人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第6章 生物的进化第3节 种群基因组成的变化与物种的形成一 种群基因组成的变化课前预习ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第6章 生物的进化第3节 种群基因组成的变化与物种的形成一 种群基因组成的变化课前预习ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，素养提升，课堂小结，知识点一，知识点二，知识点三，种群和种群基因库，答案A等内容，欢迎下载使用。

自主预习·新知导学
一、种群和种群基因库1.种群的含义和特点(1)含义①范围:一定区域。②组成:同种生物的全部个体。(2)特点①种群中的个体不是机械地集合在一起。②是繁殖的单位,雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
二、种群基因频率的变化
2.可遗传的变异提供生物进化的原材料(1)基因突变产生新的等位基因,基因重组产生多种多样的基因型。(2)突变和重组都是随机的、不定向的。(3)可遗传变异的结果:提供生物进化的原材料。
【思考】 生物进化的实质是基因频率发生定向改变,哪些因素会导致基因频率发生改变?提示:突变、基因重组、迁入和迁出以及选择等。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响1.原因:不断淘汰具有不利变异的个体,选择保留具有有利变异的个体。2.选择的对象(1)表面对象:生物的表型。(2)实质对象:控制性状的基因。3.选择的结果(1)生物性状:朝着有利变异的方向不断进化。(2)基因:种群基因频率会发生定向改变。
【预习检测】 1.判断正误。(1)一片森林中的所有鸟是一个种群。(　　)(2)一个种群中某个个体的所有的基因叫作这个种群的基因库。(　　)(3)变异不仅为生物进化提供了原材料,而且决定了生物进化的方向。(　　)(4)种群的基因频率不变时,生物没有发生进化。(　　)(5)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。(　　)
2.某豌豆植株的基因型为Aa,让其连续自交三代,其后代中a基因的频率是(　　)A.12.5%B.25%C.50%D.75%答案:C
合作探究·释疑解惑
问题引领1.判断下列生物是否为一个种群,并说明判断理由。(1)一个池塘中所有的鱼。提示:不是一个种群,不在同一区域。(2)甲池塘和乙池塘中的鲫鱼。提示:不是一个种群,不在同一区域。(3)一片森林中所有成年的喜鹊。提示:不是一个种群,不是同种生物的所有个体。
2.在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的基因为a。从这个种群中随机抽取100个个体,其中基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30个、60个和10个,就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有2个基因。假设该昆虫种群非常大,所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代,没有迁入和迁出,自然选择对翅色这一对相对性状没有作用,基因A和a都不产生突变。回答下列问题。
(1)如何理解生物进化的基本单位是种群而不是个体?提示:个体的寿命是有限的,个体的表型会随着个体的死亡而消失。而决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续,并且在种群中扩散,因此生物进化应该研究种群的基因组成的变化。(2)根据基因分离定律计算,该种群产生的含A基因和含a基因配子的比率各是多少?提示:含A基因配子的比率为(30×2+60)/200×100%=60%,则含a基因配子的比率为1-60%=40%。
(3)子一代中各基因的频率是多少?各基因型的频率是多少?子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代相同吗?提示:子一代中,A基因的频率是60%,a基因的频率是40%,则AA的基因型频率为(0.6)2=36%,Aa的基因型频率为2×0.6×0.4=48%,aa的基因型频率为(0.4)2=16%。子二代中,A基因的频率为36%+(1/2)×48%=60%,a基因的频率为1-60%=40%。用同样的方法计算可知,子三代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代相同。
