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1、第2节 现代生物进化理论的主要内容【目标导航】 1.举例说明种群、基因库、基因频率的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变化。2.结合教材说明突变和基因重组是生物进化的原材料。3.通过探究自然选择对种群基因频率的影响，说出自然选择决定生物进化的方向。h预习导学 J桃战片我点点落实一、种群基因频率的改变与生物进化1 .种群是生物进化的根本单位 (阅读P14- 115)种群 概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体构成一个种群。 特点：是生物进化的根本单位，彼此之间可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。(2) 基因库与基因频率 基因库：一个种群中全体个体所含有的全部基因，构成这个种群的基因库。
2、基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。2 .突变和基因重组产生进化的原材料(阅读P116)(1) 可遗传变异的来源基因重组可遗传变异来源基因突变统称为突变染色体变异可遗传变异的形成、特点和作用 形成：a.基因突变产生等位基因;b.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。 特点：随机的、不定向的。 作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。 变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。3自然选择决定生物进化的方向(阅读P116-118)(1) 原因有利变异的个体有更多时机产生后代，在自然选择 种群中相应基因频率会不断提 的作用下不利
3、变异的个体留下后代的时机少,种群中相应基因频率会下降(2) 结果：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致牛物朝着一定的方向不断进化。预习诊断判断正误：(1) 自然选择决定了生物变异和进化的方向。()(2) 达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。()(3) 某种抗生素被长期使用药效下降，是由于病原体接触药物后，产生对药物有抗性变异。( )(4) 基因频率改变，生物一定进化。()(5) 基因突变和基因重组使生物发生定向改变。()(6) 在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化。()答案 (1) X (2) X (3) X (4) V (5) X (6) x
4、A课堂讲义- -重点难点.个个击破一、种群是生物进化的根本单位1.种群的概念种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。其中的“种是生物分类的根本单位,解种群概念应把握如下内容：(1) 两个要素：“同种和“全部。(2) 两个条件：“时间和“空间，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间 的种群是不存在的。(3)两个方面宏观方面：种群是生物繁殖的根本单位微观方面：种群是生物进化的根本单位(4) 种群中的个体不是机械地集合在一起的，而是通过种内关系组成的一个有机整体，个体 间能彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。(5) 同一种群中的生物属于同一物种，个体具有的形态特征根本相同，生态要求
5、根本一致。 2种群的基因库(1) 每个种群都有自己的基因库。(2) 种群中每个个体所含的基因，只是种群基因库的一个组成局部。(3) 个体携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，随着繁殖把自身的一局部基因传给 后代，通过突变使新基因进入基因库，所以基因库在代代相传的过程中保持和开展。3. 基因频率(1) 对于某对等位基因而言，每个种群都有自己的基因频率，且基因频率是会随环境的变迁 而改变的。(2) 种群中基因频率的改变反映出生物进化的方向，即在进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。4. 有关种群基因频率和基因型频率的计算 基因型的个体数计算基因频率某基因
6、频率=该基因总数该基因及其等位基因总数x 100%FA=2ni 十 ru2N2n3 十 n22Nn31 n21=Faa+2PAaA例如：A%(A的基因频率)= X 100% a十a(2)基因型频率计算基因频率设有N个个体的种群，AAAa、aa的个体数分别为ni、n?、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，那么：ni 1 r21N+ 2 X N = %十 2PAa1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十-杂合子的基因型频率(3) 理想条件下的基因频率和基因型频率的计算 理想条件(遗传平衡定
7、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. 没有新基因参加；e. 没有自然选择。 基因频率与基因型频率的关系：设某对等位基因为 Aa, A的基因频率为p, a的基因频率为q,那么：A. 任何一个位点全部基因频率之和等于1,即p+ q= 1。B. 在某群体中，某一基因型在所有个体中所占的比例为基因型频率，各基因型频率之和也等于 1,即 p2+ 2pq 十 q2 = 1。C. 某基因型频率等于该基因型各
