第十九节 现代生物进化理论的主要内容一.docx
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第十九节现代生物进化理论的主要内容一
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)
主讲:
黄冈中学生物高级教师 童金元
一、种群是生物进化的基本单位
1、种群的概念
种群是生活在一定区域的同种生物的全部个体。
种群是生物繁殖的基本单位。
个体间彼此交配,通过繁殖将自己的基因传递给后代。
生活在这里的每一种动物、植物和微生物都构成一个个种群。
生物个体通过繁殖将自己的基因传递给后代。
2、基因库
一个种群中全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库,其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。
这些金鱼各自有自己的基因,共同构成了种群的基因库。
它们各自的基因都是基因库的一部分。
个体间的差异越大,基因库也就越大。
3、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率叫基因频率。
生物进化其实就是种群基因频率改变的过程。
人类把鲫鱼的后代培育成金鱼,实质就是通过选择改变基因频率。
从图中看,显然红色基因的频率显著提高了。
基因频率的计算:
例1、某昆虫种群中,绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位a,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?
A基因数=2×30+60=120个
a基因数=60+2×10=80个
A的频率=
=60%
a的频率=
=40%
例2、抽样调查某地100位女性和100位男性发现:
女性中有5位色盲患者和20位携带者,男性中有15位色盲患者,则该地色盲基因的频率约是多少?
4、基因型频率
在一个种群中,某基因型个体占全部个体的比率。
基因型频率的计算(遗传平衡定律)
若A的频率=p a的频率=q
则AA=p2 Aa=2pq aa=q2
p2+2pq+q2=1
总结:
A的频率+a的频率=1
AA+Aa+aa=1
例3、在一个足够大的种群中,A的频率是0.4,a的频率是0.6,若各种条件稳定不变,则该种群中AA、Aa、aa的基因型频率各是____________________?
答案:
0.16 0.48 0.36
二、突变和基因重组产生进化的原材料
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。
实例1、由于突变和基因重组,桦尺蠖形成了不同的体色。
突变的有利和有害并不是绝对的,它取决于生物的生存环境。
实例2、在经常刮大风的海岛上,无翅或残翅的昆虫特别多。
思考:
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。
为什么还能够改变种群中的基因频率呢?
它为什么还能够作为生物进化的原材料?
例如:
果蝇约有104对基因,假定每个基因的突变率都是10-5,若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体),那么每一代出现基因突变数是多少呢?
总结:
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,从而使种群出现大量的可遗传变异。
由于基因突变和重组都是随机的、不定向的,因此它们只是提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。
“探究自然选择对种群基因频率的影响”
三、自然选择决定生物进化的方向
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。
-返回-
同步测试
一、单项选择题
1、下列关于基因频率的叙述中,正确的是(B )
A.某种群中某基因的突变率
B.某种群中某种基因的出现比例
C.某种基因在基因库中所占的比例称为基因频率
D.一对等位基因的基因频率之和为1/2
2、若一个群体中,某一性状出现的频率增加,这很可能是( A)
A.这个性状对环境具有很强的适应性
B.该群体中具此性状的纯合体多
C.这个性状的出现是由环境条件引起的
D.控制这个性状的基因为隐性
3、某植物种群中,AA个体占16%,aa个体占36%,该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为(C)
A.增大,不变;不变,不变
B.不变,增大;增大,不变
C.不变,不变;增大,不变
D.不变,不变;不变,增大
4、在某动物种群中,基因型AA占24%、Aa占72%、aa占4%。
这三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力为AA=Aa>aa,则在长期的选择过程中,下列较能正确表示A基因和a基因之间比例变化的图是(D )
5、某小麦种群中TT个体占20%,Tt个体占60%,tt个体占20%,由于某种病害导致tt个体全部死亡,则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是(B )
A.50%、50% B.50%、62.5%
C.62.5%、50% D.50%、100%
6、在某一人群中,调查得知,隐性性状为16%,问该性状不同类型的基因型频率是多少(按AA、Aa、aa排列)(A )
