四川省成都市高中生物 第七章 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論 7.2.1 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化導(dǎo)學(xué)案新人教版必修2.doc

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第1課時　種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 [學(xué)習(xí)導(dǎo)航]　1.舉例說明種群、基因庫、基因頻率的概念，學(xué)會用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化。2.結(jié)合教材闡明突變和基因重組是生物進(jìn)化的原材料。3.通過探究自然選擇對種群基因頻率的影響，理解自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。 [重難點擊]　1.用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化。2.自然選擇對生物進(jìn)化的作用。 一、種群是生物進(jìn)化的基本單位 1．以種群作為生物進(jìn)化單位的理由 (1)達(dá)爾文認(rèn)為自然選擇直接作用的是生物個體，并且是個體的__________，而個體____________會隨著個體的________而消失。 (2)決定生物性狀的基因可以通過________而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散，因此生物進(jìn)化應(yīng)該研究群體________________的變化。 2．種群的概念 生活在一定區(qū)域的________生物的________________叫做種群。它是生物進(jìn)化的________________，彼此之間可以交配，并通過繁殖將________________傳給后代。 3．基因庫與基因頻率 (1)基因庫：一個種群中________個體所含有的________基因，叫做這個種群的基因庫。 (2)基因頻率：一個種群基因庫中，某個基因占________________________的比率，叫做基因頻率。 在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從這個種群中隨機(jī)抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個，就這對等位基因來說，每個個體可以看作含有2個基因。假設(shè)該昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算： 1．該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少？ 　 2．子一代基因型的頻率各是多少？ 　 3．子一代種群的基因頻率各是多少？ 　 4．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？ 　 　 5．若上述計算結(jié)果是建立在五個假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對自然界種群來說，這五個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？ 　 知識整合　當(dāng)某種群非常大，所有雌雄個體間都能自由交配，沒有遷入和遷出，沒有自然選擇和突變時，這樣的種群稱為理想種群。理想種群中，各等位基因的頻率和基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的，或者說是保持著基因平衡的?！? 1．下列關(guān)于種群的敘述中，不正確的是(　　) A．種群是生物進(jìn)化的基本單位，也是生物群落的基本單位 B．種群內(nèi)個體間彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代 C．兩個池塘內(nèi)的全部青蛙是一個種群 D．一個樹林中的全部杜鵑是一個種群 2．在一個種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個體，其中基因型為AA的個體占18%，基因型為Aa的個體占78%，基因型為aa的個體占4%，A和a的基因頻率分別是(　　) A．18%、82% B．36%、64% C．57%、43% D．92%、8% 3．在某一遵循遺傳平衡定律的人群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者為16%，則該性狀不同類型的基因型頻率分別是(按AA、Aa、aa順序排列)(　　) A．0.36、0.48、0.16 B．0.48、0.36、0.16 C．0.16、0.48、0.36 D．0.16、0.36、0.38 方法鏈接　1.已知基因型頻率計算基因頻率 設(shè)有某種群， AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，則： PA＝PAA＋PAa；Pa＝Paa＋PAa。 2．理想條件下的基因頻率和基因型頻率的計算 理想種群中，一對等位基因為A和a，設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝A%＋a%＝1。如果這個種群達(dá)到了遺傳平衡，那么遺傳平衡定律可以表示為： (p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。 (1)p2代表純合子AA的基因型頻率； (2)2pq代表雜合子Aa的基因型頻率； (3)q2代表純合子aa的基因型頻率。 即：AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。 