活有什么影响?
2.该绿色个体能一直生存下去吗?
3.该绿色个体怎样才能把它体内的基因A传递下去?
探究新知
探究一:种群是生物进化的基本单位 [自主学习1]
1.判断以下生物是否属于一个种群,并回忆种群的概念并分析关键词。 (1)一个湖泊中的全部鱼。( ) (2)一个湖泊中的全部鲤鱼。( ) (3)一片草地上的全部草。( ) (4)一片草地上的成年野兔。( )
(5)种群:生活在 的 的 个体。 2.阅读教材P114的第三自然段及P115,探究并回答问题。
(1)种群在繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位?
(2)新形成的蝗虫种群与前一年的比较,种群的基因组成是否有变化?
(3)生物进化的基本单位是 。 [自主学习2]
1.基因库:一个种群中 所含有的 。
2.基因频率:在基因库中, 占 的比率。公式:AA%= 。
经典讲点（一）
经典教育
3.基因型频率:某种 个体数占该种群 的比率。公式:AA%= 。
[合作探究1]
分组合作,对上面2、3的计算公式进行讨论,并完成例题。
例1:在一个种群中随机抽出一定数量的个体,其中,基因型为BB的个体占40%,基因型为Bb的个体占50%,基因型为bb的个体占10%,B和b位于常染色体上,则基因B和b的频率分别是( )
A.90%,10% B.65%,35% C.50%,50% D.35%,65%
例2:某工厂有男女职工各200人,对他们进行调查时发现,女性色盲5人,女性携带者15
b
人。男性色盲11人。色盲基因b位于X染色体上,求X的频率。
讨论:1.位于常染色体上的基因的基因频率与基因型频率的关系。 2.位于X染色体上的基因,在计算基因频率时应该注意哪些问题? [自主总结1]
1.常染色体上:男性、女性每个个体可以看作含有两个基因,存在A%= ,a%= 。
2.伴X遗传:女性每个个体可以看作含有 个基因,男性只含有 个基因,则不适用上述关系。
[合作探究2]
小组合作思考讨论以下问题: 1.理想条件的含义是什么?
2.每一代基因频率(如A%)与雌、雄配子中A配子所占比率存在怎样的关系?
3.子代的基因型频率与亲代的基因频率的关系如何?每一代的基因频率与基因型频率的变化如何?
4.一个随机交配的群体,某一对相对性状中,aa的基因型频率是0.81,则杂合子Aa的频率是( )
A.0.1 B.0.6 C.0.9 D.0.18 [自主总结2]
1.理想条件下,无论自由交配多少代,每一代的基因频率 (填“变”或“不变”)。
2.理想条件下,无论自由交配多少代,一般基因型频率从第 代开始保持不变。 探究二:突变和基因重组是产生进化的原材料 [自主学习3]阅读教材P116,并回答问题。 1.可遗传的变异的来源有哪几个方面?
2.基因突变与基因频率的改变有什么关系呢?
3.突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗?为什么?
4.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,那为什么还以此作为生物进化的原材料?
经典讲点（一）
经典教育
5.自然界的生物进化是有方向的,生物具有普遍的适应现象。突变和基因重组产生的变异有方向吗?它们会使生物产生适应性吗?
[自主总结3]
1.突变和基因重组都属于可遗传变异,可为进化 。
2.突变和基因重组是随机的、不定向的,因此 (填“能”或“不能”)决定生物进化的方向。
探究三:自然选择决定生物进化的方向 [自主学习4]
1.提出问题
桦尺蠖种群中S基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越低呢? 2.作出假设
自然选择使桦尺蠖种群基因频率 改变。 3.设计探究方案
(1)表格计算思路:先计算每年各种基因型个体的数量,然后再计算各种基因型个体占的比例,最后计算基因频率。
(2)1870年后桦尺蠖的体色、基因型频率、基因频率的变化表格。
浅色 黑色 SS Ss ss S s 第1年 30% 70% 10% 20% 70% 20% 80% 第2年 第3年 第4年 …… 34.4% 39.1% 44% 65.6% 60.9% 56% 体色 基因型频率 基因频率 11.5% 13.1% 14.7% 22.9% 26% 23% 77% 26% 74% 29.3% 29% 71% 65.6% 60.9% 56%
4.结论:自然选择使桦尺蠖种群中基因频率 改变。
[合作探究3]
1.在这个探究实验中根据上面的数据分析,变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响?原因是什么?
2.在自然选择中,直接受选择的是基因型还是表现型?
3.在自然选择中,桦尺蠖的进化是指的浅色个体体色逐渐变深吗?
经典讲点（一）
经典教育
4.应用以上所学内容分析:害虫的抗药性出现在喷药前还是之后,药物起什么作用?
