生物學②必修《現(xiàn)代生物進化理論的主要內容》.ppt

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現(xiàn)代生物進化理論的主要內容,種群、基因庫、基因頻率,一個種群的全部個體所含有的全部基因，叫做這個種群的基因庫。,一定時間內，生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體，叫做種群。種群是生物繁殖的基本單位。,某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例，叫做基因頻率。,種群是生物進化的基本單位,每一個種群都有它自己的基因庫，種群中的個體一代一代地死亡，但基因庫卻在代代相傳的過程中保持和發(fā)展。所以，生物進化的單位不是個體，而是種群。,基因頻率的計算,例：某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A,褐色翅的基因位a，調查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個體分別占30%、60%、10%、那么A、a的基因頻率是多少？,A=60%a=40%,36%,48%,16%,,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,60%,40%,若親代昆蟲中的種群滿足以下五個條件：①昆蟲種群數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代，③沒有遷入與遷出，④自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒有作用⑤也沒有基因突變和染色體變異。,用數(shù)學方法討論基因頻率的變化,哈迪-溫伯格定律,1908年，英國數(shù)學家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別提出關于基因穩(wěn)定性的見解。他們指出，一個有性生殖的自然種群中，在符合以下五個條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的。或者說是保持著基因平衡的。這五個條件是：1、種群很大2、隨機交配3、沒有突變和重組4、沒有個體遷入遷出5、沒有選擇,哈迪-溫伯格定律,處于平衡狀態(tài)的種群，一對等位基因Aa，A的頻率為p，a的頻率為q，則：AA的機率為p2；Aa的機率為2pq；aa的機率為q2,哈迪-溫伯格定律可用數(shù)學方程式表示為：(p+q)2=p2+2pq+q2,影響基因頻率的因素,在自然條件下，哈迪-溫伯格定律所需的五個條件是難以滿足的，因而基因頻率總是要發(fā)生改變，也就是說進化在任何種群中都是必然要發(fā)生的。,生物進化的實質是基因頻率的改變,表面看，自然選擇是對一個個生物個體的選擇，實質上是對個體所包含的變異進行選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實質上是對變異所對應的基因的選擇，從而改變著群體中不同基因的基因頻率。,自然選擇對基因頻率變化的影響,P117,物種的概念,在遺傳學和進化論中，把能夠在自然狀態(tài)下相互交配，并能夠產生出可育后代的一群生物稱為一個物種，簡稱“種”。即：不同物種之間有生殖隔離（動物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因開花季節(jié)、花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等都屬于生殖隔離）,隔離,概念：不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。,隔離的類型,,生殖隔離,地理隔離,例：馬與驢的生殖隔離,馬,驢,騾,例：虎獅獸,例：不同“人種”,世界各地的人雖然各有不同，但他們之間可以彼此通婚，并且產生可育的后代。因此，全世界的人在生物學上屬于同一個物種——智人。,地理隔離,分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、河流、沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相遇而不能發(fā)生基因交流。,例：東北虎與華南虎,東北虎和華南虎分別生活在我國的東北地區(qū)和華南地區(qū)，這兩個地區(qū)之間的遼闊地帶就起到了地理隔離的作用。經過長期的地理隔離，這兩個種群之間產生了明顯的差異，成為兩個不同的虎亞種。,隔離在物種形成中的作用,物種的形成往往是經過長期的地理隔離將不同種群間的差異不斷積累，最后達到生殖隔離，形成新物種。,例：加拉帕戈斯群島的地雀,,有時無需地理隔離也能形成新物種,在自然界里還存在另一種物種形成方式，它往往只需要幾代甚至一代就完成了，而且不需經過地理隔離。例如，多倍體植物的形成就是如此。