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教案配套ppt课件

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教案配套ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了知识概览，实验步骤，答案C等内容，欢迎下载使用。
目 标 素 养1.认同种群是生物繁殖和进化的基本单位;举例说明种群内的某些可遗传的变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。2.理解种群基因库、基因频率等概念,用数学方法探讨自然选择使种群基因频率发生改变。3.通过探究抗生素对细菌的选择作用,理解耐药菌的出现是可遗传变异的结果,耐药菌比例的增大是抗生素选择的结果,建立正确使用抗生素的科学观念。
一、种群和种群基因库1.种群(1)概念:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。例如,一片树林中的全部猕猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一个种群。(2)特点:种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群是生物繁殖的单位。2.基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。
3.基因频率(1)概念:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值。(2)计算
微点拨判断种群的“三要素”(1)生活在一定区域;(2)同种生物;(3)全部个体的集合。
微思考1一个种群中的一个个体中的基因是不是一个基因库?为什么?提示:不是。基因库指的是一个种群中全部个体所含有的全部基因。
微判断1一个种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。判断下列相关表述是否正确。(1)一个池塘中全部的鱼是一个种群。(　　)(2)一个种群中某个基因占所有基因数的比值叫作基因频率。(　　)(3)自然选择过程中,直接受选择的是表型。(　　)(4)在环境条件保持稳定的前提下,种群的基因频率不会发生变化。(　　)(5)若亲子代间基因频率不变,基因型频率也一定不变。(　　)
微训练1 从某种群中随机抽取200个个体,测得基因型为AA、Aa、aa的个体分别是60个、100个、40个。该种群中A与a的基因频率分别是(　　)A.80%、20%B.45%、55%C.55%、45%D.40%、60%答案:C解析:由题意可知,该种群抽取的200个个体中,AA=60个, Aa=100个,aa=40个,根据基因频率的概念, A=(60×2+100)/(200×2)×100%=55%, a=(40×2+100)/(200×2)×100%=45%。
二、种群基因频率的变化
2.可遗传的变异提供了生物进化的原材料的原因(1)可遗传的变异类型的形成: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。(2)可遗传的变异的特点:随机的、不定向的。(3)可遗传的变异的结果:只提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。(4)可遗传的变异的利与害:突变的有害和有利也不是绝对的,这往往取决于生物的生存环境。
3.自然选择对种群基因频率变化的影响(1)原因:不断淘汰发生不利变异的个体,选择保留发生有利变异的个体。(2)选择的对象①直接作用对象:个体的表型。②最终选择的对象:决定表型的基因。(3)选择的结果①基因方面:种群基因频率会发生定向改变。②生物性状方面:导致生物朝着一定的方向不断进化。
微思考2有人说所有的生物变异均可为生物进化提供原材料,这种说法正确吗?提示:不正确,不可遗传的变异不能为生物进化提供原材料。
微判断2从基因水平看,生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。判断下列相关表述是否正确。(1)生物进化的实质是种群基因频率的变化。(　　)(2)自然选择决定了生物变异和进化的方向。(　　)(3)从根本上讲,没有突变就没有生物的进化。(　　)(4)突变具有低频性,不能为生物进化提供原材料。(　　)(5)有害突变不能成为生物进化的原材料。(　　)(6)所有变异都不能决定生物进化的方向,但都能提供进化的原材料。(　　)
三、探究抗生素对细菌的选择作用1.实验原理一般情况下,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。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
微思考3实验过程中为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌?提示:抗生素能够杀死细菌,抑菌圈边缘抗生素浓度较低,可能存在具有耐药性的细菌,因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
微判断3一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异细菌可能产生耐药性。判断下列有关表述是否正确。(1)抗生素诱发细菌产生基因突变,使细菌中出现耐药性强的个体。(　　)(2)实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。(　　)(3)纸片放到对应区域后,将培养皿盖上皿盖并直接置于37 ℃的恒温箱中培养。(　　)
微训练2随着全球范围内抗生素的大量使用,耐药菌不断出现,它可以通过多种途径对抗生素产生抗性。下列关于抗生素对细菌耐药性的产生所起作用的叙述,正确的是(　　)A.抗生素的不断使用,使细菌逐渐适应而产生耐药性B.细菌的变异是不定向的,抗生素对细菌进行了定向选择C.细菌的变异是定向的,抗生素对细菌进行了定向选择D.抗生素使细菌产生了定向变异答案:B
解析:根据现代生物进化理论可知,细菌耐药性本来就存在,不是抗生素使细菌产生耐药性,且变异是不定向的;耐药性强的原因是抗生素对细菌进行了定向选择。
一 种群基因组成的变化问题探究资料1　金鱼是人类选育的一类外观特征明显的观赏鱼,从遗传学上看,金鱼都是鲫鱼的“变种”,不同外观的金鱼可以杂交。如图是表型差异很大的各种金鱼组成的一群金鱼。
资料2　某昆虫种群中,绿色翅的基因用A表示,褐色翅的基因用a表示,从该种群中随机抽取100个个体,发现AA、Aa、aa的个体分别有30个、60个、10个。
请思考并回答下列问题。1.资料1中这些金鱼的外观不完全相同,它们所含有的基因相同吗?是否属于一个种群?提示:这些金鱼所含有的基因不完全相同,因此表现出不同的性状。它们是一个种群。2.请根据所学知识分析导致种群基因库改变的因素有哪些。提示:基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入和迁出等。
3.资料2中A基因的个数是多少?a基因的个数是多少?A和a的基因频率分别是多少?
