高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种与进化第21讲生物的进化课件

高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种与进化第21讲生物的进化课件

生物的变异、育种与进化 第七单元 第 21 讲　生物的进化 等级考 (2017 级 ) 课标要求 内容标准 活动要求 1 ．尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实，说明当今生物具有共同的祖先。 2 ．尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识，说明当今生物在新陈代谢、 DNA 的结构与功能等方面具有许多共同特征。 3 ．举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。 4 ．阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。 5 ．说明自然选择导致生物更好地适应特定的生存环境。 6 ．概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上的生命进化史提供了科学的解释。 7 ．阐述变异、选择和隔离可导致新物种的形成。 1 ．搜集生物进化理论发展的资料，探讨生物进化观点对人类思想观念的影响。 2 ．用数学方法讨论自然选择使种群基因频率发生变化。 3 ．探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系。 1 ． 现代生物进化理论的由来 (1) 拉马克的进化学说 拉马克在历史上第一个提出比较完整的进化学说，其核心论点是 “ ________________________ ” 。 考点一　现代生物进化理论 用进废退、获得性遗传　 (2) 达尔文自然选择学说 生存斗争　 过度繁殖　 遗传变异　 适者生存　 多样性　 遗传变异　 个体　 渐变　 2 ． 现代生物进化理论 (1) 种群是生物进化的基本单位 ①基因库：一个种群中全部个体所含有的 ____________ 。 ②基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部 ______________ 的比率。 ③生物进化的实质：种群基因频率的改变。 全部基因　 等位基因数　 基因突变　 染色体变异　 环境　 不定向　 原材料　 方向　 不定向的　 定向改变　 生殖隔离　 自由交流　 自然选择　 ( 生殖 ) 隔离　 3 ． 共同进化 (1) 概念：不同 ________ 之间、 __________________ 之间在相互影响中不断进化和发展。 (2) 原因： __________________________________________________________ 。 (3) 实例： 共同进化类型 包含类型 实例 ____________ 之间 种间互助 一种蛾与兰花 种间 斗争 捕食 猎豹和斑马 寄生 黏液瘤病毒和兔子 竞争 作物与杂草 生物与无 机环境之间 生物影响环境，环境影响生物 地球早期无氧环境 → ________ 生物 → 光合生物出现 → 空气中有 ________ → 出现好氧生物 物种　 生物与无机环境　 生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响　 不同物种　 厌氧　 氧气　 (4) 学说： ① “ 精明的捕食者策略 ” ： ___________________________________________ _____________ 。 ② “ 收割理论 ” ：由美国生态学家 __________ 提出，捕食者往往捕食 ____________________ ，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为 __________________________ 。捕食者的存在有利于增加 ______________ 。 捕食者一般不能将所有的猎物都吃掉，否则自己无法生存　 斯坦利　 个体数量多的物种　 其他物种的形成腾出空间　 物种多样性　 4 ． 生物多样性的形成 (1) 内容：生物多样性主要包括 ________ 多样性、 ________ 多样性和 ____________ 多样性。 (2) 形成原因：生物的进化。 (3) 研究生物进化历程的主要依据： ________ 。 基因　 物种　 生态系统　 化石　 [ 归纳整合 ] 1 ． 自然选择学说与现代生物进化理论的比较 2 ． 掌握物种形成的三大模式 3 ． 判断两种生物是否为同一物种 (1) “ 新物种 ” 必须具备两个条件：与原物种之间已形成生殖隔离和物种必须是可育的。