資源簡介

6.3 種群基因組成的變化與物種的形成學案
【學習目標】
1.闡述種群、種群基因庫、基因頻率等概念的內涵。
2.運用數學方法討論種群基因頻率的變化。
3.闡明自然選擇對種群基因頻率的影響。
【學習重難點】
（1）教學重點：闡明物種、生殖隔離、地理隔離等概念理解物種的形成過程及隔離在物種形成中的作用
（2）教學難點：理解物種的形成過程及隔離在物種形成中的作用
【預習新知】
種群和種群基因庫
1.種群的概念及特點
（1）概念：生活在一定區域的同種生物全部個體的集合。如一片樹林中的全部獼猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一個種群。
（2）特點：種群是生物進化的基本單位，種群中的雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群也是生物繁殖的基本單位。
2.基因庫
一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。
3.基因頻率
（1）概念：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值。
（2）計算：。
（3）影響因素：突變、選擇、遷移等。
種群基因頻率的變化
1、種群的概念：生活在 一定區域 的 同種生物全部個體 的集合叫做種群
2、種群中基因傳遞的特點：種群在繁衍過程中，個體 有新老交替，基因卻代代相傳
3、基因庫的概念：一個種群中 全部個體所含有的全部基因 ，叫作這個種群的基因庫
4、基因頻率的概念： 在一個種群的基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值 ，叫作基因頻率
5、自然界中可遺傳變異的來源：可遺傳的變異來源于 基因突變、基因重組和染色體變異
6、基因突變率：基因突變個體數占被觀察個體總數的比率
7、基因突變數：每一個基因的突變率雖然很低，但在一個種群中基因的突變數量仍然很大
自然選擇對種群基因頻率變化的影響
1.種群基因頻率的變化
（1）可遺傳的變異的來源
（2）可遺傳變異的形成、特點和作用
①形成：a.基因突變產生新的等位基因；b.通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型。
②特點：隨機的、不定向的。
③作用：只是提供生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。
（3）變異的有利和有害是相對的，是由生存環境決定的。
2.自然選擇對種群基因頻率變化的影響
（1）原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產生后代，種群中相應基因的頻率會不斷提高：相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應基因的頻率會下隆。
（2）結果：在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。
物種的概念
1.物種的概念：能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種
2.隔離的概念：不同物種之間一邊是不能相互交配的，即使交配成功， ，這種現象叫做生殖隔離。
隔離及其在物種形成中的作用
1．物種的概念：能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物。
2．隔離
(1)概念：不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現象。
(2)常見類型
項目 類型 發生范圍 結果
生殖隔離 不同物種間 ①不能相互交配； ②即使交配成功，也不能產生可育后代
地理隔離 同種生物 使種群間不能發生基因交流
3.新物種的形成過程
4．物種形成的必要條件：隔離。
【易錯提示】
1.種群與物種的區別與聯系
①區別
a.范圍：種群是較小范圍內的同種生物的所有個體；物種是由分布在不同區域內的同種生物的許多種群組成的。
b.判斷標準：種群必須具備“三同”，即同一時間、同一地點、同一物種；物種主要是具有一定的形態結構、生理功能和在自然條件下能相互交配并且產生可育后代(無生殖隔離)的一群生物。
②聯系
a.一個物種可以包括許多種群。
b.同一個物種的多個種群之間存在著地理隔離，長期發展下去可成為不同的亞種，進而可能形成多個新物種。
2.突變和基因重組產生進化的原材料
(1)由于突變和基因重組都是隨機的、不定向的，因此它們只提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。
(2)變異的有利和有害是相對的，由生存環境決定。
3.自然選擇決定生物進化的方向
【深化探究】
探究點一　物種的概念
1．判斷下列生物是否屬于同一物種，并說明理由。
(1)生活在同一區域的兩個種群。
(2)生活在不同區域的兩個種群。
2．形態、結構一致的生物一定是同一物種嗎？
3．能進行交配的生物是同一物種嗎？
4.只要不同種群的基因庫產生了明顯差異，就一定產生新物種嗎？
5．新物種形成的標志是什么？
6．三倍體牡蠣肉鮮味美，素有“海的玄米”之稱。三倍體牡蠣培育的過程是：用適宜濃度的6－二甲氨基嘌呤誘導二倍體牡蠣處于減數分裂Ⅱ的次級卵母細胞，抑制第二極體的釋放，然后讓該細胞與二倍體牡蠣的精子結合。
(1)三倍體牡蠣和二倍體牡蠣是兩個物種嗎？為什么？(科學思維)
