【配套K12】[学习]江苏省南通市高中生物 第7章 现代生物进化理论 第2节现代生物进化理论的主要内

课题名称现代生物进化理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化
【学习目标】
1．解释种群、种群基因库、基因频率等概念
2．运用数学方法讨论种群基因频率的变化
3．说明突变和基因重组在生物进化中的作用
4．运用数学方法探究自然选择对基因频率变化的影响
5．说明自然选择在生物进化中的作用
【学习重点】
1、种群、物种、基因频率、隔离等概念
2、突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化过程中的作用
【学习难点】
1、基因频率的概念
2、自然选择对基因频率变化的影响
3、隔离在物种形成中的作用
【学习流程】
【自主先学】
活动一解释种群的概念
下面是种群的几个例子，请根据这些例子体会种群的概念。

一个池塘中所有的鲫鱼；一片草原上所有的斑马；
一片森林中所有的金丝猴；一片草地上所有的蒲公英。

（1）请根据以上例子给种群下个定义。

（2）种群中的各个体是简单的机械的叠加吗？它们之间存在着怎样的关系呢？
（3）在自然界没有哪个个体是长生不死的，该个体的表现型随着该个体的死亡而消失，那么决定该表现型的基因会不会随之消失呢？为什么？
（4）从以上分析可知，生物的进化不是个体的进化，而是的进化，生物进化的基本单位是。

【组内研学】
活动二：理解种群的基因库、基因频率的概念，学会计算基因频率和基因型频率。

（1）基因库的定义：一个种群中______个体所含有的___________。

（2）基因频率的定义：在一个种群基因库中，某个基因占全部_________数的比例，（如a 的基因频率＝a/（A＋a）×100%）。

（4）基因频率和基因型频率的计算：
①已知基因型个体数，计算基因频率：
常染色体遗传方式：
例1：某昆虫种群中，决定绿色翅的基因为A, 决定褐色翅的基因位a，从这个种群中随机抽取100个个体，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？
伴X染色体的遗传方式：
例2：在一个工厂中，男女职工各100名，女性中，色盲基因（X b）携带者为5人，色盲患者为1人；男性中色盲患者为8人，则X b的基因频率为：
②已知基因型频率，计算基因频率：
例3：某种群中AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%，那么 A、a的基因频率是多少？
③根据基因频率，计算基因型频率：
哈迪——温伯格定律：在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。

若种群中一等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q ，
则AA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。

例4：若某种群中基因型aa的频率为36%时，
则a的基因频率为________，A的基因频率为_________。

AA基因型频率为；Aa基因型频率为。

活动三：用数学方法讨论种群内基因频率的变化
某昆虫种群中AA占30%，Aa占60%，aa占10%。

自由交配产生子一代时同时满足以下五个条件：
①种群足够大
②所有雌雄个体都能自由交配并产生后代
③没有个体从这个群体中迁入和迁出
④自然环境对这一对相对性状没有影响
⑤基因A和a都不会发生突变
（1）将计算结果填在下表中：
（2）从上述计算结果看，你们发现了什么规律？
（3）自然界的种群中，会出现这种情况吗？为什么？
【交流促学】
活动四：了解变异对种群基因频率的影响，并理解变异在进化中的作用。

回忆所学生物变异的类型，思考并完成下列任务：
（1）可遗传变异的来源有哪些？结合自然选择学说，分别说明各种变异对基因频率的影响。

（2）生物自发突变的频率很低，而且突变大多是有害的，为什么它还能够作为生物进化的原材料呢？
活动五：用数学方法探究自然选择对种群基因频率变化的影响，并理解自然选择在进化中的作用
根据提供的材料，合作完成以下探究方案
材料1：桦尺蠖生活在英国曼彻斯特附近的森林地区的树上，树上布满了地衣（白色），白色桦尺蠖由于和树干颜色相似，不容易被天敌发现，所以遗传基因很容易被保存下来。

