专题20现代生物进化理论高中生物一轮复习解析版.docx
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专题20现代生物进化理论高中生物一轮复习解析版
专题20现代生物进化理论
【考纲解读】
考点分布
考纲要求
备考指南
1.现代生物进化理论
2.种群基因(型)频率的计算
1.现代生物进化理论的主要内容(Ⅱ)
2.生物进化与生物多样性的形成(Ⅱ)
理解并掌握现代生物进化理论的内容。
理解并掌握种群基因频率计算的题型及题型做法。
【知识梳理】
1.拉马克的进化学说
(1)内容
①生物是由更古老的生物______来的。
②生物是由_______到______逐渐进化的。
③用进废退和_____________导致生物各种适应性特征的形成,同时也是生物进化的原因。
(2)意义:
否定了______论和物种不变论。
2.达尔文的自然选择学说的内容包括____________、____________、____________、____________。
意义是能解释____________的原因和生物的多样性、适应性。
不足是没有阐明____________的本质,局限于____________,没有认识到________在物种形成中的作用。
3.现代生物进化理论
(1)内容
①_______是生物进化的基本单位。
②____________________产生进化的原材料。
③___________决定生物进化的方向。
生物进化的实质是____________________。
④______导致物种的形成。
⑤___________与生物多样性的形成有关。
(2)相关概念
①种群:
生活在一定区域的__________________________个体。
②基因频率:
在一个种群基因库中,某个基因占____________________的比率。
③物种:
能够在_______状态下相互交配并且产生___________的一群生物。
④共同进化:
______________之间,______________之间在相互影响中不断进化和发展。
⑤生物多样性包括______________、______________、______________。
【考点精讲】
现代生物进化理论
1.拉马克的进化学说
(1)内容:
用进废退和获得性遗传是生物进化的原因,生物是由低等到高等逐渐进化的。
(2)意义:
否定了神创论和物种不变论。
2.达尔文自然选择学说
3.现代生物进化理论
(1)基本观点的比较
达尔文进化论
共同点
现代生物进化理论
①进化局限于“个体”水平
②自然选择源于过度繁殖和生存斗争
③未就遗传变异本质做出科学解释以及自然选择的作用机理
①变异是进化的原材料
②自然选择决定生物进化的方向
③解释生物的多样性和适应性
①进化的基本单位是“种群”
②生物进化的实质是种群基因频率的改变
③突变和基因重组为生物进化提供原材料
④隔离导致新物种的形成
(2)种群和物种的比较
项目
种群
物种
概念
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
种群是生物进化和繁殖的基本单位。
同一种群内的个体之间可以进行基因交流
在自然状态下能够相互交配和繁殖,并能够产生可育后代的一群生物个体
范围
较小范围内的同种生物的所有个体
由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断
标准
①种群必须具备“三同”,即同一时间、同一地点、同一物种;
②同一物种的不同种群不存在生殖隔离,交配能够产生可育后代
①主要是具有一定的形态结构、生理功能和在自然条件下能自由交配并且产生可育后代(无生殖隔离);②不同物种之间存在生殖隔离
联系
(1)一个物种可以包括许多种群;
(2)同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,长期发展下去可成为不同的亚种,进而可形成多个新物种
(3)地理隔离与生殖隔离的比较
项目
地理隔离
生殖隔离
概念
同一种生物由于地理上的障碍,使不同的种群不能进行基因交流的现象
不同物种之间一般是不能够相互交配的,即使交配成功,也不能够产生可育的后代
特点
自然条件下不进行基因交流
种群间不进行基因交流
联系
①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阶段;
②一般经过长期的地理隔离,然后形成生殖隔离,也可能不经过地理隔离直接形成生殖隔离,如多倍体的产生;
③只有地理隔离不一定形成生殖隔离,但能产生亚种,如东北虎和华南虎;
④生殖隔离是物种形成的标志,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限
(4)物种形成与生物进化的比较
内容
物种形成
生物进化
标志
生殖隔离出现
基因频率改变
二者联系
①只有不同种群的基因库产生了明显差异,出现生殖隔离才能形成新物种;
②进化不一定产生新物种,新物种产生一定存在进化
(5)物种形成的三大模式
(6)共同进化与生物多样性的形成
①共同进化
a.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。
b.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生物多样性的形成
