1、第第 26 课时课时 种群是进化的基本单位种群是进化的基本单位() 目标导读 1.阅读教材，概述现代综合进化论的主要内容。2.在了解种群、基因库、等位基 因频率的基础上，掌握计算等位基因频率的方法。 重难点击 哈迪温伯格平衡的含义及应用。 一 现代综合进化论 在 20 世纪的上半叶， 随着遗传学和细胞学的发展， 生物学家将达尔文的理论与孟德尔的遗传 学相结合形成了现代综合进化论。结合教材 P108内容，思考下面的问题。 1达尔文的自然选择学说 (1)基本观点 (2)进步意义 合理解释了生物进化的原因遗传、变异和自然选择三者综合作用的结果。 揭示了生命现象的统一性的原因所有的生物都有共同的祖先。
2、 科学解释了生物的多样性和适应性长期自然选择的结果。 (3)局限性 对于遗传和变异的本质，达尔文还不能做出科学的解释。 生物进化的解释也局限于个体水平。 达尔文强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。 2现代综合进化论的基本观点 (1)种群内存在着因随机突变和重组而产生的遗传变异，自然选择决定生物进化的方向。 (2)进化的实质是种群内等位基因频率的改变。 (3)突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制，物种形成导致了生物的多样性。 3通过上述分析试比较两者的共同点和不同点 (1)共同点：都能解释生物进化的原因、生物的多样性和适应性。 (2)不同点：达尔文自然选择学说没有阐
3、明遗传和变异的本质及自然选择的作用机理，而现代 综合进化论克服了这个缺点；达尔文的进化论着重研究生物个体的进化，而现代综合进化论 则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。 归纳提炼 种群是生物进化的基本单位的理解 个体死亡以后，其体内所含的基因也就消失，所以个体不可能是生物进化的基本单位。种群 所含的基因不会因为个别个体的死亡而消失，因为个体死亡前一般会经过生殖产生新的一代 而使其基因得以保持。经过种群的长期发展才会形成生物进化的现象，所以种群才是生物进 化的基本单位。 活学活用 1下列关于达尔文的自然选择学说和现代综合进化论的叙述中，不正确的是( ) A达尔文的自然选择学说和现代综合
4、进化论都承认生物是进化的 B达尔文对遗传与变异在生物进化中所起的作用不了解 C达尔文认为个体是生物进化的基本单位，而杜布赞斯基认为种群才是生物进化的基本单 位 D无论是达尔文还是杜布赞斯基都承认进化的实质是种群内等位基因频率的改变 答案 D 解析 达尔文的自然选择学说的局限之处就是对于遗传和变异的本质，还不能做出科学的解 释，没有从种群等位基因频率改变的角度认识进化的实质。 二 种群的基因 1种群 如图所示，种群是同种生物在特定环境空间内和特定时间内的所有个体的集群。种群内的个 体不是机械地集合在一起，而是通过种内关系组成一个有机整体，彼此之间可以交配，并通 过繁殖将各自的基因传给后代。所以，
5、种群是生物繁殖和进化的基本单位。 小贴士 (1)两个要素：“同种”和“所有个体”。 (2)两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群 是不存在的。 2基因库、等位基因频率、基因型频率 种群在分类学、遗传学、生态学研究中都是基本单位，因此，我们先来探讨一下种群的基因 库。结合材料，完成下面的思考： 材料 绵羊的毛色受一对等位基因的控制， 白色(W)对黑色(w)为显性。 假设一个由 10 只绵羊 组成的种群，其中 2 只黑羊，8 只白羊。白色个体中有 2 只杂合体(基因型 Ww)和 6 只纯合体 (基因型 WW)。个体的基因型与种群的基因库如图所示： (1)
6、由上图分析归纳：概念：一个生物种群中的全部个体所含有的全部遗传信息，被称为种 群的基因库。 基因库会不会伴随着个体的死亡而消失？ 答案 个体所携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，但是个体会通过繁殖把自身的 基因传给后代，所以基因库不会伴随着个体的死亡而消失，而是在代代相传中得到保持和发 展。 (2)比较基因型频率、等位基因频率和基因库 比较 项目 含义 范围 基因型频率 该基因型个体数 种群个体总数 100% 种群 等位基因频率 该基因数 全部等位基因数100% 基因库 种群中的全部基因 (3)根据上面的探究分析材料数据，试计算： 该基因库中控制毛色的等位基因的总数为 20 个。 等位基
