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.運用生物進化觀念闡明隔離在物種形成中的作用。(生命觀念)
2.運用分類與比較的觀念分析地理隔離與生殖隔離在物種形成中的作用。(科學思維)
3.能夠運用模型構建并闡明物種概念的模型。(科學思維)
4.基于對隔離和物種形成作用的理解，認識環境保護與物種多樣性的作用。(社會責任)
【學習重難點】
1.教學重點
（1）種群、物種、基因頻率、隔離等概念。
（2）變異、選擇和隔離在生物進化中的作用。
2.教學難點
（1）自然選擇對種群基因頻率變化的影響。
（2）隔離在物種形成中的作用。
【預習新知】
種群和種群基因庫
種群基因頻率的變化
1.基因突變產生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發生 。
2.自然界中可遺傳變異的來源：可遺傳的變異來源于 。其中 和 統稱為突變。
突變的有利和有害是相對的，是由 決定的。
可遺傳的變異是生物進化的 ， 決定生物進化的方向。
【易錯提示】
（1）從根本上講，沒有突變，就沒有生物的進化（ ）
（2）突變具有低頻性，不能為生物進化提供原材料（ ）
（3）有害突變不能成為生物進化的原材料（ ）
（4）所有變異都不能決定生物進化的方向，但都能提供進化的原材料（ ）
答案：（1）√（2）×（3）×（4）×
解析：（2）生物進化的基本單位是種群，雖然生物發生突變的頻率很低，但種群由許多個體組成，而每一個個體的每一個細胞內都有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產生大量的突變。
（3）生物變異是否有利，取決于它們的生存環境。
（4）可遺傳的變異為生物進化提供原材料，自 然選擇決定生物進化的方向。
【深化探究】
探究點一　種群基因組成的變化
1．為什么生物進化的基本單位是種群而不是個體？
2．突變具有低頻性，能為生物進化提供原材料嗎？
3．突變大多數對生物體是不利的，能為進化提供原材料嗎？
4．生物變異和自然選擇哪個能決定生物進化的方向？為什么？
5．所有的變異都能導致種群基因頻率的改變嗎？為什么？
6．基因突變和基因重組對種群遺傳組成的影響一樣嗎？試分析原因。
7．有人認為“發生在體細胞中的基因突變不能傳遞給后代，因此不能為生物進化提供原材料”，這種說法正確嗎？分析原因。
8．一個果蠅種群中，由于環境的變化，基因型為aa的個體不能存活，隨機交配繁殖多代后，a的基因頻率將如何變化？
9．如果樹干變黑，是否影響淺色樺尺蛾的出生率？
微點撥：進化中的“定向”與“不定向”
(1)變異是不定向的。
(2)自然選擇是定向的。
(3)種群基因頻率的變化是定向的。
(4)生物進化是定向的。
理解“可遺傳的變異”的含義
(1)來源：基因突變、基因重組以及染色體變異，其中基因突變和染色體變異統稱為突變，都能產生新的基因型，但只有基因突變能產生新的基因。
(2)數量大
①突變數大：突變的頻率雖然很低，但一個種群往往由許多個體組成，而且每一個個體的每一個細胞都含有成千上萬個基因，所以在種群中每一代都會產生大量的突變。
②基因重組：基因突變產生的等位基因，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，從而使種群出現大量的可遺傳變異。
(3)意義：為生物進化提供原材料，但不能決定生物進化的方向。
方法規律：變異與選擇之間的關系
(1)變異是不定向的，生物朝著一定的方向不斷進化。
(2)自然選擇的過程十分緩慢，其結果符合優勝劣汰、適者生存的原則。
探究點二　基因頻率與基因型頻率的相關計算
1．閱讀教材P111第二自然段，分析探究下列問題：
若一個種群中含有A和a一對等位基因，根據下列條件，計算種群的基因頻率。
(1)若已知種群中基因型為AA、Aa和aa的個體數目分別為a1、a2、a3，如何計算種群中A的基因頻率？
(2)若已知AA、Aa和aa的基因型頻率分別為P1、P2、P3，如何計算A的基因頻率？
(3)若已知基因型為XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的個體數分別為a1、a2、a3、a4、a5，試求XB的基因頻率。
2．試分析導致種群基因庫改變的因素。
3．在一個種群中隨機抽出一定數量的個體，其中基因型AA的個體占24%，基因型Aa的個體占72%，基因型aa的個體占4%。該種群中基因A和基因a的頻率分別是多少？
4．某工廠有男女職工各200名，對他們進行調查時發現，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者為5人，男性患者為11人，那么，這個群體中色盲基因的頻率為多少？
