种群基因频率的改变与生物进化课件.ppt

,,,,,,,,,,,,,,,,第7章 现代生物进化理论,（一）种群基因频率的改变与生物进化,如果在褐色翅(基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅(基因型为Aa)的变异个体，且绿色比褐色更不易被捕食。那么：,问题探讨：,3、如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？,1、根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体一定能被选择下来吗？,2、如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给子代呢？,在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代，因此研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化，这个群体就是种群。,（一）种群是生物进化的基本单位,1、种群概念,生活在一定区域的同种生物的全部个体。,卧龙自然保护区 猕猴,,,判断下列是否属于种群,（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼 （3）两个池塘内的全部青蛙 （4）一片草地上的全部植物 （5）一片草地上的成年梅花鹿,否,是,否,否,否,一个生物“种”或“物种”与种群有何区别？,物种可以分布在不同的自然界的不同区域，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代相传的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。实际上，在自然界中，物种是以一个个种群存在的，种群是物种繁殖、生物进化的基本单位。,2、种群的特点：,种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以自由交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。,种群是物种繁衍、进化的基本单位,3、基 因 库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因,4、基因频率： 在一个种群基因库中 ，某个基因占全部等位基因数的比率,= 纯合子基因型频率 + 1/2杂合子基因型频率,【案例1】 某桦尺蠖种群中，黑色翅的基因为S， 浅色翅的基因位s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别为10、20、70个、问每种基因型频率是多少？S、s基因频率是多少？,【案例1】 某桦尺蠖种群中，黑色翅的基因为S， 浅色翅的基因位s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别为10、20、70个、问每种基因型频率是多少？S、s基因频率是多少？,SS基因型频率 = 10/100 = 10% Ss基因型频率 = 20/100 = 20% ss 基因型频率 = 70/100 = 70%,S基因频率 = (10x2+20)/（100x2）=20% s基因频率 = (70x2+20)/（100x2）=80%,【案例2】 某桦尺蠖种群中，黑色翅的基因为S， 浅色翅的基因位s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别为10、20、70个、若该种群为亲本，如果让该种群随机交配，没有迁入和迁出，无自然选择，无突变，根据孟德尔分离定律计算： （1）该种群产生的S、s配子的比率各是多少？ （2）F1代的基因型频率各是多少？ （3）F1代种群的基因频率各是多少？ （4）将计算结果填入表格，想一想， F2代、 F3代以及若干代以后，种群的基因频率会改变吗？,（一）种群是生物进化的基本单位,【案例2】 某桦尺蠖种群中，黑色翅的基因为S， 浅色翅的基因位s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别为10、20、70个、若该种群为亲本，如果让该种群随机交配，没有迁入和迁出，无自然选择，无突变，根据孟德尔分离定律计算： （1）该种群产生的S、s配子的比率各是多少？,S % = (10x2+20) /（100x2）= 20 % s % = (70x2+20) /（100x2） = 80 %,（一）种群是生物进化的基本单位,（2）F1代的基因型频率？ （3）F1代的基因频率是多少？,4%,,16%,64%,SS,Ss,Ss,16%,ss,F1代 基因型频率 SS %=4% Ss %=32% ss %=64%,F1代 基因频率 S%=20% s %=80%,（一）种群是生物进化的基本单位,（4）将计算结果填入表格，想一想， F2代、 F3代以及若干代以后，种群的基因频率会改变吗？,SS（4%）,Ss（32%）,ss（64%）,SS（4%）,Ss（32%）,ss（64%）,S（20%）,S（20%）,s（80%）,s（80%）,理想条件： ①该种群非常大； ②所有的雌雄个体都能自由交配；③没有迁入和迁出；④无自然选择的结果；⑤不发生突变。,（一）种群是生物进化的基本单位,哈代——温伯格定律： 一个有性生殖的群体中，理想条件下（在种群足够大、种群内个体随机交配，没有突变、自然选择和迁移的条件下），各等位基因的频率基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。,哈代-温伯格定律可用数学方程式表示： (p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1 = AA%+Aa%+aa%=1 其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，p+q=1 AA的基因型频率=p2； aa的基因型频率=q2； Aa的基因型频率=2pq。,基因频率与基因型频率的关系,1.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 。该种群中所有成熟个体自由交配一次，产生的后代个体中A的频率是 ， a的频率是 。,0.16、0.48、0.36,0.4,随堂练习,0.6,2.某常染色体隐性遗传病，在人群中发病率为1%，则Aa基因型频率是多少？,a%=10%, A%=90%. Aa=18%,（5）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第⑤点假设（⑤基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？,与基因突变的普遍性相违背。,(6)、如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？,突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。 基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。,生物进化的实质,影响基因频率的变化因素,①、自然选择,②、迁入和迁出,③、基因突变,④、雌雄个体不能自由交配,是种群基因频率的改变,⑤、种群个体很小,（是影响基因频率变化的根本原因）,变异的类型有哪些？,基因重组 基因突变 染色体变异,,,,统称,突变,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,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,,个体,× 108,,种群,= 2 ×107,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？,种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。,突变,许多等位基因,基因重组,许多基因型,大量可遗传的变异,,,,,No!变异是不定向的,,那,谁决定的呢?,形成了进化的原材料,,19世纪，桦尺蠖种群中黑色因（S）频率为5%，浅色 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%， 浅色基因（s）频率为5%,（三）自然选择决定生物进化的方向,原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因 结果：使基因频率定向改变。,黑褐色树干上的桦尺蠖,长满地衣的树干上的桦尺蠖,S表示黑色基因,环境逐渐变黑,,S表示浅色基因,自然选择使种群基因频率定向改变,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,14.6%,29.3%,56.1%,29.3%,73.9%,70.7%,降低,(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？,(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？,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,天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因,结论：自然选择决定生物进化的方向,自然选择使种群基因频率定向改变,不定向 变异,自然选择,,通过生存 斗争实现,,,,,不利变异 (基因),,淘汰,由生存斗争中 失败而死亡,有利变异 (基因),多次选择,,通过遗传积累,种群的基因频 率定向改变,生物定 向进化,,