8、个基因频率之积，具体见下表：雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)2AA(p)Aa(pq)aqAapqaaq222I即：AA%= p , Aa%= 2pq, aa%= q。实例：假设 AA的基因型频率为 m,那么A的基因频率为m,思维識帝1种群的基因库是一直不变的吗？试分析原因。答案 不是。基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入迁出等都会使种群的基因库发生改变。2 为什么说生物进化的根本单位是种群而不是个体？答案个体的基因型是终身不变的，无论它在自然选择中具有多大优势， 其基因型也不可能 一成不变地遗传给下一代个体。种群中个体的基因来自种群基因库， 个体死亡后又通过其后 代把基因延续下去
9、。如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代，这个个体在进化上就没有意义。应用例如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，请答复：1该种群中a基因的频率为 。2如果该种群满足五个根本条件，即种群、不发生、不发生、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，那么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。3假定该动物种群满足上述四个根本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行交配，那么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
10、的交配，其后代中AA Aa和aa的基因 型频率会、不会发生改变。1【问题导析】明确：1隐性基因的基因频率=隐性纯合子的基因型频率+2杂合子的基因型频率；2在理想条件下，种群到达遗传平衡，种群的基因频率和基因型频率都不变，否 那么种群的基因型频率可能改变。答案 10.52足够大 基因突变或突变自然选择 0.25 不会 30.40.20.4 会【一题多变】1当满足上述五个根本条件并随机交配时，A和a的基因频率分别是多少？答案 满足上述四个根本条件，说明种群到达了遗传平衡，种群的基因频率不变，即A和a的基因频率均为 0.5 。(2)第(3)问中，假设只在相同基因型之间进行交配，A和a的基因频率分别是
11、多少？种群进化了吗？1 1答案 A的基因频率=AA的基因型频率+ qAa的基因型频率=0.4 + 了 X 0.2 = 0.4 + 0.1 =0.5 ,可得a的基因频率=1 0.5 = 0.5 ;由于种群的基因频率没有改变，因此种群没有进化。二、突变和基因重组产生进化的原材料及自然选择决定生物进化方向1 理解“突变的含义(1) 可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变、基因重组和染色体变异都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因(等位基因)。(2) 突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体中的每一个细 胞都含
12、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。(3) 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，从而使种群出现大量的可遗传变异。 生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。2 可遗传的变异为生物进化提供了原材料每一个基因发生基因突变的频率虽然很低，但由于每个生物个体所含的基因数是一个非常巨大的数目，因此基因突变对个体来说不是稀有的，况且生物进化的单位是种群，生物进化是一个漫长的积累过程。因此，突变可以为生物进化提供丰富的变异材料。同时，突变一t等位基因一T基因重组一t大量的变异。可见，突变和基因重
13、组为生物进化、物种形成提供了 丰富的原材料。3 理解“自然选择的含义(1) 选择的对象： 外表对象：生物的变异性状。 实质对象：控制性状的基因。(2) 选择的结果： 从生物性状上看，生物朝着一定的方向进化，形成生物的适应性； 从实质上看，种群基因频率发生改变。4. 自然选择决定生物进化的方向生物种群内产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异那么逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物沿着一定的方向缓慢地进化。由此可见生物进化的方向是由自然选择决定的。思维激活1所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？答案 不是。只有可遗传的变异才能影响种群
14、基因的组成，才能改变基因频率。2基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？试分析原因。答案二者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；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。应用例如2 根据现代生物进化理论，以下说法正确的选项是()A. 自然选择决定了生物变异和进化的方向B. 生物进化的实质是种群基因型频率的改变C. 种群内基因频率的改变在世代间具有连续性D. 种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小【问题导析】 (1)自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生