二、突變和基因重組、自然選擇 1．突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 (1)可遺傳變異的來源 可遺傳變異來源 (2)可遺傳變異的形成、特點和作用 ①形成：a.________________產(chǎn)生等位基因；b.通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的________。 ②特點：隨機(jī)的、________________。 ③作用：只是提供生物進(jìn)化的__________，不能決定生物進(jìn)化的________。 (3)變異的有利和有害是相對的，是由________________決定的。 2．自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 (1)原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體更易產(chǎn)生后代，相應(yīng)的基因頻率會________________，具有不利變異的個體很難產(chǎn)生后代，相應(yīng)的基因頻率會________________。 (2)結(jié)果：在自然選擇的作用下，____________________________會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。 突變和基因重組能產(chǎn)生進(jìn)化的原材料，據(jù)此分析回答下列問題： 1．突變具有低頻性，為什么還能為生物進(jìn)化提供原材料？ 　 　 2．突變大多數(shù)對生物體是不利的，為什么還能為進(jìn)化提供原材料？ 　 　 3．突變和基因重組能決定生物進(jìn)化的方向嗎？ 　 4．在一個種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型AA的個體占24%，基因型Aa的個體占72%。一年后，種群中基因型AA的個體占48%，基因型Aa的個體占24%，這一年間種群是否進(jìn)化了？ 　 知識整合　生物進(jìn)化的單位是種群，由許多個體組成，而每一個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產(chǎn)生大量的突變，其中那些微小有利的變異不斷積累導(dǎo)致生物進(jìn)化，但突變本身不能決定生物進(jìn)化的方向，起決定作用的是自然選擇。生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的變化。 4．根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，下列說法正確的是(　　) A．自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向 B．生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因型頻率的改變 C．種群內(nèi)基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性 D．種群內(nèi)基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而減小 5．下列有關(guān)基因頻率與生物進(jìn)化的描述，正確的是 (　　) A．生物在進(jìn)化的過程中不一定有基因頻率的改變 B．生物只要發(fā)生進(jìn)化，基因頻率就會改變 C．變異使基因頻率定向改變 D．只有基因突變，才導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變 1．對種群概念的正確敘述是(　　) A．不同空間中同種生物個體的總和 B．生活在一定區(qū)域的同種生物的一群個體 C．一片水田中的所有魚的總和 D．一個生態(tài)環(huán)境中有相互關(guān)系的動植物的總和 2．下列關(guān)于基因庫的相關(guān)描述，錯誤的是(　　) A．基因庫是指一個種群所含有的全部基因 B．生物個體總是要死亡的，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 3．在一次大風(fēng)暴后，有人搜集了100只受傷的麻雀，把它們飼養(yǎng)起來，結(jié)果活下來64只。在死去的個體中，大部分是個體比較大、變異類型特殊的，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．突變和基因重組決定生物進(jìn)化的方向 B．自然選擇會改變種群的基因頻率 C．特殊的變異類型都是不利的 D．不產(chǎn)生變異的生物才能生存 4．在一個隨機(jī)交配的中等大小的種群中，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)控制某性狀的基因型只有兩種：AA基因型的頻率為40%，Aa基因型的頻率為60%，aa基因型(致死型)的頻率為0，那么隨機(jī)交配繁殖一代后，AA基因型的個體占(　　) A．49/91 B．49/100 C．11/20 D．11/17 5．下圖中的小圓圈表示物種，箭頭表示物種的變異，箭頭線上有兩條短線代表被淘汰的變異個體。 請根據(jù)此圖解完成下列關(guān)于達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的問題： (1)此圖說明了一個什么觀點？________________________________。 (2)圖解中為什么有的箭頭被淘汰？_______________________________________。 (3)圖解中畫出的未被淘汰的箭頭綜合說明了什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案精析 一、基礎(chǔ)梳理 1．