種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化課件

1、,,,,,,,,,,,,,,,,第7章 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,（一）種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,如果在褐色翅(基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅(基因型為Aa)的變異個(gè)體，且綠色比褐色更不易被捕食。那么：,問題探討：,3、如果Aa與其他個(gè)體交配生殖，后代還會(huì)是綠色的嗎？,1、根據(jù)達(dá)爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點(diǎn)該綠色個(gè)體一定能被選擇下來嗎？,2、如果該綠色個(gè)體能很好生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給子代呢？,在自然界中，

2、沒有哪一個(gè)體是長生不死的，個(gè)體的基因型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過有性生殖才傳給后代，因此研究生物的進(jìn)化，僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化，這個(gè)群體就是種群。,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,1、種群概念,生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。,臥龍自然保護(hù)區(qū) 獼猴,,,判斷下列是否屬于種群,（1）一個(gè)池塘中的全部魚 （2）一個(gè)池塘中的全部鯉魚（3）兩個(gè)池塘內(nèi)的全部

3、青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿,否,是,否,否,否,一個(gè)生物“種”或“物種”與種群有何區(qū)別？,物種可以分布在不同的自然界的不同區(qū)域，只有在可以發(fā)生隨機(jī)交配、繁衍，使基因能夠世代相傳的一定區(qū)域內(nèi)的同種全部個(gè)體的集合才是一個(gè)種群。實(shí)際上，在自然界中，物種是以一個(gè)個(gè)種群存在的，種群是物種繁殖、生物進(jìn)化的基本單位。,2、種群的特點(diǎn)：,種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以自由交配，并通過繁殖將各自的基因

4、傳給后代。,種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位,3、基 因 庫： 一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因,4、基因頻率： 在一個(gè)種群基因庫中 ，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率,= 純合子基因型頻率 + 1/2雜合子基因型頻率,【案例1】某樺尺蠖種群中，黑色翅的基因?yàn)镾， 淺色翅的基因位s，抽樣調(diào)查100個(gè)個(gè)體，測得基因型為SS、Ss、ss的個(gè)體分別為10、20、70個(gè)、問每種基因型頻率是多少？S、s基因頻率是多少？,【案例1】某樺尺蠖種

5、群中，黑色翅的基因?yàn)镾， 淺色翅的基因位s，抽樣調(diào)查100個(gè)個(gè)體，測得基因型為SS、Ss、ss的個(gè)體分別為10、20、70個(gè)、問每種基因型頻率是多少？S、s基因頻率是多少？,SS基因型頻率 = 10/100 = 10%Ss基因型頻率 = 20/100 = 20%ss 基因型頻率 = 70/100 = 70%,S基因頻率 = (10x2+20)/（100x2）=20%s基因頻率 = (70x2+20)/（100x

6、2）=80%,【案例2】某樺尺蠖種群中，黑色翅的基因?yàn)镾， 淺色翅的基因位s，抽樣調(diào)查100個(gè)個(gè)體，測得基因型為SS、Ss、ss的個(gè)體分別為10、20、70個(gè)、若該種群為親本，如果讓該種群隨機(jī)交配，沒有遷入和遷出，無自然選擇，無突變，根據(jù)孟德爾分離定律計(jì)算：（1）該種群產(chǎn)生的S、s配子的比率各是多少？ （2）F1代的基因型頻率各是多少？ （3）F1代種群的基因頻率各是多少？（4）將計(jì)算結(jié)果填入表格，想一想， F2代、

7、F3代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)改變嗎？,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,【案例2】某樺尺蠖種群中，黑色翅的基因?yàn)镾， 淺色翅的基因位s，抽樣調(diào)查100個(gè)個(gè)體，測得基因型為SS、Ss、ss的個(gè)體分別為10、20、70個(gè)、若該種群為親本，如果讓該種群隨機(jī)交配，沒有遷入和遷出，無自然選擇，無突變，根據(jù)孟德爾分離定律計(jì)算：（1）該種群產(chǎn)生的S、s配子的比率各是多少？,S % = (10x2+20) /（100x2）= 20 %

