高中生物 第五章 第23课时 生物进化理论的发展课时作.docx

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高中生物第五章第23课时生物进化理论的发展课时作

第五章　生物的进化

第23课时　生物进化理论的发展

目标导航

　1.说明现代生物进化理论的主要内容，探讨生物进化论的观点对人们思想观念的影响，能运用生物进化论的观点解释一些生物现象。

2.运用数学方法讨论种群基因频率的变化。

3.了解达尔文的自然选择学说和分子进化的中性学说。

一、现代达尔文主义

1．达尔文进化学说的三个基本观点是：

（1）______________；

（2）____________________；（3）______________________。

2．达尔文自然选择学说的局限性：

不能从本质上阐明______________的本质及__________如何对遗传和变异起作用等。

3．现代达尔文主义：

______是生物进化的基本单位；__________决定生物进化的方向；______、______和______是物种形成和生物进化的机制。

二、进化的实质——种群基因频率的改变

1．种群进化的实质是________________________。

种群不仅是______的基本单位，而且还是__________的基本单位。

可遗传的变异为____________提供了原材料。

可遗传的变异主要来源于__________、__________和____________。

2．影响基因频率变化的主要原因：

____________、__________、__________和__________等条件。

三、隔离与物种的形成

1．______、______和______是物种形成和生物进化的机制。

________________为生物进化提供了原材料，但在自然选择下，种群基因库中的基因频率发生改变，并不意味着____________的形成。

新物种的形成还必须通过______机制。

2．隔离主要包括__________和__________。

隔离会阻断基因交流，扩大差异，最终形成新的物种。

3．生殖隔离是指不同种群的个体不能__________或交配后产生________的后代。

动物通过__________的不同、________的不同，植物通过______的不同、花的__________的变化，使种间杂交不能完成，这些都属于生殖隔离。

四、中性学说

1．中性学说认为，生物进化的主导因素不是__________，而是__________的随机固定。

每种生物的信息大分子都有一定的进化速率。

例如，血红蛋白的氨基酸每年按约________的速率发生置换，细胞色素c的氨基酸置换率约为血红蛋白的______。

2．DNA分子产生的突变大部分是______的。

中性突变对生物的生存既______也______，当这些随机漂变的突变，经过日积月累积少成多，就会使同种生物的______________出现巨大的差异，形成不同的物种。

当中性突变积累导致生物性状出现______之后，__________才会发生作用而导致表现型进化。

知识点一　基因频率的相关计算

1．在一个种群中随机抽出100个个体，经调查发现，其中，基因型为AA、Aa、aa的个体分别有18、78和4个，则该种群中A、a基因的基因频率分别是（　　）

A．36%、64%B．92%、8%

C．45%、56%D．57%、43%

2．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%。

该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为

（　　）

A．增大，不变；不变，不变

B．不变，增大；增大，不变

C．不变，不变；增大，不变

D．不变，不变；不变，增大

知识点二　自然选择对种群基因频率变化的影响

3．在某动物种群中，基因型AA个体占25%、Aa个体占50%、aa个体占25%，这三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力为AA＝Aa>aa，则在长期的自然选择过程中，下列能正确表示A和a基因频率变化的是下图中的（　　）

知识点三　隔离与物种形成

4．华南虎和东北虎两个亚种的形成是因为（　　）

A．地理隔离的结果

B．生殖隔离的结果

C．地理隔离和生殖隔离的结果

D．基因突变和基因重组的结果

5．下列哪项形成了新物种（　　）

A．二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜

B．桦尺蠖体色的基因频率由S（灰色）95%变为s（黑色）95%

C．马与驴交配产生了骡

D．克隆羊多利

知识点四　中性学说

6．下列叙述中，符合中性学说的是（　　）

A．中性突变一般不引起生物性状的改变，因此中性突变不是突变

B．当自然选择作用于中性突变时，有利的变异被积累

C．当环境恶劣时，中性突变的进化速率加快了

D．中性学说并没有否认选择的作用，承认形态、行为和生态性状，即生物的表现型是在自然选择下进化的

基础落实

1．某一种群中某种可遗传的变异性状出现的频率增加，这很可能因为（　　）

A．那个性状对环境有很大的适应性

B．该种群的全体成员都是那个性状的纯合子

C．那个变异性状是由环境条件引起的

D．控制那个性状的基因是隐性的

2．下列关于基因库的描述，错误的是（　　）

A．基因库指一个种群所含有的全部基因

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．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因