A.0.36 0.48 0.16
B.0.48 0.36 0.16
C.0.16 0.48 0.36
D.0.16 0.36 0.48
7、在一种群中,基因型AA的比例占25%,基因型Aa的比例占50%,基因型aa的个体比例为25%,已知基因型aa的个体无繁殖能力,基因型AA和Aa的个体的繁殖能力相当,则在随机交配产生的后代中,具有繁殖能力的个体所占比例为(B )
A.3/4 B.8/9
C.1/9 D.1/16
8、下列说法正确的是( C)
A.某池塘里的全部绿藻构成一个种群
B.种群中每个个体含有该种群基因库的全部基因
C.自然界中种群的基因频率总在不断变化,基因频率的变化是使基因库变化的原因
D.自然选择是影响基因频率的唯一因素
9、有关基因频率和生物进化的关系,以下说法正确的是(A )
A.生物只要发生进化,基因频率就会改变
B.只有在新物种形成时才发生基因频率的改变
C.基因频率的改变不一定引起生物的进化
D.生物在进化过程中不一定引起基因频率的改变
10、“基因突变对绝大多数个体是不利的,但却是生物进化的重要因素之一。
”你认为这一说法(A )
A.正确。
基因突变虽对多数个体不利,但它为自然选择提供了材料,为物种进化奠定了基础
B.正确。
基因突变虽对多数个体不利,但基因突变的方向与生物进化的方向是基本一致的
C.不正确。
因为基因突变不利于个体的繁殖,会导致物种绝灭
D.不正确。
因为基因突变会导致个体死亡,不利于生物进化
显示提示
提示:
1、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。
2、一个群体中,某一性状出现的频率增加,说明该性状对环境具有很强的适应性,控制这个性状的基因可能是显性基因也可能是隐性基因,这是自然环境对生物的变异性状进行长期选择的结果。
3、根据题意可推知在种群中Aa的比率为48%,因此可以算出该种群的基因频率A为40%,a为60%,由于没有自然选择,因此自由交配得到的后代AA、Aa、aa的比率分别为16%、48%、36%,进而可得知AA频率和A频率均不发生变化。
而自交后代中AA、Aa、aa的比率分别为28%、24%、48%,从而算出A频率为40%。
4、由题意可知,此时A的基因频率为:
(24×2+72)÷200=0.6,a的基因频率为:
1-0.6=0.4;又知这三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力为AA=Aa>aa,在自然选择作用下,a基因传递给后代的概率就会下降,在后代中基因型为aa的个体频率就会下降,a的基因频率在0.4的基础上下降。
AA、Aa的个体频率增加,A的基因频率也在0.6的基础上增加。
5、由题意得出病害发生前T的基因频率为(20×2+60)÷200=50%;由于某种病害导致tt个体全部死亡,病害发生后T的基因频率为(20×2+60)÷(200-20×2)=62.5%。
6、由题意可知,该人群中隐性性状为16%,即aa的基因型频率为16%,在基因频率保持不变的情况下,则a的基因频率为0.4,A的基因频率为0.6,AA基因型频率为0.6×0.6=0.36,Aa的基因型频率为2×0.6×0.4=0.48。
7、由于aa个体无繁殖能力,故有繁殖能力的个体中a的基因频率为2/3÷2=1/3,A的基因频率为1/3+2/3÷2=2/3,自由交配产生的后代中AA占2/3×2/3=4/9;Aa占2/3×1/3×2=4/9;aa占1/3×1/3=1/9,aa无繁殖能力,有繁殖能力的个体占8/9。
8、某池塘里的全部绿藻不一定属于同一个物种,不能构成一个种群;种群中不一定每个个体含有该种群基因库的全部基因;自然界中种群的基因频率总在不断变化,基因频率的变化是使基因库变化的原因;自然选择是影响基因频率的因素,但不是唯一因素,除此之外,还有基因突变、染色体变异等。
9、种群基因频率的改变是生物进化的实质,在生物进化的过程中,基因频率一定会改变,但生物进化不一定会形成新物种。
10、基因突变一般是有害的,但有的基因突变却是有利的。
所谓有利的基因突变是指这种变异性状对生活的适应能力更强,在自然选择中保留下来,并通过遗传逐代积累并加强,形成新的物种。
二、简答题
11、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__________。
(2)导致海龟种群的基因频率变化的原因______________________________。
(3)该种群是否发生了进化__________。
显示答案
11、
(1)基因库 64%
(2)自然选择导致海龟种群的基因频率发生定向变化
(3)发生了进化,因为只要种群基因频率改变,就是在进化
解析:
基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因;由题干可知,w的基因频率为0.8,在种群基因频率不变的情况下,ww的个体占0.8×0.8=0.64;在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变;种群基因频率的改变是生物进化的实质,在生物进化的过程中,基因频率一定会改变,但生物进化不一定会形成新物种。
12、某植物种群,AA基因型个体占30%,aa基因型个体占20%,则:
(1)植物的A、a基因频率分别是__________、__________。
(2)若该植物自交,后代中AA、aa基因型个体分别占__________、__________。
这时,A、a的基因频率分别是__________、__________。
(3)依据现代生物进化理论,这种植物在两年中是否发生了进化?
