版 必修2 第7单元 第4讲 现代生物进化理论.docx

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版必修2第7单元第4讲现代生物进化理论

第4讲　现代生物进化理论

考纲要求

全国卷五年考题

1.现代生物进化理论的主要内容（Ⅱ）

2016·卷ⅠT6,2015·卷ⅠT32

2.生物进化与生物多样性的形成（Ⅱ）

无考题

考点一|现代生物进化理论

（对应学生用书第148页）

[识记—基础梳理]

1．拉马克的进化学说

用进废退和获得性遗传是生物不断进化的原因，生物是由低等到高等逐渐进化的。

2．达尔文自然选择学说

（1）主要内容（连线）

①过度繁殖　　　　　　A．进化的动力和手段

②生存斗争B．选择的结果

③遗传变异C．选择的内因

④适者生存D．进化的内因

【提示】　①－C　②－A　③－D　④－B

（2）意义

①论证了生物是不断进化的，对生物进化的原因提出了合理的解释。

②科学地解释了生物多样性和适应性的形成。

（3）局限性

①对于遗传和变异的本质不能做出科学的解释。

②对生物进化的解释局限于个体水平。

③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。

3．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全部基因。

③基因频率：

在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。

（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定向改变。

（4）隔离导致物种的形成

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：

类型

生殖隔离

地理隔离

原因

不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代

地理上的障碍

实质

不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流的现象

③物种形成的过程：

一个种群多个小种群种群基因频率定向改变―→亚种新物种

（5）共同进化与生物多样性的形成

①共同进化

Ⅰ.概念：

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。

Ⅱ.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

Ⅰ.内容：

基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。

Ⅱ.形成原因：

生物的进化。

Ⅲ.研究生物进化历程的主要依据：

化石。

4．自然选择学说与现代生物进化理论的区别

比较项目

自然选择学说

现代生物进化理论

进化的单位

个体

种群

进化的手段

生存斗争

自然选择

研究水平

个体

分子（基因）

研究对象

个体性状

种群的基因频率

[教材边角知识]　必修2　P116“知识链接”,想一想，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。

1．判断正误

（1）达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。

（×）

【提示】　达尔文认为自然选择作用的对象是个体。

（2）自然选择作用于生物的表现型而不是基因型。

（√）

（3）突变就是指基因突变。

（×）

【提示】　突变包括基因突变和染色体变异。

（4）突变的可遗传性阻碍生物的进化。

（×）

【提示】　可遗传的变异中的突变是生物进化的原材料。

（5）不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同。

（√）

（6）自然选择决定了生物变异和进化的方向。

（×）

【提示】　变异是不定向的，自然选择决定进化的方向。

（7）在自然条件下，某随机交配种群中基因频率的变化只与环境的选择作用有关。

（×）

【提示】　种群基因频率的变化与突变与重组、迁入与迁出和环境的选择等多种因素有关。

（8）生物进化的实质在于有利变异的保存。

（×）

【提示】　生物进化的实质在于种群基因频率的定向改变。

（9）生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程。

（×）

【提示】　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。

2．据图思考

如图表示某物种进化的基本过程，请思考并回答相关问题。

（1）图中X、Y、Z分别指什么？

_________________________________________________________________

（2）与原种相比，图中“新种”产生是否一定经历过地理隔离？

_________________________________________________________________

（3）总结归纳出形成一个新物种的三个基本环节是什么？

_________________________________________________________________

【提示】　

（1）图中X、Y、Z分别表示的是突变和基因重组、自然选择及隔离。

（2）不一定。

（3）自然选择、突变及基因重组和隔离。

[理解—深化探究]

1．物种形成的两种方式

（1）渐变式——如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成

（2）爆发式：

物种的形成主要是由异源多倍体以染色体变异的方式形成新物种，一旦出现可以很快形成生殖隔离（基因频率改变）。

2．如何判断两个种群是否属于同一物种？

【提示】　判断两个种群是否属于同一物种的标准，就是看它们之间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，则一定是两个物种。