4.若已知某种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为p1、p2、p3,请总结规律计算A的基因频率。提示:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=p1+1/2p2。
归纳总结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有关计算(1)根据定义计算基因频率
(2)根据基因型频率计算基因频率①常染色体上基因频率的计算一对等位基因中某基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+(1/2)×杂合子的基因型频率。例如,A基因的频率=AA的基因型频率+(1/2)×Aa的基因型频率。②X染色体上基因频率的计算
3.突变和基因重组产生进化的原材料(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的,因此它们只提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。(3)变异的有利和有害是相对的,由生存环境决定。
4.自然选择决定生物进化的方向(1)原理分析
(2)实例分析(桦尺蛾体色进化)
由以上实例可以看出,生物进化实质上是种群基因频率发生改变,即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐增大,反映该基因控制的性状对环境的适应能力较强。
典例剖析【例1】 桦尺蛾的体色受一对等位基因控制,其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组,分别迁移到A、B两个区域,A地是煤炭工业重镇,B地是闭塞的山区,数年后抽样调查,结果如下表所示。下列有关说法错误的是(　　)
下列有关说法错误的是(　　)A.A地种群内S基因的频率为89%,B地种群内S基因的频率为6%B.A地种群内的大部分s基因突变为S基因,故S基因的频率升高C.从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的D.从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化答案:B
解析:由题表数据可知,A地种群内S基因的频率=(80×2+18)/(80×2+18×2+2×2)×100%=89%,s基因的频率=1-89%=11%;而B地种群内S基因的频率=(2×2+8)/(2×2+8×2+90×2)×100%=6%,s基因的频率=1-6%=94%。可见A地种群内控制黑色的S基因的频率较高,而B地种群内控制浅色的s基因的频率较高,这些不同与这两个种群的生活环境有关。A地种群生活在污染严重的环境中,而B地种群生活在基本未受污染的环境中,可见生物进化的实质是自然选择使生物的基因频率发生改变。
学以致用1.在一个随机交配的中等大小的种群中,经调查发现控制某性状的基因型只有两种:AA基因型的频率为20%,Aa基因型的频率为80%,aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机交配繁殖一代后,AA基因型的个体占(　　)A.1/5　　　B.1/4C.3/7D.11/21答案:C
解析:由题干信息可知,亲代中,A基因的频率为20%+80%×(1/2)=60%,a基因的频率为80%×(1/2)=40%。随机交配得到的子一代的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa =(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%) =36%∶48%∶16%。又因aa基因型为致死型,故随机交配繁殖一代后,AA基因型的个体占36%/(36%+48%)=3/7。
二探究抗生素对细菌的选择作用问题探究一定浓度的抗生素会杀死细菌,有些细菌也会对抗生素产生抗性。请结合“探究抗生素对细菌的选择作用”实验,讨论分析并回答下列问题。
1.本实验的培养条件下,耐药菌所产生的变异是有利还是有害的?怎么理解变异是有利还是有害的?提示:有利的。变异的有利或有害取决于生物所处的环境条件,在本实验的环境条件下,耐药性细菌的存活率高,故为有利变异。判断变异的有利或有害应该以变异是否有利于生物适应所处的环境为标准,而不是看对人类是否有益。
2.在放有抗生素纸片的区域出现透明圈的原因是什么?提示:含有抗生素的纸片放在培养基上,抗生素会向四周扩散,浓度越来越小,在细菌的敏感浓度范围内,抗生素会杀死细菌,因此出现了没有细菌生长的抑菌圈。3.细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗?为什么?提示:不是。细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变,而基因突变是不定向的。4.实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等怎样处理?提示:进行高温灭菌处理。
