第1课时 种群基因频率的改变与生物进化
[学习导航] 1.举例说明种群、基因库、基因频率的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变化。2.结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。3.通过探究自然选择对种群基因频率的影响，理解自然选择决定生物进化的方向。
[重难点击] 1.用数学方法讨论基因频率的变化。2.自然选择对生物进化的作用。
19世纪，英国杰出的生物学家发现了生物发展的规律，证明所有的物种都有共同的祖先。达尔文的这一重大发现，对生物学具有划时代的意义。
人们在达尔文自然选择理论的基础之上，逐步完善和发展进化论，最终建立了现代生物进化理论。这节课就让我们一起来学习现代生物进化理论。
一、种群是生物进化的基本单位
1．以种群作为生物进化单位的理由
(1)达尔文认为自然选择直接作用的是生物个体，并且是个体的表现型，而个体表现型会随着个体的死亡而消失。
(2)决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续，并且在群体中扩散，因此生物进化应该研究群体基因组成的变化。 2．种群的概念
生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。它是生物进化的基本单位，彼此之间可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。 3．基因库与基因频率
(1)基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。 (2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。
在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。假设该昆虫种群非常大，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，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，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配子的比率各是多少？
1
答案 A配子占60%，a配子占40%。 2．子一代基因型的频率各是多少？ 答案 AA占36%，Aa占48%，aa占16%。 3．子一代种群的基因频率各是多少？ 答案 A占60%，a占40%。
4．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？ 答案
亲代基因型的频率 配子的比率 子一代基因型频率 子一代基因频率 子二代基因型频率 子二代基因频率
由表可知，子三代、子四代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。
5．若上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
答案 对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致，被天敌发现的机会就少些。
知识整合 当某种群非常大，所有雌雄个体间都能自由交配，没有迁入和迁出，没有自然选择和突变时，这样的种群称为理想种群。理想种群中，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。
AA(30%) A(30%) AA(36%) A(60%) AA(36%) A(60%) Aa(48%) Aa(60%) A(30%) a(30%) aa(10%) a(10%) aa(16%) a(40%) aa(16%) a(40%) Aa(48%)
1．下列关于种群的叙述中，不正确的是( )
A．种群是生物进化的基本单位，也是生物群落的基本单位 B．种群内个体间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代 C．两个池塘内的全部青蛙是一个种群 D．一个树林中的全部杜鹃是一个种群 答案 C
解析 种群是在一定区域内(即同一地点)同种生物的全部个体的总和，而C项为两个池塘，属于两个种群。
2．在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，基因型为aa的个体占4%，A和a的基因频率分别是( )
2
A．18%、82% C．57%、43% 答案 C
B．36%、64% D．92%、8%
解析 A基因频率＝AA基因型频率＋1/2Aa基因型频率＝18%＋1/2×78%＝57%，a基因频率＝aa基因型频率＋1/2Aa基因型频率＝4%＋1/2×78%＝43%。
3．在某一遵循遗传平衡定律的人群中，已调查得知，隐性性状者为16%，则该性状不同类型的基因型频率分别是(按AA、Aa、aa顺序排列)( ) A．0.36、0.48、0.16 C．0.16、0.48、0.36 答案 A
解析 本题考查基因遗传平衡定律的应用。根据基因库中隐性性状者(aa)的频率为16%。则q＝0.16，q＝0.4，而p＝1－0.4＝0.6，根据遗传平衡公式，[p(A)＋q(a)]＝p(AA)＋2pq(Aa)＋q (aa)可计算出AA的频率为0.36，Aa的频率为0.48，aa的频率为0.16。 方法链接 1.已知基因型频率计算基因频率
设有某种群， AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，A、a的基因频率分别用11
PA、Pa表示，则：PA＝PAA＋PAa；Pa＝Paa＋PAa。
222．理想条件下的基因频率和基因型频率的计算
理想种群中，一对等位基因为A和a，设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝A%＋a%＝1。如果这个种群达到了遗传平衡，那么遗传平衡定律可以表示为： (p＋q)＝p＋2pq＋q＝1。
(1)p代表纯合子AA的基因型频率； (2)2pq代表杂合子Aa的基因型频率； (3)q代表纯合子aa的基因型频率。 即：AA%＝p，Aa%＝2pq，aa%＝q。
二、突变和基因重组、自然选择
2
2
22
2
2
2
22
2
2
B．0.48、0.36、0.16 D．0.16、0.36、0.38
1．突变和基因重组产生进化的原材料 (1)可遗传变异的来源
?基因重组
可遗传变异来源?基因突变??
?统称为突变?染色体变异??
(2)可遗传变异的形成、特点和作用
3
①形成：a.基因突变产生等位基因；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。
②特点：随机的、不定向的。
③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。 (3)变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。 2．自然选择决定生物进化的方向
(1)原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体更易产生后代，相应的基因频率会不断提高，具有不利变异的个体很难产生后代，相应的基因频率会不断下降。
(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。
突变和基因重组能产生进化的原材料，据此分析回答下列问题： 1．突变具有低频性，为什么还能为生物进化提供原材料？
答案 生物进化的单位是种群，虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。 2．突变大多数对生物体是不利的，为什么还能为进化提供原材料？
答案 生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
3．突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？
答案 不能。突变和基因重组都是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向。 4．在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%。一年后，种群中基因型AA的个体占48%，基因型Aa的个体占24%，这一年间种群是否进化了？
分析 该种群中基因A和基因a的频率：A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。一年后，A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。 答案 种群的基因频率没有变化，生物没有进化。
知识整合 生物进化的单位是种群，由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变，其中那些微小有利的变异不断积累导致生物进化，但突变本身不能决定生物进化的方向，起决定作用的是自然选择。生物进化的实质是种群基因频率的变化。
4
4．根据现代生物进化理论，下列说法正确的是( ) A．自然选择决定了生物变异和进化的方向 B．生物进化的实质是种群基因型频率的改变 C．种群内基因频率的改变在世代间具有连续性 D．种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小 答案 C
解析 自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生物定向进化，所以自然选择决定了生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变。种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化。种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。 5．下列有关基因频率与生物进化的描述，正确的是 ( ) A．生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变 B．生物只要发生进化，基因频率就会改变 C．变异使基因频率定向改变
D．只有基因突变，才导致基因频率发生改变 答案 B
解析 生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要生物进化了，基因频率一定发生了改变；变异是不定向的，自然选择可使基因频率发生定向改变；基因频率的改变与基因突变、迁入和迁出、自然选择等多种因素有关。
1．对种群概念的正确叙述是( ) A．不同空间中同种生物个体的总和 B．生活在一定区域的同种生物的一群个体 C．一片水田中的所有鱼的总和
D．一个生态环境中有相互关系的动植物的总和 答案 B
解析 种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。其中的“种”是生物分类的基本单
5