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721种群基因频率改变与生物进化-PPT精选文档41页_图文

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一个基因所控制的性状对个体
生存和繁殖后代的贡献越大,拥有该 基因的个体的可能越多!当然就会使 越来越多的虎拥有自己的拷贝!

一、种群基因频率的 改变与生物进化

情景: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(Aa)的变异个体,且绿色比灰 色更不容易被敌害发现。
如果该绿色个体(Aa)已经很好的生活下来,它体内 的A基因怎样才能遗传给后代?请写出遗传图解。

(1) P: Aa 绿翅

X

AA
绿翅

配子 A a

A

F1: AA
绿翅
(3) P: Aa 绿翅

Aa
绿翅
X aa
绿翅

配子 A a

a

F1: Aa

aa

绿翅

灰翅

(2) P: Aa X Aa

绿翅

绿翅

配子 A a

Aa

F1: AA Aa Aa aa
绿翅 绿翅 绿翅 灰翅
出现有利变异个体内 的有利基因只有在群体 中,通过有性生殖才能世 代延续。

研究生物的进化仅仅研究个体 的表现型是否与环境适应是不
够的,还必须研究群体的基因
组成变化。
这个群体就是种群!
(一)种群是生物进化的基本单位

(一)种群是生物进化的基本单位
种群:
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.
种群中的个体并不是 机械地集合在一起,而是 彼此可以交配,并通过繁 殖将各自的基因传给后代.

(一)种群是生物进化的基本单位
2.阅读114页的第三自然段,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?
说明在自然界中,种群是生物繁殖、 进化的基本单位。

下列属于种群的是 A.一块水田里的全部水稻 、水草

( B)

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

下列关于种群的说法不正确的是
A. 种群是生物进化的基本单位
B. 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

(C )

性状是由基因控制的, 因此研究生物的进化必须研 究种群的基因组成和变化。 如何分析种群的基因组成和 变化?由此人们提出基因库 和基因频率的概念。

(一)种群是生物进化的基本单位
基因库:
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因频率:
在一个种群基因库中,某个基因占全部 等位基因数的比率。

基因频率和基因型频率的计算:
某昆虫种群中,绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因 位a,调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、 10,那么A、a的基因频率是多少?(自读115页)

A的基因频率:

30×2+60

A= ________________________

=

200

60%

a的基因频率:

10×2+60

a=

________________________
200

=

40%

基因频率和基因型频率的计算:
(1)通过基因型个体数量计算基因频率

某种基因的
基因频率 =

此种基因的个数 种群中该对等位基因的总数

此种基因的个数=纯合子个体数 X 2+杂合子 个体数
种群中该对等位基因的总数=个体总数 X 2

基因频率和基因型频率的计算:

(2)通过基因型频率计算基因频率

某基因型的个体数

基因型频率=

个体总数

基因频率= 纯合子频率+1/2杂合子频率

例:如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?

解: 基因频率=

某基因的数目

该基因的等位基因的总数

× 100%

=纯合子频率+1/2杂合子频率

A基因的基因频率为: 2×AA+Aa

A%=

×100% = 60%

2(AA+Aa+aa)

=30/100×100% +1/2×60/100×100% = 60%

a基因的基因频率为: 2×aa+Aa a%=
2(AA+Aa+aa)

×100% = 40%

=10/100×100% +1/2×60/100×100% = 40%

3. 用数学方法讨论基因频率的改变

(1)

(2)

(3)

(6)

(4)

(5)

假设115页题目中的种群满足以下五个条件:
①昆虫群体数量足够大 ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代, ③没有迁入与迁出 ④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相 同 (也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状 没有作用) ⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体 变异。

亲代基因型 AA

的频率

(30%)

Aa(60%)

aa (10%)

配子的比率 A( 30% ) A(30% ) a( 30%) a(10% )

子代基因型 的频率

AA( 36% )

Aa( 48% )

aa( 16%)

子代种群的 基因频率

A (60% )

a( 40% )

精子

卵细胞

A 60%

a 40%

A 60% AA 36% Aa 24%

a 40% Aa 24% aa 16%

子一 代基 因型 频率

(4)在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计 算子二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析 一下各代基因频率与基因型频率相同吗?

基因 AA 型频 Aa 率 aa
基因 A 频率 a

亲代 30% 60% 10% 60% 40%

子一代 36%
48% 16%
60% 40%

子二代
36%
48% 16%
60%
40%

子三代
36% 48% 16% 60% 40%

基因频率和基因型频率的关系转换
设一对等位基因为A和a,其频率分别为p与q (p+q=1)。亲代AA和aa自然交配后F1袋具有AA、 Aa、aa三种基因型,其频率如下列公式:
(p(A)+q(a))2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa), 即AA的基因型频率为:p2,
Aa的基因型频率为:2pq, aa的基因型频率为:q2, 产生A配子频率为:
A=p2+1/2×2pq=p2+pq=p(p+q)=p 产生a配子频率为:
a=q2+1/2×2pq=q2+pq=q(q+p)=q 可知F1的基因型频率没有改变

遗传平衡公式:哈迪-温伯格定律
但要应符合5个条件
(1)等位基因的频率之和等于1:
p+q=1 即A%+a%=1
(2)各基因型频率之和等于1:
(p+q)2=p2+2pq+q2,
即AA%+Aa%+aa%=1

下列关于基因库的叙述正确的是 ( C )
A一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种 群的基因库
B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种 群的基因库
C一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种 群的基因库
D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而 消减和灭亡

AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%那么 A、

a的基因频率是多少?

