优化方案版高考生物大一轮复习 第七单元 生物变异育种和进化 第25讲 现代生物进化理论讲义.docx
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优化方案版高考生物大一轮复习第七单元生物变异育种和进化第25讲现代生物进化理论讲义
第25讲 现代生物进化理论
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)
[学生用书P176])
一、现代生物进化理论
1.达尔文的自然选择学说
(1)过度繁殖:
选择的基础。
(2)生存斗争:
生物进化的动力和选择的手段。
(3)遗传变异:
生物进化的内因。
(4)适者生存:
自然选择的结果。
2.现代生物进化理论
(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。
④生物进化的实质:
种群基因频率发生改变。
(2)突变和基因重组产生进化的原材料
①可遗传变异的来源
②生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于生物的生存环境。
③生物的变异是不定向的,只是产生了生物进化的原材料,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
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)隔离导致物种形成
①隔离类型:
常见的有地理隔离和生殖隔离。
②隔离实质:
基因不能自由交流。
③物种形成的三个基本环节:
突变和基因重组、自然选择及隔离。
④新物种形成的标志:
生殖隔离。
生物进化
种群单位因频变,突变重组原材料,
变异无向自选定,物种形成必隔离。
二、共同进化与生物多样性的形成
1.共同进化
(1)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。
(2)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
(1)内容:
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
(2)形成原因:
生物的共同进化。
(3)研究生物进化历程的主要依据:
化石。
3.生物进化的历程和规律
(1)简单→复杂;水生→陆生;低等→高等。
(2)代谢:
异养厌氧→光能自养→异养需氧。
(3)结构:
原核细胞→真核单细胞→真核多细胞。
(4)生殖:
无性生殖→有性生殖,体外受精→体内受精。
1.(必修2P116探究改编)某地区有一种桦尺蠖,其体色受一对等位基因控制,其中黑色(S)对浅色(s)为显性。
有关说法正确的是( )
A.等位基因的产生丰富了基因多样性
B.显性基因的基因频率将越来越高
C.环境直接选择的是生物的基因型
D.深色环境下浅色基因将逐渐消失
答案:
A
2.(必修2P122技能训练改编)判断湖泊里的两种鱼是不是同一种物种,可行的操作是( )
A.分析二者DNA的碱基排列顺序
B.分析二者蛋白质的氨基酸排列顺序
C.显微镜观察二者体细胞中染色体组成
D.观察二者能否杂交并产生可育后代
答案:
D
3.思维诊断
(1)判断下列有关现代生物进化理论的叙述
①(2016·南开中学一模T5C)突变可以改变生物进化的方向。
(×)
②(2014·高考四川卷T5D)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,形成戊的过程未经过地理隔离,因而戊不是新物种。
(×)
③(2014·高考海南卷T20D改编)判断某只鸟的一窝灰壳蛋中的一枚绿壳蛋是否是另一种鸟的蛋,可以绿壳蛋蛋清与该鸟血浆蛋白为材料做亲子鉴定。
(×)
④生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素。
(×)
⑤盲鱼眼睛退化是黑暗诱导基因突变的结果。
(×)
⑥物种的形成可以不经过隔离。
(×)
(2)判断下列有关生物进化与生物多样性的形成的叙述
①(2016·江西临川一中期末T30D)共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。
(×)
②长舌蝠为长筒花的唯一传粉者,两者相互适应,共同(协同)进化。
(√)
③生物的种间竞争是一种选择过程。
(√)
④生物进化的实质是种群基因型频率的改变。
(×)
⑤一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境。
