7.2现代生物进化理论的主要内容

第七章《现代生物进化理论》第二节《现代生物进化理论的主要内容》

第1课时 7.2.1《种群基因频率的 改变与生物进化》

(一)种群是生物进化的基本单位1、种群的概念： 种群是生活在一定区域的同种生物的全部 个体。种群是生物繁殖的基本单位。个体间彼 此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代。 生活在这里的 每一种动物、植物 和微生物都构成一 个种群。生物个体 通过繁殖将自己的 基因传递给后代。

(一)种群是生物进化的基本单位2、一个种群中全部个体所含的全部基因叫做 这个种群的基因库，其中每个个体所含的基因 只是基因库的一部分。 这些金鱼各自有 自己的基因，共同构 成了种群的基因库。 它们各自的基因都是 基因库的一部分。个 体间的差异越大，基 因库也就越大。

(一)种群是生物进化的基本单位3、在一个种群基因库中，某个基因占全部等位 基因数的比率叫基因频率。生物进化其实就是 种群基因频率改变的过程。 人类把鲫鱼的后 代培育成金鱼，实质 就是通过选择改变基 因频率。从图中看， 显然红色基因的频率 显著提高了。

基因型频率：在一个种群中，某基 因型个体占全部个体 的比率。

基因频率的计算 某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基 因位a,调查发现AA、Aa、aa的个体分别占 30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多 少？

A基因数=2×30﹢60=120个a基因数=60﹢2×10=80个A的频率=120 = 60% 200____________

80 a的频率= 40% = 200___________

A的频率﹢ a的频率=1

AA+Aa+aa=1

用数学方法讨论基因频率的改变

基因 型频 率 基因 频率

亲代 AA 30% Aa 60% aa 10% A 60% a 40%

子一代 36%

子二代

子三代

48% 16%60%

36% 48% 16%60%

36% 48% 16%60%

40%

40%

40%

若亲代昆虫中的种群满足以下五个条件：

①昆虫种群数量足够大，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自然选择对A、 a控制的翅型性状没有作用⑤也没有基因突变和染色体变 异。

在满足以上五个条件下 若 A的频率=p 则 a的频率=q

AA= p2

Aa= 2pq=1

aa=q2

p2+2pq+q2

遗 传 平 衡 定 律

基因频率的计算：(1)通过基因型计算基因频率：(2) 通过基因型频率来计算基因频率 ： 计算时需用遗传平衡公式：(p+q)2=p2+2pq+q2 。若种群中 一等位基因为A和a,则p为A的基因频率，q为a的基因频率，p2为 AA的基因频率，q2为aa的基因频率，2pq为Aa的基因频率。这一公 式反映的是在遗传平衡时，基因频率和基因型频率的关系。种群中 一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。 遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分

别于 1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代——温伯格定律 ，它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、选择和迁 移的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变 化，保持平衡。遗传平衡指的是理想种群。在自然界中基因频率是 会发生变化。

例题、在某一个种群中，已调查得知，隐性性状患 者(等位基因用A、a表示)占16%,那么该性状的AA、 Aa基因型个体出现的概率分别为：练习 1 、在欧洲人群中，每 2500 人中就有一人患囊性纤维 性变性，这是一种常染色体遗传病。一对健康的夫妇有一 个患有此病的孩子。以后该妇女又与一健康男子再婚，问 这对再婚如生一孩子，孩子患病的几率是： A 1/25 B 1/5 C 1/100 D 1/625 练习2、据调查得知，某小学学生中基因型比率为： XBXB:XBXb:XbXb:XBY:XbY=44%:5%:1%:43%:7%,则Xb的基因频 率为： A、13.2% B、9.5% C 、14% D 、9.3%

练习3、抽样调查某地100位女性和100位男性发现： 女性中有5位色盲患者和20位携带者，男性中有15位 色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？

5×2 + 20 + 15100×2 + 100

× 100% = 15%

练习4、在一个足够大的种群中，A的频率是0.4,a的频率是0.6,若各种条件稳定不变，则该种群中AA、

Aa、 aa的基因型频率各是 体中A的频率是 0.4

0.16

0.48 0.6

0.36。

。

该种群中所有成熟个体自由交配一次，产生的后代个

, a的频率是

可遗传的变异—生物进化的原材料 突变 基因 突变 染色 体变 异

基 因 重 组

(二)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。自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是 有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？例如：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

实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多

突变的有利和有害并不是绝对的，它 取决于生物的生存环境

基因突变产生的等位基因，通过有性 生殖过程中的基因重组，可以形成多 种多样的基因型，从而使种群出现大 量的可遗传变异。由于基因突变和重 组都是随机的、不定向的，因此它们 只是提供生物进化的原材料，不能决 定生物进化的方向。

“探究自然选择对种群基因频率的影响”

s

s长满地衣的树干上的桦尺蠖

s

s

黑褐色树干上的桦尺蠖

19世纪

20世纪

第1年

第2年 第3年 11.5% 13.1%

第4 年14.7%

……

基因 型频 率 基因 频率

SS Ss ss S s

10%

20%

70% 20% 80%

22.9% 26% 65.6% 60.9%23% 77% 26.1% 73.9%

29.2% 56.1%29.3% 70.7% 升高 降低

(三)自然选择决定生物进化的方向 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。

马和驴是不是一个物种？

物种：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为一个物种 因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力

什么叫隔离？隔离分类？ 东 北 虎

华 南 虎

地理隔离 生殖隔离

两个不同虎亚种 (马和驴杂交产骡)

注：不同种群之间一旦产生殖隔离，就不会有基 因交流了。

物种的形成： 加拉帕戈斯群岛一的几种地雀

因地理隔 离导致生 殖隔离比 较常见

新物种形 成的标志： 生殖隔离

南美洲地雀

地理隔离

突变、基因重 组、自然选择

生殖隔离

新物种

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