基因頻率和基因型頻率比較
項目 含義 變化后與進化的關系
基因型頻率　 生物不一定進化
基因頻率 導致生物進化
微點撥：基因頻率和基因型頻率的變化分析
(1)雜合子連續自交時，盡管基因頻率不變，但后代的基因型頻率會發生改變，表現為純合子所占比例不斷增大，雜合子所占比例不斷減小。
(2)在無基因突變、無遷入和遷出、各種基因型的個體生活力相同時，自由交配遵循遺傳平衡定律，上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不變。
(3)基因頻率相同的兩個種群，它們的基因型頻率不一定相同；當基因型頻率發生改變時，基因頻率不一定發生改變。
誤區警示：伴X染色體遺傳病中，男性中患者的表現型(色盲)概率＝相關基因型(XbY)的頻率＝相關基因(b)的頻率。
【鞏固訓練】
1.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
2.2023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
3.某二倍體動物種群有100個個體，其常染色體上某基因有A1、A2、A3三個等位基因。對這些個體的基因A1、A2、A3進行PCR擴增，凝膠電泳及統計結果如圖所示。該種群中A3的基因頻率是( )
A.52% B.27% C.26% D.2%
4.由于地質變化形成一條洶涌的河流，某山谷的鼠種群被分割成甲、乙兩部分，彼此之間不能接觸，河流偶爾干涸時，分布在河兩岸的甲、乙兩部分鼠又重聚山谷中。下列有關敘述正確的是( )
A.由于存在地理隔離，該鼠種群一定會進化成為甲、乙兩個物種
B.被分割成甲、乙兩部分的鼠若還未形成生殖隔離，仍可視為一個種群
C.鼠的活動能力強、活動范圍大，常用標記重捕法調查鼠種群的豐富度
D.地質變化、人為干擾等因素會導致棲息地碎片化，可能使種群滅絕
5.關于生物進化的敘述，正確的是( )
A.兩個種群之間的雙向基因交流會引起種群內部變異量增加
B.生殖隔離是新物種形成的標志，需經過長期的地理隔離才能形成
C.生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，就是協同進化
D.種群基因頻率的改變有不定向性，是環境通過對生物體基因的選擇來實現的
6.—個隨機交配的足夠大的種群中,某一相對性狀中顯性性狀表現型的頻率達到了0.51,則( )
A.若該種群中A基因頻率為0.4,說明該種群進化了
B.該種群隨機交配繁殖一代后,將會導致種群基因頻率改變
C.該種群隨機交配繁殖一代后,雜合子Aa的頻率是0.32
D.顯性基因的基因頻率大于隱性基因的基因頻率
參考答案
1.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。
2.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。
3.答案：B
解析：分析圖形，該動物種群個體數為100，其中有2個個體的基因型為A3A3，15個個體的基因型為A1A3，35個個體的基因型為A2A3，則A3的基因頻率=（2×2+15+35）÷（100×2）×100%=27%，B符合題意。
4.答案：D
解析：A、該鼠種群雖然存在地理隔離，但不一定會進化成為甲、乙兩個物種，A錯誤;B、被分割成甲、乙兩部分的鼠處于不同區域，為兩個種群，B錯誤;C、標記重捕法適用于調查種群密度，不能用來調查鼠種群的豐富度，C錯誤;D、地質變化、人為干擾等因素會導致棲息地碎片化，食物和空間減少，可能使種群滅絕，D正確。故選:D。
5.答案：A
解析：A、兩個種群之間的基因庫存在不同，兩個種群通過雙向基因交流會引起種群內部變異量增加，進而能為生物的進化提供豐富的原材料，A正確;
B、物種的形成不一定要經過長期的地理隔離而達到生殖隔離，如多倍體的形成，B錯誤;
C、協同進化指的是不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展的過程，C錯誤;
D、種群基因頻率的改變與自然選擇的方向是一致的，故種群基因頻率的改變具有定向性，且是環境通過對生物體性狀(即表現)的選擇來實現的，D錯誤。
6.答案：A
解析：A、若該種群中A基因頻率為0.4，說明A基因頻率發生了改變，即該種群進化了，A正確；B、隨機交配每個基因傳給下一代的機會相等，故基因頻率不變，B錯誤；C、該種群隨機交配繁殖一代后，雜合子Aa的頻率是07×03×2=0.42，C錯誤；該種群中隱性基因的基因頻率大于顯性基因的基因頻率，D錯誤。故選A。

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