(√)
考点一 对比分析,考查自然选择学说与现代生物进化理论[学生用书P177]
1.自然选择学说与现代生物进化理论的比较
2.选择对生物进化的影响
(1)自然选择与人工选择
项目
自然选择
人工选择
选择因素
自然环境条件
人类
选择结果
对生物自身生存有利,
对人类不一定有利
满足人类
各种需求
速度
慢
快
(2)选择对基因频率的影响
①选择的直接对象是具有某特定表现型的生物体。
②选择的实质是控制某特定表现型的基因。
③选择的结果:
从生物个体角度看导致生物个体生存或死亡;从基因角度看导致控制某特定性状基因的频率上升或下降。
3.物种的形成
(1)物种形成的方式
①渐变式
②爆发式
在很短时间内即可形成,如自然界中多倍体的形成。
(2)三个环节:
突变和基因重组、自然选择、隔离,三者关系如图所示:
(3)隔离导致物种的形成
一个种群
多个小种群
种群基因频率定向改变―→亚种
新物种
①只有地理隔离而不形成生殖隔离,能产生亚种,但绝不可能产生新物种。
②生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。
生殖隔离有三种情况:
不能杂交;杂交后代不活;杂交后代活而不育。
4.物种形成和生物进化的区别与联系
项目
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
新物种形成,质变
生物进化,量变
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
甲海岛上的某种鸟一部分迁徙到乙、丙两个海岛(三个岛屿相互隔绝),如图所示为刚迁入时和迁入多年后决定羽毛颜色相关基因的调查结果(B—黑色、b—灰色、B1—黄色)。
下列推测正确的是( )
A.三个岛屿上的这种鸟既存在地理隔离,又存在生殖隔离
B.鸟类迁入新岛屿后会与其食物、天敌和无机环境共同进化
C.甲、丙两个岛屿的相同环境决定羽毛颜色朝着相同方向进化
D.乙岛屿的环境促进羽毛颜色基因发生定向突变,产生B1基因
[解析] 三个岛屿上的这种鸟之间存在地理隔离,但是无法确定是否存在生殖隔离,A错误。
鸟类迁入新岛屿后与岛上原有的生物、无机环境相互影响,共同进化,B正确。
若干年后,对于甲岛屿上的种群而言,b基因频率下降,而丙岛屿上的种群b基因频率上升,故甲、丙两个岛屿上鸟类羽毛颜色进化的方向是不同的,C错误。
基因突变是不定向的,环境通过选择作用对这些突变后的基因进行了筛选,D错误。
[答案] B
1.下图说明了生物进化的哪些观点?
2.二倍体西瓜和二倍体番茄幼苗分别用秋水仙素和生长素处理产生的新植株都属于新物种吗?
提示:
1.变异是不定向的,自然选择决定生物进化的方向。
2.前者是新物种,因为存在生殖隔离;后者不是新物种。
1.生物进化模型的构建及解读
(1)种群基因频率的改变方向是受环境因素影响的,基因所控制的性状适应环境,该基因的频率就增加,反之则降低。
(2)可遗传的变异(基因突变、基因重组、染色体变异)都是随机的、不定向的,因此只能为生物进化提供原材料,不能决定生物进化的方向。
(3)选择的结果:
适者生存,不适者被淘汰,即现存的生物都是适应环境的。
(4)新物种与原物种之间一定存在生殖隔离,而生殖隔离可能是由长期地理隔离形成的,也可能是由其他因素造成的。
新物种的形成不一定都需要经过地理隔离,比如八倍体小黑麦的培育过程。
2.进化和物种形成的判断方法
(1)进化取决于种群基因频率是否发生改变。
只要种群基因频率发生改变,生物就一定发生了进化。
(2)物种形成取决于是否形成生殖隔离。
①进化是量变,进化不一定形成新物种。
②物种形成是质变,新物种形成一定发生了进化。
以案例分析考查对现代生物进化理论的理解
1.(原创题)如图表示施用某种杀虫剂以后,昆虫种群所发生的改变。
下列相关叙述错误的是( )
A.①类个体大多被淘汰的原因并不是该种杀虫剂是否诱发其产生抗性基因
B.抗性基因根本来源是可遗传变异,②③类个体的抗性基因一定来源于遗传
C.若连续使用杀虫剂,抗该种杀虫剂的基因频率会越来越趋近1
D.杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表现型
解析:
选B。