3．一次自然事件把一个处于遗传平衡状态的小鼠大种群隔离为三个小种群，三个小种群个体数量分别占原种群数量的1/2（甲）、1/3（乙）和1/6（丙）。

则最容易形成新物种的是甲、乙、丙三个种群中的哪一种？

为什么？

【提示】　丙　生殖隔离是物种形成的标志，新物种形成受多种因素的影响，其中种群大小就是一个重要的影响因素。

地理隔离后的小种群，由于基因频率更容易受偶发因素改变，被新环境不同因素选择并向与原种群不同方向进化的可能性较大，因此隔离后的小种群比大种群较容易形成新物种。

[运用—考向对练]

考向1　考查对现代生物进化理论主要内容的理解

1．（2018·日照市高三二模）张谦德在《朱砂鱼谱》中总结的金鱼选种经验是：

蓄类贵广，而选择贵精，须每年夏间市取数千头，分数缸饲养，逐日去其不佳者，百存一二，并作两三缸蓄之，加意培养，自然奇品悉具。

从现代生物进化理论的观点分析，正确的是（　　）

A．“分数缸饲养”相当于地理隔离和生殖隔离

B．“逐日去其不佳者”是指对金鱼进行人工选择

C．“自然奇品悉具”是金鱼发生定向变异的结果

D．这种人工培育金鱼方法的原理是染色体变异

B　[“分数缸饲养”是制造地理隔离，使其不能进行基因交流，但地理隔离不一定导致生殖隔离，A错误；“逐日去其不佳者”是人为选择去除生长状态不好的个体，属于人工选择，B正确；变异是不定向的，C错误；基因突变能产生新基因，因此金鱼中的“奇品”可能是基因突变造成的，D错误。

]

2．下列有关叙述中不符合现代生物进化理论的是（　　）

A．生物的种间竞争是一种选择过程，决定了生物进化的方向

B．草原上狼和兔子奔跑能力的提高是二者共同进化的结果

C．农田中广泛栽种抗虫棉会使棉铃虫抗毒蛋白基因频率下降

D．植物由于花期不同使得种间杂交不能完成的现象属于生殖隔离

C　[生物的种间竞争是一种相互选择、共同进化的过程，A正确；狼和兔子的奔跑能力的提高是它们共同进化的结果，B正确；广泛栽种抗虫棉，可以杀死不能抗毒蛋白的棉铃虫，只有能抵抗毒蛋白的棉铃虫才能生存，因此棉铃虫的抗毒蛋白基因频率增加，C错误；植物由于花期不同使得种间杂交不能完成的现象属于生殖隔离，D正确。

]

　（2018·潍坊市高三三模）下列有关现代生物进化理论的叙述，错误的是（　　）

A．自然选择通过直接作用于个体的表现型，定向改变种群的基因频率

B．环境引起的变异不能为生物进化提供原材料

C．新物种大都是经过长期的地理隔离，最后出现生殖隔离而形成的

D．共同进化是生物多样性形成的重要因素

B　[若环境引起的变异最终导致了生物遗传物质的改变，则其为生物的进化提供原材料，B错误。

]

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．物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。

4．生物进化不一定导致物种的形成

（1）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。

（2）新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。

考向2　考查共同进化与生物多样性的形成

3．（2018·平顶山模拟）下列有关生物进化与生物多样性形成的叙述，正确的是

（　　）

A．一个物种的形成或绝灭不会影响到其他物种的进化

B．物种之间的共同进化都是通过生存斗争实现的

C．生物多样性的形成过程就是新物种不断形成的过程

D．捕食者的存在有利于增加物种的多样性

D　[生物与生物之间存在共同进化，因此一个物种的形成或绝灭会影响到其他物种的进化；物种之间的共同进化是通过物种间的生存斗争、种间互助以及与无机环境的斗争等实现的；生物多样性包含三个层次，即基因多样性、物种多样性和生态系统多样性；捕食者往往捕食个体数量多的物种，使其他物种的生态阻力减小，可以促进物种多样性的提高。