如三倍体无子西瓜、骡子均不可称为 “ 物种 ” ，因为它们均是 “ 不育 ” 的，而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是 “ 新物种 ” ，因为它与二倍体西瓜杂交产生的子代 ( 三倍体西瓜 ) 不育，意味着二者间已产生生殖隔离，故已成为新物种。 (2) 判断方法 若可以自然交配，并且后代为可育后代，那么就是同一物种；若不能进行自然交配，或者交配繁殖出的后代为不可育后代，就为不同物种。　　 [ 思维探究 ] 生物进化与物种形成基本环节模型的思考： (1) 物种形成的三个环节是什么？图中 ①②③④ 分别是什么？ 提示： 突变和基因重组、自然选择及隔离。 ① 是突变和基因重组， ② 是自然选择， ③ 是地理隔离， ④ 是生殖隔离。 (2) 为什么进化的基本单位是种群而不是个体？ 提示： 因为在生物繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传，因此，研究生物的进化时仅仅研究个体是否与环境相适应是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。 (3) 共同进化概念中的 “ 相互影响 ” 的内涵指什么？ 提示： ① 不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间斗争。 ② 无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定的方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。 [ 教材深挖 ] 1 ． ( 教材必修 2P 116 “ 知识链接 ” ) 染色体数目变异和结构的变异都能引起种群基因频率的变化吗？为什么？ 提示： 都能。染色体数目变异必然引起染色体上基因数目的变化，进而引起种群基因频率的变化，染色体结构的变异也会引起种群基因频率的变化。 2 ．结合教材必修 2P 118 回答：自然选择的实质和结果分别是什么？ 提示： 自然选择的实质是对控制某特定性状的基因的选择。自然选择的结果：从生物个体角度看，导致生物个体生存或死亡；从基因角度看，导致控制某特定性状的基因的频率上升或下降。 命题点一　生物进化理论的判断 1. (2018 · 海南卷， T18) 为判断生活在不同地区的两个种群的鸟是否属于同一物种，下列做法合理的是 ( 　　 ) A ．了解这两个种群所在地区之间的距离后作出判断 B ．观察这两个种群个体之间是否存在生殖隔离现象 C ．将两个种群置于相同环境条件下，比较其死亡率 D ．将两个种群置于相同环境条件下，比较其出生率 解析： 判断这两个种群的鸟是否属于同一物种，要看它们之间是否存在生殖隔离，生殖隔离是新物种形成的标志。 B 　 B 　 解析： 图示是物种形成的常见模式，经过长期的地理隔离而达到生殖隔离。 a 通过地理隔离形成两个种群 a 1 和 a 2 ，又分别演化出 b 、 c 、 d 三个种群， b 、 d 虽然有地理隔离，但是不一定形成了生殖隔离，故 A 项错误；由于 d 是由 a 1 演变而来， c 是由 a 2 演变而来， c 与 d 之间可能存在生殖隔离，故 B 项正确；即使 a 1 中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但由于 b 和 d 两个种群之间有地理隔离，有可能形成了生殖隔离，故二者可能属于不同的物种，故 C 项错误；同理，即使 a 1 中的外迁群体与当时 a 2 种群的基因频率不同，只要 c 和 d 之间不存在生殖隔离，它们仍是同一物种，故 D 项错误。 3 ． (2019 · 山西太原一模 ) 如图所示的是施用某种杀虫剂以后，昆虫种群所发生的改变。下列相关叙述错误的是 ( 　　 ) A ．①类个体被淘汰的原因并不是该杀虫剂未能诱发其产生抗性基因 B ．抗性基因的根本来源是可遗传变异，②③类个体的抗性基因一定来源于遗传 C ．若连续使用该杀虫剂，抗该杀虫剂的基因频率会越来越趋近 1 D ．杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表现型 B 　 解析： 观察题图可知， ② 类个体是在施用杀虫剂之前，已经发生基因突变产生抗性基因的个体， ②③ 类个体的抗性基因可能来源于原种群中含抗性基因的个体，杀虫剂在此只起选择作用， ① 类个体被淘汰的原因是其本身不含抗性基因；若连续使用该杀虫剂，不含抗性基因的个体被淘汰，而含抗性基因的个体所占比例越来越高，故抗杀虫剂的基因频率会越来越趋近 1 ；施用杀虫剂后，具有抗药性的个体生存下来，不具有抗药性的个体被淘汰，故杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表现型。 (1) 自然选择的直接对象≠间接对象≠根本对象 自然选择的直接对象是生物的变异性状 ( 表现型 ) 。间接对象是相关的基因型。根本对象是与变异性状相对应的基因。