观察题图可知,②类个体是在未施用杀虫剂之前,已经发生基因突变形成了抗性基因的个体,②③类个体的抗性基因可能来源于原种群中含抗性基因的个体,杀虫剂在此只起选择作用,①类个体被淘汰的原因是其本身不含抗性基因,A正确、B错误;若连续使用杀虫剂,不含抗性基因的个体被淘汰的概率越来越大,而含抗性基因的个体所占比例越来越高,故抗杀虫剂的基因频率会越来越趋近1,C正确;施用杀虫剂后,具有抗药性的个体生存下来,不具有抗药性的个体被淘汰,故杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表现型,D正确。
2.下图所示为玉米的含油量随选择世代的变化情况。
据图分析,选育过程对高含油量玉米品种的产生所起的作用是( )
A.改变了控制产油的一对等位基因的总频率
B.改变了玉米的基因库,导致新物种的产生
C.淘汰了一些表现型,从而导致控制含油量高的基因频率增大
D.在逐步产生并选择多对等位基因的同时,淘汰了多对等位基因
解析:
选C。
依曲线图可知,随着选择世代数的增加,玉米的含油量逐渐增多,这是因为选育过程对含油量高的表现型进行了选择,从而导致控制含油量高的基因频率增大。
任何一对等位基因的基因频率之和为1;人工选择并没有导致新物种的产生;从图中无法得出D项的结论。
易错点1 突变≠基因突变
[点拨] “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”。
易错点2 变异先于环境选择
[点拨] 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。
考查生物进化的实质与物种形成过程的分析
3.(2016·湖北天门调研)下列与生物进化有关的叙述,正确的是( )
A.基因型为Dd的高茎豌豆逐代自交,纯合高茎基因型频率增加,表明豌豆正在进化
B.一片林中的黑色桦尺蠖与浅色桦尺蠖是自然选择作用下由一个物种进化成的两个种群
C.二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交可培育出三倍体西瓜,表明这两种西瓜并无生殖隔离
D.害虫因为变异而存在抗药性差异,经农药的选择作用导致抗药性强的基因频率增加
解析:
选D。
判断种群是否在进化是根据种群中基因频率是否发生改变,不是基因型频率是否发生改变,A错误;黑色桦尺蠖与浅色桦尺蠖虽然表现型不同,但它们不存在生殖隔离,所以不是两个物种,在同一生活区域只能属于同一种群,B错误;三倍体西瓜由于不可育,所以杂交形成它的两亲本存在生殖隔离,C错误;害虫因为变异而存在抗药性差异,经农药的选择作用导致抗药性强的基因频率增加,D正确。
4.(2016·东莞模拟)某一小岛上的野兔原种种群由于某种原因造成部分个体分别迁移到了两个其他的小岛上。
如图表示野兔原种进化的过程,相关说法不正确的是( )
A.新物种1与新物种2可能是同一物种
B.由野兔原种形成新物种显示了物种形成的一种方式,即经过地理隔离而达到生殖隔离
C.图中X、Y分别表示突变和基因重组、自然选择,Z仅表示自然选择过程
D.在新物种形成的过程中一定存在种群基因频率的定向改变
解析:
选C。
若种群1、2经历的突变和基因重组、自然选择作用相同,则新物种1与新物种2可能是同一物种(这里的新物种是相对于原种来说的);图中显示了经过地理隔离而达到生殖隔离形成新物种的方式;种群产生不同性状是突变和基因重组的结果,有利性状个体保存是自然选择的结果,因此,X、Y分别表示突变和基因重组、自然选择;Z表示若干次突变和基因重组以及自然选择的作用;在新物种形成的过程中由于自然选择的作用使种群的基因频率发生了定向改变。
易错点1 形态、结构一致≠同一物种
[点拨] 形态、结构一致的生物,有可能具有生殖隔离,两个种群的生物形态、结构相同,但繁殖期不同,这两个种群的生物具有生殖隔离,是两个物种。
易错点2 能产生后代≠同一物种
[点拨] 两个个体能够交配产生后代,有可能子代高度不育,如马和驴,虽然能够产生子代,但子代不育,因此马和驴是两个物种。
共同进化与生物多样性
5.(创新改编题)下列关于共同进化和生物多样性形成的说法,正确的是( )
A.共同进化表现在不同物种之间的相互影响上
B.生物多样性包括物种多样性、种群多样性和生态系统多样性
C.地球上厌氧生物比好氧生物出现的早
D.外来物种入侵不能改变生物进化的速度和方向
解析:
选C。
共同进化不仅发生在不同物种之间,还发生在生物与无机环境之间,A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,B错误;由于最初的地球上没有氧气,根据生物与环境的关系可以判断最早出现的生物是厌氧生物,当有氧气出现后才有好氧生物,C正确;外来物种入侵会严重影响与之有竞争关系的当地物种,使某些种群的基因频率发生改变,故能改变生物进化的速度和方向,D错误。
6.
