现代生物进化理论的主要内容上课.ppt
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1、第二节 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,探究活动(一),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。那么,昆虫的翅色将怎 样变化?,如果该绿色个体(Aa)能很好的生活下来,它体内的A基因怎样才能遗传给子代呢?如果Aa与其他个体交配生殖,后代还会是绿色的吗?,质疑:该绿色个体一定能被选择下来吗?为什么?,出现有利变异个体(Aa)内的有利基因(A)只有在群体中,通过有性生殖才能世代延续,另外有利变异的个体不一定能真实遗传。,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
2、究群体的基因 组成变化。,(一)种群是生物进化的基本单位,这个群体就是种群!,探究活动(二),1.什么叫做种群?,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(基因交流)。,探究活动(二),2.阅读114页的第三自然段,探究并回答问题。,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 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
3、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,B,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。,1.什么是种群的基因库?,一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。,下列关于基因库的叙述正确的是()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
4、基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡,C,2.什么是种群的基因频率?,在一个种群基因库中,某基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。,基因频率的计算,某昆虫种群中,绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为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?,该基因总数=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,(1)已知基因型个体数计算基因频率,某种群中AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%那么 A、a的基因频率是多少?()A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%,D,(2)已知基因型
5、频率计算基因频率,A=24%+1/2 X 72%=60%,(3)X染色体上基因的基因频率的计算,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。,用数学方法讨论基因频率的改变假设讨论题中的种群满足以下五个条件:昆虫种群非常大,没有迁入与迁出,所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代,AA、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)A和a都不产生突变,探究活动(四),在有性生殖过程中,如果符合上述的理想条件,那么(1)该种群产生的A 配子和a 配子的比率各是多少?(2)子代基因
6、型的频率各是多少?,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,30%,30%,30%,10%,36%,48%,60%,40%,16%,(3)子代种群的基因频率各是多少?,36%,48%,16%,(4)计算子二代、子三代的基因型频率与基因频率;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗?,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。即:在一个极大的随机交配的种群中,在没有迁移、选择和突变的条件下,种群的基因频率和基因型频率可以世代相传,不发生变化,保持平衡。,遗传平衡定律即哈代温伯格定律 遗传平衡定律是
7、由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别独立证明的,这一定律又称哈代温伯格定律。它是指在一个极大的随机交配的种群中,在没有突变、选择和迁移的条件下,种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化,保持平衡。,若一个理想种群中一对等位基因为A和a,设A的基因频率=p,a的基因频率=q,则(pq)=A%+a%=1;(p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型频率=p2;aa的基因型频率=q2;Aa的基因型频率=2pq,例、某人群中每10000人中有一白化病患者(aa),问该人群中带有a基因的杂合体概率是多少?,解析:已知基因型aa的频率为1/10000,则基因a的频率q
8、=,基因A的频率p=10.01=0.99,,=0.01,则基因型Aa的频率为2pq=20.990.01=0.0198答案0.0198,(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?,生物进化的实质:,种群基因频率的改变,满足这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.即使前4个条件可以满足,但基因突变和染色体变异总会发生的。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.,(6)如果该种群出现新的突变型,也就是产生新的等位基因(A2),种群的基因频率会变化吗?基因A2的频率可能会怎
9、样变化?,突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少,要看这一突变对生物体是有益还是有害的,这往往取决于生物生存的环境。,普遍性:,随机性:,稀有性(低频率):,多害少利性:,不定向性:Aa1或Aa2,基因突变的的特点和意义分别是什么?,基因突变尽管是随机的、不定向的,在自然状态下,突变频率很低,但却是普遍存在的,意义:它是新基因产生的途径;是生物变异的根本来源;是生物进化的原始材料。,(二)突变和基因重组产生进化的原材料,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,这就可能使种群的基因频率发生变化.,什么是突变?,现代遗传学研究表明,可遗传的变异来源
10、于基因突变、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。,基因突变,染色体变异,基 因重 组,突变,可遗传的变异种群基因频率改变的因素,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。基因突变为什么还能够改变种群中的基因频率,作为生物进化的原材料呢?,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。,此外,突变的有害还是有利也不是绝对的,这往往取决于生物的生存环境。,例如:一个果蝇约有104对基因,假定每个基因的突变率都是105,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 10
11、4 105,个体,108,种群,=2 107,1种群中突变的特点:突变数很大、随机、不定向2种群基因重组的结果:产生更多可遗传变异、不定向,由于突变和基因重组都是随机的、不定向的,因此,突变和基因重组只是提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向,(1)根据前面所学的你能做出假设吗?,探究活动(五)“探究自然选择对种群基因频率的影响”,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浅色桦尺蠖的生存,使得种群中浅色个体每年减少1
12、0%,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?,升高,降低,自然选择可以使种群的基因频率定向改变,(3)变黑的环境对桦尺蠖浅色个体(ss)的出生率有影响吗?,(4)在自然选择中,直接受选择的是基因型还是表现型?,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,因为许多浅色个体可能在没有交配、产 卵前就已被天敌捕食,因为天敌看到的是桦尺蠖的体色(表现型)而不是控制体色的基因,结论:自然选择决定生物进化的方向,有影响。,表现型。,自然选择可以使种群的基因频率定向改变,(三)自然选择决定生物进化的方向,突变和基因重组为生物进化提供了原材料,自然选择可
13、以使种群基因频率发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。,原因:淘汰不利变异基因,积累有利变异基因结果:使基因频率定向改变,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。,生物进化的实质:,是生物进化的基本单位,产生进化的原材料,决定生物进化的方向,种群,突变和基因重组,自然选择,种群基因频率的改变,6.某岛屿上存在着尺蛾的两个变种,该地区原为森林,后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变产生的原因是()A灰尺蛾迁离,黑尺蛾迁入B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾C自然选择作用D人工选择的作用7.用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。(1)狼群中
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