归纳提升1.基因频率、基因型频率与基因库的比较
2.基因频率和基因型频率的计算方法 (1)“定义法”求解基因频率某基因的频率=该基因数/全部等位基因数×100%①若在常染色体上,某基因的频率=该基因数/(种群个体数×2)×100%。②若在X染色体上,某基因的频率=该基因数/(2×女性个体数+男性个体数)×100%。
(2)“公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例)A基因的频率=AA的基因型频率+1/2×Aa的基因型频率a基因的频率=aa的基因型频率+1/2×Aa的基因型频率
(3)利用遗传平衡定律计算基因型频率①前提条件:种群非常大;所有雌雄个体之间自由交配;没有迁入和迁出;没有自然选择;没有突变。②计算公式:当等位基因只有两个时(A、a),设A基因的频率为p,a基因的频率为q,则p+q=1。
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 。
易错提醒关于基因频率与基因型频率变化的三个易混警示(1)杂合子连续自交时,尽管基因频率不变,但后代的基因型频率会发生改变,表现为纯合子所占比例不断增大,杂合子所占比例不断减小。(2)在无基因突变、无迁入和迁出、具有各种基因型的个体生活力相同时,自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。(3)基因频率相同的两个种群,它们的基因型频率不一定相同;当基因型频率发生改变时,基因频率不一定发生改变。
典型例题某小岛上原有果蝇20 000只,其中基因型为MM、Mm和mm的果蝇分别占15%、55%和30%。若从岛外入侵了2 000只基因型为MM的果蝇,且所有果蝇均随机交配,则F1中m的基因频率约为(　　)A.43%B.48%C.52%D.57%答案:C
【变式训练】 1.某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3,且种群数量足够大、不发生基因突变、自然选择不起作用、没有迁入和迁出,则下列分析错误的是(　　)A.如果种群中个体间随机交配,该种群的子一代中aa的基因型频率为0.25B.如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率会发生改变C.如果该种群中个体只在相同基因型之间进行交配,其子一代中AA的基因型频率为0.4
D.如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配,AA的基因型频率会发生改变答案:B
解析:由分析可知,该动物种群中A基因的频率为0.3+1/2×0.4=0.5,a基因的频率为1-0.5=0.5。如果种群中个体间随机交配,则该种群的子一代中aa的基因型频率为0.5×0.5=0.25。由题意知,该种群数量足够大、不发生基因突变、自然选择不起作用、没有迁入和迁出,可以认为遵循遗传平衡定律。根据遗传平衡定律可知,该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率不会发生改变。如果该种群中个体只在相同基因型之间进行交配,即发生自交,其子一代中AA的基因型频率为0.3+0.4×(1/4)=0.4。如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配,AA的基因型频率会发生改变。
2.下列关于基因库的叙述,错误的是(　　)A.基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因B.生物个体总是要死亡的,但基因库却因种群中个体的繁殖而代代相传C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D.基因突变可改变基因库的组成答案:C
解析:基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因,由于个体之间存在差异,所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因。基因库中只要有一个基因发生变化,基因库的组成就一定会发生变化。
