資源簡介

(共43張PPT)
第6章　生物的進化
第3節　種群基因組成的變化與物種的形成
一　種群基因組成的變化
素養目標：1.生命觀念：通過理解關鍵詞的方法，把握種群、種群基因庫、基因頻率 等核心概念的內涵和外延。2.科學思維：利用數學方法，探討自然選擇會導致種群基 因頻率發生定向改變。3.社會責任：通過探究抗生素對細菌的選擇作用，理解耐藥菌 的出現是可遺傳變異的結果，耐藥菌比例的增大是抗生素選擇的結果，初步建立合理 使用抗生素的科學觀念。
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研習任務一　種群和種群基因庫
梳理　教材
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互動　探究
1. 為什么進化的基本單位是種群而不是個體？
提示：因為在生物繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳，因此，研 究生物的進化時僅僅研究個體是否與環境相適應是不夠的，還必須研究種群基 因組成的變化。
2. 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？
提示：基因型為aa的個體不斷被淘汰，但a基因隨著雜合子保存下來，所以a基因的基 因頻率將越來越小，但不會為0。
重點　理解
1. 基因頻率的計算
（1）某基因
（2）已知基因型頻率計算基因頻率
①常染色體上基因頻率的計算
一對等位基因中某基因的頻率＝該基因純合子的基因型頻率＋1/2雜合子的基因 型頻率。
（3）自由交配時基因頻率與基因型頻率的計算公式
①設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝1。
　 雄配子
雌配子　　　 A（p） a（q）
A（p） AA（p2） Aa（pq）
a（q） Aa（pq） aa（q2）
2. 自交和自由交配時基因頻率和基因型頻率的變化規律
交配方式 基因頻率 基因型頻率
自交 不改變 改變，且純合子增多，雜合子減少
自由
交配 處于遺傳平衡 不改變 不改變
處于遺傳平衡 改變 改變
（1）在種群中，一對等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。
（2）一個等位基因的頻率＝該等位基因純合子的頻率＋1/2雜合子的頻率。
隨堂　練習
A. 75％ B. 50％ C. 42％ D. 21％
解析：根據題意可知，合并后的種群中A基因頻率為（80％＋60％）÷2＝70％，a基 因頻率為（20％＋40％）÷2＝30％，根據“兩個種群完全合并為一個可隨機交配的 種群”可知，下一代中Aa的基因型頻率是2×70％×30％＝42％，故C項正確。
C
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研習任務二　種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響
梳理　教材
1. 可遺傳變異為生物進化提供原材料
注意：突變的有害和有利不是絕對的，這往往取決于生物生存的環境。
2. 自然選擇對種群基因頻率變化的影響
√
×
×
×
互動　探究
1. 決定生物進化方向的是可遺傳變異還是自然選擇？為什么？
提示：自然選擇。可遺傳變異是不定向的，不能決定生物進化的方向，只能為生物進 化提供原材料；自然選擇是定向的，決定著生物進化的方向。
2. 變異的有利和有害是絕對的嗎？為什么？
提示：不是。變異的有利或者有害取決于生物的生存環境，是相對的而非絕對的。
重點　理解
1. 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。
2. 影響種群基因頻率變化的因素
（1）外因：自然選擇。
（2）內因：基因突變和部分染色體變異（如缺失和重復等）能直接引起基因頻率的 變化，基因重組只改變了基因型頻率，在自然選擇的作用下淘汰部分個體后可引起基 因頻率的變化。
3. 變異先于環境選擇
（1）變異在環境變化之前已經產生，環境只是起選擇作用，不能定向誘發基因 突變。
（2）變異是不定向的，而自然選擇能定向改變種群基因頻率，從而使種群發生定向 進化。
