高中生物 第七章 第27课时 现代生物进化理论的主要内容课时作业 新人教版必修2文档格式.docx
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(1)达尔文认为自然选择直接作用的是生物个体,并且是个体的表现型,而个体表现型会随着个体的死亡而消失。
(2)决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续,并且在群体中扩散,因此生物进化应该研究群体的基因组成的变化。
2.种群的概念
如图所示,生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
种群内的个体不是机械地集合在一起,而是通过种内关系组成一个有机整体,彼此之间可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代。
所以,种群是生物繁殖和进化的基本单位。
3.基因库
(1)概念:
一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫做这个种群的基因库。
每个种群都有它独特的基因库;
(2)基因库会不会伴随着个体的死亡而消失?
答案 个体所携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失,但是个体会通过繁殖把自身的基因传给后代,所以基因库不会伴随着个体的死亡而消失,而是在代代相传中得到保持和发展。
4.种群的基因频率
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)计算公式
(3)如图,在某昆虫种群中,决定翅色为绿色的基因为A,决定翅色为褐色的基因为a,从这个种群中随机抽取100个个体,测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个,就这对等位基因来说,每个个体可以看作含有2个基因,那么,这100个个体共有200个基因。
请计算A、a的基因频率。
答案 A基因的数量是2×
30+60=120个;
a基因的数量是2×
10+60=80个;
A基因的频率为120÷
200=60%;
a基因的频率为80÷
200=40%。
5.用数学方法讨论基因频率的变化
假设上述昆虫种群非常大,所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代,没有迁入和迁出,自然选择对翅色这一相对性状没有作用,基因A和a都不产生突变,根据孟德尔的分离定律计算:
(1)该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少?
答案 A配子占60%,a配子占40%。
(2)子代基因型的频率各是多少?
答案 子代基因型的频率:
AA占36%,Aa占48%,aa占16%。
(3)子代种群的基因频率各是多少?
答案 子代种群的基因频率:
A占60%,a占40%。
(4)将计算结果填入下表。
想一想,子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率会同子一代一样吗?
亲代基因型的频率
AA(30%)
Aa(60%)
aa(10%)
配子的比率
A( )
a( )
子一代基因型频率
AA( )
Aa( )
aa( )
子一代基因频率
子二代基因型频率
子二代基因频率
答案
A(30%)
a(30%)
a(10%)
AA(36%)
Aa(48%)
aa(16%)
A(60%)
a(40%)
由表可知,子三代、子四代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代一样。
(5)若上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。
对自然界种群来说,这五个条件都成立吗?
你能举出哪些实例?
答案 对自然界的种群来说,这五个条件不可能同时都成立。
例如,翅色与环境色彩较一致,被天敌发现的机会就少些。
(6)如果该种群出现新的突变型(基因型为A2a或A2A2),也就是产生新的等位基因A2,种群的基因频率会变化吗?
基因A2的频率可能会怎样变化?
答案 基因突变产生新的基因会使种群的基因频率发生变化。
基因A2的频率是增加还是减少,要看这一突变对生物是有益的还是有害的。
归纳提炼
1.判断种群的“三要素”
(1)生活在一定的自然区域内;
(2)同一种生物;
(3)全部个体的总和。
2.遗传平衡定律及其适用条件
(1)定律内容
若种群中,一对等位基因为A和a,设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=A%+a%=1。
如果这个种群达到了遗传平衡,那么遗传平衡定律可以表示为:
(p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。
①p2代表纯合子AA的基因型频率;
②2pq代表杂合子Aa的基因型频率;
③q2代表纯合子aa的基因型频率。
即:
AA%=p2,Aa%=2pq,aa%=q2。
(2)适用条件:
保证种群基因频率稳定不变的5种因素
①该种群非常大;
②所有的雌雄个体都能自由交配;
③没有迁入和迁出;
④自然选择对不同表现型的个体没有作用;
⑤这对基因不发生突变和携带这对基因的染色体不发生变异。
活学活用
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)假定该动物种群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________(会、不会)发生改变。
(3)如果该种群达到了遗传平衡,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________(会、不会)发生改变。
答案
(1)0.5
(2)0.4 0.2 0.4 会 (3)0.25 不会
解析
(1)AA=0.3、Aa=0.4、aa=0.3,所以a=0.4×
1/2+0.3=0.5。
(2)AA=0.3,Aa=0.4,aa=0.3,题目中叙述的情况相当于植物的自交,结果如下:
0.3(AA×
AA)得到0.3AA,0.4Aa×
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。
(3)由a=0.5,可以计算出后代中aa的基因型频率是(0.5)2=0.25,且该基因型的频率不会发生改变。
探究点二 突变和基因重组产生进化的原材料
生物在进化过程中不断地发生变化才能进化,这些变化主要是由突变和基因重组引起的,请分析讨论:
1.可遗传变异的来源
2.突变和基因重组能产生进化原材料的原因分析
(1)突变具有低频性,能为生物进化提供原材料吗?
