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1、第二节 现代生物进化理论的主要内容,你看过自私的基因这本书吗？作者为什么用这样的标题呢？基因是没有欲望的，但用拟人化的方式思考问题，有时却是有用的。虎有成千上万个基因，有的决定牙齿的锐利程度，有的决定肌肉的粗壮程度等。,讨论,把自己想像成虎体内的一个基因。你不仅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想让越来越多的虎拥有自己的拷贝。你怎样才能达到这一目的呢？你将选择做哪一种基因？,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,(1)种群的概念,生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群,第二节 现代生物进化理论的主要内容,1、种群是生物进化的基本单位：,（1）种群概念：,生活在一定区
2、域的同种生物的全部个体。,卧龙自然保护区 猕猴,例：判断下列是否属于种群,（1）一个池塘中的全部鲤鱼（2）一个池塘中的全部鱼（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的全部蒲公英,种群是生物生存、繁殖、进化的基本单位：,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,(1)种群的概念,第二节 现代生物进化理论的主要内容,(2)基因库,一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,(1)种群的概念,第二节 现代生物进化理论的主要内容,(2)基因库,(3)基因频率,概念,在一个种群基因库中，某个基因占全部等
3、位基因数的比率，叫做基因频率,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,(1)种群的概念,第二节 现代生物进化理论的主要内容,(2)基因库,(3)基因频率,概念,基因频率计算方法,基因频率的计算方法,(1)通过基因型计算基因频率 如：从某种群中抽样100个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个。,则A基因的频率为（230+60）/（1002） 100=60， a基因的频率为（210+60）/（1002）100=40,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,(1)种群的概念,第二节 现代生物进化理论的主要内容,(2)基因库,
4、(3)基因频率,(4)基因型频率,是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比例,某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（ ）。 A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%,色盲（b）基因频率,15214,2002200,5.17,C,课堂练习：, 100%,据调查得知，某小学的学生中基因性比率为：XBXB：XBXb：XbXb ：XBY：XbY=44%：5：43：7%，则Xb的基因频率为 A. 13.2% B. 5% C. 14% D.9.3%解析：基因频率是某基因在某个种群中出现
5、的比例。基因频率=该基因的总数/该等位基因的总数。答案：D,(2)通过基因型频率计算基因频率,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,为A的频率, q为a的频率.p2为AA的频率, q2为aa的频率, 2pq为Aa的频率.(p+q)2=p2+2pq+q2一个理想的种群中，基因频率和基因型的频率将保持不变.,常染色体上的基因频率和配子频率相等.(性染色体则不等),一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,(1)种群的概念,第二节 现代生物进化理论的主要内容,(2)基因库,(3)基因频率,(4)基因型频率,(5)影响基因频率变化的因素,基因突变
6、、基因重组和自然选择、迁入和迁出等因素,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,(1)种群的概念,第二节 现代生物进化理论的主要内容,(2)基因库,(3)基因频率,(4)基因型频率,(5)影响基因频率变化的因素,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,(1)突变,概念,基因突变和染色
7、体变异统称为突变,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,(1)突变,概念,特点,A.生物自发突变的频率很低, 多数是有害的，但种群每 一代都能产生大量的突变,B.突变的有害和有利并不是 绝对的，它取决于生物的 生存环境,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,(1)突变,(2)基因重组,形成多种多样的基因型，使种群出现大量的可遗传变异,基因突变、基因重组、染色体变异都可形成新的基因型，但只有基因突变能产
8、生新基因（等位基因）,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,(1)突变,(2)基因重组,(3)原因,(4)突变和基因重组只是产生生物进化的 原材料，不能决定生物进化的方向 （突变和基因重组是随机的、不定向的）,生物进化,产生,等位基因,基因重组,丰富的基因型,自然选择,突变,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,3.自然选择决定生物进化的方向,(1)探究,黑裼色的生活环境不利于浅色桦尺蠖的生存，而有利
9、于黑色桦尺蠖生存，自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,3.自然选择决定生物进化的方向,(1)探究,(2)自然选择决定生物进化的方向,在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。因此，在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代