15、物定向进化，所以 自然选择决定了生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变；(2) 种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化；(3) 种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。答案 C【一题多变】“基因突变对绝大多数个体是不利的，但却是生物进化的重要因素之一。你认为这一说法( )A. 正确，基因突变虽对多数个体是不利的，但它为定向的自然选择提供了材料，为物种的进化奠定了根底B. 正确，基因突变对多数个体不利，但突变的方向与生物进化的方向是一致的C. 不正确，因为基因突变不利于个体繁殖，会导致物种灭绝D. 不正确，因为基因突变会导致个体死亡，不利于生物进化答案 A课
16、堂小第种屏是临物进化的虜本单世1种样基因簇率改变fl然通棒按址主 .物进化的方向赴丙频率勺迴妙牛I觀念内協 与逬化的X!系h 对点练习即时训练，体验賦功1.老脊目标1对种群概念的正确表达是 A. 不同空间中同种生物个体的总和B. 生活在同一地点的同种生物的一群个体C. 一片水田中的所有鱼的总和D. 个生态环境中有相互关系的动植物的总和答案 B解析 种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。其中的“种是生物分类的根本单位。例如：一个池塘中全部的鲤鱼是一个种群，包括所有的大鲤鱼、小鲤鱼和鱼苗。这里必 须具体到“鲤鱼，而不能是“鱼，因为后者还包括其他种类的鱼。2.目标1在一个种群中随机抽出 100
17、个个体，其中基因型为 AA的个体占24个，基因型为 Aa的个体占72个，基因型为aa的个体占4个，那么基因 A和基因a的频率分别是A. 28% 72%B. 36% 64%C. 57% 43% D. 60% 40%答案 D解析 在100个个体中，AA占24个，Aa占72个，aa占4个，贝U AA%f 24% Aa%= 72% aa% =4% 根据公式得 A%= AA%- Aa%= 24% 36%= 60% a%= aa% *Aa%= 4% 36%= 40%3.以下哪项不是生物进化的原材料A. 基因突变 B .基因重组C.不遗传的变异 D 染色体变异答案 C解析 突变和基因重组为生物进化提供了原材
18、料，其中突变又包括基因突变和染色体变异。4.考查目标11万年前，科罗拉多大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群两个种群现在已经发生明显的分化。研究人员指出，经过长期演化可能形成两个物种，如下图。请分析答复以下问题。a1结合现代生物进化理论分析可知，b的实质变化是 。2的存在说明了 。 原松鼠种群中黑毛基因A的基因频率为50%环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中基因型为 AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%基因型为aa的个体数量减少20%那么一年后a的基因频率为 ，基因型为aa的个体的比例为 。答案 种群基因频率的改变2变异是不定向的345.45% 18.18%解析 松鼠种群
19、在不同的环境选择下进化，产生各种特异性变异，导致种群基因频率发生差异性变化，直至成为不同物种。由题意可知，A的基因频率为50%那么原来种群中 AA Aa、aa的基因型频率分别为 25% 50% 25%可设其分别为25只、50只、25只，那么一年后种群 中基因型为AA Aa、aa的个体数量分别为 30只、60只、20只，其基因型频率分别为 27.27%、 54.55%、18.18%，所以此时a的基因频率为45.45%。F分层训练/解能纠端.训住检测【根底稳固】1.以下有关种群的表达中，不正确的选项是A. 种群是生物进化的根本单位B. 种群内的个体彼此可以交配C. 种群是同种个体的机械集合D. 种
20、群是生物繁殖的根本单位 答案 C解析 同一种群的不同个体相互联系，并通过交配保持一个共同的基因库，因此，种群不是个体的机械集合。2 关于基因库的相关描述错误的选项是 A. 基因库是指一个种群所含有的全部基因B. 生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C. 种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D. 基因突变可改变基因库的组成答案 C解析基因库是指种群中所含有的全部基因， 由于个体之间存在着差异，所以每个个体中不 可能含有种群基因库的全部基因。 基因库中只要有一个发生变化， 那么基因库组成一定会发生 变化。种群是繁殖的根本单位，基因库随繁殖的进行而不断延续。3. 如图表示某个
21、种群基因型的组成情况，A、a为一对等位基因。那么该种群中 a的基因频率是B. 0.4A. 0.11C. 0.5 D . 0.55答案 C1 111解析 由图中可知 AA： Aa ： aa= 1 ： 1 ： 1,所以 a的基因频率为 aa+Aa= 3+2 =。占。4. 有关现代生物进化理论的表达，错误的选项是A. 种群是生物进化的根本单位B. 自然选择学说是现代生物进化理论的核心C. 生物进化过程的实质是种群基因频率的改变D. 生物进化过程的实质在于有利变异的保存答案 D解析 种群是生物进化的根本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变，在这个过程中有利变异保存而不利变异被淘汰，从而改变了基因频