a.内容:
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
b.形成原因:
生物的共同进化。
c.研究生物进化历程的主要依据:
化石。
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,决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累,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。
典例1.(2018·日照市高三一模)随着抗生素的使用,细菌耐药性不断增强。
研究人员合成的新型万古霉素,能以新方式阻止细菌细胞壁的构建,还能导致细胞外壁膜渗漏,让致病细菌死亡。
该药物进行耐药性细菌测试时,50轮后也没有耐药性个体产生,这表明新型万古霉素可能比目前的抗生素更耐用。
下列叙述正确的是( )
A.新型万古霉素不会诱导细菌发生基因突变
B.新型万古霉素可能抑制细菌高尔基体的活动
C.新型万古霉素使用后细菌将不再发生进化
D.若出现抗新型万古霉素的个体,说明产生了新物种
【答案】A
【解析】细菌无高尔基体,B错误;新型万古霉素的选择会使细菌发生进化,C错误;只有产生了生殖隔离,才会形成新的物种,D错误。
【易混辨析】有关现代进化理论基本观点的几点易错点
(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)变异在环境变化之前已经产生,环境只是起选择作用,不能定向诱发基因突变。
(3)变异是不定向的,而自然选择能定向改变种群的基因频率,从而使种群发生定向进化。
(4)能产生后代≠同一物种。
两个个体能够交配产生后代,但子代可能高度不育,则仍是两个物种。
(5)生物进化不一定导致物种的形成,但新物种一旦形成,则说明生物肯定进化了。
(6)只有地理隔离而没形成生殖隔离,可能产生亚种,但没有产生新物种。
典例2.(2019·广东省茂名市高三联考)某一野生动物种群的栖息场所被两条交叉的高速公路分割成4块,由此形成4个完全独立的种群。
下列相关叙述正确的是( )
A.这4个种群的突变和基因重组对彼此的基因频率有影响
B.个体的迁入和迁出、出生和死亡对该种群的基因频率没有影响
C.高速公路的开通会诱导4个种群发生不同的变异及进化
D.自然选择通过作用于个体从而引起种群基因频率的改变
【答案】D
【解析】由于4个种群完全独立,所以一个种群的突变和基因重组对其他种群的基因频率没有影响,A项错误;个体的迁入和迁出、出生和死亡会导致基因数量发生改变,从而可能导致种群的基因频率发生改变,B项错误;高速公路的开通会阻断4个种群的基因交流,但不会诱导变异,C项错误。
基因频率和基因型频率的计算
题型1 常染色体上基因频率的计算
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。
典例1.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%
【答案】B
【解析】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。
典例2.(2019·德州市高三期末)玉米的白化基因a纯合时出现白化苗,白化苗在幼苗期死亡。
在一个非常大的、处于成熟期的玉米种群中,AA占1/3,随机交配2代,发现两代中AA所占比例均小于理论值。
下列分析错误的是( )
A.亲代中,a的基因频率为1/3
B.理论上,子一代成熟植株中,AA和Aa基因型频率相等
C.理论上,a的基因频率逐代下降,AA所占比例不变
D.AA所占比例均小于理论值的原因可能是Aa具有杂种优势
【答案】C
【解析】由题意可知在亲代成熟的种群中AA占1/3,Aa占2/3,此时a的基因频率为1/3,A正确;因为是随机交配,理论上子一代成熟植株中,AA和Aa都占1/2,它们的基因型频率相等,B正确;理论上a基因频率逐代下降,AA所占比例升高,C错误;在AA所占比例均小于理论值的原因可能是Aa具有杂种优势,D正确。
题型2 性染色体上基因频率的计算
p=
×100%
q=
×100%
(p为XA的基因频率,q为Xa的基因频率)
典例3.对某村庄人群的红绿色盲情况调查发现,共有500人,其中XBXB占42.2%,XBXb占7.4%,XbXb占0.4%,XBY占46%,XbY占4%。
一年后由于出生、死亡、婚嫁等原因,该村庄男性色盲增加了5人,女性携带者增加了6人,其余类型人数不变。
则一年后该人群XB和Xb的基因频率分别是( )
A.9.39%,90.61%B.8%,92%
C.92%,8%D.90.61%,9.39%
【答案】D
【解析】男性色盲基因型为XbY,男性色盲增加了5人,则b基因增加5;女性携带者基因型为XBXb,女性携带者增加了6人,则B基因增加6,b基因增加6。
原来女性共有500×(42.2%+7.4%+0.4%)=250(人),则男性共有500-250=250(人)。
由于女性每人有2个B(b)基因,而男性每人只有1个B(b)基因。
因此,原来共有(B+b)基因总数为250×2+250=750。
b基因频率=b基因总数/(B+b)基因总数×100%=(500×7.4%+500×0.4%×2+500×4%+5+6)/(750+5+6×2)=72/767×100%≈9.39%。
