第7章现代生物进化理论第2节现代生物进化理论的主要内容学案新人教版必修2.docx

第7章现代生物进化理论第2节现代生物进化理论的主要内容学案新人教版必修2.docx

《第7章现代生物进化理论第2节现代生物进化理论的主要内容学案新人教版必修2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章现代生物进化理论第2节现代生物进化理论的主要内容学案新人教版必修2.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第7章现代生物进化理论第2节现代生物进化理论的主要内容学案新人教版必修2

第2节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。

2．突变和基因重组产生生物进化的原材料。

3．自然选择决定生物进化的方向。

4．隔离是物种形成的必要条件。

5．生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。

6．共同进化导致生物多样性的形成。

7．生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次的内容。

种群基因频率的改变与生物进化

[自读教材·夯基础]

1．种群是生物进化的基本单位

（1）种群

（2）基因库与基因频率：

①基因库

②基因频率

2．突变和基因重组产生进化的原材料

（1）可遗传变异的类型

（2）作用：

只提供进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

3．自然选择决定生物进化的方向

在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝一定的方向进化。

1．判断下列所述情况是否一个种群，并说明理由。

（1）一个池塘中的所有鱼类。

提示：

不是一个种群。

因为不是同种生物。

（2）甲地池塘中的鲤鱼和乙地池塘中的鲤鱼。

提示：

不是一个种群。

因为不是同一区域。

（3）一个池塘中的所有成年鲤鱼。

提示：

不是一个种群。

因为不是所有个体。

2．生物进化的实质是什么？

如何判断一个种群是否发生了进化？

提示：

进化的实质是种群基因频率的改变。

判断的依据是种群基因频率是否发生改变。

[跟随名师·解疑难]

1．相关概念的比较

　　比较

项目　　

含义

变化后与进化的关系

基因型

频率

×100%

生物不一定进化

基因

频率

×100%

导致生物进化

基因库

种群中全部基因

可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提

2．基因频率与基因型频率的计算

（1）已知基因型的个体数计算基因频率。

某基因频率＝

×100%

例如：

A%（A的基因频率）＝

×100%。

（2）已知基因型频率计算基因频率。

设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：

PA＝

＝（

＋1/2×

）＝PAA＋1/2PAa

Pa＝

＝（

＋1/2×

）＝Paa＋1/2PAa

由以上公式可得出结论：

一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率

（3）根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率。

①遗传平衡定律：

在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，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。

这5个条件是：

a．种群是极大的；

b．种群中个体间的交配是随机的；

c．没有突变发生；

d．没有新基因加入；

e．没有自然选择。

②基因频率与基因型频率的特点：

设A频率为p，a频率为q，则p＋q＝1。

　　　雄配子

雌配子　　

A（p）

a（q）

A（p）

AA（p2）

Aa（pq）

a（q）

Aa（pq）

aa（q2）

即AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。

③实例：

若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为

。

隔离与物种的形成

[自读教材·夯基础]

1．隔离与物种

（1）物种的概念：

能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。

（2）隔离：

①概念：

不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。

②常见类型：

　　项目

类型　　　

发生范围

结果

生殖隔离

不同物种间

a.不能互相交配

b．即使交配成功，也不能产生可育后代

地理隔离

同种生物

使种群间不能发生基因交流

2．隔离在物种形成中的作用

（1）新物种的形成过程：

（2）结论：

隔离是形成新物种的必要条件。

1．物种的形成是否必须要经过隔离？

是否必须要经过地理隔离？

提示：

必须要经过隔离，但可以不经过地理隔离。

2．如何判断两种动物是否同一物种？

提示：

设计杂交实验，是否能产生可育后代，即是否存在生殖隔离。

3．生物的进化是否一定会形成新的物种？

提示：

不一定，关键看是否产生生殖隔离。

[跟随名师·解疑难]

1．物种形成的方式

（1）渐变式：

（2）爆发式：

爆发式物种形成是在一个较短时间内完成的，主要起源于个体的染色体变异或远缘杂交以及染色体加倍等，如六倍体普通小麦。

2．物种形成与生物进化的关系

内容

物种形成

生物进化

标志

生殖隔离出现

基因频率改变

变化后生物与

原生物的关系

属于不同物种

可能属于一个物种

二者关系

①生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，基因频率发生改变生物一定进化，但生物进化不一定导致新物种的形成

②新物种的形成是生物长期进化的结果

共同进化与生物多样性的形成

[自读教材·夯基础]

1．共同进化

（1）概念

（2）实例

2．生物多样性的形成

（1）

（2）生物多样性的形成过程：

35亿年前：

古细菌出现

↓

35亿～15亿年前：

主要是蓝藻和细菌

↓

15亿年前：

真核生物出现，有性生殖出现

↓

5．7亿～5亿年前：

海洋中有大量的无脊椎动物

↓

4亿年前：

原始陆生植物、原始两栖类

3．生物进化理论在发展[判断]