答案 突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个体组成,而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变。
(2)突变大多数对生物体是不利的,能为进化提供原材料吗?
答案 生物变异是否有利,取决于它们的生存环境,微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
(3)通过以上分析可知,基因突变产生的等位基因通过有性生殖过程中的基因重组,可以形成多种多样的基因型,从而使种群中出现大量的可遗传变异,为生物进化提供原材料。
(4)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的,因此它们只是提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。
基因突变和基因重组都对种群遗传组成产生影响,但影响角度不一样。
只有基因突变才能出现新基因,才能丰富基因库,改变基因频率,从而影响种群的遗传组成;
而基因重组不能产生新基因,只能增加基因型的种类,以此来影响种群的遗传组成。
2.有翅昆虫有时会出现残翅或无翅的突变类型,这类昆虫在正常情况下很难生存下去,但在经常刮大风的海岛上,这种突变类型因不能飞行,从而避免被风吹到海里淹死,这个事例说明( )
A.突变多数是有害的
B.突变多数是有利的
C.突变的有害或有利并不是绝对的
D.突变的有害或有利是绝对的
答案 C
解析 基因突变具有少利多害性。
有翅昆虫突变成残翅或无翅类型,在正常情况下,这些变异类型因不能飞行,活动范围小,在生存竞争中处于劣势地位。
但在经常刮大风的海岛这一特定环境中,残翅类型因不能飞行,避免了被风吹到海里而更容易活下来。
这一事例说明,突变的有利或有害并不是绝对的,它取决于生物的生存环境。
探究点三 自然选择决定生物进化的方向
突变是随机的、不定向的,不能决定生物进化的方向,决定生物进化方向的是自然选择,请分析原因。
1.自然选择对种群基因频率变化的影响
(1)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。
1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%、Ss20%、ss70%,在树干变黑这一环境条件下(假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存),使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%,以后的2~4年内,桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢?
将计算结果和变化特点填入表格:
第1年
第2年
第3年
第4年
变化特点
基因型频率
SS
10%
11.5%
13.1%
14.6%
升高
Ss
20%
22.9%
26%
29.3%
ss
70%
65.6%
60.9%
56.1%
降低
基因
频率
S
23%
26.1%
s
80%
77%
73.9%
70.7%
(2)分析桦尺蠖种群发生上述变化的原因
①在树干变黑之前,浅色的桦尺蠖具有保护色,浅色个体的比例高,s基因是有利基因,基因频率高。
②在树干变黑之后,黑色的桦尺蠖具有保护色,黑色个体的比例高,S基因是有利基因,基因频率高。
环境的变化导致基因频率的改变。
③环境直接选择的是桦尺蠖的表现型,最终选择的是基因。
2.自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下,具有有利变异的个体更易产生后代,相应的基因频率会不断提高,具有不利变异的个体很难产生后代,相应的基因频率会
不断下降,因此,自然选择使种群的基因频率发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。
自然选择决定生物进化方向的原理
3.如果基因型为Aa的个体自交产生的后代在某一环境中的生
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