即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。 (2) 变异先于环境选择 ① “ 突变 ” 不是基因突变的简称，而是包括 “ 基因突变 ” 和 “ 染色体变异 ” 。 ②变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不能定向诱发基因突变。 ③变异是不定向的，而自然选择能定向改变种群基因频率，从而使种群发生定向进化。 命题点二　共同进化及物种多样性 4 ． (2018 · 海南卷， T24) 甲、乙两物种在某一地区共同生存了上百万年，甲以乙为食。下列叙述错误的是 ( 　　 ) A ．甲、乙的进化可能与该地区环境变化有关 B ．物种乙的存在与进化会阻碍物种甲的进化 C ．若甲是动物，乙可能是植物，也可能是动物 D ．甲基因型频率改变可能引起乙基因频率的改变 B 　 解析： 生物的进化同环境的变化有很大的关系，遗传物质的变异是进化的内因，环境对遗传物质的变异起到诱发与筛选的作用，生物只有适应环境，才能生存，而进化后的生物对环境又有反作用， A 正确；甲与乙存在捕食关系，二者长期共存，不断发展，共同进化， B 错误；若甲是动物，其捕食的乙可能是植物，也可能是动物， C 正确；甲基因型频率改变可能引起捕食压力发生变化，造成乙基因型频率发生改变，进而乙基因频率发生改变， D 正确。 5 ． (2018 · 全国卷 Ⅰ ， T29 节选 ) 回答下列问题： (1) 大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为 _________________________ 。 (2) 根据生态学家斯坦利的 “ 收割理论 ” ，食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是 ____________________ __________________________________________ 。 协同进化 ( 或答共同进化 ) 　 捕食者往往捕食个体 　 数量多的物种，为其他物种的生存提供机会　 解析 　 (1) 猎物和捕食者通过捕食活动相互影响，自然选择有利于猎物种群中跑得快的个体生存，也有利于捕食者种群中跑得快的个体生存，体现了生物与生物之间的协同进化。 (2) 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的生存提供机会，有利于增加物种的多样性。 题型一　常染色体上基因频率的计算 (1) 已知各基因型个体的数量，求基因频率。此类题型可用定义公式计算，即某基因的频率＝ [( 该基因纯合子个体数 ×2 ＋杂合子个体数 )÷( 总个体数 ×2)]× 100% 。 (2) 已知基因型频率，求基因频率。此类题型可以将百分号去掉，按定义公式计算或直接用 “ 某基因的基因频率＝该基因纯合子的百分比＋杂合子百分比的 1/2 ” 来代替。如基因 A 的频率＝ AA 的频率＋ 1/2Aa 的频率，基因 a 的频率＝ 1 －基因 A 的频率。 考点二　基因频率相关计算的重点题型 对应训练 1 ． (2019 · 湖南怀化一模 ) 已知人的褐眼 (A) 对蓝眼 (a) 是显性。在一个有 30 000 人的群体中，蓝眼的有 3 600 人，褐眼的有 26 400 人 ( 其中纯合子 12 000 人 ) 。则在这个人群中 A 、 a 的基因频率分别是 ( 　　 ) A ． 64% 和 36% 　　　 B ． 36% 和 64% C ． 50% 和 50% D ． 82% 和 18% 解析： 由题意知， AA 的基因型频率＝ 12 000/30 000 × 100% ＝ 40% ， aa 的基因型频率＝ 3 600/30 000 × 100% ＝ 12% ， Aa 的基因型频率＝ 1 － 40% － 12% ＝ 48% ，因此 A 的基因频率＝ 40% ＋ 1/2 × 48% ＝ 64% ， a 的基因频率＝ 1 － 64% ＝ 36% 。 A 　 2 ．蜗牛的有条纹 (A) 对无条纹 (a) 为显性。在某一地区的蜗牛种群内，有条纹 (AA) 个体占 55% ，无条纹个体占 15% ，若蜗牛间进行自由交配得到 F 1 ，则 F 1 中 A 的基因频率和 Aa 的基因型频率分别是 ( 　　 ) A ． 30%,21% B ． 30%,42% C ． 70%,21% D ． 70%,42% 解析： 亲本中 AA 占 55% ， aa 占 15% ，所以 Aa 占 30% ，则 A 的基因频率为 55% ＋ 30% × 1/2 ＝ 70% ， a 的基因频率＝ 1 － 70% ＝ 30% 。蜗牛间进行自由交配，在不考虑基因突变的情况下，可利用遗传平衡定律计算， F 1 中 Aa 的基因型频率为 2 × 70% × 30% ＝ 42% 。 D 　 C 　 4 ． (2016 · 全国卷 Ⅰ ， T6) 理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是 ( 　　 ) A ．