【生物】2019届一轮复习人教版7-4现代生物进化理论学案

【生物】2019届一轮复习人教版7-4现代生物进化理论学案

课时4　现代生物进化理论 见《自学听讲》P153‎ 生物进化 现代生物进化理论的由来 拉马克的进化学说 达尔文的自然选择学说 内容 用进废退和①　　　　　是生物不断进化的主要原因 ‎ 过度繁殖、②　　　　　、遗传变异和适者生存 ‎ 意义 ‎ 否定了神创论和物种不变论,奠定了科学生物进化论的基础 a.使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上了科学的轨道 b.科学地解释了生物的多样性和生物进化的原因 评价/‎ 局限性 拉马克是第一个提出比较完整的进化学说的科学家,是生物进化论的创始人 a.对遗传和变异的本质不能做出科学的解释 b.对生物进化的解释局限于个体水平 c.强调物种形成都是渐变的结果,不能很好地解释物种大爆发等现象 现代生物进化理论的主要内容 ‎　　1.种群是生物进化的基本单位 ‎(1)种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体。‎ ‎(2)基因库:一个种群中全部个体所含有的③　　　　　。 ‎ ‎(3)基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占④　　　　　　　　的比率。 ‎ ‎ 实例:若一个种群中A的基因频率为60%,则该种群中AA、Aa、aa的频率分别为多少?‎ AA=A2=(60%)2=36%;‎ Aa=2×A×a=2×60%×40%=48%;‎ aa=a2=(40%)2=16%。‎ ‎(4)生物进化的实质:⑤　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎2.突变和基因重组产生生物进化的原材料 ‎(1)基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化。‎ ‎(2)可遗传的变异是生物进化的原材料,它包括突变和基因重组,其中突变包括基因突变和染色体变异。‎ ‎3.自然选择决定生物进化的方向 ‎(1)原因:不断淘汰不利变异的基因,积累有利变异的基因。‎ ‎(2)结果:种群的基因频率发生⑥　　　　改变。 ‎ ‎4.隔离导致物种形成 ‎(1)隔离类型:常见的有⑦　　　　　和⑧　　　　　。 ‎ ‎(2)隔离实质:基因不能自由交流。‎ ‎(3)物种形成的三个基本环节:突变和基因重组、自然选择及⑨　　　　。 ‎ ‎(4)新物种形成的标志:形成⑩　　　　　。 ‎ 共同进化与生物多样性的形成 ‎　　1.共同进化 ‎(1)概念:不同物种之间及生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。‎ ‎(2)原因: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。‎ ‎2.生物多样性 ‎(1)内容:　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　　。 ‎ ‎(2)研究生物进化历程的主要依据:化石。‎ ‎(3)形成原因:生物共同进化的结果。‎ ‎　　3.生物进化的历程 从原核生物到真核单细胞生物,再到真核多细胞生物;从异养生物到自养生物;从厌氧生物到需氧生物;从无性生殖到有性生殖;从低等到高等;从水生到陆生。‎ ‎4.生物进化理论在发展 ‎(1)中性学说:大量的基因突变是中性的,导致生物进化的是中性突变的积累,而不是自然选择。‎ ‎(2)生物进化理论不会停滞不前,而是在不断发展。‎ ‎①获得性遗传　②生存斗争　③全部基因　④全部等位基因　⑤种群基因频率发生改变　⑥定向　⑦地理隔离 ‎⑧生殖隔离　⑨隔离　⑩生殖隔离　基因多样性 物种多样性　生态系统多样性 ‎1.突变对生物是有害的还是有利的?‎ 提示　基因突变对生物可能有利,也可能有害,有些基因突变既无害也无利;突变的有害或有利取决于环境条件,如镰刀型细胞贫血症致病基因纯合时会使人患镰刀型细胞贫血症,但在疟疾高发区,该基因携带者不易感染疟疾。‎ ‎2.教材“思考与讨论”中讨论的基因没有涉及性染色体上的基因,性染色体上的基因控制的性状在人群中的男性、女性中表现型频率不同,但基因型频率相等,高考命题中可能会以此为切入点考查遗传平衡定律。‎ 例1　(2016年全国乙高考)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 解析　常染色体上的基因控制的遗传病的发病率一般与性别无关;设X染色体显性基因频率为p,其相应隐性基因频率为q,则显性遗传病在女性中的发病率=p2(AA)+2pq(Aa);隐性遗传病在男性中的发病率=q。‎ 答案　D 例2　控制果蝇眼色的基因B(红眼)、b(白眼)位于X染色体上。某果蝇种群,白眼果蝇出现的频率为1/2500,则该种群中白眼基因的频率为　　　　。 ‎ 解析　白眼雌果蝇与白眼雄果蝇的基因型频率不一致,无法直接应用遗传平衡公式,需要做如下调整:XB、Xb在雌、雄果蝇中出现的频率相等,设群体中XB=p,Xb=q,则雄蝇中,XBY∶XbY=p∶q,则XbY=q/2;雌蝇中,XBXB∶XBXb∶XbXb=p2∶2pq∶q2,则XbXb=q2/2,于是q/2+q2/2=1/2500,q≈0.0008。‎ 答案　0.0008‎ 由于迁移或基因交流、自然选择、突变等的存在,严格意义上讲,遗传平衡的自然种群实际上不存在。