D．基因突变可改变基因库的组成

3．现代生物进化理论认为，突变和基因重组能产生生物进化的原材料，下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴（　　）

A．黄色

黄色、绿色B．红眼果蝇中出现了白眼

C．猫叫综合征D．无子西瓜

4．现代生物进化理论认为，生物进化的实质是种群基因频率的改变。

可以定向改变种群基因频率的是（　　）

A．基因突变B．基因重组

C．自然选择D．迁移

5．自然选择直接作用于生物的（　　）

A．表现型B．基因型

C．不利基因D．肽链结构

6．下列说法正确的是（　　）

A．某水库里全部的鱼构成一个种群

B．种群中每个个体含有该种群基因库的全部基因

C．自然界中种群的基因频率总是在不断变化着，基因频率的变化是导致基因库变化的原因

D．自然选择是影响基因频率的唯一因素

能力提升

7．若对生物的某种群进行随机抽样，其中基因型为AA个体占20%，基因型为Aa个体占75%，基因型为aa个体占5%，那么a与A的基因频率依次为（　　）

A．42.5%和57.5%B．57.5%和42.5%

C．50%和50%D．80%和20%

8．隔离在物种形成中的主要作用（　　）

A．使种群间的个体互不相识

B．使种群间雌雄个体失去交配机会

C．使不同种群各适应于不同的地理环境

D．使种群之间停止基因交流，各自向着不同的方向演变

9．下图是物种形成的一种模式。

物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。

在此进程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离

B．c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离

C．a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种

D．a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

答案

10.在一个海岛上，一种海龟中有的脚趾是连趾（ww），有的脚趾是分趾（WW、Ww），连趾便于划水，游泳能力强，分趾则游泳能力较弱。

若开始时，连趾和分趾的基因频率各为0.5，当海龟数量增加到使岛上食物不足时，连趾的海龟容易从海水中获得食物，分趾的海龟则会因不易获得食物而饿死，若干万年后，基因频率变化成W为0.2，w为0.8。

请问：

（1）该种群中所有海龟所含的基因称为该种群的__________。

基因频率变化后，从理论上计算，海龟种群中连趾占整个种群的比例为________；分趾的海龟中杂合子占整个种群的比例为________。

（2）导致海龟种群的基因频率发生变化的原因是什么？

________________________________________________________________________。

（3）这种基因频率的改变，是否发生了生物进化？

请简述理由。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）这种基因频率的改变，是否产生了新的物种？

请简述理由。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

11．通过杂交实验表明：

桦尺蠖体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性。

在19世纪中期以前，桦尺蠖种群中S基因频率很低，在5%以下，到20世纪则上升到95%以上。

试分析产生这一变化的原因。

（1）在19世纪，桦尺蠖的栖息地曼彻斯特地区，树干上长满了地衣，在此环境条件下，种群s基因频率升高的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）随着英国工业的发展，工业炼铜使地衣不能生存，树皮暴露，并被煤烟熏成黑褐色，在此环境条件下，种群S基因频率升高的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）上述事例说明，种群中产生的变异是____________的，经过了长期的____________，其中不利变异被不断______，有利变异则逐渐__________，从而使种群的________发生定向改变，导致生物朝着一定方向缓慢地进化。

因此，生物进化的方向是由__________决定的。

答案知识清单

一、1.