（3）生物體內產生的變異是不定向的，經過長期的自然選擇和種群繁衍，控制有利 變異的基因不斷積累，控制不利變異的基因逐漸被淘汰，種群的基因頻率發生定向改 變，從而導致生物沿著一定方向緩慢進化。因此，生物進化的方向是由自然選擇決定 的。如下圖所示：
隨堂　練習
A. 現代生物進化理論是以達爾文的自然選擇學說為核心形成的
B. 自然選擇會使種群的基因頻率發生定向改變，所以自然選擇決定生物進化的方向
C. 在環境條件保持穩定的前提下，種群的基因頻率不會發生變化
D. 突變和基因重組只是提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向
C
解析：自然選擇學說是現代生物進化理論的核心內容，A正確；自然選擇通過定向改 變種群基因頻率而使生物朝著一定的方向進化，B正確；引起基因頻率變化的因素有 突變、自然選擇、遷入和遷出、遺傳漂變等，環境條件保持穩定的前提下，也會由于 基因突變，遷入、遷出等因素引起種群基因頻率的變化，C錯誤；突變和基因重組提 供生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向，生物進化的方向是由自然選擇決定 的，D正確。
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研習任務三　探究抗生素對細菌的選擇作用
梳理　教材
1. 實驗原理
一般情況下，一定濃度的 會殺死細菌，但變異的細菌可能產生 。在實驗室連續培養細菌時，如果向培養基中添加 ， 有可能存活下來。
抗生素　
耐藥性
抗生素　
耐藥菌　
2. 實驗步驟
底部　
垂直　
無菌的涂布器　
培養基平板　
不含抗生素　
含抗生素　
抑菌圈　
抑菌圈　
抑菌圈邊緣　
液
體培養基　
3. 實驗現象
與區域①相比，區域②③④紙片周圍會出現抑菌圈；區域②③④抑菌圈的平均直徑逐 代變小。
4. 實驗結論
①細菌耐藥性的出現是發生了可遺傳的變異。
②抗生素的選擇作用導致耐藥菌比例逐代升高。
5. 注意事項
實驗結束后，應將耐藥菌、培養基、紙片等進行高溫滅菌處理，防止對環境造 成污染。
×
√
×
互動　探究
1. 細菌耐藥性變異的產生與抗生素有關嗎？為什么？
提示：無關。因為抗生素并非誘變因子。
2. 細菌產生耐藥性變異的過程是定向的嗎？為什么？
提示：不是。因為細菌產生耐藥性變異的過程屬于基因突變，而基因突變具有 不定向性。
3. 抗生素濾紙片周圍的抑菌圈的直徑為什么會逐代變小？
提示：因為經過抗生素的持續多代篩選，細菌中的耐藥個體越來越多，種群的耐藥性 越來越強。
重點　理解
（1）抗生素不是誘變因子，因此細菌耐藥性變異的產生與抗生素無關。
（2）細菌產生耐藥性變異的過程屬于基因突變，而基因突變具有不定向性。
（3）濾紙片上的抗生素殺死了其周圍的細菌，使其不能形成菌落而出現抑菌圈。
隨堂　練習
C
A. 細菌的抗性出現在接觸氨芐青霉素后
B. 抑菌圈直徑越大說明細菌抗藥性越強
C. 抗生素的選擇作用使細菌抗藥基因的基因頻率升高
D. 可通過提高抗生素濃度避免“超級細菌”的產生
解析：細菌的抗性出現在接觸氨芐青霉素之前，A錯誤；抑菌圈直徑的大小可以反映 細菌的抗藥性，抑菌圈直徑越大，說明其抗藥性越弱，B錯誤；抗生素的存在對細菌 的抗藥性變異起到了選擇作用，使細菌抗藥基因的基因頻率升高，C正確；提高抗生 素濃度，會加強對細菌抗藥性變異的選擇作用，導致“超級細菌”的產生，D錯誤。
[知識結構]
[主題要點]
1. 生活在一定區域的同種生物全部個體的集合叫作種群。
2. 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。在一個種群基 因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值，叫作基因頻率。
3. 基因突變產生新的等位基因，可以使種群的基因頻率發生變化。
4. 可遺傳的變異提供了生物進化的原材料。可遺傳的變異來源于基因突變、基因重 組和染色體變異。其中，基因突變和染色體變異統稱為突變。
5. 突變和重組都是隨機的、不定向的。突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取 決于生物的生存環境。
6. 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。