种群基因频率的变化及其影响因素
问题引领1.突变具有低频性,为什么能为生物进化提供原材料?基因重组不能产生新基因,为什么也能为生物进化提供原材料?提示:突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个体组成,而且每个个体的细胞内都含有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变,从而为生物进化提供原材料。
2.生物变异和自然选择哪个能决定生物进化的方向?为什么?提示:自然选择决定生物进化的方向。因为生物进化的方向是定向的,生物变异是不定向的,而自然选择是定向的,所以生物进化的方向是由定向的自然选择决定的。
3.从一个种群中随机抽出一定数量的个体,其中基因型为AA的个体占24%,基因型为Aa的个体占72%。一年后,种群中基因型为AA的个体占48%,基因型为Aa的个体占24%。该种群是否发生了进化?提示:该种群中A基因的频率为24%+72%×(1/2)=60%,a基因的频率为1-60%=40%。一年后,A基因的频率为48%+24%×(1/2)=60%,a基因的频率为1-60%=40%。种群的基因频率没有发生变化,生物没有进化。
4.自然选择的实质是什么?自然选择过程中,直接受选择的是基因型还是表型?提示:种群基因频率的定向改变。直接受选择的是表型。
归纳提升1.影响基因频率变化的因素(1)基因突变。基因突变可以产生新的基因,从而使基因的种类发生变化,进而导致基因频率的改变。(2)基因重组。基因重组可以形成多种多样的基因型,从而出现多种多样的表型,具有不同表型的个体对环境的适应能力不同。自然选择导致基因频率发生改变。
(3)自然选择。变异是不定向的,自然选择是定向的。通过自然选择,不适应环境的个体被淘汰,适应环境的个体生存下来并繁殖后代,使某些基因的频率增大,另一些基因的频率减小。(4)迁移。迁移必然导致基因的流动,若迁入群体较大,且迁入群体与原群体的某些基因的频率存在较大差异,则对原群体的基因频率有较大影响。
2.自然选择决定生物进化方向的原理
易错提醒(1)变异是不定向的,不能决定生物进化的方向,只能为生物进化提供原材料。自然选择是定向的,决定生物进化的方向。(2)自然选择直接作用于生物的表型而不是基因型,最终使种群的基因频率发生定向改变。
典型例题如果基因型为Aa的个体自交产生的后代在某一环境中的生存能力或竞争能力是AA=Aa>aa,则在长期的自然选择过程中,下列能正确表示A基因和a基因的比例变化的曲线是(　　)
解析:基因型为AA和Aa的个体生存能力较强,而基因型为aa的个体被淘汰的可能性最大,所以a基因的频率会降低;由于存在基因型为Aa的个体,a基因的频率不可能降至0。
【变式训练】1.下列关于基因频率与生物进化关系的叙述,正确的是(　　)A.种群基因频率的改变不一定引起生物的进化B.自然选择决定了生物变异和进化的方向C.生物进化的实质是种群基因频率的改变D.生物性状的改变一定引起生物的进化答案:C
解析:生物进化的实质是种群基因频率的改变,只要种群基因频率发生改变,生物就在进化。生物的性状受基因和外界环境的共同作用,性状改变,基因不一定改变,所以基因频率不一定改变,生物也不一定进化。自然选择决定生物进化的方向,但不能决定生物变异的方向。
2.腕足类动物海豆芽,从4亿年前出现至今面貌基本没变,也没有绝灭。对此现象的合理解释是(　　)A.自然选择对其不发挥作用B.海豆芽在漫长的年代中基因频率发生了较大变化C.海豆芽很少发生变异,适应性强D.海豆芽的生存环境基本没有改变答案:D解析:自然选择决定生物进化的方向,海豆芽的“面貌基本没变”,说明其生存环境基本没变。
探究抗生素对细菌的选择作用
问题引领1.抗生素对细菌进行选择的原理是什么?提示:一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
2.该实验是如何设计对照实验的?实验组设置多组的目的是什么?提示:在培养皿的底部画2条相互垂直的直线,将培养皿分为4个区域,接种后1个区域放置不含抗生素的纸片,另外3个区域放置含抗生素的纸片,观察它们之间的差异。实验组设置多组的目的,一是减少误差,二是由于突变频率很低,只有一组实验组不一定分离出耐药菌。