10、生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,3.自然选择决定生物进化的方向,(1)探究,(2)自然选择决定生物进化的方向,(3)生物进化过程,基因频率定向变化,不定向变异,微小有利变异,显著有利变异,生物定向进化,自然选择,自然选择,自然选择,一.种群基因频率的改变与生物进化,1.种群是生物进化的基本单位,第二节 现代生物进化理论的主要内容,2.突变和基因重组产生进化的原材料,3.自然选择决定生物进化的方向,(1)探究,(2)自然选择决定生物进化的方向,(4)生物进化实质,是种群的基因频率发生变化的过程,(3)生物进化过程,课堂练习,1.据调查得知，某小学的学生中基因型比 率为
11、：XBXB：XBXb：XbXb：XBY：XbY= 44%：5%：1%：43%：7%，则Xb 基因频 率为（ ） A.13.2% B.5% C.14% D.9.3%,D,2.某人群中每10000人中有一白化病患者 （aa）则该人群中带有a基因的杂合体 概率是( ） .1.98 .0.198 .0.0198 .1,C,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,把能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,2
12、.隔离在物种形成中的作用,(1)隔离的概念,不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象叫做隔离。,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,2.隔离在物种形成中的作用,(1)隔离的概念,(2)隔离的类型,地理隔离,同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象,叫做地理隔离,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,2.隔离在物种形成中的作用,(1)隔离的概念,(2)隔离的类型,地理隔离,生殖隔离,不同物种之间一般是不能相互
13、交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,2.隔离在物种形成中的作用,(1)隔离的概念,(2)隔离的类型,(3)物种形成的常见方式,渐变式物种形成,A.渐变式物种形成的概念,渐变物种形成是指经过漫长时间和许多世代的逐渐演变才形成新物种的过程，其中最普遍的方式是一个分布区很广的物种通过地理隔离先形成亚种，然后发展为生殖隔离，形成两个或多个新物种,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,2.隔离在物种
14、形成中的作用,(1)隔离的概念,(2)隔离的类型,(3)物种形成的常见方式,渐变式物种形成,A.渐变式物种形成的概念,B.渐变式物种形成的过程,渐变式物种形成的过程,种群,不同种群,地理隔离,各自突变和基因重组形成不同的基因型,不同环境的自然选择,基因频率各自定向改变,基因不能交流形成生殖隔离,新物种,渐变式物种形成的模式,原种,地理,隔离,变异 1,变异2,变异类型 1,变异类型 2,新种1,新种2,隔离,生殖,自然,选择,选择,自然,基因频率的定向改变,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,2.隔离在物种形成中的作用,(
15、1)隔离的概念,(2)隔离的类型,(3)物种形成的常见方式,渐变式物种形成,爆发式物种形成,如多倍体的形成：在较短时间内，经染色体加倍产生生殖隔离形成新物种。（不经过地理隔离）,A物种2N=18,B物种2N=20,2N=9+10,C物种4N=18+20,+,杂交,诱导加倍,(不育),(多倍体),通过染色体畸变（结构变化）是形成新物种的另一种方式。发生染色体的结构变化的个体和原始物种杂交，可育性降低，形成初步生理隔离，而它们纯合体则是完全能育的，以后经过进一步演化形成新物种,爆发式物种形成,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念
16、,2.隔离在物种形成中的作用,3.现代生物进化理论的基本观点,(1)种群是生物进化的基本单位(2)生物进化的实质在于种群基因频率的改变(3)物种形成的三个基本环节是突变和基因重 组、自然选择及隔离。,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,1.物种的概念,2.隔离在物种形成中的作用,3.现代生物进化理论的基本观点,4.隔离是物种形成的必要条件,5. 物种形成与生物进化,生殖隔离出现,基因频率改变,属于不同物种,属于同一物种,1、生物进化的是基因频率改变，此改变可大可小，不一定突破物种的界限。,2、新物种形成则说明生物进化了,但生物进化并不表示
17、形成新物种。,课堂练习,1.生殖隔离的形成包括 ( ) 动物因求偶方式和繁殖期不同造成不 能交配 植物因开花季节和形成不同 而不能交配 动物胚胎发育早期死亡 产生的杂种后代没有生育能力 A. B. C. D.,D,2.生物进化中自然选择的作用，主要有利 于下列何种情况的生物进化( ) A.幼小生物 B.生物个体 C.生物细胞 D.生物物种,D,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,三.共同进化与生物多样性的形成,1.共同进化,不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了
18、千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统,地球上原始大气是没有氧气的，生物都是厌氧的；光合生物的出现，使原始大气有了氧气为好氧性生物出现创造条件,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,三.共同进化与生物多样性的形成,1.共同进化,2.生物多样性的形成,(1)生物多样性的内容,基因的多样性、物种的多样性和生态系统的多样性,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,三.共同进化与生物多样性的形成,1.共同进化,2.生物多样性的形成,(1)生物多样性的内容,(2)生物多样性的形成经历了漫长的进