（1）中性突变是指突变对生物既无利，也无害。

（√）

（2）中性突变理论认为决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累。

（√）

1．生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，试讨论：

（1）生物多样性的根本原因和直接原因，并用进化论的观点分析生物多样性形成的原因。

提示：

①生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性，直接原因是蛋白质的多样性。

②生物多样性的形成是多种多样的环境对生物的不定向变异进行选择的结果。

（2）三种生物多样性之间的关系。

提示：

基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响基因多样性。

2．思考中性学说与自然选择学说的主要区别。

提示：

中性学说认为决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而自然选择学说认为决定生物进化方向的是自然选择。

[跟随名师·解疑难]

1．生物多样性三个层次之间的联系

2．生物进化历程中的几个关键点

（1）真核生物出现以后有性生殖方式的出现：

生物进化速度明显加快。

（2）寒武纪大爆发：

形成生态系统的第三极，对植物的进化产生重要影响。

（3）原始陆生植物和原始两栖类的出现：

生物的登陆改变了陆地环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了广阔的舞台。

基因频率的相关计算

[例1]　某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，请回答：

（1）该种群中a基因的频率为________。

（2）如果该种群满足四个基本条件，即种群________、不发生__________、不发生__________、没有迁入和迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为__________；如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率__________（填“会”或“不会”）发生改变。

（3）假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行交配，则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率分别为________、________和________；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型频率________（填“会”或“不会”）发生改变。

[思路点拨]基因频率往往根据基因型频率计算，而基因型频率的计算又遵循遗传的基本定律。

解答本题应根据基因的分离定律，据自交后代性状分离比计算。

[解析]　

（1）

（2）因为AA＝0.3，Aa＝0.4，aa＝0.3，所以a＝0.4×1/2＋0.3＝0.5；由a＝0.5，可以计算出后代中aa的基因型频率是0.52＝0.25，且该基因型的频率不会发生改变，但是该结论的前提条件是种群足够大、不发生基因突变、不发生选择、没有迁入和迁出，且种群中个体间随机交配。

（3）AA＝0.3，Aa＝0.4，aa＝0.3，题中叙述的情况下相当于植物的自交，结果如下：

0.3（AA×AA）得到0.3AA,0.4（Aa×Aa）得到0.1AA、0.2Aa、0.1aa,0.3（aa×aa）得到0.3aa，所以相同基因型之间进行交配，后代中AA＝0.3＋0.1＝0.4，Aa＝0.2，aa＝0.3＋0.1＝0.4，同理可以计算该代相同基因型个体之间的交配后代中AA＝0.45，Aa＝0.1，aa＝0.45，所以基因型频率会发生改变。

答案：

（1）0.5　

（2）足够大　基因突变（或突变）　选择　0.25　不会　（3）0.4　0.2　0.4　会

规律方法

X染色体上基因频率的计算

对于伴X染色体遗传，在Y染色体上往往没有该基因及其等位基因，所以在计算基因总数时，应只考虑X染色体上的基因总数。

若某基因在X染色体上，求一个群体中该基因的频率时，可按下式求解：

×100%。

对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：

780名女生中有患者23人、携带者52人，820名男生中有患者65人。

该群体中色盲基因的频率约为（　　）

A．4.4%　　　　　　　B．5.1%

C．6.8%D．10.2%

解析：

选C　根据题意，780名女生中有患者23人、携带者52人，因此女性中Xb为：

23×2＋52＝98；820名男生中有患者65人（男性无携带者），因此男性中Xb为65，这样，某校学生中Xb共为：

98＋65＝163，某校学生中X染色体总数是：

780×2＋820＝2380，这样该群体中色盲基因的频率约是：

163÷2380×10%≈6.8%。

进化与物种的形成

[例2]　下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是（　　）

A．图中a表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料

B．种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提

C．图中b表示地理隔离，是新物种形成的必要条件

D．图中c表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代

[思路点拨]

[解析]　图中a应表示突变和基因重组，突变包括基因突变和染色体变异。

图中b表示地理隔离，但并不是新物种形成的必要条件，有些新物种（如多倍体）形成不需要经过地理隔离。

存在生殖隔离的两种生物除了不能杂交产生后代外，也可能进行交配却不能产生可育后代。

[答案]　B

易错提醒

生物进化≠物种的形成

（1）生物进化的标志是种群基因频率的改变。

（2）物种形成的标志是出现生殖隔离。

（3）物种的形成需要经过进化，但进化并不是必然导致物种的形成。

（4）物种的形成可以不经过地理隔离，但必然经过生殖隔离。

1．探究物种形成与生物进化的关系。

2．探究影响基因频率的因素。

典例剖析

某中学生物研究小组为证明人工选择对种群基因频率的影响，选用了纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验。