但灵活应用遗传平衡定律,仍可求解相关问题,另外,应用遗传平衡定律还可求解涉及复等位基因等遗传问题。‎ 例3　(2015年安徽高考)现有两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%,a基因频率为20%;种群2的A基因频率为60%,a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等,地理隔离不再存在,两个种群完全合并为一个可随机交配的种群,则下一代中Aa的基因型频率是(　　)。‎ A.75%　　　B.50%　　　C.42%　　　D.21%‎ 解析　由于“地理隔离不再存在”,两个种群之间可以进行基因交流,但“两个种群完全合并为一个可随机交配的种群”,因此在经过一代随机交配后即可达到遗传平衡。于是推知,合并后的群体中,A=(80%+60%)÷2=70%,aa=(40%+20%)÷2=30%,随机交配所得下一代中,Aa=42%。‎ 答案　C 例4　下表是人的ABO血型与基因型的对应关系及某封闭山村不同血型的人数,则其中基因型为IAi的人数为　　　　,基因型为IBi的人数为　　　　。 ‎ ABO血型 A血型 B血型 AB血型 O血型 基因型 IAIA、IAi IBIB、IBi IAIB ii 人数/人 ‎450‎ ‎130‎ ‎60‎ ‎360‎ ‎　　解析　人类的ABO血型受复等位基因控制,在种群较大,可随机交配,没有突变、迁移和自然选择的条件下,同样符合遗传平衡定律。设IA=p,IB=q,i=r,则IAIA+IAi=p2+2pr,IBIB+IBi=q2+2qr,IAIB=2pq,ii=r2,据题意r2=0.36,则r=0.6,IBIB+IBi+ii=q2+2qr+r2=(q+r)2=0.49,则q=0.1,p=0.3,各基因型频率也就不难算出了。‎ 答案　360　120‎ 例5　(2015年全国Ⅰ高考)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题:‎ ‎(1)若不考虑基因突变和染色体变异,则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为　　　　。理论上,该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为　　　　,A基因频率为　　　　。 ‎ ‎(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,则对该结果最合理的解释是　　　　　　　　　　。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为　　　　。 ‎ 解析　(1)该果蝇群体遗传平衡,亲子代中基因频率不变,群体中只有Aa,所以A的基因频率=a的基因频率=0.5,随机交配产生的第一代中,AA=aa=50%×50%=0.25,Aa=2×50%×50%=0.5,AA∶Aa∶aa的数量比为1∶2∶1。(2)若Aa随机交配所得子一代中只剩下Aa和aa个体,且Aa∶aa=2∶1,说明AA个体不能存活,此时亲代个体明显不符合遗传平衡,但若只考虑其中的Aa和aa个体,仍可应用遗传平衡定律求解:Aa=2/3,aa=1/3,则A=1/3,a=2/3,自由交配所得子二代中,aa=Aa=4/9。‎ 答案　(1)1∶1　1∶2∶1　0.5　(2)A基因纯合致死　1∶1‎ ‎1.用进废退学说由拉马克提出,是第一个比较完整的进化学说;拉马克反对神创论和物种不变论。‎ ‎2.自然选择学说由达尔文提出,其主要内容:过度繁殖——选择的基础;生存斗争——进化的动力、外因、条件;遗传变异——进化的内因;适者生存——选择的结果。‎ ‎3.自然选择学说的局限性:对于遗传和变异的本质,未做出科学解释;对于生物进化的解释局限于个体水平;强调物种形成是渐变的结果,不能很好地解释物种大爆发等现象。‎ ‎4.自然选择学说的意义:使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上科学的轨道;对生物进化的原因提出了合理的解释;为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。‎ ‎5.变异不是定向的,但自然选择是定向的,决定着进化的方向。‎ ‎6.种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组产生进化的原材料,隔离是物种形成的必要条件,自然选择决定进化的方向。‎ ‎7.遗传平衡的群体的特点:群体无限大,个体间自由交配并产生可育后代,没有迁移,没有突变,没有自然选择。‎ ‎1.(2014年四川高考)油菜物种甲(2n=20)与乙(2n=16)通过人工授粉杂交,获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙,用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁,待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是(　　)。‎ A.秋水仙素通过促进着丝点分裂,使染色体数目加倍 B.幼苗丁细胞分裂后期,可观察到36或72条染色体 C.丙到丁发生的染色体变化,决定了生物进化的方向 D.形成戊的过程未经过地理隔离,因而戊不是新物种 答案　B ‎2.