7、因 W 和 w 分别在该基因库中的等位基因频率分别为 0.7、0.3。 WW、Ww 和 ww 三种基因型频率分别为 60%、20%、20%。 这是因为：a.每只绵羊个体中有两个决定毛色的等位基因，所以 10 只绵羊共有 20 个决定毛 色的等位基因。 b等位基因 W 的频率(622) 200.7，则等位基因 w 的频率10.70.3。 cWW 基因型频率为 6 10100%60%，同理，Ww 基因型频率为 20%，ww 基因型频率为 20%。 (4)如果显性等位基因频率用字母 p 表示，隐性等位基因频率用字母 q 表示。根据你对上述绵 羊种群等位基因频率的计算结果思考： 用公式表示 p 和 q
8、 之间的关系：pq1； 等位基因频率的取值范围是 01； 当某一等位基因频率为 1 时，该种群的基因型和表现型将会如何？ 答案 当某一等位基因频率为 1 时，该种群的基因型和表现型都只有一种。 3哈迪温伯格平衡 对于个体数量众多的种群，我们不可能知道它的每一个个体的基因型。试通过下面的分析， 学会在知道样本表现型的情况下，如何对等位基因频率作出判断。 现在仍然以一个绵羊种群为例，假设其基因库中等位基因频率：显性等位基因频率(W)：p 0.7，隐性等位基因频率(w)：q0.3。 同时该种群还满足了以下条件：种群规模是极大的；种群内个体间随机交配；没有突 变的发生；没有迁出和迁入；没有发生自然选择
9、。 (1)结合所学知识，完成下表中等位基因频率(配子频率)与后代基因型频率的关系 (2)由(1)可知在该种群后代中： WW 基因型频率 Ww 基因型频率 ww 基因型频率 p20.720.49 2pq20.7 0.30.42 q20.320.09 (3)由(2)分析该后代中显性等位基因频率(W)：p0.7；隐性等位基因频率(w)：q0.3。 (4)由上述分析可知，由于等位基因频率保持不变，它们产生的配子频率也不会改变，因此下 一代的基因型频率也不会改变。 (5)由上述探究试归纳哈迪温伯格平衡的内容：如果没有某种改变力作用于这个种群，其等 位基因频率会一代接一代的稳定不变，保持遗传平衡。 (6)
10、哈迪温伯格定律告诉我们，如果种群的等位基因频率没有改变，进化就没有发生。 归纳提炼 1遗传平衡定律(哈迪温伯格定律) 当等位基因只有两个(A、a)时，设 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p2，Aa 的频率2pq，aa 的频率q2。如果一个种群达到遗传平衡，其基因频率应 保持不变。 2计算常染色体遗传和伴性遗传等位基因频率 用 NAA、NXAY分别表示该基因型的个体数，用 PAA、PXAY表示该基因型的频率，用 p、q 表 示 A、a 的基因频率。 (1)常染色体遗传方式 p 2NAANAa 2NAANAaNaaPAA 1 2PAa q 2NaaNAa
11、2NAANAaNaaPaa 1 2PAa (2)伴 X 染色体遗传方式 p 2NXAXANXAXaNXAY 2NXAXANXAXaNXaXaNXAYNXaY q 2NXaXaNXAXaNXaY 2NXaXaNXAXaNXAXANXaYNXAY 3特别提醒 (1)根据公式计算等位基因频率和基因型频率，如果基因位于常染色体上，就不必考虑性别问 题，特别是在理想条件下，符合哈迪温伯格定律，可以直接代入公式进行计算。 (2)只要群体不发生变化，不论自由交配或自交，等位基因频率都不发生改变；但自由交配的 基因型频率不变，自交基因型频率会发生变化。 (3)在种群中一对等位基因频率之和等于 1，基因型频率之
12、和也等于 1。 活学活用 2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，请回答： (1)该种群中 a 基因的频率为_。 (2)假定该动物种群只在相同基因型之间进行交配， 则理论上该种群的子一代中 AA、 Aa 和 aa 的基因型频率分别为_、_和_；如果子一 代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中 AA、Aa 和 aa 的基因型频率 _(会、不会)发生改变。 (3)如果该种群达到了遗传平衡，则理论上该种群的子一代中 aa 的基因型频率为_； 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、不会)发生改变。 答案 (1)0.5 (2
13、)0.4 0.2 0.4 会 (3)0.25 不会 解析 (1)AA0.3、Aa0.4、aa0.3，所以 a0.41/20.30.5。 (2) AA0.3， Aa0.4， aa0.3， 题目中叙述的情况相当于植物的自交， 结果如下： 0.3 (AAAA) 得到 0.3AA，0.4( AaAa)得到 0.1AA、0.2Aa、0.1aa,0.3 (aaaa)得到 0.3 aa，所以相同基因 型之间进行交配，后代中 AA0.30.10.4、Aa0.2、 aa0.30.10.4，同理可以计算 该代相同基因型个体之间的交配后代中 AA0.45、Aa0.1、aa0.45，所以基因型频率会发 生改变。 (3