[自主总结4]
1.自然选择淘汰不利变异基因、积累有利变异基因,使基因频率 。 2. 决定生物进化的方向。
3.生物进化的实质: 。
4.引起基因频率改变的因素:突变、选择、遗传漂变、迁移。
课时检测
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 2.生物进化的基本单位是( ) A.个体 B.基因 C.种群 D.群体 3.若一个种群中某一性状出现的频率增加,这很可能是( ) A.这个性状对环境有很强的适应性 B.该群体中具有此性状的纯合子多 C.这个性状的出现是由环境变化引起的 D.控制这个性状的基因为隐性 4.使用某种农药来防治害虫,时间愈长,效果愈差的原因是( ) A.农药诱导害虫产生了抗药性 B.农药使害虫产生了隔离 C.农药选择并积累了害虫抗药性 D.害虫在农药作用下,抗药性越来越强
5.如果在一个种群中,基因型AA的比例为25%,基因型Aa的比例为50%,基因型aa的比例为25%,已知基因型aa的个体失去求偶和繁殖的能力,则随机交配一代后,基因型aa的个体所占的比例为( )
A.1/16 B.1/9 C.1/8 D.1/4 6.注射抗流感疫苗可以预防病毒性流感的发生。但是,流感似乎防不胜防,不断有新的流感病毒出现。这些不断出现并引起流感爆发的新病毒是( )
A.病毒对新环境适应的结果 B.定向变异的结果 C.基因突变的结果 D.病毒对疫苗选择的结果 7.某小岛上原有果蝇20 000只,其中基因型VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%,V的基因频率约为( )。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇,且所有果蝇均随机交配,F1中V的基因频率约为( )
A.43% B.48% C.52% D.57%
BBBbbbB
8.据调查,某小学的小学生中,基因型的比例为XX(42%)、XX(7%)、XX(1%)、XY(46%)、bB
XY(4%),则在该地区X的基因频率是( )
A.84.7% B.15.3% C.74.7% D.35.3%
9.关于在自然条件下,某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述,错误的是( ) A.在某种条件下两种基因的频率可以相等
B.该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关 C.一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境 D.持续选择条件下,一种基因的频率可以降为零
10.某种群中AA、Aa、aa的基因型频率如图甲所示,图中阴影部分表示繁殖成功率低的个体。则该种群经选择后,下一代中三种基因型频率的结果最可能是( )
经典讲点（一）
经典教育
11.“基因突变对绝大多数个体是不利的,但却是生物进化的重要因素之一”。你认为这一说法( )
A.正确,基因突变虽对多数个体不利,但它为定向的自然选择提供了原材料,为生物的进化奠定了基础
B.正确,基因突变对多数个体不利,但突变的方向与生物进化的方向是一致的 C.不正确,因为基因突变不利于个体的繁殖,会导致物种的绝灭 D.不正确,因为基因突变会导致个体死亡,不利于生物进化
12.某小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因,w代表联趾(趾间有蹼)基因,下图表示这两种性状比例变化的过程。
(1)由于蜥蜴过度繁殖,导致 加剧。
(2)小岛上食物短缺,联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升,其原因可能是 。
(3)如图所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是因为蜥蜴群体内的 发生了改变。
(4)从生物多样性角度分析,如图所示群体中不同个体的存在反映了 多样性。 参考答案
学习过程 导入新课
1.该变异有利于昆虫躲避天敌,增加生存和繁殖后代的机会。
2.生物个体总会因为各种各样的原因死亡,例如天敌的捕食、疾病、衰老等。 3.生物只有通过有性生殖,才能将自己的基因传递下来。
探究新知
[自主学习1]
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)一定区域 同种生物 全部 2.(1)种群是生物繁殖、进化的基本单位。 (2)有。 (3)种群
[自主学习2]
1.全部个体 全部基因。
经典讲点（一）
经典教育
2.某个基因 全部等位基因数 ×100%
3.基因型 个体总数 [合作探究1] 例1:B
×100%
例2:X=
b
×100%=6%
[自主总结1]
1.AA%+1/2Aa% aa%+1/2Aa% 2.两 一 [合作探究2]
1.①种群数量足够大;②全部的雌雄个体间都能自由交配并产生后代;③没有迁入与迁出;④没有自然选择;⑤也没有突变。
2.相等。
22
3.AA%=(A%) Aa%=2×A%×a% aa%=(a%) 不变。 4.D
[自主总结2] 1.不变 2.2
[自主学习3]
1.基因突变、基因重组和染色体变异。其中,基因突变和染色体变异统称为突变。 2.基因突变可以产生新的等位基因,是可遗传变异的根本来源,是种群基因频率改变的基础。
3.不一样。因为只有基因发生改变才能出现新基因,才能丰富基因库,改变基因频率。基因重组可以增加基因型的种类,但不能产生新基因。
4.①种群包括很多个体,个体包括很多基因,所以种群发生突变的量是很大的。 ②突变的有利或有害并不是绝对的,而是相对的,它取决于生物的生存环境。
5.突变和基因重组都是随机的,不定向的,它只为进化提供原材料,不能决定生物进化的方向。
[自主总结3] 1.提供原材料 2.不能
[自主学习4] 2.定向 4.定向
[合作探究3]
1.影响:黑色个体数量增加,浅色个体数量减少;S基因频率增加,s基因频率减少。原因:黑褐色环境中,很多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,产生后代的机会少,相应的基因频率不断降低。
2.表现型(天敌看到的是桦尺蠖的体色)。
经典讲点（一）
经典教育
3.不是,进化是指在桦尺蠖种群中,黑色个体所占比例增加,浅色个体所占比例降低。 4.之前。药物起自然选择的作用而非诱变的作用。 [自主总结4] 1.定向改变 2.自然选择
3.种群基因频率的改变 课时检测 1.C 2.C 3.A 4.C 5.B 6.C 7.A B 8.A 9.B 10.B 11.A 12.(1)生存斗争(种内斗争)
(2)联趾型个体趾间有蹼,适于游泳,可以从水中获取食物。因此,在岛上食物短缺时,联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可)
(3)基因频率 (4)基因
经典讲点（一）
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