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1、第3节种群基因组成的变化与物种的形成第1课时种群基因组成的变化及探究抗生素对细菌的选择作用学习目标1.解释种群、基因库和基因频率的概念。2.阐明生物进化的实质。一、种群和种群基因库I教材梳理1 .种群的概念及特点(1)概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。如一片树林中的全部秋猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一个种群。(2)特点：种群是生物进化的基本单位,种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群也是生物繁殖的单位。2 .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(1)概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。(2)”
2、算基因频率=该蓝潞器数X1。(3)影响因素：突变、选择、迁移等。【判断正误】(I)一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率()(2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化()(3)若亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变()(4)种群是生物进化的基本单位，自然选择的直接选择对象是个体的表型()答案(I)X(2)(3)(4)解析(1)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。(2)在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率可能受基因突变、迁入和迁出等因素的影响而发生变化。(3)若亲子代间基因频率不变，基因型频率也可能发生改变，如Aa自交，
3、基因频率不变，但基因型频率发生改变。I核心探讨任务一：用数学方法讨论基因频率的变化某桦尺蛾种群中，黑色体色的基因为S,浅色体色的基因为s,抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、SS的个体数分别为10个、20个、70个。假设该桦尺蛾种群非常大、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、不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的、基因S和S都不产生突变等。根据孟德尔的分离定律计算并回答问题：(1)该种群产生的S配子和s配子的比值各是多少？子一代基因型频率是多少？提示S配子占20%,s配子占80%o子一代基因型频率：SS占4%,Ss占32%,ss占64%o子一代种群的基因频率各是多
4、少？提示子一代种群的基因频率S占20%,s占80%o(3)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？请完成下表。亲代基因型的比值SS(10%)Ss(20%)ss(70%)配子的比值S(10%)S(10%)s(10%)s(70%)子一代基因型频率SS(4%)Ss(32%)ss(64%)子一代基因频率S(20%)s(80%)子二代基因型频率SS(4%)Ss(32%)ss(64%)子二代基因频率S(20%)s(80%)提示子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。【易错警示】(1)影响基因频率的因素不只是环境，还有突变、生物的迁移等。(2)基因频率不改变，基因型频
5、率不一定保持不变。如杂合子Aa自交后代，基因频率不变，而基因型频率改变。I典题应用1. (2023江苏无锡高一检测)下列关于基因库的描述，错误的是()A.基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因B.生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C.种群中每个个体都含有种群基因库中的全部基因D.基因突变可能改变基因库的组成答案C解析种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，会代代相传，B正确：由于不同个体之间在基因上具有差异，所以每个个体不可能含有种群基因库中的全部基因，C错误；可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。2. (2023河北石家庄高一月考)现有一个由
6、AA、Aa.aa三种基因型个体组成的动物种群，已知该种群中具有繁殖能力的个体之间通过随机交配进行繁殖，而aa个体不具有繁殖能力。该种群繁殖一代，若子代中AA：Aa：aa=9：6：1,则亲代中AA、Aa和aa的数量比可能为()A.4：3：4B.5：5：1C.6：2：3D.4：1：4答案B解析设亲代具有繁殖能力的个体中AA的比例为X,则Aa的比例为1一片产生的配子A的比例为x+(lx)2=(l+x)2,a配子的比例为(l-)2,随机交配的后代中，AA所占的比例为(+x)22=916,可求得x=12,即该种群具有繁殖能力的个体中AA和Aa所占比例均为1/2,但亲本中aa的数量无法计笄，故选项B符合题
7、意。二、种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响I教材梳理1.种群基因频率的变化(1)原因：基因突变。r基因突变突变(2)可遗传变异的来源j【染色体变异基因重.组(3)可遗传变异的形成、特点和作用形成：a.基因突变产生新的等位基因;b.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。特点：随机的、不定向的。作用：只是提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。(4)变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。2 .自然选择对种群基因频率变化的影响(1)原因：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