14、)由 a0.5， 可以计算出后代中 aa 的基因型频率是(0.5)20.25， 且该基因型的频率不会发生 改变。 现代综合进化论 种群内存在着因随机突变和重组而产生 的遗传变异 进化的实质：种群内等位基因频率的改变 种群的基因 基因库和等位基因频率 哈迪温伯格平衡 1现代综合进化论的核心是( ) A自然选择学说 B遗传和变异的本质 C生存斗争 D隔离是物种形成的必要条件 答案 A 2下列关于基因库的叙述，不正确的是( ) A一个生物种群中的全部个体所含有的全部遗传信息叫做这个种群的基因库 B生物个体会死亡，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传 C种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因 D基因
15、突变可改变基因库的组成 答案 C 解析 种群中的每个个体含有种群基因库中的部分基因。 3下列关于等位基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是( ) A一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变一定导致等位基因频率的改变 B一个种群中，控制一对相对性状的等位基因频率之和为 1 C基因型为 Aa 的个体自交后代所形成的种群中，A 基因的频率大于 a 基因的频率 D因色盲患者中男性数量大于女性，所以男性群体中色盲的等位基因频率大于女性群体 答案 B 解析 等位基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，基因型 频率的改变不一定导致等位基因频率的改变。控制一对相对性状
16、的等位基因频率之和为 1。 适应环境的个体得到保留，它可以是隐性等位基因控制的性状，也可以是显性等位基因控制 的性状，所以无法判断是 A 还是 a 的等位基因频率高，由于男性中只有一条 X 染色体，色盲 为伴 X 隐性遗传病，故男性患色盲的概率大于女性，但是色盲基因在男性群体和女性群体中 等位基因频率是相同的。 4一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个有 640 只浅色蛾和 369 只深色蛾的群体，该群体处于哈迪温伯格平衡状态，那么该群体中有 多少只蛾是杂合体？_。 答案 323 只 解析 设显性等位基因频率为 p，隐性等位基因频率为 q。根据(pq)2p
17、22pqq21，已 知 q2640/(640369)0.63，因此 q0.8。又因为 pq1，因此 p1q10.80.2， 故 2pq20.80.20.32。根据哈迪温伯格平衡定律，杂合体(Aa)在群体中应为： 2pq(640369)0.321 009323。 5果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇约有 104对基因，现有一黑腹果 蝇的野生种群，约有 107个个体，请分析回答以下问题。 (1)该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的_，经观察，该种群中 果蝇有多种多样的基因型，分析其产生原因，是在突变过程中产生的_，通过有 性生殖过程中的_而产生的， 使种群中产生了大量的可遗
18、传的_， 其产生的方向是_， 它们都能为生物进化提供_ _。 (2)假定该种群中每个基因的突变率都是 10 5， 那么在该种群中每一代出现的基因突变数约是 _。 (3)随机从该种群中抽出 100 只果蝇，测知基因型 AA(灰身)35 只，Aa(灰身)60 只，aa(黑身)5 只，则 A 基因的频率为_，a 基因的频率为_。 (4)通过对果蝇及其他生物的群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是_， 生物进化的实质是_。 答案 (1)基因库 等位基因 基因重组 变异 多向的 原材料 (2)2106个 (3)65% 35% (4)种群 种群内等位基因频率的改变 解析 (1)突变和基因重组提供生物进化的原材料，基因突变产生等位基因，基因重组会使生 物产生多样性，但它们都是多向的。(2)由于每个个体含有约 2104个基因，每个基因的突变 率为 10 5，而整个种群中含有的个体数约为 107，所以突变数目约为：2104105107 2106(个)。(3)A% 2AAAa 2AAAaaa100% 23560 2100 100%65%，由于 A 与 a 两者等 位基因频率之和为 1，所以 a 基因的频率为 35%。(4)生物进化的实质即为种群内等位基因频 率的改变。
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