（1）物种是可变的　

（2）生存斗争和自然选择　（3）适应是自然选择的结果

2．遗传和变异　自然选择

3．种群　自然选择　突变　选择　隔离

二、1.种群内基因频率的改变　生殖　生物进化　生物的进化　基因突变　基因重组　染色体变异

2．基因突变　迁移　自然选择　遗传漂变

三、1.突变　选择　隔离　可遗传的变异　新物种　隔离

2．地理隔离　生殖隔离

3．自由交配　不可育　求偶方式　繁殖期　花期形态结构

四、1.自然选择　中性突变　10－9　1/3

2．中性　无利　无害　不同种群间　差异　自然选择

对点训练

1．D　[方法一：

通过基因型计算基因频率。

在这100个个体中共有A和a基因200个，其中，A基因有18×2＋78＝114个，a基因有78＋4×2＝86个。

则A基因的基因频率为114÷200×100%＝57%，a基因的基因频率为86÷200×100%＝43%。

方法二：

通过基因型频率计算基因频率。

基因型为AA、Aa、aa的个体分别有18、78和4个，即AA、Aa、aa的基因型分别为18%、78%和4%，因为一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率，所以A的频率为18%＋78%÷2＝57%，a的频率为78%÷2＋4%＝43%。

]

2．C　[因为AA＝16%、aa＝36%，则Aa＝48%。

可以算出A的基因频率＝（16×2＋48）/200＝40%，同理a的基因频率＝60%。

（1）如果是自由交配，则在群体所产生的所有雌配子中含A基因和a基因的各占40%、60%，在群体所产生的所有雄配子中含A基因和a基因的也是各占40%、60%，雌雄配子结合的机会均等，所以如果该种群进行随机交配，产生的后代中基因型AA的个体占40%×40%＝16%。

（2）如果是自交，假如各种基因型个体的生殖能力一样，AA自交的后代仍然还是AA，且AA自交的后代占所有后代的16%；aa自交的后代仍然还是aa，且aa自交的后代占所有后代的36%；Aa自交的后代出现分离，在Aa自交的后代中AA、Aa、aa各占1/4、2/4、1/4，而Aa自交的后代占所有后代的48%，所以这个种群自交一代后，基因型AA的个体占16%＋48%×1/4＝28%，基因型Aa的个体占48%×2/4＝24%，所以A基因频率＝（28×2＋24）/200＝40%。

]

3．A　[由题意可知，A的基因频率为25%＋50%×1/2＝50%，a的基因频率为1－50%＝50%。

三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力是AA＝Aa>aa，则在长期的选择过程中，aa是个体会被逐渐淘汰，但Aa的竞争力与AA一致，因此a的基因频率不会降为0。

]

4．A　[华南虎和东北虎是长期地理隔离而形成的两个虎亚种，它们没有形成生殖隔离，仍属同一物种。

]

5．A　[

（1）根据物种的概念：

能自由交配并产生可育后代的一群生物。

（2）判断是否形成新物种的标准是新形成的物种与原来物种间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，说明已形成了新物种，否则还没有形成新物种。

A项中，四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明四倍体西瓜属于一个物种，四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育，说明两者存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新物种。

B项中，基因频率发生了改变，说明发生了生物进化，但未突破物种的界限，仍属于同一物种。

C项中的骡子不育，说明没有形成新物种。

D项中多利羊是通过无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属于原来的物种。

]

6．D　[中性学说认为多数或绝大多数突变都是中性的，即无所谓有利或有害，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。

突变大多在种群中随机地被固定或消失，而不是通过选择才被保留或淘汰的。

中性学说强调遗传漂变的作用，但没有否认选择的作用，承认形态、行为和生态性状，即生物的表现型是在自然选择下进化的。

所以，我们可以认为，中性学说与其说是反对达尔文主义的，不如说是在现代生物科学发展的水平上，对达尔文主义的补充和发展。

]