]

4．有关生物进化和物种形成的描述，正确的是（　　）

A．是否形成新物种是生物进化的标志

B．生殖隔离一旦形成就标志着新物种的产生

C．环境条件保持稳定，种群的基因频率不会发生变化

D．共同进化仅指生物与无机环境之间的不断进化和发展

B　[生物进化的实质是种群基因频率的改变；生殖隔离是物种形成的必要环节，是新物种形成的标志；基因突变是不定向的、随机发生的，所以即便环境没有改变，也可能会因基因突变而使种群的基因频率发生改变，同时个体的迁入、迁出同样会影响种群基因频率的变化；生物与生物之间、生物与无机环境之间均会相互选择，共同进化。

]

考点二|种群基因（型）频率的计算

（对应学生用书第150页）

[理解—深化探究]

1．位于常染色体上的基因频率的计算

（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。

2．位于X染色体非同源区段上基因频率的计算

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。

一定注意：

Y染色体上不含与X染色体上相对应的等位基因，因此只能计算X染色体上的基因总数，绝不能将Y染色体计算在基因总数内。

3．利用遗传平衡定律进行基因频率和基因型频率的计算

（1）已知A的基因频率是A%，a的基因频率是a%，则该种群中基因型为AA的个体占A%×A%，基因型为aa的个体占a%×a%，基因型为Aa的个体占A%×a%×2。

（2）已知某种群中基因型是AA的个体占X%，则A的基因频率是，a的基因频率是1－；或已知基因型是aa的个体占Y%，则a的基因频率是，A的基因频率是1－。

4．自交和自由交配对种群基因型频率和基因频率的影响

（1）自交：

基因型频率发生变化，纯合子比例逐渐增大，杂合子比例逐渐减小，但基因频率不变。

（2）自由交配：

基因型频率和基因频率都不变。

[运用—考向对练]

考向　基因频率与基因型频率的相互推导

1．（2018·湛江市高三二模）假设甲果蝇种群中只有Aa、aa两种基因型且数量相等，乙果蝇种群中只有AA、Aa两种基因型且数量相等，现将两种群果蝇混合培养，下列叙述正确的是（　　）【导学号：

67110062】

A．混合前甲、乙种群的A基因频率相同

B．混合前甲、乙种群的Aa基因型频率不同

C．若两种群随机交配，则子一代的A基因频率为25%

D．若甲、乙种群中基因型为Aa的雌雄果蝇随机交配，子一代的A基因频

率为50%

D　[混合前甲、乙种群的A基因频率分别为1/4、3/4，A项错误；混合前甲、乙种群的Aa基因型频率相同，均为1/2，B项错误；由题意，无法求出两种群果蝇混合后的各种基因型的频率，也就无法求出两种群随机交配所得子一代的A基因频率，C项错误；若甲、乙种群中基因型为Aa的雌雄果蝇随机交配，则子一代的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，A基因频率＝1/4＋1/2×1/2＝50%，D项正确。

]

2．（2018·济宁市高三二模）经调查在某一种群内AA的基因型频率为40%，Aa的基因型频率为60%，aa基因型（基因致死型）的频率为0，那么随机交配繁殖一代，下列说法正确的是（　　）

A．AA的基因型频率占49/91

B．Aa的基因型频率占42/100

C．自然选择过程直接作用于个体的基因型

D．该种群未发生进化

A　[A的基因频率为40%＋60%×＝70%，a的基因频率为1－70%＝30%，根据遗传平衡定律，其随机交配繁殖一代后，AA基因型频率＝70%×70%＝49%，Aa的基因型频率＝2×70%×30%＝42%，aa的基因型频率＝30%×30%＝9%，其中aa为致死型，因此AA基因型的个体占49/91，Aa的基因型频率占42/91；自然选择过程直接作用于个体的表现型；随机繁殖一代后A的基因频率为10/13，a的基因频率为3/13，基因频率发生了改变，说明该种群发生了进化。