19、化历程,在前寒武纪地球上的生物主要是海洋中的种数不多的蓝藻和细菌, 这一时期的生态系统是只有生产者和分解者的两极生态系统,在寒武纪海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成，这就是著名的寒武纪大爆发。大量的动物构成了生态系统的第三极消费者,由于造山运动使海洋缩小，陆地扩大，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成原始的陆地植物，主要是蕨类植物,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,三.共同进化与生物多样性的形成,1.共同进化,2.生物多样性的形成,(1)生物多样性的内容,(2)生物多样性的形成经历了漫长的进化历程,(3)进化历程的主要证据,进化
20、历程的主要依据是化石,现代生物进化理论综述：,种群是生物进化的基本单位。,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。,突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的过程。,一.种群基因频率的改变与生物进化,第二节 现代生物进化理论的主要内容,二.隔离与物种的形成,三.共同进化与生物多样性的形成,1.共同进化,2.生物多样性的形成,3.生物进化理论在发展,(1)中性学说：基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害或 非害即益的，大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因 突变不起作用，这些基因突变经过长期积累，会导致种群间遗 传物质出现较大的差别。,(2)间断平衡说：物质的形成并不都是渐变的过程，而是种群
21、长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。 总之，生物的进化是如此复杂，现有的进化理论还有许多不能解释的问题。因此，生物进化理论不会停滞不前，而是在不断发展,1.基因频率和基因型频率 (a+b)2=a2+2ab+b2=1 a+b=1,2.每个基因突变率很低(10-5-10-8)，但种群每一代产生大量的突变 2104(个体基因对数)10-5(每个基因突变率)108(种群个体数)=107(个),3.不利变异与有利变异，取决于生物的生存环境,疑难突破,4.自然选择与变异 先有变异(不定向)，后经自然选择（定向）决定其生存，而不是因有自然选择才发生变异,5.种群和物种的区别概念不同；范围不同；判断标准不同
22、：种群是同一地点同种生物，个体间可交配而共有一个基因库，物种是形态特征和能否自由交配,6.地理隔离与生殖隔离 一般是先经地理隔离后生殖隔离（渐变式物种形成方式），爆发式物种形成方式没有地理隔离，直接发生生殖隔离（如异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种）,7.生物进化与物种形成 生物进化的实质是种群的基因频率发生变化的过程；物种形成是在基因频率发生变化后，形成生殖隔离,课堂练习,1.下列哪项不是生物同步进化的事例 ( ) A.某种兰花有专门为它传粉的蛾 B.猎豹捕食斑马 C.光合生物出现后，为好氧型生物的 出现 创造了条件 D.草原上狼的灭绝造成鹿的数量激增,D,2.为保护生物多样性所采取的保
23、护战略和 保护措施的三个层次是指( ) 基因 细胞 组织 物种 生态 系统 A. B. C. D.3.下列不能用来表示生物多样性内容的是 ( ) A.基因多样性 B.物种多样性 C.种群多样性 D.生态系统多样性,D,C,哈迪温伯格定律,该定律指出：在一个有性生殖的自然中群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。种群大； 种群中个体间的交配是随机的； 没有突变发生 没有新基因加入； 没有自然选择。 在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对(Aa)时，设p代表A基因的频率，q代表。的基因的频率，则： (p+q)2
24、=p2+2pq+q2=1。 其中，p2是AA(纯合子)基因型的频率，2pq是Aa(杂合子)基因型的频率，q2是aa(纯合子)基因型频率。,例如：一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设有640只浅色的蛾和369只深色的蛾，群体是哈迪温伯格平衡，那么杂合子蛾的基因频率为多少? 解析：设显性基因频率为p，隐性基因频率为q。 根据 (p+q)2=p2+2 pq+q2=1， 已知q2=640/（640+369）=063， 因此 q08。 又因为p+g=1， 所以 p=1一g=108=02， 根据哈迪温伯格平衡，杂合子蛾在群体中应为： 2pq=208O2=032。 答案：
25、032。 注意：在进行基因频率或基因型频率计算时，应清楚其前提是否在理想状态，只有在理想状态时才可应用哈迪温伯格定律计算，否则按教材讲解的方法进行计算。,考题色盲基因出现的频率为7%，一个正常男性与一个无亲缘关系的女性结婚，子代患色盲的可能性是A.7/400 B.8/400 C.13/400或1/400 D.14/400解析该题计算色盲的可能性，实际上是计算色盲基因型频率。由Xb=7%，得XB=93%。题干中，该女性与她结婚的男性无亲缘关系，表明这个女性的基因型有3种可能：XBXB、XBXb、XbXb，但唯有XBXb、XbXb的后代才有可能患色盲。列棋盘法计算该女性XBXb和XbXb的频率如下：,这里的雄配子指XB或Xb出现的频率，不是某一个体产生的雄配子种类。XBXb =2(937)=13%；XbXb= (77)=0.49%列棋盘再求出该女性正常男性结婚，子代中XbY的频率。首先考虑该女性为XBXb的婚配情况,Xb Y =(131/21/2) =13/400。,其次考虑该女性为XbXb的婚配情况：,Xb Y=(0.49%1/2)=0.49/200 (3)综合考虑子代患色盲的可能性，即不同婚配情况下Xb Y的频率之和。(注：色觉正常的男性，其女儿不会是色盲，故不考虑XbXb的可能性) 13/400 + 049 /200= 1398/400 14/400 答案 D,