在圣露西亚岛有两种植物靠一种蜂鸟传粉。
一种植物的花蕊蜜管直而短,另一种则弯而深,雌鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜;雄鸟的短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜,在长期的进化过程中,生物逐渐适应。
由此不能得出的结论是( )
A.雌雄蜂鸟采蜜植物的差异缓解了雌雄蜂鸟间的种内斗争
B.上述两种植物与蜂鸟的相互适应有利于各自繁衍后代
C.花蕊蜜管的形态与鸟喙的长度是长期自然选择的结果
D.题中所述的各种生物构成了一个相互依存的生物群落
解析:
选D。
一种植物的花蕊蜜管直而短,另一种则弯而深,雌鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜;雄鸟的短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜,雌雄蜂鸟采蜜植物的差异缓解了争夺食物的种内斗争,A正确。
两种植物依靠蜂鸟传粉,蜂鸟依靠植物获取食物,两种植物与蜂鸟相互适应,有利于各自繁衍后代,B正确。
花蕊蜜管的形态与鸟喙的长度是长期自然选择的结果,C正确。
题中所述的各种生物只包括了生产者和消费者,缺乏分解者,因此不能称之为一个生物群落,D错误。
共同进化的实例
共同进化类型
包含类型
举例
不同物种之间
种间互助
长有细长吸管式口器的蛾与长花矩的兰花
种间斗争
猎豹和斑马(捕食者与被捕食者)
生物与无机环境之间
相互影响
地球最早为无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→好氧生物出现
考点二 聚焦种群基因频率计算的相关题型[学生用书P179]
1.位于常染色体上的基因频率计算
(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.运用哈代—温伯格平衡,由基因频率计算基因型频率
(1)内容:
在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有一对(Aa)时,设p代表A基因的频率,q代表a基因的频率,则:
(p+q)2=p2+2pq+q2=1。
其中p2是AA(纯合子)的基因型频率,2pq是Aa(杂合子)的基因型频率,q2是aa(纯合子)的基因型频率。
(2)适用条件:
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,各等位基因的基因频率和基因型频率在一代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:
种群足够大;种群中个体间的交配是随机的;没有突变的发生;没有新基因的加入;没有自然选择。
3.伴性遗传中的遗传平衡定律
当等位基因只有两个且位于X染色体上时(A、a),设p表示XA的基因频率,q表示Xa的基因频率,则:
(1)雌性中平衡的基因型频率:
p2+2pq+q2=1。
基因型XAXA的频率=p2;基因型XAXa的频率=2pq;基因型XaXa的频率=q2。
(2)雄性中平衡的基因型频率:
p+q=1。
基因型XAY的频率=p;基因型XaY的频率=q。
4.位于X与Y染色体非同源区段上基因频率的计算
(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。
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。
如求Xb的基因频率,可按如下公式求解:
Xb的基因频率=[Xb的基因数/(2×女性个体数+1×男性个体数)]×100%。
(2)已知各种基因型频率,求基因频率:
此类题型可以将百分号去掉,当作个体数,按定义公式计算,但不能用“该基因纯合子的百分比+杂合子百分比的1/2”来代替。
题型
已知个体基因型频率,求基因频率
1.(2016·江西南昌市高三调研)蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。
在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,在无自然选择的作用下,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是( )
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21%D.70%,42%
解析:
选D。
