高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》一 种群基因组成的变化学案

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》一 种群基因组成的变化学案，共5页。学案主要包含了种群和种群基因库等内容，欢迎下载使用。

1、理解种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵，阐明种群是生物繁殖和进化的基本单位。
2、运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
3、结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料，阐述自然选择对种群基因频率变化的影响。
4、说明隔离在物种形成中的作用。
重点：（1）种群、物种、基因频率、隔离等概念。
（2）变异、选择和隔离在生物进化中的作用。
难点：（1）自然选择对种群基因频率变化的影响。
（2）隔离在物种形成中的作用。
任务一 种群和种群基因库
1、自然选择作用的对象是什么？为什么生物进化的基本单位是种群？
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表性。表型随个体死亡而消失，决定表型的基因随着生殖而世代延续，所以研究生物的进化，必须研究种群的基因组成。
2、什么是种群？
（1）概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群
（2）特点：种群是生物进化和繁殖的基本单位。
注意：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.
3、什么是基因库？
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
4、什么是基因频率？
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。
5、基因频率和基因型频率的计算
以一对等位基因（A、a）和其组成的基因型（AA、Aa、aa）为例
①某基因频率＝eq \f(该基因总数,该基因及其等位基因总数)×100%
②基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2×杂合子的频率
③只位于X染色体上基因的基因频率的计算
Xb＝eq \f(Xb,XB＋Xb)＝eq \f(2N（XbXb）＋N（XBXb）＋N（XbY）,2N（XX）＋N（XY）)
XB＋Xb＝1。
④利用哈代—温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
成立前提：
a、昆虫群体数量足够大。
b、全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代。
c、没有迁入与迁出，
d.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控制的翅型性状没作用）
e、没有突变的发生。
计算公式：如果一个种群达到遗传平衡，等位基因只有两个（A、a），则p2＋2pq＋q2＝1
p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。
二、种群基因频率的变化
1870年桦尺蛾的基因型频率为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蛾的生存，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，桦尺蛾种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？
1、可遗传的变异的来源有哪些？
提示：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、基因突变对生物进化的影响？
提示：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。
3、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，能为生物进化提供足够的原材料吗？
提示：突变产生的变异有利或有害是绝对，是由生存环境决定的。虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量突变。虽然突变具有多害少利性，但微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
3、基因重组多生物的进化有什么影响？
基因突变产生的等位基因，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，从而使种群中出现多种多样的可遗传的变异类型。
4、可遗传变异能决定生物进化的方向吗？
由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向！
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1、自然选择如何影响种群的基因频率？
提示：在自然选择的作用下，选择具有有利变异的个体，种群中相应基因的频率会不断下降。不断淘汰具有不利变异的个体，种群中相应基因的频率会不断下降；
2、自然选择的作用对象是什么？进化的实质是什么？
提示：自然选择作用于生物的表型，定向的选择了有利变异，实质是定向的选择了有利变异的基因。
所以进化的实质是种群基因频率的改变。（种群是否进化的判断依据）
在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
隔离在物种形成中的作用
1、物种的概念是什么？
2、什么是隔离，包括哪些类型？
提示：
①概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
②常见类型：生殖隔离和地理隔离
地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。
生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。
2、隔离及其在物种形成中的作用
（1）新物种的形成过程
地理隔离（地理障碍导致不同种群间不发生基因交流）
不同种群会出现不同的突变和基因重组。
不同区域食物和栖息条件不同，自然选择对不同种群的基因频率的改变有所不同。
久而久之，不同种群基因库就会形成明显差异
↓
自然选择
↓
生殖隔离（新物种的形成的标志）
（2）结论：隔离是物种形成的必要条件。
3、简述物种形成的方式。
提示：
（1）渐变式：经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。
（2）爆发式：特定的自然条件下，异源多倍体的形成。
此方式通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种，一旦出现，在很短时间内即可形成生殖隔离（基因频率改变）。
4、物种形成一般需要哪些环节？
提示：
①突变和基因重组产生进化的原材料。
②自然选择决定生物进化的方向。
③隔离导致物种形成。
第1年
第2年
第3年
第4年
……
基因型频率
SS
10%
11.5%
13.1%
14.6%
Ss
20%
22.9%
26%
29.3%
ss
70%
65.6%
60.9%
56.1%
基因频率
S
20%
23%
26.1%
29.3%
升高
s
80%
77%
73.9%
70.7%
降低