而黑色的桦尺蠖则很容易被天敌发现所以数量越来越少。

后来，曼彻斯特地区随着工业的发展，工厂排出的黑烟使地衣不能生存，而且树皮裸露并被熏成黑褐色，这时反而黑色的桦尺蠖更容易生存下来，且白色桦尺蠖骤减。

材料2：1870年，桦尺蠖种群的基因型频率如下：SS 10% 、Ss 20% 、ss 70% ，S基因的频率20% ，s基因的频率 80% ，在树干逐渐变黑的环境下，对浅色个体生存不利，使得浅色个体每年减少10% ，黑色个体每年增加10% 。

提示：（1）该种群每年的基因型频率=该基因型个体数/该种群个体的总数
（2）不同年份该种群个体总数可能有所变化
1．探究问题：为什么种群中s基因（决定浅色性状）的频率越来越低？
2．作出假设：分析材料1 ，你能对以上问题作出什么样的假设？
3．验证假设：
（1）利用材料2中假设的情景数据，计算在第3—4 年间，该种群每年的基因型频率和每年的S和s的基因频率，填入下表：
（2
4．思考并讨论：
（1）树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
（2）在自然选择过程中，直接选择的是基因型还是表现型？为什么？
（3）决定生物进化方向的是什么？生物进化的实质是什么？
【反馈评学】
1．现在许多学者认为，生物进化的基本单位是（）A．生物个体 B．同种生物的全部个体 C．种群 D．生活在一起的全部生物
2．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是（）A．一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B．生物的个体总是要死亡的，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
3．以下属于种群范畴的是（）
A．一座山上所有的马尾松 B．一块草地上所有的昆虫
C．一个池塘内所有的鱼类 D．一个公园内所有的树木
4．在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18%，基因型为Aa 的个体占78%，aa的个体占4%，基因A和a的频率分别是：（）
A．18%，82% B．36%，64%
C．57%，43% D．92%，8%
5．在豚鼠中，黑毛对白毛是显性，如果基因库是，90%是显性基因B，10%是隐性基因b，则种群中基因型为BB、Bb、bb的频率分别是（）
A．81%、18%、1% B．81%、9%、1%
C．18%、81%、1% D．45%、45%、10%
6．下列关于现代生物进化理论的说法，错误的是（）A．生物进化的基本单位是个体 B．突变和基因重组产生进化的原材料
C．进化的实质是种群内基因频率的改变 D．自然选择决定生物进化的方向
7．现代生物进化理论认为，生物进化的方向取决于（）A.基因突变 B.基因重组 C.自然选择 D.隔离类型
8．已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。

在一个有30000人的人群中，蓝眼的人3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。

那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为。

9．果蝇是常用的遗传学研究的试验材料，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的全部基因统称为种群的。

（2）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，A的基因频率为，a的基因频率为。

（3）假定残翅（v）的基因突变率为10-5，由于在正常环境条件下，残翅果蝇难以生存，结果长翅（V）类型个体逐渐增多，V基因频率也随之升高，经过许多代以后，长翅类型成为该种群中的常见类型。

与其他突变类型相比，残翅个体数要少得多，这一现象说明。

（4）通过对果蝇及其他的群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是。

10．在一个海岛上，一种海龟中有的脚趾是连趾（ww），有的脚趾是分趾（WW、Ww），连生的脚趾便于划水，游泳能力强，分趾则游泳能力较弱。

若开始时，连趾和分趾的基因频率各为0.5，当海龟数量增加到岛上食物不足时，连趾的海龟容易从海水中得到食物，分趾的海龟则不易获得食物而饿死，若干万年后，基因频率变化成W为0.2，w为0.8。

请问：
（1）该种群中所有海龟所含的基因称为该种群的。

基因频率变化后，从理论上计算，海龟种群中连趾占整个种群的比例为；分趾的海龟中杂合子占整个种群的比例为。

（2）导致海龟种群的基因频率变化的原因是什么？。