第十九節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(一)

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1、 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(一)(種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化)主講:黃岡中學(xué)生物高級教師童金元一、種群是生物進(jìn)化的基本單位1、種群的概念種群是生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。種群是生物繁殖的基本單位。個體間彼此交配,通過繁殖將自己的基因傳遞給后代。生活在這里的每一種動物、植物和微生物都構(gòu)成一個個種群。生物個體通過繁殖將自己的基因傳遞給后代。2、基因庫一個種群中全部個體所含的全部基因叫做這個種群的基因庫,其中每個個體所含的基因只是基因庫的一部分。這些金魚各自有自己的基因,共同構(gòu)成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體間的差異越大,基因庫也就越大。3、基因頻率在一個種群基因

2、庫中,某個基因占全部等位基因數(shù)的比率叫基因頻率。生物進(jìn)化其實(shí)就是種群基因頻率改變的過程。人類把鯽魚的后代培育成金魚,實(shí)質(zhì)就是通過選擇改變基因頻率。從圖中看,顯然紅色基因的頻率顯著提高了。基因頻率的計算:例1、某昆蟲種群中,綠色翅的基因?yàn)锳, 褐色翅的基因位a,調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個體分別占30%、60%、10%、那么A、a的基因頻率是多少?A基因數(shù)=23060=120個a基因數(shù)=60210=80個A的頻率=60%a的頻率=40%例2、抽樣調(diào)查某地100位女性和100位男性發(fā)現(xiàn):女性中有5位色盲患者和20位攜帶者,男性中有15位色盲患者,則該地色盲基因的頻率約是多少?4、基因型頻率在一個種

3、群中,某基因型個體占全部個體的比率?;蛐皖l率的計算(遺傳平衡定律)若A的頻率=pa的頻率=q則AA= p2Aa=2pqaa=q2p22pqq2=1總結(jié):A的頻率a的頻率=1AAAaaa=1例3、在一個足夠大的種群中,A的頻率是0.4,a的頻率是0.6,若各種條件穩(wěn)定不變,則該種群中AA、Aa、aa的基因型頻率各是_?答案:0.160.480.36二、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料基因突變產(chǎn)生新的等位基因,這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。實(shí)例1、由于突變和基因重組,樺尺蠖形成了不同的體色。突變的有利和有害并不是絕對的,它取決于生物的生存環(huán)境。實(shí)例2、在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上,無翅或殘翅的昆蟲特別

4、多。思考:自然界中生物的自然突變頻率很低,而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢?它為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料?例如:果蠅約有104對基因,假定每個基因的突變率都是105,若有一個中等數(shù)量的果蠅種群(約有108個個體),那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢?總結(jié):基因突變產(chǎn)生的等位基因,通過有性生殖過程中的基因重組,可以形成多種多樣的基因型,從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。由于基因突變和重組都是隨機(jī)的、不定向的,因此它們只是提供生物進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向?!疤骄孔匀贿x擇對種群基因頻率的影響”三、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向在自然選擇的作用下,種群的基因頻率會

5、發(fā)生定向改變,導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。- 返回 - 同步測試一、單項(xiàng)選擇題1、下列關(guān)于基因頻率的敘述中,正確的是(B)A某種群中某基因的突變率B某種群中某種基因的出現(xiàn)比例C某種基因在基因庫中所占的比例稱為基因頻率D一對等位基因的基因頻率之和為1/22、若一個群體中,某一性狀出現(xiàn)的頻率增加,這很可能是(A)A這個性狀對環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性B該群體中具此性狀的純合體多C這個性狀的出現(xiàn)是由環(huán)境條件引起的D控制這個性狀的基因?yàn)殡[性3、某植物種群中,AA個體占16%,aa個體占36%,該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為(C

6、)A增大,不變;不變,不變B不變,增大;增大,不變C不變,不變;增大,不變D不變,不變;不變,增大4、在某動物種群中,基因型AA占24%、Aa占72%、aa占4%。這三種基因型的個體在某一環(huán)境中的生存能力或競爭能力為AA=Aaaa,則在長期的選擇過程中,下列較能正確表示A基因和a基因之間比例變化的圖是(D)5、某小麥種群中TT個體占20%,Tt個體占60%,tt個體占20%,由于某種病害導(dǎo)致tt個體全部死亡,則病害發(fā)生前后該種群中T的基因頻率分別是(B)A50%、50%B50%、62.5%C62.5%、50%D50%、100%6、在某一人群中,調(diào)查得知,隱性性狀為16%,問該性狀不同類型的基因

7、型頻率是多少(按AA、Aa、aa排列)(A)A0.360.480.16B0.480.360.16C0.160.480.36D0.160.360.487、在一種群中,基因型AA的比例占25%,基因型Aa的比例占50%,基因型aa的個體比例為25%,已知基因型aa的個體無繁殖能力,基因型AA和Aa的個體的繁殖能力相當(dāng),則在隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中,具有繁殖能力的個體所占比例為(B)A3/4B8/9C1/9D1/168、下列說法正確的是(C)A某池塘里的全部綠藻構(gòu)成一個種群B種群中每個個體含有該種群基因庫的全部基因C自然界中種群的基因頻率總在不斷變化,基因頻率的變化是使基因庫變化的原因D自然選擇是影響基