课后作业

1．A　[该种群这种可遗传的变异性状出现的频率增加，并不意味着该种群的全体成员都是那个性状的纯合子，也不能说明控制该性状的基因是隐性的，故B、D两项与题意不符。

由于环境条件变化所引起的变异是不遗传的，也就得不到积累加强，故C项所述是错误的。

根据达尔文的自然选择学说，种群内某一可遗传的变异性状出现的频率增加，说明此变异性状能适应环境，被自然选择所保留，并逐代积累加强。

]

2．C

3．A　[“突变和基因重组为生物进化提供原材料”中的突变是广义的突变，包括基因突变和染色体变异，B属基因突变，C、D属染色体变异。

A中绿色的出现属隐性基因的纯合，不属于突变。

]

4．C　[基因突变具有不定向性，基因重组和基因突变都是可遗传的变异，可遗传变异仅仅是选择的原材料。

种群中如果含A基因的个体比含a基因的个体更多地迁移到另一个地区，这个种群中A基因和a基因的频率就会发生相应的变化，但不会定向地改变种群的基因频率。

自然选择则可以定向改变。

]

5．A

6．C　[种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体，鱼是一类动物，不是一种生物，所以A不对。

基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因，即种群基因库是由每一个个体的全部基因组成，但一个个体并不能包含该种群的全部基因，所以B也不对。

自然选择是影响基因频率的因素，但不是唯一因素，除此之外，还有基因突变、染色体变异等，所以D不对。

由于自然界中总是存在自然选择、突变等因素的作用，因此种群的基因频率总是不断变化的，基因频率的变化必然导致基因库的变化。

]

7．A

8．D　[物种的形成过程中，由于地理隔离，使种群的基因库向不同的方向变化并逐步出现生殖隔离，使原属于同一物种的生物演变成不同的物种。

]

9．B　[a通过地理隔离形成两个种群a1和a2，又分别演化出b、d和c三个种群，虽然有地理隔离，但是不一定会产生生殖隔离，所以A错。

由于d是由a1演变而来，所以c与d之间可能存在生殖隔离，B对。

基因频率的改变不一定会导致生殖隔离，产生新的物种，但是产生了生殖隔离的种群，基因频率一定会变化。

a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但是b和d由于地理隔离存在，所以可能不是同一物种，所以C不对。

即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d不存在生殖隔离他们仍是同一物种。

]

10．

（1）基因库　64%　32%

（2）自然选择导致海龟种群的基因频率发生定向变化（3）发生了进化。

因为只要种群基因频率发生改变，就是在进化　（4）没有产生新物种，只是种群基因频率改变，并没有产生生殖隔离

解析　

（1）一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。

岛上的海龟是一个种群，所有海龟所含基因称为该种群的基因库。

连趾是隐性纯合子，基因型为ww，杂合子分趾海龟的基因型为Ww，根据遗传平衡定律可知：

ww%＝（w%）2＝80%×80%＝64%，

Ww＝2×W%×w%＝2×20%×80%＝32%。

（2）从题干信息看出，海龟数量增加导致岛上食物减少，分趾海龟因不易从海水中获得食物而饿死，导致W的基因频率下降；连趾海龟因易于从海水中获得食物而存活，从而使w的基因频率上升，即自然选择导致海龟种群的基因频率发生了变化。

（3）生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要种群的基因频率发生了变化，生物就发生了进化。

（4）判断是否产生了新物种的标准是能否杂交并产生可育的后代，即实现基因交流。

11．

（1）浅色型（s）桦尺蠖与环境色彩一致，不易被鸟类所捕食，使后代繁殖个体多，导致基因频率升高

（2）黑色型个体在污染成黑色的树皮上不易暴露而生存，导致S基因频率升高

（3）不定向　自然选择　淘汰　积累　基因频率　自然选择

解析　自然选择的实质是种群基因频率的改变，自然选择在生物进化中的作用是决定生物进化的方向。

即生物产生了不定向变异后，由自然选择决定其生存或淘汰。