8、体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。(2)结果：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。【判断正误】(1)从根本上讲，没有突变，就没有生物的进化()(2)突变具有低频性，不能为生物进化提供原材料()(3)有害突变不能成为生物进化的原材料()(4)所有变异都不能决定生物进化的方向，但都能提供进化的原材料()(5)生物进化的实质是种群基因型频率的改变()答案(1)(2)(3)(4)(5)X解析(2)突变和基因重组为生物的进化提供原材料。(3)突变的有利和有害是相对的，都可以为生物的进化提供原材料。(4)不可遗传的变异不能为生物的进化提供原材料。
9、(5)生物进化的实质是种群基因频率的改变。I核心探讨任务二：探究自然选择对种群基因频率变化的影响根据教材“探究实践”提供的资料，回答下列问题：(1)树干变黑对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗？为什么？提示有影响；树干变黑后，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数量减少，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？提示直接受选择的是表型；因为天敌看到的是桦尺蛾的体色(表型)，而不是控制体色的基因。(3)根据表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？提示桦尺蛾种群发生了进化；依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。(4)根据资料分
10、析，决定桦尺蛾进化方向的是什么？为什么？提示自然选择。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。r核心归纳-有关基因频率与进化的分析和总结(1)影响种群基因频率变化的因素外因：自然选择。内因：基因突变和部分染色体变异如缺失和重复等能直接引起基因频率的变化；基因重组只改变了基因型频率，在自然选择的作用下淘汰部分个体后可引起基因频率的变化。(2)自然选择决定生物进化的方向一不利变异不定向自然选择(基因)变异通过生存 斗争实现轮多次选择和积累 一变异(基因)被淘汰种群的 .基因频
11、A率定向 改变物向化 生定进(3)进化的实质是种群基因频率的改变。(4)进化中的定向与不定向变异是不定向的。自然选择是定向的。种群基因频率的变化是定向的。生物进化的方向是定向的。典题应用3 .下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是()A.种群基因频率的改变不一定引起生物的进化B.生物进化的实质是种群基因频率的改变C.只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变D.生物性状的改变一定引起生物的进化答案B解析生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化，A错误，B正确；只要生物发生了进化，就会发生基因频率的改变，但不一定形成新物种，C错误；生物的性状受基因和
12、外界环境的共同作用，性状改变，基因不一定改变，故基因频率不一定改变，生物也不一定进化，D错误。4.在19世纪中叶以前，英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(SS)的，随着工业的发展，工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色，到了20世纪中叶，黑色型(S_)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是()A.自然选择的方向发生了改变，所以自然选择是不定向的B.桦尺蛾种群进化过程中接受选择的是各种基因型的个体C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变D.长时间的环境污染导致S基因定向突变成S基因答案B解析自然选择是定向的，A错误；自然选择直接作用于个体的表型，选择的是各种基因型的个体，
13、B正确；基因型为SS的个体对应的表型为黑色，适应环境，通过选择，其基因型频率增加，C错误；基因突变是不定向的，D错误。三、探究抗生素对细菌的选择作用I教材梳理1 .实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。2 .方法步骤第1步：用记号笔在培养mi的底部由2条相互垂直的直线,将培养皿分为4个区域，分别标记为第2步：取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上第3步：用无菌的锻子先夹取1张不含抗生索的纸片放在号区域的中央，再分别夹取1张抗生素纸正放在号区域的中央.
14、盖上皿盖第4步：将培养InL倒置于37中:的恒温箱中培养1216h第5步：观察培养基上细菌的生长状况。若纸片附近出现抑菌圈，测址和记录每个实验组中抑菌圈的直径,并取平均值第6步：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌.接种到已灭菌的液体培养基中培养,然后重复步骤25。如此重复几代,记录每一代培养物抑菌圈的直径3 .注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。【判断正误】(1)细菌在抗生素的诱导作用下产生了抗药性基因()(2)本实险所使用的涂布器、培养皿等都要进行灭菌处理()答案(1)(2)7I核心探讨任务三：探究抗生素对细菌的选择作用根据教材“探究实践”，回答下
15、列问题：(1)为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？提示抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。(2)在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？提示在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的；在特定环境中，有利于生物生存和繁殖的变异就是有利变异。(3)滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？提示滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。I典题应用5.(多选)(2022江苏苏州高一期末)一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”实验的说法中，错