]

　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）的关系如下图。

下列分析错误的是（　　）

A．0

B．只有p＝b时，亲代群体才可能只含有杂合体

C．p＝a时，显性纯合体在F1中所占的比例为1/9

D．p＝c时，F1自交一代，子代中纯合体比例为5/9

D　[根据题干给出信息：

种群足够大，没有其他因素干扰（无突变、无自然选择、无迁入和迁出），每个群体内个体间随机交配，则种群的亲子代之间基因的传递遵循遗传平衡定律。

A项，子代H基因频率为p（0

代都为纯合体。

B项，p＝b时，Hh基因型频率为1/2，hh和HH基因型频率相等，均为1/4，计算出p＝0.5，则亲代H基因频率也为0.5，在这种情况下，亲代群体才可能只含有杂合体。

C项，p＝a时，Hh基因型频率＝hh基因型频率，可推知2p（1－p）＝（1－p）2，即p＝1/3，进而推知HH基因型频率为1/9。

D项，p＝c时，Hh基因型频率＝HH基因型频率，可推知2p（1－p）＝p2，即p＝2/3，进而推知HH基因型频率为4/9，Hh基因型频率为4/9，hh基因型频率为1/9。

自交一代后纯合体比例＝1－杂合体比例＝1－（4/9×1/2）＝7/9。

]

真题验收|感悟高考　淬炼考能

（对应学生用书第151页）

1．（2016·全国卷Ⅰ）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　[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项错误。

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。

]

2．（2013·海南高考）某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物，两者的个体数长期保持稳定。

下列叙述正确的是（　　）

A．乙物种的灭绝必然导致甲物种的灭绝，反之亦然

B．在长期进化中，甲、乙两物种必然互为选择因素

C．甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变，反之亦然

D．甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变

B　[由题意知，甲、乙两种动物存在捕食关系，若捕食者仅有一种食物来源，则被捕食者灭绝，捕食者也会因缺少食物而灭绝；若捕食者有多种食物来源，则其中一种被捕食者灭绝不会导致捕食者灭绝；若捕食者灭绝，则被捕食者在一段时间内数量会增加。

达到一定数量后会减少，最终在一定数量上维持平衡，A错误；在长期进化中，两者之间相互选择可使基因频率发生定向改变，共同进化，B正确；两种群本身都可发生基因突变，基因突变具有不定向性。

两种群之间互不影响，C错误；基因突变产生新的等位基因，可能使种群的基因频率发生改变，种群数量保持稳定不能说明基因频率未发生改变，D错误。

]

3．（2013·海南高考）果蝇长翅（V）和残翅（v）由一对常染色体上的等位基因控制。

假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。

若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是（　　）

A．v基因频率降低了50%

B．V基因频率增加了50%

C．杂合果蝇比例降低了50%

D．残翅果蝇比例降低了50%

B　[因该果蝇种群长期保持vv的基因型频率为4%，由此算出v的基因频率为0.2，V的基因频率为0.8，进而计算出引入纯合长翅果蝇前，vv基因型的果蝇有0.04×20000＝800只，Vv基因型的果蝇有2×0.2×0.8×20000＝6400只，VV基因型的果蝇有0.8×0.8×20000＝12800只。

引入纯合长翅果蝇后，v基因频率为（800×2＋6400）/（40000×2）＝0.1，V的基因频率为1－0.1＝0.9，A正确、B错误；因Vv、vv基因型的果蝇的数目不变，而该种群个体总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低50%，C、D正确。

]

4．（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＝（1/3×2/3）×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

1．基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。

2．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。

3．物种是指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。

4．隔离是新物种形成的必要条件，新物种形成的标志是产生生殖隔离。

5．变异是不定向的，变异的利害性取决于生物所生存的环境。

6．捕食者的存在有利于增加物种多样性。

7．生物进化形成了生物多样性，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。