(2016年江苏高考)下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。下列相关叙述正确的是(　　)。‎ A.杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点 B.基因pen的自然突变是定向的 C.基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料 D.野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离 解析　杀虫剂不能与抗药靶位点结合,抗药靶位点是pen基因突变后形成的;基因突变具有不定向性;基因突变、基因重组、染色体变异为昆虫进化提供原材料;野生型昆虫和pen基因突变型昆虫属于同一物种,二者不存在生殖隔离。‎ 答案　C ‎3.(2013年江苏高考)下图为四个物种的进化关系树(图中百分数表示各物种与人类的DNA相似度)。DNA碱基进化速率按1%/百万年计算,下列相关论述合理的是(　　)。‎ A.四个物种都由共同祖先通过基因突变而形成 B.生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素 C.人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积 D.大猩猩和人类的亲缘关系,与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同 解析　物种形成的环节包括突变和基因重组、自然选择、隔离,其中突变又包括基因突变和染色体变异,A项错误。自然选择是物种朝不同方向发展的决定性因素,B项错误。人类与黑猩猩的DNA差异为0.99%,DNA碱基进化速率为1%/百万年,0.99%的差异经历了约99万年的累积,C项正确。根据DNA相似度,可以计算出大猩猩和人类的亲缘关系比大猩猩和非洲猴的亲缘关系近,D项错误。‎ 答案　C 见《自学听讲》P156‎ ‎　　1.种群基因频率为什么会发生变化?自然选择与种群基因频率的变化有什么关系?‎ 提示　突变、迁入和迁出、自然选择、种群的大小、种群个体间能否自由交配等都会影响种群基因频率;在自然选择的作用下,种群基因频率发生定向改变。‎ ‎2.如何理解地理隔离与生殖隔离的关系?‎ 提示　生殖隔离的出现是新物种形成的标志,生殖隔离的形成往往经历了长期的地理隔离,长期的地理隔离不一定导致生殖隔离的形成;生殖隔离的出现有可能不经过地理隔离,如多倍体物种的形成。‎ ‎3.亚洲的黄种人、欧洲的白种人、非洲的黑种人是不是不同的物种?为什么?‎ 提示　不是,不同肤色的人婚配后能生育可育后代。‎ ‎ 现代生物进化理论与生物多样性的形成 ‎1.比较分析自然选择学说和现代生物进化理论 达尔文自然选择学说 现代生物进化理论 基本 观点 ‎①遗传变异是自然选择的内因 ‎②过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料,加剧了生存斗争 ‎③变异一般是不定向的,定向的自然选择决定着生物进化的方向 ‎④生存斗争是自然选择的过程,是生物进化的动力 ‎⑤适者生存是自然选择的结果 ‎⑥自然选择过程是一个长期、缓慢、连续的过程 ‎①种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变 ‎②突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节 ‎③突变和基因重组提供了生物进化的原材料 ‎④自然选择使种群基因频率定向改变并决定生物进化的方向 ‎⑤隔离是新物种形成的必要条件 ‎(续表)‎ 达尔文自然选择学说 现代生物进化理论 不同 点 没有阐明遗传变异的本质以及自然选择的作用机理,着重研究生物个体进化 从分子水平上阐明了自然选择对遗传变异的作用机理,强调群体进化,认为种群是生物进化的基本单位 共同 点 都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性;都认为自然选择决定生物进化的方向 ‎　　2.物种的形成 ‎(1)物种形成的三种典型模式 a.渐变式:如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。‎ b.骤变式:主要是通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种,一出现可以很快形成生殖隔离(基因频率改变)。此种方式多见于植物。‎ c.人工创造新物种:通过植物体细胞杂交(如番茄-马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蓝-萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。‎ ‎(2)物种形成的三个环节(渐变式)‎ ‎3.隔离在物种形成中的作用 ‎(1)隔离的实质:隔离是物种形成的必要条件,包括地理隔离和生殖隔离,其实质是阻止生物之间的基因交流。地理隔离是物种形成的量变阶段,生殖隔离是物种形成的质变时期。‎ ‎(2)物种形成的必要条件:物种的形成必须经过生殖隔离,但不一定要经过地理隔离;仅有地理隔离不能产生新的物种,如东北虎和华南虎。生殖隔离才是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。