已知果蝇的长翅（B）对残翅（b）为显性，基因位于常染色体上。

他们的实验过程如下：

a．选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只残翅雌性果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；

b．让子一代果蝇连续自由交配五代，同时在每一代中除去残翅果蝇；

c．当子六代所有长翅果蝇自由交配后，统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；

d．根据残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率，得出结论。

请分析回答：

（1）如果按照上述步骤进行，在子三代长翅果蝇中纯合子占________。

（2）如果在每代中不除去残翅果蝇，在子三代长翅果蝇中纯合子占________。

（3）请判断该实验过程的设计是否科学。

________。

你的理由是________________________________________________________________________。

（4）若让你对此实验过程进行改进，请设计出改进后的实验步骤。

①选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；

②_____________________________________________________________；

③____________________________________________________________；

④_________________________________________________________________。

（5）请预期这种人工选择对种群基因频率的影响：

____________________________________________________________________________。

[解析]　

（1）在逐代去除残翅果蝇的条件下，F2中产生的两类配子B∶b＝2∶1，故F3中bb＝1/3×1/3＝1/9，BB＝2/3×2/3＝4/9，Bb＝2×1/3×2/3＝4/9，长翅果蝇中的纯合子所占比例为1/2。

（2）在没有去除残翅果蝇的条件下，F2中BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，产生两类配子B∶b＝1∶1，F3中BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，长翅果蝇中的纯合子所占比例为BB/（BB＋Bb）＝1/3。

（3）该实验没有设置对照实验，应将果蝇分为两组，对照组不进行人工选择。

[答案]　

（1）1/2　

（2）1/3

（3）不科学　没有设置对照（没有对照实验）

（4）②将子一代果蝇随机分成性状相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配五次，同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇

③当子六代所有长翅果蝇自由交配后，分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比

④根据甲、乙两组中残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中的B、b基因在种群中的基因频率，比较得出结论

（5）这种人工选择将导致B基因的频率增大，b基因的频率减小

归纳拓展

评价类实验题的解题方法（以上题为例）

（1）看有无对照实验，如果有，看对照实验的设计是否合理：

本实验无对照实验。

此实验应该分为两组，甲组无人工选择，乙组有人工选择。

（2）看实验是否遵循单一变量原则：

本实验没有对照实验，所以没有单一变量。

（3）看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整：

上题实验步骤不合理、不完整。

应该对甲组不进行人工选择，让子一代果蝇连续自由交配六次，统计子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；根据残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率，得出结论。

（4）看是否采取正确的方法进行实验结果的检测和记录：

正确。

（5）看对实验结果的预测与分析是否合理：

本实验不合理，不能得出实验结论。

实验结果应该分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比，根据甲、乙两组中残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中B、b基因在种群中的基因频率，比较得出结论。

[随堂基础巩固]

1．关于现代生物进化理论的叙述，错误的是（　　）

A．基因的自发突变率虽然很低，但对进化非常重要

B．不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同

C．环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变

D．同一群落中的种群相互影响，因此进化的基本单位是群落

解析：

选D　基因自发突变率虽然低，却是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。

生物的表现型是基因型与环境共同作用的结果，基因型不同，可能表现型相同，对环境的适应性相同；也可能表现型不同，对环境的适应性也不同。

环境发生的变化如果影响到某些基因型，由于环境的选择作用，就会使种群的基因频率改变；如果环境发生的变化不影响种群中各基因型的适应性，也可能不起选择作用，基因频率不变。

种群内个体之间才有基因交流，所以生物进化的基本单位是种群而非群落。

2．任何一个物种都不是单独进化的，而是共同进化的。

下列现象不属于共同进化的是（　　）

A．捕食者所吃掉的大多是被捕食者中的年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用，但被捕食者对捕食者的进化没有任何促进作用

B．自然选择有利于斑马种群中肌肉发达、动作敏捷的个体，同样也有利于猎豹种群中跑得快的个体

C．有长着细长花矩的兰花，就肯定有长着同样细长吸管似的口器的昆虫

D．光合生物的出现使大气成分发生了变化，这为好氧生物的出现创造了条件

解析：

选A　共同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。

B、C选项属于生物不同物种之间在相互影响中不断进化和发展的例子，D选项属于生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展的例子。