亲代中A的基因频率为55%+(1-55%-15%)×1/2=70%,在无自然选择的作用下,亲代和子代的基因频率相同,故F1中A的基因频率=70%,a的基因频率=30%,根据遗传平衡定律,Aa的基因型频率=2×70%×30%=42%,D项正确。
2.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%
解析:
选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。
题型
已知隐性个体的基因型频率求基因频率
3.某植物种群中,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是( )
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。
由题意知,a的基因频率为60%、A的基因频率为40%,AA个体占16%、Aa个体占48%、aa个体占36%,随机交配产生的后代中AA个体的百分比:
40%×40%=16%,aa个体的百分比:
60%×60%=36%,Aa个体的百分比:
48%,A的基因频率:
16%+48%×1/2=40%。
自交产生的后代中AA个体百分比:
16%+48%×1/4=28%,aa个体的百分比:
36%+48%×1/4=48%,Aa个体的百分比:
1/2×48%=24%,A的基因频率:
28%+1/2×24%=40%。
4.一对等位基因(F、f)位于常染色体上,经调查,兔群中雌兔基因型频率FF(30%)、Ff(60%)、ff(10%);雄兔基因型频率FF(20%)、Ff(40%)、ff(40%)。
假设随机交配,且后代生活力一致,则子代中( )
A.基因型频率改变,该群体发生了进化
B.Ff基因型频率为52%
C.F基因频率雌兔为60%、雄兔为40%
D.雌兔、雄兔的基因型频率不同,进化方向相同
解析:
选B。
生物进化的实质是种群基因频率的改变,该种群随机交配,且子代生活力一致,则基因频率不发生改变,即该种群没有发生进化,A、D项错误。
雌兔中F的基因频率为30%+60%×1/2=60%,f=40%,雄兔中F的基因频率为20%+40%×1/2=40%,f=60%,随机交配后,子代的基因频率不变,根据遗传平衡定律,子代中Ff的基因型频率为60%×60%+40%×40%=52%,B项正确。
在子代中,F基因频率在雌兔、雄兔中均为50%,C项错误。
题型
遗传平衡定律在伴性遗传中的计算
5.在某岛上,每1万人中有500名男子患红绿色盲。
则该岛上的人群中,女性携带者的数量为每万人中有(设男女比例为1∶1)( )
A.1000B.900
C.800D.700
答案:
B
6.某县城有20000人,男女比例为1∶1,女性血友病患者有1600人,求人群中一正常女性与一正常男性婚配生出患血友病孩子的概率( )
A.1/7B.3/25
C.4/25D.3/16
答案:
A
题型
X染色体上的基因频率计算
7.(2016·北京四中模拟)某生物兴趣小组抽样调查的200人中,各种基因型和人数情况如下表所示,则这200人中,Xb的基因频率为( )
基因型
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
人数
78
14
8
70
30
A.85%B.30%
C.20%D.15%
解析:
选C。
每个女性基因型中B或b基因共两个,男性基因型中只有一个B或b基因。
则Xb的数量是(14+8×2+30)=60,XB与Xb的数量为(78×2+14×2+8×2+70+30)=300,故Xb的基因频率为60/300×100%=20%。
8.调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为:
XBXB—42.32%、XBXb—7.36%、XbXb—0.32%、XBY—46%、XbY—4%,则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是( )
A.6%、8%B.92%、8%
C.78%、92%D.8%、92%
解析:
选B。
伴性遗传的基因频率计算,只计数等位基因所存在的染色体,即男性只统计一个基因,女性中统计两个基因,所以该校学生中Xb的基因频率为
×100%=8%,则XB的基因频率为92%。
[学生用书P180])
[核心体系构建]
[填充] ①生存斗争 ②遗传变异 ③适者生存 ④种群 ⑤突变和基因重组 ⑥自然选择 ⑦隔离 ⑧生物多样性
[规范答题必备]
1.现代生
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