8、因頻率的唯一因素9、有關(guān)基因頻率和生物進(jìn)化的關(guān)系,以下說法正確的是(A)A生物只要發(fā)生進(jìn)化,基因頻率就會改變B只有在新物種形成時才發(fā)生基因頻率的改變C基因頻率的改變不一定引起生物的進(jìn)化D生物在進(jìn)化過程中不一定引起基因頻率的改變10、“基因突變對絕大多數(shù)個體是不利的,但卻是生物進(jìn)化的重要因素之一?!蹦阏J(rèn)為這一說法(A)A正確?;蛲蛔冸m對多數(shù)個體不利,但它為自然選擇提供了材料,為物種進(jìn)化奠定了基礎(chǔ)B正確?;蛲蛔冸m對多數(shù)個體不利,但基因突變的方向與生物進(jìn)化的方向是基本一致的C不正確。因?yàn)榛蛲蛔儾焕趥€體的繁殖,會導(dǎo)致物種絕滅D不正確。因?yàn)榛蛲蛔儠?dǎo)致個體死亡,不利于生物進(jìn)化顯示提示提示:1、

9、基因頻率是指在一個種群基因庫中,某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。2、一個群體中,某一性狀出現(xiàn)的頻率增加,說明該性狀對環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,控制這個性狀的基因可能是顯性基因也可能是隱性基因,這是自然環(huán)境對生物的變異性狀進(jìn)行長期選擇的結(jié)果。3、根據(jù)題意可推知在種群中Aa的比率為48%,因此可以算出該種群的基因頻率A為40%,a為60%,由于沒有自然選擇,因此自由交配得到的后代AA、Aa、aa的比率分別為16%、48%、36%,進(jìn)而可得知AA頻率和A頻率均不發(fā)生變化。而自交后代中AA、Aa、aa的比率分別為28%、24%、48%,從而算出A頻率為40%。4、由題意可知,此時A的基因頻率為:(2427

10、2)200=0.6,a的基因頻率為:1-0.6=0.4;又知這三種基因型的個體在某一環(huán)境中的生存能力或競爭能力為AA=Aaaa,在自然選擇作用下,a基因傳遞給后代的概率就會下降,在后代中基因型為aa的個體頻率就會下降,a的基因頻率在0.4的基礎(chǔ)上下降。AA、Aa的個體頻率增加,A的基因頻率也在0.6的基礎(chǔ)上增加。5、由題意得出病害發(fā)生前T的基因頻率為(20260)200=50%;由于某種病害導(dǎo)致tt個體全部死亡,病害發(fā)生后T的基因頻率為(20260)(200-202)=62.5%。6、由題意可知,該人群中隱性性狀為16%,即aa的基因型頻率為16%,在基因頻率保持不變的情況下,則a的基因頻率為

11、0.4,A的基因頻率為0.6,AA基因型頻率為0.60.6=0.36,Aa的基因型頻率為20.60.4=0.48。7、由于aa個體無繁殖能力,故有繁殖能力的個體中a的基因頻率為2/32=1/3,A的基因頻率為1/32/32=2/3,自由交配產(chǎn)生的后代中AA占2/32/3=4/9;Aa占2/31/32=4/9;aa占1/31/3=1/9,aa無繁殖能力,有繁殖能力的個體占8/9。8、某池塘里的全部綠藻不一定屬于同一個物種,不能構(gòu)成一個種群;種群中不一定每個個體含有該種群基因庫的全部基因;自然界中種群的基因頻率總在不斷變化,基因頻率的變化是使基因庫變化的原因;自然選擇是影響基因頻率的因素,但不是唯

12、一因素,除此之外,還有基因突變、染色體變異等。9、種群基因頻率的改變是生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì),在生物進(jìn)化的過程中,基因頻率一定會改變,但生物進(jìn)化不一定會形成新物種。10、基因突變一般是有害的,但有的基因突變卻是有利的。所謂有利的基因突變是指這種變異性狀對生活的適應(yīng)能力更強(qiáng),在自然選擇中保留下來,并通過遺傳逐代積累并加強(qiáng),形成新的物種。二、簡答題11、在一個海島上,一種海龜中有的腳趾是連趾(ww),有的腳趾是分趾(WW、Ww),連生的腳趾便于劃水,游泳能力強(qiáng),分趾則游泳能力較弱。若開始時,連趾和分趾的基因頻率各為0.5,當(dāng)海龜數(shù)量增加到島上食物不足時。連趾的海龜容易從海水中得到食物,分趾的海龜則不易獲得