根据种群中一对等位基因的基因频率之和为1,则B基因频率=1-9.39%=90.61%。
【易错辨析】准确运用男性基因型频率计算该地区X染色体基因频率
红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,色盲基因b位于X染色体上。
对男性(XY)而言,每个男性体细胞中只有一条X染色体,含有致病基因就为患者,不含则为正常个体,无携带者。
若某地区男性中色盲占x,则此地区Xb的基因频率也为x,此地区女性色盲率则为x2。
题型3 利用遗传平衡公式计算基因频率和基因型频率
1.前提条件:
(1)种群非常大;
(2)所有雌雄个体之间自由交配;(3)没有迁入和迁出;
(4)没有自然选择;(5)没有基因突变。
2.计算公式:
当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则:
AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基因型频率=q2。
如果一个种群达到遗传平衡,其基因型频率应符合:
p2+2pq+q2=1。
典例4.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)的关系如图所示。
下列分析错误的是( )
A.0<p<1时,亲代群体都可能只含有纯合子
B.只有p=b时,亲代群体才可能只含有杂合子
C.p=a时,显性纯合子在F1中所占的比例为
D.p=c时,F1自交,子代中纯合子所占比例为
【答案】D
【解析】A项,该群体的基因频率符合遗传平衡定律。
当亲代只有HH和hh存在时,由于其基因型的比率不同,p的值也不同,取值范围为0<p<1。
B项,若亲代只有杂合子,则H、h的基因频率均为
,F1中HH、Hh、hh的基因型频率分别为
、
、
,对应图中b点。
C项,当p=a时,由图可知,Hh的基因型频率=hh的基因型频率,根据遗传平衡定律,可知2a(1-a)=(1-a)(1-a),解得a=
,F1中显性纯合子的比例为a×a=
。
D项,当p=c时,HH的基因型频率=Hh的基因型频率,根据遗传平衡定律可知c×c=2c(1-c),解得c=
,则F1中,HH=
,Hh=
,hh=
,F1自交,其子代杂合子Hh=
×
=
,纯合子所占比例为1-
=
。
【易错辨析】自交、自由交配与基因频率改变的关系
(1)自交是指基因型相同的个体交配,植物是指自花传粉。
结果是杂合基因型频率降低,纯合基因型频率增加,在无选择条件下,各基因频率不变。
(2)自由交配是指种群内不同基因型的个体间相互交配。
在无选择的条件下,基因频率、基因型频率均保持不变,相关计算可按哈迪—温伯格定律(遗传平衡定律)进行。
(3)只要种群的基因频率不变,即使基因型频率改变,种群也未发生进化。
【真题与模拟速递】
1.(2019·潍坊市高三模拟)下列关于生物进化与生物多样性的说法,正确的是( )
A.共同进化就是生物与生物之间相互影响而进化
B.环境条件的改变导致了适应性变异的发生
C.进化过程中隔离是物种形成的必要条件
D.生物多样性包括基因多样性、种群多样性和生态系统多样性
【答案】C
【解析】共同进化是指生物与生物之间、生物与环境之间相互影响而共同进化,A错误;适应性变异是本来就产生的,环境条件的改变只是筛选出适应性的变异,B错误;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三个层次,D错误。
2.(2019·武汉市高三调研)假设羊的毛色遗传由一对基因控制,黑色(B)对白色(b)为显性。
一个随机交配多代的羊群中,白毛和黑毛的基因频率各占一半,现需对羊群进行人工选择,逐代淘汰白色个体。
下列说法正确的是( )
A.淘汰前,该羊群中黑色个体数量与白色个体数量相等
B.淘汰前,随着交配代数增加,羊群中纯合子的比例增加
C.随着淘汰代数的增加,羊群中B和Bb的频率均逐渐增加
D.白色羊至少要淘汰2代,才能使b基因频率下降到25%
【答案】D
【解析】由题意可知淘汰前种群中Bb、BB、bb的比例为1/2、1/4、1/4,该羊群中黑色个体数量大于白色个体数量,A错误;淘汰前,随着交配代数增加,羊群中纯合子的比例不变,B错误;随着淘汰代数的增加,羊群中B的频率增加,Bb的比例不一定增加,C错误。
3.(2018·武汉调研)某与外界隔离的岛屿上,经调查该地区居民中白化病的致病基因频率为a,红绿色盲的致病基因频率为b,抗维生素D佝偻病的致病基因频率为c。
下列有关叙述不正确的是( )
A.正常个体中白化病基因携带者所占的概率为
B.男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为b
C.不患抗维生素D佝偻病的女性个体占全部个体的
D.女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的占bc
【答案】D
【解析】根据题意可知,白化病的致病基因频率为a,正常基因的频率为1-a,则显性纯合子的基因型频率为(1-a)2,杂合子的基因型频率为2×a×(1-a),则正常个体中白化病携带者所占的概率为
,A项正确;男性的基因型有XBY、XbY,而红绿色盲的致病基因频率为b,因此男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为b,B项正确;抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病,抗维生素D佝偻病的致病基因频率为c,则正常基因频率为(1-c),因此不患抗维生素D佝偻病的女性个体占全部个体的