生殖隔离有三种情况:不能杂交;杂交不活;活而不育,如杂种败育,杂种不育。‎ ‎4.共同进化与生物多样性 ‎(1)共同进化类型 共同进化类型 包含类型 举例 不同物 种之间 互利共生 豆科植物与根瘤菌 捕食 猎豹和斑马 寄生 黏液病毒和兔子 竞争 作物与杂草 生物与 无机环 境之间 生物适应并影响 环境、环境影响 生物 原始地球上(无氧)厌氧生物 光能自养型生物出现 空气中有了氧气需氧生物 ‎　　(2)生物多样性各层次间的关系 物种形成与生物进化的区别与联系:‎ 项目 物种形成 生物进化 标志 生殖隔离出现 种群基因频率改变 变化后的生物与 原生物的关系 出现新物种,质变 不形成新物种,量变 联系 ‎①只有不同种群的基因库产生了明显差异,出现生殖隔离才形成新物种;②进化不一定产生新物种,新物种的产生一定存在进化 例1　某种兰花有细长的花矩(如图),花矩顶端贮存着花蜜,这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(　　)。‎ A.蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向 B.花矩变长是兰花新种形成的必要条件 C.口器与花矩的相互适应是共同进化的结果 D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长 解析　生物的变异是不定向的;花矩变长与细长口器相互适应,这是共同进化的结果,新物种形成的必要条件是隔离;蛾的口器变长是自然选择的结果。‎ 答案　C 例2　某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验,结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是(　　)。‎ A.孕妇食用了残留抗生素的食品,导致其体内大多数细菌突变 B.即使孕妇和新生儿未接触过抗生素,感染的细菌也有可能是耐药菌 C.新生儿体内缺少免疫球蛋白,增加了致病菌的耐药性 D.新生儿出生时没有及时接种疫苗,导致耐药菌形成 解析　细菌突变属于不定向变异,与抗生素使用与否无关;抗生素对细菌耐药性起选择作用,使具有耐药性的细菌保留下来,不具有耐药性的细菌被淘汰,从而导致细菌耐药性增强;免疫球蛋白、疫苗与细菌耐药性无关。‎ 答案　B 种群基因频率、基因型频率的计算 ‎1.基因频率、基因型频率的比较 基因频率 基因型频率 定义 ‎ 一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因的比率 指群体中具有某一基因型的个体所占的比例 外延 生物进化的实质是种群基因频率的改变 基因型频率改变,基因频率不一定改变 计算 公式 某基因的频率=该基因的数目/该基因与其等位基因的总数×100%‎ 某基因型的频率=该基因型的个体数/总个体数×100%‎ 影响 因素 突变、基因重组、自然选择、迁入和迁出、出生和死亡等 突变、基因重组、自交、杂交、自然选择、迁移等 ‎　　2.已知基因型个体数,求基因频率:‎ 某基因频率=×100%‎ ‎3.已知基因型频率,求基因频率 某等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率 ‎4.特殊条件下,求基因频率和基因型频率 ‎(1)自由交配:一个个体数量极大、个体间随机可交配的理想种群中,在没有突变产生、没有迁移或基因交流、没有自然选择的条件下,基因频率、基因型频率在各代间保持不变。‎ ‎(2)自交:种群中的个体自交时,纯合子数量增多,杂合子数量减少,基因型频率发生改变,自交过程中基因频率不变。‎ 在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有两个(A和a)时,设p代表A的基因频率,q代表a的基因频率,则种群中个体产生基因型为A、a的雄配子的比例为A∶a=p∶q,产生基因型为A、a的雌配子的比例为A∶a=p∶q,随机交配产生的子代:(A∶a)(A∶a)=(p∶q)(p∶q),即AA∶2Aa∶aa=p2∶2pq∶q2,AA的基因型频率为p2,Aa的基因型频率为2pq,aa的基因型频率为q2。‎ 例3　蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,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F1,则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是(　　)。‎ 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%,推出A基因的频率为70%,a基因的频率为30%,分析题意,题中F1蜗牛种群可看作遗传平衡群体,A、a频率在亲子代间保持不变,于是F1中Aa的基因型频率=2×70%×30%=42%。‎ 答案　D ‎　　例4　(2015年山东高考)玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体,在群体足够大且没有其他因素干扰时,每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。下列分析错误的是(　　)。‎ ‎　　A.0

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