【同步导学】2024-2025学年高中生物高一下册（人教版·2019必修2）学案：6.3 种群基因组成的变化与物种的形成 （教师版）.docx

第6章生物的进化

第3节种群基因组成的变化与物种的形成

导学案

★学习目标与核心素养

1.生命观念：阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵；阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。

2.科学思维：说明隔离在物种形成中的作用。

3.科学探究：运用数学方法讨论种群基因频率的变化。

★学习重点难点

教学重点：

1.种群、物种、基因频率、隔离等概念；

2.变异、选择和隔离在生物进化中的作用。

教学难点：

1.自然选择对种群基因频率变化的影响；

2.隔离在物种形成中的作用。

★学习过程

一、种群基因组成的变化

自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。

1.种群和种群基因库

（1）种群：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。

种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因遗传给后代。

（2）种群的基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。

（3）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值，叫作基因频率。基因频率=某基因的数目/该基因的等位基因的总数=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率。

【思考·讨论·用数学方法讨论基因频率的变化】

1.假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。

（1）该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？60%、40%。

（2）子代基因型的频率各是多少？AA36%、Aa48%、aa16%。

（3）子代种群的基因频率各是多少？A占60%、a占40%。

（4）将计算结果填入右表，想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？种群的基因频率会和子一代一样。

亲代基因型的频率

AA（30%）

Aa（60%）

aa（10%）

配子的比率

A（30%）

A（30%）

a（30%）

a（10%）

子一代基因型频率

AA（36%）

Aa（48%）

aa（16%）

子一代基因频率

A（60%）

a（40%）

子二代基因型频率

AA（36%）

Aa（48%）

aa（16%）

子二代基因频率

A（60%）

a（40%）

2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？

对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。

3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗？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的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。

哈迪——温伯格定律：一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，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。五个条件：a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有突变和重组。

若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，因为（p＋q）=A%+a%=1，则（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=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。

自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律：

交配方式

基因频率

基因型频率

自交

不改变

改变，且纯合子增多，杂合子减少

自由交配

处于遗传平衡

不改变

不改变

不处于遗传平衡

不改变

改变

2.种群基因频率的变化

基因突变在自然界是普遍存在的，基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。现代遗传学研究表明，可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。

【知识链接】回忆前面所学的知识，想一想，染色体数目和结构的变异都能引起种群基因频率的变化吗？都能。

突变的有利与有害是相对的，而不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。

【探究·实践·探究自然选择对种群基因频率变化的影响】

1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？

树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率。这是因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。

2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？

直接受选择的是表型（体色