常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 B ．常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 C ． X 染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 D ． X 染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 D 　 解析： 联系遗传平衡定律进行分析。常染色体隐性遗传病在男性和女性中的发病率相等，均等于该病致病基因的基因频率的平方，故 A 项错误。常染色体显性遗传病在男性和女性中的发病率相等，均等于 1 减去该病隐性基因的基因频率的平方，故 B 错误。 X 染色体显性遗传病在女性中的发病率等于 1 减去该病隐性基因的基因频率的平方，故 C 项错误。因男性只有一条 X 染色体，男性只要携带致病基因便患病，故 X 染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率，故 D 项正确。 题型三　利用遗传平衡定律求基因型频率 (1) 前提条件：①种群非常大；②所在雌雄个体之间 自由交配 ；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有基因突变。 (2) 计算公式：当等位基因只有两个 (A 、 a) 时，设 p 表示 A 的基因频率， q 表示 a 的基因频率，则 基因型 AA 的频率＝ p 2 ； 基因型 Aa 的频率＝ 2pq ； 基因型 aa 的频率＝ q 2 。 　 　 　 对应训练 5 ．一个随机交配的足够大的种群中，某一相对性状中显性性状表现型的频率是 0.36 ，则 ( 　　 ) A ．该种群繁殖一代后杂合子 Aa 的基因型频率是 0.32 B ．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率 C ．若该种群基因库中的基因频率发生变化，就一定会形成新物种 D ．若该种群中 A 的基因频率为 0.4 ， A 所控制性状的个体在种群中占 40% A 　 解析： 根据题意可知，隐性个体 aa 的基因型频率为 0.64 ，则 a 的基因频率为 0.8 ， A 的基因频率为 0.2 ， B 项错误；该种群繁殖一代后杂合子 Aa 的基因型频率是 2 × 0.2 × 0.8 ＝ 0.32 ， A 项正确；种群的基因频率发生变化说明生物发生了进化，但不一定会形成新物种， C 项错误；若 A 的基因频率变为 0.4 ，则 a 的基因频率为 0.6 ， A 所控制性状的个体 (AA 、 Aa) 在种群中所占的比例为 0.4 2 ＋ 2 × 0.4 × 0.6 ＝ 0.64 ，即 64% ， D 项错误。 6 ． (2019 · 河南洛阳一模 ) 囊性纤维病是一种常染色体遗传病。在欧洲人群中，每 2 500 个人中就有一个人患此病。若一对健康的夫妇有一患有此病的孩子；此后，该妇女与一健康的男子再婚。再婚后该夫妇生一孩子患该病的概率是 ( 　　 ) A ． 1/25 B ． 1/100 C ． 1/102 D ． 1/625 C 　 解析： 由题意知， 2 500 个人中有一个患者，且一对健康的夫妇生了一个患病孩子，则该病应为常染色体隐性遗传病，若用 A 和 a 表示控制该对性状的基因，则 a 的基因频率为 1/50 ， A 的基因频率为 49/50 ，群体中 Aa 个体的基因型频率为 2 × (49/50) × (1/50) ＝ 98/2 500 ，正常个体中杂合子的基因型频率为 (98/2 500)/(1 － 1/2 500) ＝ 98/2 499 。由于这对健康夫妇生有一患病孩子，说明该妇女的基因型为 Aa ，这名妇女与正常男性再婚后，生一患病孩子的概率为 (98/2 499) × (1/4) ＝ 1/102 。 题型四　自交和自由交配时基因 ( 型 ) 频率的计算 (1) 某种群的所有个体自交，若没有进行选择，则自交后代的基因频率不变，基因型频率会改变，并且杂合子的基因型频率降低，纯合子的基因型频率升高。 (2) 某种群的所有个体自由交配，若没有基因突变且各种基因型的个体生活力相同时，后代的基因频率不变。后代的基因型频率是否改变有以下两种情况：如果没有达到遗传平衡，则后代的基因型频率会改变并达到遗传平衡；如果已达到遗传平衡，则后代的基因型频率不会改变。 对应训练 7 ． (2019 · 北京四中模拟 ) 某植 ` 物可自交或自由交配，在不考虑生物变异和致死情况下，下列哪种情况可使基因型为 Aa 的该植物连续交配 3 次后所得子三代中 Aa 所占比例为 2/5 ( 　　 ) A ．基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次，且每代子代中不去除 aa 个体 B ．