13、食物而餓死,若干萬年后,基因頻率變化成W為0.2,w為0.8。請問:(1)該種群中所有海龜所含的基因稱為該種群的_?;蝾l率變化后,從理論上計算,海龜種群中連趾占整個種群的比例為_。(2)導(dǎo)致海龜種群的基因頻率變化的原因_。(3)該種群是否發(fā)生了進(jìn)化_。顯示答案11、(1)基因庫64%(2)自然選擇導(dǎo)致海龜種群的基因頻率發(fā)生定向變化(3)發(fā)生了進(jìn)化,因?yàn)橹灰N群基因頻率改變,就是在進(jìn)化解析:基因庫是指一個種群中全部個體所含有的全部基因;由題干可知,w的基因頻率為0.8,在種群基因頻率不變的情況下,ww的個體占0.80.8=0.64;在自然選擇的作用下,種群的基因頻率會發(fā)生定向改變;種群基因頻率

14、的改變是生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì),在生物進(jìn)化的過程中,基因頻率一定會改變,但生物進(jìn)化不一定會形成新物種。12、某植物種群,AA基因型個體占30%,aa基因型個體占20%,則:(1)植物的A、a基因頻率分別是_、_。(2)若該植物自交,后代中AA、aa基因型個體分別占_、_。這時,A、a的基因頻率分別是_、_。(3)依據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,這種植物在兩年中是否發(fā)生了進(jìn)化?_,原因是_。(4)由此可知,生物進(jìn)化的基本單位是_,進(jìn)化的原材料由_提供,是否發(fā)生進(jìn)化決定于_,進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是_。顯示答案12、(1)55%45%(2)42.5%32.5%55%45%(3)沒有發(fā)生進(jìn)化基因頻率沒有發(fā)生改變(4)種群突變和基

15、因重組自然選擇種群基因頻率的改變解析:由題意可知,Aa的基因型頻率為130%20%=50%,則A基因頻率為(30250)200=0.55,a基因頻率為10.55=0.45;AA基因型個體仍占30%,aa基因型個體仍占20%,50%的Aa自交后代中,AA基因型個體占12.5%,aa基因型個體占12.5%。-END- 課外拓展為什么說個體不是生物進(jìn)化的基本單位?認(rèn)識生物界最直觀、最具體的對象是生物個體,因?yàn)樯锏幕咎卣魇求w現(xiàn)在個體上的:繁殖、遺傳和變異都發(fā)生在個體上。因此,達(dá)爾文視生物個體為進(jìn)化的基本單位,認(rèn)為自然選擇作用的是個體,進(jìn)化表現(xiàn)為個體在遺傳組成和性狀上的改變?,F(xiàn)代進(jìn)化論的研究表明,個

16、體不是進(jìn)化的基本單位,理由如下。(1)就原核生物和無性繁殖的真核生物來說,來自同一親本的無性繁殖系是由遺傳上相同的個體組成的,同一克隆內(nèi)的個體之間沒有遺傳差異,自然選擇作用的是無性繁殖系。(2)對于有性生殖的生物來說,個體的基因型是終身不變的,無論它在自然選擇中具有多大優(yōu)勢,其基因型也不可能一成不變地傳給下一代個體,這是因?yàn)閭€體的基因組成來自父母雙方。但是就一個種群來說,種群中全部基因的總和(基因庫)卻可以在傳宗接代過程中維持相對穩(wěn)定,因此,自然選擇作用的是種群,本質(zhì)上是種群基因庫。也可以這樣理解:種群中個體的基因來自種群基因庫,個體死亡后又通過其后代把基因歸還給基因庫。如果一個個體不能與種群

17、中其他個體交配產(chǎn)生后代,這個個體在進(jìn)化上就沒有意義。-END- 高考解析例1、某人群中某常染色體顯性遺傳病的發(fā)病率為19%,一對夫婦中妻子患病,丈夫正常,他們所生的子女患該病的概率是()A10/19B9/19C1/19 D1/2答案:A。解析:該病是常染色體顯性遺傳病,患病率為19%(包括AA和Aa),則正常的概率為Aa的基因型頻率為在患者中Aa占的比例為。因此,在子女中正常的概率為:,患病的概率。例2、某植物種群中,AA個體占16%,aa個體占36%,該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個體百分比、A基因頻率的變化依次為()A增大,不變;不變,不變B不變,增大;增大,不變C不變,不變;增大,不變D不變,不變;不變,增大答案:C。解析:AA占16%,aa占36%,所以Aa占48%,A=0.4,a=0.6。由于不存在自然選擇作用,因此種群的基因頻率不變。在隨機(jī)自由交配的情況下,根據(jù)基因平衡公式(pq)2=p22pqq2,其中p2代表AA的基因型頻率,q2代表aa的基因型頻率。后代AA=0.40.4=16%,Aa=20.40.6=48%,aa=0.60.6=36%。16%AA16%AA,48%Aa48%(1/4AA1/2Aa1/4aa),AA=16%12%=28%。-END-

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