3.为什么培养基中抗生素滤纸片周围会出现抑菌圈?抗生素滤纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小?提示:因为滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌,使其不能形成菌落而出现抑菌圈。经过抗生素的持续多代筛选,细菌的耐药性越来越强,所以抗生素滤纸片周围的抑菌圈的直径会逐代变小。
归纳提升实验操作的注意事项(1)无菌操作:培养皿、涂布器、纸片必须进行灭菌处理;实验过程中要防止杂菌的污染,如在培养过程中,将培养皿倒置,可防止皿盖上的水珠落入培养基而造成杂菌污染;实验结束后,应将耐药菌、纸片、培养基等进行高温灭菌处理,以防止耐药菌扩散。(2)涂布菌液时,要尽量使接种的菌体均匀分布,这样可以减小实验误差。
(3)由于突变的低频性,一次筛选不一定能得到耐药菌,故要连续培养。应从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌进行培养,因为这个部位可能存在耐药菌。经过多次培养筛选后方可得到耐药菌。
典型例题抗生素对治疗因细菌感染而造成的疾病发挥着重要作用。但抗生素使用一段时间后,杀菌效果就会下降。用进化的观点解释,其原因是(　　)A.抗生素对细菌的选择作用B.细菌对抗生素的选择作用C.抗生素产品的质量下降D.人类的体质下降答案:A
解析:抗生素刚被使用的时候,能够杀死大多数细菌,但少数细菌由于发生了变异而具有抵抗抗生素的特性,进而生存下来,并繁殖后代。经过抗生素的长期选择,生存下来的基本都是耐药菌,抗生素的杀菌效果下降。
【变式训练】 长期使用克霉唑乳膏治疗足癣,药效会逐渐下降,原因是(　　)A.药物的使用量过少或药效不稳定B.药物使病原体慢慢产生了耐药性变异C.少数耐药性强的病原体存活下来并大量繁殖D.病原体经过长期努力适应了有该药物的环境答案:C
解析:足癣是由真菌引起的,在真菌种群中存在少数耐药性变异。使用克霉唑乳膏治疗足癣时,没有耐药性的变异类型被杀死,少数耐药性变异类型存活下来并大量繁殖,因此药效会逐渐下降。
耐药菌株的筛选分为初选和复选。首先在选择性培养基上(含菌株所耐药物)培养菌株。将初选的菌株做梯度稀释,再次在选择性培养基上进行培养,待生长出菌株,即完成了复选工作(复选根据情况可重复多次)。 所筛选出的菌株即认为是耐药菌株。
为了研究细菌对青霉素耐药性形成的机理,有人设计了如下实验方案。分析并回答下列问题。步骤一,取培养皿A若干(A1、A2、A3……),加入普通细菌培养基;取培养皿B若干(B1、B2、B3……),加入含有青霉素的细菌培养基。步骤二,将适量细菌培养液涂抹在培养皿A1的培养基表面,放在适宜的条件下培养一段时间,培养基的表面会出现一些菌落(细菌的群落)。
步骤三,用灭菌后的丝绒包上棉花制成一枚“印章”,在A1上轻轻盖一下,再在B1上轻轻盖一下,这样A1中的细菌就按一定的方位准确地“复制”到了B1之中。将B1培养一段时间后,B1中一定部位出现了少量菌落。步骤四,根据B1中菌落出现的方位,将A1中对应位置的菌落取出(见下图),均匀涂抹在A2的表面,培养一段时间后,培养基表面又会出现许多菌落。反复重复步骤三、四,在B2、B3……中保留下来的菌落越来越多。直到最后,所有“复制”到B中的菌落全部保留下来,都具有了对青霉素的耐药性。
(1)通过实验可以知道,细菌耐药性的产生首先是细菌出现　　　的结果,青霉素在细菌耐药性形成过程中起　　　的作用。(2)如果B1中没有菌落保留下来,实验就无法进行下去。若要使实验进行下去,可以采用的方法有　　　　　　　　。(3)与产生青霉素的青霉菌相比,细菌在结构上最显著的不同之处是　　　　　　　　　。 
答案:(1)基因突变　定向选择 (2)用各种射线或激光照射(或人工诱变)(3)没有由核膜包被的细胞核
解析:A系列为普通细菌培养基,B系列为含有青霉素的细菌培养基,在B系列上能生存的细菌为耐青霉素的细菌。实验采用扩大培养的方法,不断选择耐青霉素的细菌。用“印章”在A1中盖一下,再在B1中盖一下,是将A1中的菌种接种在B1上,在B1上能生存下来的是耐青霉素的细菌,根据B1中的菌落位置确定A1中的耐青霉素细菌的位置,并接种到A2中,再依次盖“印章”到B2,依次进行下去,可提纯分离到耐青霉素的细菌。若用“印章”的方法在B系列培养基上没有发现菌落,则说明A培养皿中无耐青霉素的细菌,可以采用人工诱变的方法进行处理,以得到所需要的细菌。细菌是原核生物,没有由核膜包被的细胞核。