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7.1基因频率 凤珍 (1)

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高中生物审核员

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   7.2 现代生物进化理论

种群基因频率的改变与生物进化


                高一生物组
                  高凤珍
              
   复习
                       拉马克
                                      达尔文
拉马克的观点:

                 为了吃到树叶         长脖子的性状
 干旱草场退化                                        今天的
                 不断伸长脖子         是可以遗传的
 (环境改变)                                        长颈鹿
                 (用进废退)         (获得性遗传
                                    )
达尔文的观点:
              它们都要吃树叶            颈长的能吃到
  长颈鹿的                                         逐代积
               而树叶不够吃             树叶生存下
后代超过环                                          累,进
               (生存斗争)            来,颈短的却        化出现
境承受能力                            因吃不到树叶
(过度繁殖           它们有颈长、                         代的长
                                 而最终饿死了        颈鹿
    )           颈短的差异            (适者生存)
               (遗传变异)
达尔文观点的局限性


1.对于遗传和变异的本质不能作出科学解释
  
2.对生物进化的解释局限于个体水平

3.强调物种的形成是渐变的结果
  不能解释物种大爆发的现象
  现代生物进化理论

  性状水平      深入    基因(分子)水平

  认识到了遗传和变异的本质
  获得性遗传的观点,已经被多数人摈弃。
以生物个体为单位           以种群为基本单位

 形成以自然选择学说为基础的现代生物进
 化理论
一、种群

 1、种群的概念:
   生活在一定区域内的同种生物全部个体。

   例题:下列哪项属于种群(   )C    
         A、一个池塘中所有鱼类        
         B、一块稻田里的所有昆虫
         C、一片草地的所有蒲公英       
         D、分散在各湖泊、河流的鲤鱼
  注意:种群中的个体并不是机械地集合
在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将
各自的基因传给后代。
性状水平 —— 基因水平

1.种群的基因库:
   一个种群中全部个体所含有的全部基因。
例题:下列哪一项可以称为一个基因库(  )
      A.一个染色体上的全部基因        
      B.一个染色体组上的全部基因
      C.一个生物体所具有的全部基因    
      D.一个种群的全部基因
              某基因型个体数
2基因型频率=
              该种群个体总数
3、基因频率:
  某个基因占该基因全部等位基因数的比率。

 计算方法一
                        某个基因数
 :  基因频率=
                   该基因所有等位基因数

如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的
基因为a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA
、Aa、aa的个体分别是30、60、10个,求A和a的基因频率?
练习:

  例2.某工厂有男女职工各200人,对他们进行调查时发现,
女色盲5人,女性携带15人。男性色盲11人。求XB,Xb的频率。

            5×2+15+11
    Xb =                     =6%     XB=1-6%=94%
           200×2+200
  伴X遗传:女性每个个体两个基因,男性只含一个基因
计算方法二
:假如上面种群中基因型为SS、Ss、ss的基因型频率分
别是20%、20%、60%,请计算S和s基因频率分别是多少?
              S = 30%  s = 70%
 基因频率=      纯合子频率+1/2它的杂合子频率
假如种群中基因型为SS、Ss、ss的基因型频率分别是
50%、20%、30%,且随机交配,请计算子一代中SS、Ss
、ss的基因型频率分别是多少?

                    (60%) (40%)

              (60%) SS(36%) Ss(24%)

              (40%) Ss(24%) ss(16%)

F1基因型频率:                F1基因型频率:
  SS:60% X 60% = 36%
  Ss:2 X 60% X 40% =48% S=  36%+1/2x48%=60%
  ss:40% X 40% =16%      s= 16%+1/2x48%=40%
亲代基因型的频率        AA(30%)     Aa(60%)      aa(10%)

亲代基因频率
                    A( 60%        )  a( 40%        )
(配子比率)

F1代             AA( 36%       ) Aa(  48%       ) aa(  16%      )

F1代基因频率             A ( 60%       )  a( 40%       )

自由交配一代后、基因频率没有发生变化
 如果F1个体再自由交配,产生F2、 F3基因型频率和
 基因频率如何变化呢?

             亲代      子一代       子二代   子三代

         AA  30%    36%      36%      36%

基因型频率    Aa  60%    48%      48%      48%

         aa  10%    16%      16%      16%

         A   60%    60%      60%      60%
 基因频率
         a   40%    40%      40%      40%

各等位基因频率和基因型频率在一代代中是稳定不变得
    遗传平衡定律                    哈代—温伯格定律


                                        S基因频率为p,s基因频率为q.
             (60%)   (40%)                             (p)    (q)
    (60%)   SS(36%) Ss(24%)    数学             (p)     p2      pq
    (40%)   Ss(24%) ss(16%)    公式             (q)     pq      q2

SS:60% X 60% = 36%                           SS基因型频率=        p2
Ss:2 X 60% X 40% =48%                        Ss基因型频率=        2pq
ss:40% X 40% =16%
                                             ss基因型频率=        q2
1.理想条件?
     ①种群数量足够大
     ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代 
     ③没有迁入与迁出
     ④没有自然选择
     ⑤也没有突变
遗传平衡所指的种群是理想种群,在自然条件下,这样的种群是不
存在的。所以种群基因频率迟早要发生变化,所以种群的进化是必
然的。

 思考:生物自发突变的频率很低,且大多数突变对生物体是有害的
 ,它为何还能作为生物进化的原材料呢?

      例 :   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?

           2× 104 × 10-5× 108  =2 ×107

             个体

                    种群
 突变为生物进化提供原材料

                           基因 重组     多种多样的
突变          新的等位基因                     基因型

种群中出现大量可遗
     传的变异                  变异是随机的、不定向的

         形成了进化的原材料

  突变是不定向的,不能决定生物的进化方向
 三、自然选择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

                              19世纪,桦尺蠖种群中黑色
                           基因(S)频率为5%,浅灰色
                           基因(s)频率为95%


    20世纪,桦尺蠖种群中黑
色基因(S)频率为95%,
浅灰色基因(s)频率为5%
根据:P117探究右侧第一段信息,完成下表 


            第1年     第2年     第3年     第4年      ……

 基因型    SS  10%     11.5%    13.1%    14.7%
 频率
        Ss  20%     22.9%     26%     29.2%
        ss  70%     65.6%     60.9%   56.1%
 基因频    S   20%     23%       26.1%    29.3%
 率      s   80%     77%       73.9%    70.7%

    S:   升高                     s: 降低
【小组合作思考讨论】

(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析,变黑的环境对桦尺
蠖产生了什么样的影响?变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率
有影响吗?
  变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加

  许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食

           自然选择使基因频率定向改变。自然选择使基因频率定向改变。

(2)在自然选择中,直接受选择的是基因型还是表现型?

        天敌看到的是桦尺蠖得体色(表现型)

         结论:自然选择决定生物进化的方向结论:自然选择决定生物进化的方向
变异是     自然     不利变异被淘汰,
不定向     选择     有利变异逐渐积累


种群基因频率             种群朝一定方向缓
发生定向改变             慢进化
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