22、率。【稳固提升】5. 某豌豆的基因型为 Aa,让其连续自交三代遗传符合孟德尔遗传定律，其第4代中的基因频率和基因型频率变化情况是A. 基因频率变化，基因型频率不变B. 基因频率不变，基因型频率变化C. 两者都变化D. 两者都不变答案 B解析自交不会改变基因频率，但会改变基因型频率。6 水稻非糯性Y对糯性y为显性，抗病R对不抗病r为显性。用非糯性抗病和糯性不 抗病的两纯种水稻杂交，让Fi自交三代，在自然情况下，基因频率的变化是A. Y逐渐增大，R逐渐增大 B. Y逐渐减小，R逐渐减小C. Y根本不变，R根本不变 D . Y根本不变，R逐渐增大答案 D解析非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻的基因型
23、分别为YYRR和yyrr，杂交得FiYyRr。Fi自交三代，由于自然选择的作用，后代中抗病个体增加，不抗病个体逐渐被淘 汰，即R的基因频率逐渐增大；而非糯性与糯性性状根本不受环境影响，后代中Y的基因频率根本不变。7.在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，把它们饲养起来，结果活下来64只。在死去的个体中，大局部是个体比拟大、变异类型特殊的，以下有关表达正确的选项是A. 突变和基因重组决定生物进化的方向B. 自然选择会改变种群的基因频率C. 特殊的变异类型都是不利的D. 不产生变异的生物才能生存答案 B解析突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害
24、的。产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。&某小麦种群中TT个体占20% Tt个体占60% tt个体占20%由于某种病害导致 tt个 体全部死亡，那么病害发生前后该种群中T的基因频率分别是A. 50% 50% B. 50% 62.5%C. 62.5%、50% D . 50% 100%答案 B解析 由题意得出病害发生前 T的基因频率为20 X 2+ 60十200= 50%由于某种病害导致 tt个体全部死亡，病害发生后T的基因频率为20 X 2+ 60 - 200 20X 2 = 62.5%。9答复以下有关生物进化的问题。
25、冲产生1图1表示某小岛上蜥蜴进化的根本过程，X、Y、Z表示生物进化中的根本环节，X Y分另U是、。2该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为 ，这是生物进化的3小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的。4小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因，w代表联趾趾间有蹼基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。图2 由于蜥蜴过度繁殖，导致 加剧。 小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是 图2所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的发生了改变。答案 1突变和基因重组自然选择 2种群 根本单
26、位 3基因库4生存斗争种内斗争联趾型个体趾间有蹼，适合于游泳，可以从水中获取食物。因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖时机较多合理即可基因频率【走进高考】10. 2021 海南卷，23某动物种群中，AA Aa和aa基因型的个体依次占 25% 50% 25% 假设该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配， 理论上，下一代AA： Aa ： aa 基因型个体的数量比为A. 3 : 3 : 1 B . 4 : 4 ：1C. 1 : 2 : 0 D . 1 : 2 ：1答案 B解析 假设该种群的AA个体没有繁殖能力，其他个体间即1/3AA、2/3Aa可以随机交配，用配子法产生雌雄配
27、子的概率2/3A1/3a2/3A4/9AA2/9Aa1/3a2/9Aa1/9aa那么下一代AA： Aa : aa基因型个体的数量比 4 ： 4 ： 1。11. 2021 海南卷，15果蝇长翅V和v由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%假设再向该种群中引入 20 000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表达，错误的选项是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 由残翅果蝇长期维持在4%丁知：v2= 4%贝U v = 20% V= 1 v = 80%因此可知引入2 2前各基因型频率为：vv = 0.2 = 0.04、Vv= 2X 0.2 X 0.8 = 0.32、W= 0.8 = 0.64 ,进而可得基因型为vv、Vv、W的个体分别为：800个、6 400个和12 800个。引入后的基因频率为：800X 2+ 6 400v= 0.1 , V的基因频率为0.9，因此A正确、B错误。杂合子果蝇和残翅果40 000 X2蝇引入前后数量不变，而种群数量增大一倍，其比例均降低了50%因此C、D正确。