(1)表現(xiàn)型　表現(xiàn)型　死亡　(2)生殖　基因組成 2．同種　全部個體　基本單位　各自的基因 3．(1)全部　全部　(2)全部等位基因數(shù) 問題探究 1．A配子占60%，a配子占40%。 2．AA占36%，Aa占48%，aa占16%。 3．A占60%，a占40%。 4. 親代基因型的頻率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%) 配子的比率 A(30%) A(30%) a(30%) a(10%) 子一代基因型頻率 AA(36%) Aa(48%) aa(16%) 子一代基因頻率 A(60%) a(40%) 子二代基因型頻率 AA(36%) Aa(48%) aa(16%) 子二代基因頻率 A(60%) a(40%) 由表可知，子三代、子四代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。 5．對自然界的種群來說，這五個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會就少些。 拓展應(yīng)用 1．C　[種群是在一定區(qū)域內(nèi)(即同一地點)同種生物的全部個體的總和，而C項為兩個池塘，屬于兩個種群。] 2．C　[A基因頻率＝AA基因型頻率＋1/2Aa基因型頻率＝18%＋1/278%＝57%，a基因頻率＝aa基因型頻率＋1/2Aa基因型頻率＝4%＋1/278%＝43%。] 3．A　[本題考查基因遺傳平衡定律的應(yīng)用。根據(jù)基因庫中隱性性狀者(aa)的頻率為16%。則q2＝0.16，q＝0.4，而p＝1－0.4＝0.6，根據(jù)遺傳平衡公式，[p(A)＋q(a)]2＝p2(AA)＋2pq(Aa)＋q2 (aa)可計算出AA的頻率為0.36，Aa的頻率為0.48，aa的頻率為0.16。] 二、基礎(chǔ)梳理 1．(1)基因重組　(2)①a.基因突變　b．基因型?、诓欢ㄏ虻? ③原材料　方向　(3)生存環(huán)境 2．(1)不斷提高　不斷下降　(2)種群的基因頻率 問題探究 1．生物進(jìn)化的單位是種群，雖然突變的頻率很低，但一個種群往往由許多個體組成，而每一個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產(chǎn)生大量的突變。 2．生物變異是否有利，取決于它們的生存環(huán)境，微小有利的變異不斷積累也能導(dǎo)致生物進(jìn)化。 3．不能。突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的，不能決定生物進(jìn)化的方向。 4．種群的基因頻率沒有變化，生物沒有進(jìn)化。 分析　該種群中基因A和基因a的頻率：A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。一年后，A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。 拓展應(yīng)用 4．C　[自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，從而使生物定向進(jìn)化，所以自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向，生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。種群中基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性，導(dǎo)致生物不斷進(jìn)化。種群中基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而增大。] 5．B　[生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，只要生物進(jìn)化了，基因頻率一定發(fā)生了改變；變異是不定向的，自然選擇可使基因頻率發(fā)生定向改變；基因頻率的改變與基因突變、遷入和遷出、自然選擇等多種因素有關(guān)。] 課堂小結(jié)　種群　突變　基因重組　自然選擇　 當(dāng)堂檢測 1．B　[種群是指生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。其中的“種”是生物分類的基本單位，例如：一個池塘中全部的鯉魚是一個種群，包括所有的大鯉魚、小鯉魚和鯉魚苗。這里必須具體到“鯉魚”，而不能是“魚”，因為后者還包括其他種類的魚。] 2．C　[基因庫是指一個種群中全部個體所含有的全部基因，由于個體之間存在著差異，所以每個個體中不可能含有種群基因庫的全部基因。基因庫中只要有一個基因發(fā)生變化，則基因庫組成一定會發(fā)生變化。種群是繁殖的基本單位，基因庫隨繁殖的進(jìn)行而不斷延續(xù)。] 3．B　[突變和基因重組為生物的進(jìn)化提供原材料，這種變異是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。產(chǎn)生有利變異的個體存活下來，產(chǎn)生不利變異的個體會在自然選擇中被淘汰，自然選擇的過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。] 4．A　[AA自交產(chǎn)生AA的比率為40%40%＝16%，AA與Aa雜交也產(chǎn)生AA，比率為240%60%＝24%，Aa自交也產(chǎn)生AA，比率為60%60%＝9%，而aa產(chǎn)生的比例為60%60%＝9%，所以AA占的比例為49%，而總數(shù)變?yōu)?－9%(被淘汰的aa)＝91%，此時AA的比例為。] 5．(1)變異是不定向的，自然選擇是定向的　(2)在生存斗爭中，不利生存的變異個體在斗爭中被淘汰　(3)說明在生存斗爭中適于生存的變異個體被保留，并逐代通過遺傳而不斷積累加強(qiáng)(說明了自然選擇是定向的)