归纳总结1.实验结果与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;区域②③④抑菌圈的平均直径逐代减小。2.实验结论①细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异的结果;②抗生素的选择作用导致耐药菌的比例逐渐升高。
3.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,因为这个部位存在耐药菌的可能性大。经过多次培养筛选后方可得到耐药菌。
典例剖析【例2】 “超级细菌”因具有NDM基因,耐药性极强,现存抗生素均不能有效将其杀灭。下图是超级细菌进化的基本过程。下列分析正确的是(　　)A.图中a表示细菌的变异,可能是基因突变或基因重组B.不同性状细菌之间的不同变异是超级细菌进化的必要条件C.图中b表示的是定向进化过程D.抗生素的滥用会导致NDM基因的出现和该基因频率的增加
解析:细菌不进行有性生殖,不发生基因重组,A项错误。基因频率的变化是超级细菌进化的必要条件,B项错误。抗生素的选择作用使细菌发生定向进化,C项正确。NDM基因的出现是基因突变所致,抗生素的滥用只会使该基因频率增加,D项错误。
学以致用2.某种药物问世时,可治疗病毒性感冒,并且治疗效果很好,但几年后疗效降低。其根本原因可能是(　　)A.病毒接触药物后,慢慢地产生了耐药性B.病毒为了适应环境,产生了耐药性变异C.经药物的选择,耐药性个体逐渐增多,耐药性不断增强D.药量过少,病毒产生了耐药性变异答案:C
解析:病毒的耐药性不是因接触药物而诱发的,也不是为了适应有药物的环境而“主动”产生的。病毒本身会发生各种各样的变异,在没用该药物的时候,抗该药物的变异类型就已经存在,只是在没使用该药物前显示不出其生存优势;当使用该药物后,药物的选择作用使这种变异类型的个体在生存斗争中被保留下来,并繁殖后代,其耐药性不断增强,使药物疗效降低。
1.下列有关种群的叙述,错误的是(　　)A.种群是生物进化的基本单位B.种群内的个体彼此可以交配C.种群是同种个体的机械集合D.种群是生物繁殖的基本单位答案:C解析:同一种群的不同个体相互联系,并通过交配保持一个共同的基因库,因此,种群不是同种个体的机械集合。
2.根据现代生物进化理论,下列说法正确的是(　　)A.自然选择决定生物变异和进化的方向B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变C.种群内基因频率的改变在世代间具有连续性答案:C
解析: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,A项错误。生物进化的实质是种群基因频率的改变,B项错误。在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,在世代间具有连续性,C项正确。当种群数量下降时,各基因型的个体减少,某种基因可能因该基因型的个体偶然死亡而丢失,所以这种改变的偶然性会增大,D项错误。
3.某相对独立的海岛上,原有果蝇20 000只,其中基因型为AA、Aa和aa的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为AA的果蝇,且所有果蝇均随机交配,则理论上F1中A的基因频率约是(　　)A.43%　　B.48%C.52%　D.57%答案:B
解析:原海岛上基因型为AA的果蝇的数量为20 000×15%= 3000(只),基因型为Aa的果蝇数量为20 000×55%=11 000(只),基因型为aa的果蝇数量为20 000×30%=6 000(只),入侵2 000只基因型为AA的果蝇后,基因型为AA的果蝇数量为5 000只,该岛上果蝇种群总数量为22 000只,所以各种基因型的果蝇的基因型频率分别为AA=5 000÷22 000=5/22,Aa=11 000÷22000 =11/22=1/2,aa=6 000÷22 000=6/22=3/11,故A的基因频率=5/22+(1/2)×(1/2)=21/44≈48%。
4.某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫,至1967年中期停用。下图是1964—1969年间蚊子幼虫基因型频率的变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因,S表示野生敏感型基因。据图回答下列问题。
(1)R基因的出现是　　　　　　的结果。 (2)在RR基因型频率达到峰值时,RS、SS基因型频率分别为4%和1%,此时R基因的频率为　　　　。 (3)1969年中期RR基因型几近消失,表明在不再使用杀虫剂的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力　　　　。 (4)该地区从此不再使用杀虫剂,预测未来种群中,最终频率最高的基因型是　　　　,原因是　  　。 
答案:(1)基因突变(2)97%(3)低(4)SS　在不使用杀虫剂的环境下,持续的选择作用使R基因频率越来越低