(2)在三倍體牡蠣培育過程中，主要利用了哪種可遺傳的變異？(科學思維)
判斷生物是否屬于同一個物種的方法
(1)依據：生殖隔離。
(2)方法：若出現生殖隔離，即不能交配或交配后產生不可育的后代，則說明不是同一物種。
種群和物種的比較
項目 種群 物種
概念 生活在一定區域的同種生物全部個體的集合 能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物
范圍 較小范圍內的同種生物的所有個體 由分布在不同區域內的同種生物的許多種群組成
判斷標準 ①同一時間、同一地點、同一物種； ②同一物種的不同種群不存在生殖隔離，交配能夠產生可育后代 ①主要是具有一定的形態結構、生理功能和在自然條件下能自由交配并且產生可育后代； ②不同物種之間存在生殖隔離
聯系 (1)一個物種可以包括許多種群； (2)同一個物種的多個種群之間存在著地理隔離，長期發展下去可成為不同的亞種，進而可能形成多個新物種
探究點二　隔離及其在物種形成中的作用
1．如圖是我國黃河兩岸某種生物a的演化過程模型，請據圖分析并回答下列問題：
(1)自然狀態下，b、c之間能進行基因交流嗎？為什么？
(2)b、c進化的方向相同嗎？為什么？
(3)研究表明，某基因在b、d之間的頻率有很大差別，是否說明二者不是同一物種了？
(4)若長期進化后，b、c形成了兩個物種，這反映出物種形成的一般途徑是怎樣的？
(5)若在黃河南岸，由于某種原因，二倍體的c加倍成了四倍體的e，那么c、e之間存在生殖隔離嗎？這說明什么？
2．根據教材P117思考·討論，探究下列問題：
(1)用流程圖的形式總結物種形成的一般過程。
(2)地理隔離和生殖隔離在對種群影響上的共同點是什么？生殖隔離產生的根本原因是什么？
(3)經過漫長的地理隔離，是否一定會產生生殖隔離？
(4)產生生殖隔離是否一定要經過漫長的地理隔離？
3．生物進化一定導致新物種的形成嗎？
4．發現一種外形很像紫花苜蓿的植物，如何確定它和紫花苜蓿是不是同一物種？
1．物種形成與生物進化的不同
項目 物種形成 生物進化
標志 生殖隔 離出現 基因頻 率改變
變化后生 物與原生 物的關系 出現生殖隔離，屬于不同物種，是質變 基因頻率改變，屬于同一物種，是量變
二者聯系 ①只有不同種群的基因庫產生了明顯差異，出現生殖隔離才形成新物種。 ②進化不一定產生新物種，新物種產生一定存在進化。
2．物種與種群和隔離的關系
【鞏固訓練】
（一）鞏固訓練
1.孔雀魚是一種熱帶觀賞魚，野生型色彩樸素，現已人工培育出多種色彩艷麗的品種。各品種相互雜交會產生紛繁多樣的可育后代，且繁殖溫度應控制在27℃左右。孔雀魚吞食蚊子幼蟲的能力強，可抑制蚊子的孳生。下列敘述錯誤的是( )
A.人工選擇決定著孔雀魚色彩基因變異的方向
B.人工培育出的孔雀魚品種之間不存在生殖隔離
C.溫度是影響孔雀魚種群數量變化的非生物因素
D.孔雀魚是影響蚊子種群數量變化的密度制約因素
2.科學家對某地一種蟹的體色深淺進行了研究，結果如下圖所示。下列說法最合理的是( )
A.中間體色可能更適應環境，不易被捕食
B.三種體色的蟹之間一定存在著生殖隔離
C.體色深和體色淺的個體生殖能力很弱
D.中間體色是一種適應性更強的定向變異
3.現代生物進化理論認為，新物種形成的標志是( )
A.地理隔離 B.生殖隔離
C.自然選擇 D.突變和基因重組
4.2023年6月，中國科學家通過研究靈長類金絲猴屬所有物種的群體基因組，發現黔金絲猴的基因組中有川金絲猴和滇/緬甸金絲猴的遺傳組分，揭示了黔金絲猴的雜交起源。下列敘述合理的是( )
A.任何一種新物種的形成一定需要經過地理隔離
B.生物多樣性的形成就是新物種不斷形成的過程
C.生物進化不一定產生新物種，但新物種的形成一定發生了生物進化
D.不同物種不能雜交產生后代，但所有的生物體共用同一套遺傳密碼
參考答案
1.答案：A
解析：A、變異是不定向的，人工選擇不能決定孔雀魚色彩基因變異的方向，A錯誤;B、由題干信息可知，各品種相互雜交會產生紛繁多樣的可育后代，說明人工培育出的孔雀魚品種之間不存在生殖隔離，B正確:C、由題干信息可知，繁殖溫度應控制在27°C左右，說明溫度是影響孔雀魚種群數量變化的非生物因素，C正確;D、由題干信息可知，孔雀魚吞食蚊子幼蟲的能力強，可抑制蚊子的擎生，說明孔雀魚是影響蚊子種群數量變化的密度制約因素，D正確。
2.答案：A
解析：A、蟹群個體間存在體色差異,在生存斗爭中,與環境顏色相適應的中間體色不易被天敵發現而得以生存,從而數量更多,A正確;三種體色的蟹只是對環境的適應能力不同而已,仍是同一個物種,不存在生殖隔離,B錯誤C、體色不同的蟹仍是同一物種,它們的生殖能力沒有多大差別,C錯誤;D、變異具有不定向性,自然選擇具有定向性,D錯誤。
3.答案：B
解析：A、地理隔離形成能阻斷種群的基因交流，但不一定形成新的物種，A錯誤；
B、生殖隔離是新物種形成的標志，B正確；
C、自然選擇決定生物的進化方向，可使種群的基因頻率發生定向改變，C錯誤；
D、突變和重組為進化提供了原材料，D錯誤。
故選B。
4.答案：C
解析：A、生物進化最直接最重要的證據是化石，A錯誤;B、雜交金絲猴在選擇配偶時，優先選擇跟自己毛發顏色一樣的個體。這種選擇上的偏好，使雜交金絲猴與其他金絲猴差異越來越大，最終形成了一個新物種，因此不是長期地理隔離的結果，B錯誤;C、新物種的形成標志是與其他生物形成生殖隔離，C正確;D、黔金絲猴形成過程中毛色與其他金絲猴有了差異，說明毛色的基因頻率發生變化，D錯誤。

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