自然界里幾平將近一半的被子植物和某些栽培作物就是這樣形成的。,總結,●種群是生物進化的基本單位,●突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)（突變和基因重組產生生物進化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件）。,●生物進化的實質在于種群基因頻率的改變。,以自然選擇學說為核心的現(xiàn)代生物進化理論的基本觀點是：,共同進化,任何一個物種都不是單獨進化的。不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是共同進化。,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進種群發(fā)展的作用。,“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無法生存。,“收割理論”：捕食者往往捕食個體數(shù)量多的物種，這樣就會避免出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。,捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？,生物進化與無機環(huán)境變化的關系,例：生物的新陳代謝類型由原始異養(yǎng)厭氧→自養(yǎng)厭氧→自養(yǎng)需氧。,生物多樣性的形成,地球上所有的植物、動物和微生物，它們所擁有的全部基因以及各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)，共同構成了生物多樣性。,簡單→復雜低等→高等原核細胞→真核細胞單細胞→多細胞無性生殖→有性生殖原始異養(yǎng)厭氧→自養(yǎng)厭氧→自養(yǎng)需氧水生→水陸兩棲→陸生,生物多樣性的形成,生物進化理論在發(fā)展,生物的進化如此復雜，現(xiàn)有的進化理論所不能解釋的問題比已經解釋的問題還要多。在這些學說中，以自然選擇為核心的進化理論比其他學說的影響要廣泛而深遠，它仍然是以后各個方面研究的一個基礎。進化理論同其他科學理論一樣，它不會停滯不前，它還在發(fā)展。,分子進化與中性學說,這一學說認為，生物體內絕大多數(shù)突變都是中性突變；生物體內的大分子都是以一定的速率進化著，這一速率與種群的大小、物種的生殖力以及生物世代的長短都無關，也不受環(huán)境因素的影響，因此對于這些中性突變不會發(fā)生自然選擇與適者生存的情況。生物的進化主要是中性突變在自然群體中進行隨機的“遺傳漂變”的結果，而與選擇無關。也就是說，遺傳漂變才是分子進化的基本動力。,基因頻率因偶然的機會，而不是由于選擇，而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為遺傳漂變。,例：不同生物的細胞色素c與人的比較,從上表中可以看出，黑猩猩與人的親源關系最近，酵母菌與人的親源關系最遠。,漸變式進化與跳躍式進化,傳統(tǒng)的進化理論認為生物的進化是漸變式的，但漸變式的進化難以解釋下面兩個問題。問題一：生物化石的記錄所顯示的大多不是漸變式的進化，而是跳躍式的進化。問題二：如果生物演變是漸進的，那么各種適應性的器官結構在尚未發(fā)展完善之前，即在還沒有發(fā)展到有適應功能之前是怎樣逃脫自然選擇的壓力的？所以跳躍式進化理論認為，生物的進化起源于大突變（特別是某些調節(jié)基因的突變）。,練習：,以自然選擇學說為核心的現(xiàn)代生物進化理論認為,新物種的形成是A、自然選擇的結果B、突變，選擇和遺傳的綜合作用C、用進廢退的結果D、突變和基因重組，自然選擇及隔離的綜合作用下列關于隔離的敘述，不正確的是A、阻止了種群間的基因交流B、對所有的物種來說,地理隔離必然導致生殖隔離C、種群基因庫間的差異是產生生殖隔離的根本原因D、不同的物種之間必然存在著生殖隔離,,,練習：,人類的苯丙酮尿癥是代謝疾病，由隱性基因控制。如果群體的發(fā)病率是1/10000，表現(xiàn)型正常的個體與苯丙酮尿癥患者婚配，生出患苯丙酮尿癥小孩的概率是。,在一個種群中隨機抽出一定數(shù)量的個體，其中基因型為AA的個體占18%，基因型為Aa的個體占78%，aa的個體占4%.基因A和a的頻率分別是A、18%82%B、36%64%；C、57%43%D、92%8%；,據調查得知，某小學的學生中基因型的比率為：XBXB44%XBXb5%XbXb1%XBY43%XbY7%則Xb的基因頻率是A、13.2%B、5%C、14%D、9.3%,,,1/200,1、某工廠有男女職工各200名，對他們進行調查時發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人，那么這個群體中色盲基因的頻率是多少？2、一種蛾中控制淺顏色的等位基因是隱性的，控制深顏色的等位基因是顯性的。假設一個種群中有640只淺色的蛾和360只深色的蛾，群體呈遺傳平衡，那么有多少只雜合子的蛾？,6%,320,計算：,謝謝,