被捕食者与捕食者之间都有相互选择、共同促进进化的作用。

3．关于地理隔离和生殖隔离，下列说法错误的是（　　）

A．都能阻断不同种群间的基因交流

B．地理隔离的两个种群，如果人为地放在一起，一定不能相互交配产生可育后代

C．生殖隔离产生的关键原因是种群基因库的差异

D．不同的物种之间一定具有生殖隔离

解析：

选B　地理隔离的两个种群可能是同一物种，也可能是不同物种。

4．下列关于生物进化的叙述，错误的是（　　）

A．生物的种间竞争是一种选择过程

B．化石是研究生物进化的重要依据

C．外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向

D．突变的可遗传性阻碍生物进化

解析：

选D　可遗传的突变能改变种群的基因频率，并可能产生新基因，有利于生物的进化。

5．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

解析：

选C　随机交配的种群的基因频率（包括基因型频率）一代代稳定不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。

自交时，基因频率不变，AA基因型频率＝16%＋48%×1/4＝28%，所以会增大。

6．（2015·全国卷Ⅰ）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）因为该种群只有Aa一种基因型，若不考虑基因突变和染色体变异，该种群中A和a的基因频率均为0.5，所以A基因频率∶a基因频率＝1∶1。

如果该果蝇种群随机交配且不考虑基因突变和染色体变异，根据遗传平衡定律可知，AA的基因型频率为0.25，aa的基因型频率也是0.25，则Aa的基因型频率为0.5，所以AA、Aa和aa的数量比为1∶2∶1，且A和a的基因频率仍然都是0.5。

（2）由于该种群初始只有Aa一种基因型，所以理论上随机交配产生的后代中，应含有三种基因型，且比例为1∶2∶1。

但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，最可能的原因是显性基因纯合（AA）致死，从而导致子代中无基因型为AA的个体存在。

子一代中Aa和aa的比例为2∶1，即Aa和aa的概率分别是2/3和1/3，所以A和a的基因频率分别是1/3和2/3。

如果不考虑基因纯合致死，随机交配符合遗传平衡定律，产生的子二代中AA＝1/3×1/3＝1/9，Aa＝

×2＝4/9，aa＝2/3×2/3＝4/9，所以AA∶Aa∶aa＝1∶4∶4，AA个体致死，所以Aa和aa的个体数量比应为1∶1。

答案：

（1）1∶1　1∶2∶1　0.5　

（2）A基因纯合致死　1∶1

[课时跟踪检测]

（满分50分　时间25分钟）

一、选择题（每小题6分，共36分）

1．关于基因频率与生物进化关系的叙述中正确的是（　　）

A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化

B．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变

C．生物进化的实质是种群基因频率的改变

D．生物性状的改变一定引起生物的进化

解析：

选C　生物进化的实质是种群基因频率的改变；只要种群基因频率发生改变，就一定能引起生物的进化；生物进化和物种形成是不同的概念，种群基因频率的改变就是生物进化，只有达到生殖隔离才能形成物种；由环境引起的性状的改变，并没有发生基因频率的改变，不会引起生物的进化。

2．某种兰花有细长的花矩（如下图），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：

选C　变异是不定向的；新物种形成的必要条件是隔离；两种生物之间的种间互助是共同进化的结果；蛾的口器变长是花矩变长对其进行自然选择的结果。

3．如图甲、乙是不同进化类型示意图，a、b、c、d表示不同物种。

下列叙述正确的是（　　）

A．可利用核酸分子杂交或分析生物体内的蛋白质种类等手段来判断物种间的亲缘关系

B．a、b由共同的原始祖先进化而来，二者之间不存在生殖隔离

C．海豚和鲨鱼外表相似但亲缘关系较远，不能用图乙表示

D．甲、乙两图不能说明自然选择在进化中的作用

解析：

选A　据图可知，甲、乙两种进化方式分别属于趋异进化和趋同进化。

因核酸、蛋白质等分子具有物种特异性，可利用核酸分子杂交或分析生物体内的蛋白质种类等手段来判断物种间的亲缘关系；a、b属于两个不同的物种，二者之间存在生殖隔离；海豚和鲨鱼属于两个不同的物种，亲缘关系较远，但外表相似，可用图乙表示；甲、乙两图中物种进化的方向不同，这是自然选择不同造成的，故甲、乙两图可说明自然选择在进化中的作用。

4．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：

选C　抗药靶位点使杀虫剂不能与靶位点结合；基因突变是不定向的；基因突变能为生物进化提供原材料；野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间只是基因型不同，仍属于同种生物，不存在生殖隔离。

5．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条或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

解析：

选B　秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体数目加倍；甲、乙两个物种杂交，得到的幼苗丙是异源二倍体，用秋水仙素处理丙的顶芽得到的幼苗丁，可能是未加倍的异源二倍体（含18条染色体，不可育），也可能是加倍后的异源四倍体（含36条染色体），所以幼苗丁在细胞分裂后期染色体数目加倍，其染色体数目可能是