8、s % = (70x2+20) /（100x2） = 80 %,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,（2）F1代的基因型頻率？（3）F1代的基因頻率是多少？,4%,,16%,64%,SS,Ss,Ss,16%,ss,F1代 基因型頻率 SS %=4% Ss %=32% ss %=64%,F1代基因頻率S%=20%s %=80%,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,（4）將計(jì)算結(jié)果填入表格，想一想， F2代、

9、 F3代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)改變嗎？,SS（4%）,Ss（32%）,ss（64%）,SS（4%）,Ss（32%）,ss（64%）,S（20%）,S（20%）,s（80%）,s（80%）,理想條件：①該種群非常大； ②所有的雌雄個(gè)體都能自由交配；③沒有遷入和遷出；④無自然選擇的結(jié)果；⑤不發(fā)生突變。,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,哈代——溫伯格定律：一個(gè)有性生殖的群體中，理想條件下（在種群足夠大、種群內(nèi)個(gè)體隨機(jī)交配，沒

10、有突變、自然選擇和遷移的條件下），各等位基因的頻率基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的。,哈代-溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示：(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1 = AA%+Aa%+aa%=1其中p代表A基因的頻率，q代表a基因的頻率，p+q=1 AA的基因型頻率=p2；aa的基因型頻率=q2； Aa的基因型頻率=2pq。,基因頻率與基因型頻率的關(guān)系,1.在一個(gè)足夠大的種群中，A的頻率是0.4，a的頻率是0.6，若各

11、種條件穩(wěn)定不變，則該種群中AA、Aa、 aa的基因型頻率各是。該種群中所有成熟個(gè)體自由交配一次，產(chǎn)生的后代個(gè)體中A的頻率是， a的頻率是。,0.16、0.48、0.36,0.4,隨堂練習(xí),0.6,2.某常染色體隱性遺傳病，在人群中發(fā)病率為1%，則Aa基因型頻率是多少？,a%=10%, A%=90%. Aa=18%,（5）上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個(gè)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計(jì)算的，對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都能成

12、立嗎？特別是如果第⑤點(diǎn)假設(shè)（⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學(xué)的基因突變的哪個(gè)特性相違背？,與基因突變的普遍性相違背。,(6)、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因（A2），種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？,突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。,生物進(jìn)化的實(shí)

13、質(zhì),影響基因頻率的變化因素,①、自然選擇,②、遷入和遷出,③、基因突變,④、雌雄個(gè)體不能自由交配,是種群基因頻率的改變,⑤、種群個(gè)體很小,（是影響基因頻率變化的根本原因）,變異的類型有哪些？,基因重組基因突變?nèi)旧w變異,,,,統(tǒng)稱,突變,（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,例如：果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？,2×

14、 104 × 10－5,,個(gè)體,× 108,,種群,= 2 ×107,自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？,種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。,突變,許多等位基因,基因重組,許多基因型,大量可遺傳的變異,,,,,No!變異是不定向的,,那,誰決定的呢?,形成了進(jìn)化的原材料,,19世紀(jì)，樺

15、尺蠖種群中黑色因（S）頻率為5%，淺色基因（s）頻率為95%,20世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為95%，淺色基因（s）頻率為5%,（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向,原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因結(jié)果：使基因頻率定向改變。,黑褐色樹干上的樺尺蠖,長滿地衣的樹干上的樺尺蠖,S表示黑色基因,環(huán)境逐漸變黑,,S表示淺色基因,自然選擇使種群基因頻率定向改變,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,14.6%,29

16、.3%,56.1%,29.3%,73.9%,70.7%,降低,(1)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？,(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？,變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少,S基因頻率增加,許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食,天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因,結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化的方向,自然