,C项正确;女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的占b2(2c-c2),D项错误。
4.(2016·全国Ⅰ,6)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
【答案】D
【解析】根据哈迪—温伯格定律,满足一定条件的种群中,等位基因只有一对(A、a)时,设基因A的频率为p,基因a的频率为q,则基因频率p+q=1,AA、Aa、aa的基因型频率分别为p2、2pq、q2。
基因频率和基因型频率关系满足(p+q)2=p2+2pq+q2,若致病基因位于常染色体上,发病率与性别无关。
常染色体上隐性遗传病的发病率应为aa的基因型频率,即q2,A错误;常染色体上显性遗传病的发病率应为AA和Aa的基因型频率之和,即p2+2pq,B错误;若致病基因位于X染色体上,发病率与性别有关。
女性的发病率计算方法与致病基因位于常染色体上的情况相同,X染色体显性遗传病女性的发病率为p2+2pq,C错误;因男性只有一条X染色体,故男性的发病率为致病基因的基因频率,D正确。
5.(2018·江苏,4)下列关于生物进化的叙述,正确的是( )
A.群体中近亲繁殖可提高纯合子的比例
B.有害突变不能成为生物进化的原材料
C.某种生物产生新基因并稳定遗传后,则形成了新物种
D.若没有其他因素影响,一个随机交配小群体的基因频率在各代保持不变
【答案】A
【解析】群体中近亲个体基因相似度高,所以群体中近亲繁殖会提高纯合子的比例,A正确;突变和基因重组是生物进化的原材料,B错误;新物种形成的标志是生殖隔离的出现,产生新基因并稳定遗传不代表形成了生殖隔离,C错误;基因频率保持不变的一个前提是种群足够大,一个随机交配小群体的基因频率不一定在各代保持不变,D错误。
6.(2015·安徽,5)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%
【答案】C
【解析】两种群均处于遗传平衡状态,且种群大小相等,故两种群完全合并后A、a的基因频率分别为两种群A、a基因频率的平均值,A基因频率=(80%+60%)÷2=70%,a基因频率=(20%+40%)÷2=30%。
该种群随机交配后,子一代中Aa的基因型频率为2×70%×30%=42%,故选C。
7.(2018·天水一模)如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.a表示基因突变和基因重组,是生物进化的原材料
B.b表示生殖隔离,生殖隔离是生物进化的标志
C.c表示新物种形成,新物种与生活环境共同进化
D.d表示地理隔离,是新物种形成的必要条件
【答案】C
【解析】a表示突变和基因重组,突变包括基因突变和染色体变异;b表示生殖隔离,新物种形成的标志是生殖隔离,生物进化的标志是种群基因频率的改变;d表示地理隔离,新物种的形成不一定需要地理隔离。
8.(2018·全国Ⅰ,29节选)回答下列问题:
(1)大自然中,猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食,而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会,猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变,这种现象在生态学上称为________。
(2)根据生态学家斯坦利的“收割理论”,食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性,在这个过程中,捕食者使物种多样性增加的方式是______________________________________________________。
【答案】
(1)协同进化(或共同进化)
(2)捕食者往往捕食个体数量多的物种,为其他物种的生存提供机会
【解析】
(1)猎物和捕食者通过捕食活动相互影响,自然选择有利于猎物种群中跑得快的个体生存,也有利于捕食者种群中跑得快的个体生存,体现了生物与生物之间的协同进化。
(2)捕食者往往捕食个体数量多的物种,这样会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面,为其他物种的生存提供机会,有利于增加物种的多样性。
9.(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________。
【答案】
(1)1∶1 1∶2∶1 0.5
(2)A基因纯合致死 1∶1
【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。
10.(2016·海南高考)某种植物雄株(只开雄花)的性染色体XY;雌株(只开雌花)的性染色体XX。
等位基因B和b是伴X遗传的,分别控制阔叶(B)和细叶(b),且带Xb的精子与卵细胞
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- 专题 20 现代 生物 进化 理论 高中生物 一轮 复习 解析