__________,原因是____________________。
(4)由此可知,生物进化的基本单位是__________,进化的原材料由__________提供,是否发生进化决定于__________,进化的实质是____________________。
显示答案
12、
(1)55% 45%
(2)42.5% 32.5% 55% 45%
(3)没有发生进化 基因频率没有发生改变
(4)种群 突变和基因重组 自然选择 种群基因频率的改变
解析:
由题意可知,Aa的基因型频率为1-30%-20%=50%,则A基因频率为(30×2+50)÷200=0.55,a基因频率为1-0.55=0.45;AA基因型个体仍占30%,aa基因型个体仍占20%,50%的Aa自交后代中,AA基因型个体占12.5%,aa基因型个体占12.5%。
-END-
课外拓展
为什么说个体不是生物进化的基本单位?
认识生物界最直观、最具体的对象是生物个体,因为生物的基本特征是体现在个体上的:
繁殖、遗传和变异都发生在个体上。
因此,达尔文视生物个体为进化的基本单位,认为自然选择作用的是个体,进化表现为个体在遗传组成和性状上的改变。
现代进化论的研究表明,个体不是进化的基本单位,理由如下。
(1)就原核生物和无性繁殖的真核生物来说,来自同一亲本的无性繁殖系是由遗传上相同的个体组成的,同一克隆内的个体之间没有遗传差异,自然选择作用的是无性繁殖系。
(2)对于有性生殖的生物来说,个体的基因型是终身不变的,无论它在自然选择中具有多大优势,其基因型也不可能一成不变地传给下一代个体,这是因为个体的基因组成来自父母双方。
但是就一个种群来说,种群中全部基因的总和(基因库)却可以在传宗接代过程中维持相对稳定,因此,自然选择作用的是种群,本质上是种群基因库。
也可以这样理解:
种群中个体的基因来自种群基因库,个体死亡后又通过其后代把基因归还给基因库。
如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代,这个个体在进化上就没有意义。
-END-
高考解析
例1、某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%,一对夫妇中妻子患病,丈夫正常,他们所生的子女患该病的概率是( )
A.10/19 B.9/19
C.1/19 D.1/2
答案:
A。
解析:
该病是常染色体显性遗传病,患病率为19%(包括AA和Aa),则正常的概率为
Aa的基因型频率为
在患者中Aa占的比例为
。
因此,在子女中正常的概率为:
,患病的概率
。
例2、某植物种群中,AA个体占16%,aa个体占36%,该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为( )
A.增大,不变;不变,不变 B.不变,增大;增大,不变
C.不变,不变;增大,不变 D.不变,不变;不变,增大
答案:
C。
解析:
AA占16%,aa占36%,,所以Aa占48%,A=0.4,a=0.6。
由于不存在自然选择作用,因此种群的基因频率不变。
在随机自由交配的情况下,根据基因平衡公式(p+q)2=p2+2pq+q2,其中p2代表AA的基因型频率,q2代表aa的基因型频率。
后代AA=0.4×0.4=16%,Aa=2×0.4×0.6=48%,aa=0.6×0.6=36%。
16%AA
16%AA,48%Aa
48%(1/4AA+1/2Aa+1/4aa),AA=16%+12%=28%。
-END-
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