基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次，且每代子代中均去除 aa 个体 C ．基因型为 Aa 的该植物连续自由交配 3 次，且每代子代中不去除 aa 个体 D ．基因型为 Aa 的该植物连续自由交配 3 次，且每代子代中均去除 aa 个体 D 　 解析： 基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次，且每代子代中不去除 aa 个体，则子三代中 Aa 所占比例为 1/ 2 3 ＝ 1 /8 ， A 项不符合题意；基因型为 Aa 的该植物连续自交 3 次，且每代子代中均去除 aa 个体，则子三代中 Aa 所占比例为 2/ (2 3 ＋ 1) ＝ 2 /9 ， B 项不符合题意；基因型为 Aa 的该植物连续自由交配 3 次，且每代子代中不去除 aa 个体，符合遗传平衡定律。 A 的基因频率＝ a 的基因频率＝ 1/ 2 ，而且每一代的基因型频率均不变，则子三代中 Aa 的基因型频率 ( 所占比例 ) ＝ 2 × 1 /2 × 1/ 2 ＝ 1 /2 ， C 项不符合题意；基因型为 Aa 的该植物连续自由交配 3 次，且每代子代中均去除 aa 个体，由于存在选择作用，所以每一代的基因频率均会发生改变，需要逐代进行计算。 基因型为 Aa 的该植物自由交配一次，子一代中 AA ∶ Aa ∶ aa ＝ 1 ∶ 2 ∶ 1 ，去除 aa 个体，则子一代中有 1/ 3AA 和 2 /3Aa 。子一代中 A 的基因频率＝ 1/ 3 ＋ 1 /2 × 2/ 3 ＝ 2 /3 ， a 的基因频率＝ 1/ 3 ，子一代再自由交配，子二代中 AA 的基因型频率＝ (2 /3) 2 ＝ 4/ 9 、 Aa 的基因频率＝ 2 × 2 /3 × 1/ 3 ＝ 4 /9 ，去除 aa 个体，子二代中有 1/ 2AA 和 1 /2Aa 。子二代中 A 的基因频率＝ 1/ 2 ＋ 1 /2 × 1/ 2 ＝ 3 /4 ， a 的基因频率＝ 1/ 4 ，子二代再自由交配，在子三代中 AA 的基因型频率＝ (3 /4) 2 ＝ 9/ 16 、 Aa 的基因型频率＝ 2 × 3 /4 × 1/ 4 ＝ 6 /16 ，去除 aa 个体，则子三代中 Aa 所占比例为 6/ 16÷(9 /16 ＋ 6/ 16) ＝ 2 /5 ，故 D 项符合题意。 1 ．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 ( 　　 ) 2 ．生物进化过程的实质在于有利变异的保存 ( 　　 ) 3 ．环境条件的改变导致了生物适应性变异的产生 ( 　　 ) 4 ．某种抗生素被长期使用后药效下降，是由于病原体接触药物后，产生对药物有抗性的变异 ( 　　 ) 5 ．高茎豌豆与矮茎豌豆杂交出现的 3∶1 的过程可以为进化提供原材料 ( 　　 ) 课堂小结 · 内化体系 ……………………………………………………………………………………………………………… ◎ √ 　 × 　 × 　 × 　 × 　 6 ．交配后能产生后代的一定是同一物种 ( 　　 ) 7 ．种群间的地理隔离可阻止基因交流，但不一定出现生殖隔离 ( 　　 ) 8 ．没有地理隔离也可形成新物种 ( 　　 ) 9 ．生殖隔离是指不同种个体间无法交配，不能产生后代的现象 ( 　　 ) 10 ．若某物种仅存一个种群，该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因 ( 　　 ) 11 ．共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的 ( 　　 ) 12 ．非洲野牛与狮子之间可通过种间竞争、捕食等实现共同进化 ( 　　 ) × 　 √　 √　 × 　 × 　 × 　 √　 1 ．突变≠基因突变。 “ 突变 ” 不是基因突变的简称，而是包括 “ 基因突变 ” 和 “ 染色体变异 ” 。 2 ．变异先于环境选择。农田喷施农药杀灭害虫，在喷施农药之前，害虫中就存在抗农药的突变个体，喷施农药仅杀灭了不抗药的个体，抗药的个体存活下来。农药不能使害虫产生抗药性变异，只是对抗药性个体进行了选择。 ……………………………………………………………………………………………………………… ◎ 3 ．能产生后代≠同一物种。两个个体能够交配产生后代，但子代可能高度不育，例如马和驴虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。 4 ．物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。 5 ．生物进化不一定导致物种的形成。生物进化的实质是种群基因频率的改变，即生物进化不一定导致新物种的形成。但新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。