( D)

A. 36%和64% B. 57%和43%

C. 24%和72%

D. 60%和40%

A=24% +1/2 X 72% = 60%

从某生物种群中随机抽1000个个体,测知基因 型为BB、Bb、、bb的个体分别为300个、600个和100 个。在这1000个个体中:

B基因有1200个,其基因频率为 60% ; b基因有800 个,其基因频率为 40% 。

一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的,控制
深颜色的等位基因是显性的。假设有640只浅色的蛾和 360只深色的蛾,群体是哈迪-温伯格平衡,那么杂合
子蛾的频率为多少? 0.32

设显性基因频率为P,隐性基因频率为q。

根据 哈迪-温伯格定律 (p+q)2=P2+2pq+q2=1

因为 q2=640/(640+369)=0.64

所以

q=0.8

又因为 P+q=1

所以

p=1—q=1—0.8=0.2

根据定律,杂合子在群体的频率应为

2pq=2*0.8*0.2=0.32

课后思考
某工厂有男女职工各200名,对他们进行调查时发 现,女性色盲基因携带者为15人,女性患者1人, 男性患者14人,这个群体中色盲基因的频率应为 ( )。
A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%

(5)上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上 计算的,对自然界的种群来说,这五个条件都能成立 吗?特别是如果第⑤点假设(⑤基因A和a都不产生突 变,即没有基因突变和染色体变异。)成立这与前面 我们所学的基因突变的哪个特性相违背?
与基因突变的普遍性相违背。
满足五个假设条件的种群是理想的种群, 在自然条件下,这样的种群是不存在的.这也从 反面说明了在自然界中,种群的基因频率迟早 要发生变化,也就是说种群的进化是必然的.

(二)突变和基因重组产生生物进化的原材料

影响种群基因频率变化的根本原因是什么? 不能遗传的变异

变异

可遗传的变异

基因突变 染色体变异

突变

基因重组

1.基因突变在自然界是普遍存在的,因此基 因突变产生新的等位基因,这就可能使种群 的基因频率发生变化。

2.个体的突变率很低,但种群的突变率高
例如:一个果蝇约有104对基因,假定每个基因 的突变率都是10-5,若有一个中等数量的果蝇种群 (约有108个个体),那么每一代出现基因突变数 是多少呢?
2× 104 × 10-5 × 108 = 2 ×107 个体 种群

3.突变有害有利取决于生存的环境条件

4.基因突变产生新的等位基因,通过有性生殖过 程中的基因重组,可以形成多种多样的基因型, 从而是种群出现大量可遗传变异。
结论:突变和基因重组产生进化的原材料

结论:突变和基因重组产生进化的原材料

突变

新的等位基因

基因 重组 多种多样 的基因型

种群中出现大量 可遗传的变异

变异是不定向的

形成了进化的原材料,不能决定生物进化的方向

1.种群中突变的特点: 突变数很大、随机、不定 2.种群基因重组的结果:产生更多可遗传变异、不定向

“探究自然选择对种群基因频率的影响”

长满地衣的树干上的桦尺蠖

黑褐色树干上的桦尺蠖

(1)根据前面所学的你能做出假设吗? 自然选择可以使种群的基因频率定向改变

2)现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。 1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ; Ss 20%; ss 70%,在树 干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存,使得种 群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%,以后的几年内, 桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢?

第1年 第2年 第3年 第4年 ……

基因 SS 10% 型频 Ss 20% 率 ss 70%

11.5% 22.9% 65.6%

13.1% 26% 60.9%

14.7% 29.2% 56.1%

基因 S 20% 23% 26.1% 29.3% 升高

频率 s 80% 77%

73.9% 70.7% 降低

(3)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?变黑的环境对桦 尺蠖浅色个体的出生率有影响吗?
变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加
许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已 被天敌捕食
(4)在自然选择种,直接受选择的是基因型还是表现型?
天敌看到的是桦尺蠖得体色(表现型)而不是控 制体色的基因

栖息环境浅色 s基因频率95%

栖息环境深色 S基因频率95%

桦尺蠖

浅色(个体多) 深色(个体少)

s基因频率降低 S基因频率升高

浅色 深色

s基因频率又降低 S基因频率又升高

自然选择使种群的基因频率定向改变

并决定生物进化的方向

除自然选择外,遗传漂变和迁移也是造成种群基因 频率发生变化的重要原因。

三、自然选择决定生物进化的方向

变异是不定向的
自然选择

不利变异 不断淘汰

有利变异 积累加强

基因频率定向改变 导致
生物定向进化

现代生物进化理论:
核心: 自然选择学说
基本观点:1.种群是生物进化的基本单位;
2.生物进化的实质在于种群基因 频率的改变;
3.突变和基因重组、自然选择及 隔离是物种形成过程的三个基本 环节,通过它们的综合作用,种 群产生分化,最终导致新物种的 形成。

实例分析
人类把鲫鱼的后代培育成金鱼,实质 就是通过选择改变基因频率。从图中看, 显然红色基因的频率显著提高了。

课堂总结
生物进化的基本单位 生物进化的实质 生物进化的原材料 决定生物进化的方向

种群
基因频率的改变 突变和基因重组 自然选择

选择并解释
某海岛上生活着一种昆虫,经调查翅的长度和 个体数的关系(纵坐标为个体数量,横坐标为翅的 长度)。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是( D )

A

B

C

D

用现代生物进化理论分析解释狼的进化过 程。
(1)狼群中存在不同类型的个体,如有跑得快的, 有跑得慢的。它说明生物具有_变__异___的特性, 而这种特性是生物进化的 原材料 。
(2)随着环境的改变,食物稀少,跑得快、凶猛 的狼才能获得食物生存下去。这样,食物、环 境对狼起了_选__择___作用,而这种作用是_定__向__的_ 的,它决定着生物进化的__方__向__。

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