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課堂小測試
A. 同一物種不同種群的基因庫可能有所差異
B. 自然狀態下，一個生物個體的死亡一般不會導致種群基因庫的變化
C. 種群中每個個體含有該種群基因庫的全部基因
D. 基因突變可改變種群基因庫的組成
解析：同一物種不同種群生活的環境不同，其基因庫可能存在差異，A正確；自然狀 態下一個種群含有許多個體，基因庫一般不會因某個個體死亡而變化，而是在代代相 傳中保持和發展，B正確；種群中的每個個體含有種群基因庫中的部分基因，C錯 誤；可遺傳的變異均可能改變種群基因庫的組成，可遺傳的變異包括基因突變、基因 重組和染色體變異，D正確。
C
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A. 種群是生物進化的基本單位
B. 基因庫在代代相傳的過程中保持穩定不變
C. 生物進化實質上是種群基因頻率發生變化的過程
D. 自然選擇決定生物進化的方向
解析：生物進化以種群為基本單位，A正確；基因庫可在代代相傳的過程中保持和發 展，B錯誤；進化的實質是種群的基因頻率的改變，C正確；自然選擇決定生物進化 的方向，D正確。
B
A. 非洲瘧疾流行地區a基因的頻率大約為30％
B. 美洲黑人中a基因頻率的下降是環境選擇的結果
C. 非洲瘧疾流行地區，鐮狀細胞貧血攜帶者的比例可能會增加
D. 在一定外界條件下，有害的突變基因可轉變為有利的基因
A
解析：根據題干信息無法計算出非洲瘧疾流行地區a基因的頻率，A錯誤；基因突變 能夠改變基因頻率，而基因頻率的改變是自然選擇的結果，B正確；非洲瘧疾流行地 區，鐮狀細胞貧血攜帶者不發病，且對瘧疾的抵抗力更高，更適應環境，所以其所占 比例可能會增加，C正確；在一定外界條件下，有害的突變基因可轉變為有利的基 因，D正確。
A. 使用草甘磷導致E酶基因突變是植物產生抗性的根本原因
B. 草甘磷抗性基因頻率的升高意味著種群發生了進化
C. 黑麥草種群草甘磷抗性提高是草甘磷定向選擇的結果
D. 輪換使用不同作用機理的除草劑有助于減緩抗性發展
A
解析：基因突變不是由于草甘磷的使用導致的，而是草甘磷發揮了選擇作用，A錯 誤；進化的實質是基因頻率的改變，草甘磷抗性基因頻率的升高意味著生物進化，B 正確；草甘磷具有選擇作用，黑麥草種群草甘磷抗性提高是草甘磷定向選擇的結果， C正確；輪換使用不同的除草劑，選擇也不同，故輪換使用不同作用機理的除草劑有 助于減緩抗性發展，D正確。
A. 金魚草種群中全部C和c的總和構成其基因庫
B. 不同花色數量的差異是由適應環境的變異造成的
C. 基因重組產生的粉紅花為自然選擇提供選擇材料
D. 種群中C的基因頻率為55％，Cc的基因型頻率為40％
解析：金魚草種群中全部個體所含的全部基因構成基因庫，不僅僅是C、c這對等位基 因，A錯誤；不同花色數量的差異是自然選擇的結果，B錯誤；產生粉紅花不屬于基 因重組，C錯誤；種群中C的基因頻率為（35×2＋40）/[（35＋40＋25）×2]×100％ ＝55％，Cc的基因型頻率為40/（35＋40＋25）×100％＝40％，D正確。
D
6. 細菌對各種抗生素的藥敏程度實驗方法如圖，將含有一定濃度不同抗生素的濾紙 片放置在已接種被檢菌的固體培養基表面，抗生素向周圍擴散，如果抑制被檢菌生 長，則在濾紙片周圍出現抑菌圈（圖中里面的圈），結果如圖1所示。
（1）衡量本實驗結果的指標是 　　　　　　　　。
解析：（1）衡量實驗結果的指標即對實驗結果的表述，本實驗是利用抗生素抑制細菌的生長來表述實驗結果。
抑菌圈的大小
（2）圖1中最有效的是B培養皿中的抗生素。用上述最有效的抗生素對細菌進行處 理，并測定細菌數量變化，如圖2所示：
①向培養基中加抗生素的時刻為 　　　點。
B
前
選擇
③盡管有抗藥性基因存在，但使用抗生素仍然能治療由細菌引起的感染，原因在于細 菌種群中 　　　　　　　　　　　　　。
解析：（2）①抗生素會使細菌中不具抗藥性的個體大量死亡從而使其數量下降，所以B點是使用抗生素的起點。②變異是不定向的，而自然選擇是定向的，細菌的抗藥性在環境變化之前就已經產生了，自然選擇是性狀的選擇者，而不是誘導者。③在細菌種群中，含有抗藥性基因的個體只占極少數。
只有少數細菌有抗藥性基因

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