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1、第7章 现代生物进化理论,第1、2节,现代生物进化理论的由来和主要内容,物种不变论,一、拉马克的进化学说和达尔文的自然选择学说,1拉马克的进化学说,更古老,高等,的生物,用进废退,获得性遗传,“用进废退和获得性遗传”是拉马克进化学说的中心,论点。(,),2达尔文的自然选择学说,过度繁殖,生存斗争,遗传和变异,适者生存,进化,多样性,适应性,遗传和变异,个体,渐变,下列有关生物进化的论述中，不符合达尔文学说基本观,点的是(,),D,A遗传和变异是自然选择发生作用的基础 B生物的变异是不定向的，自然选择是定向的 C变异经过长期的自然选择和积累，就可能产生出生物 的新类型 D环境改变使生物产生定向变
2、异，以适应变化的环境 解析：用达尔文自然选择学说解析问题时应注意：生物 变异在前，选择在后；变异是不定向的，自然选择是定向的。 遗传和变异是生物进化的内因，变异是不定向的，为进化提 供原材料。通过自然选择，不利的变异被淘汰，有利的变异 被保存，并通过遗传积累起来，然后产生出生物的新类型。,二、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_的全部个体叫种 群，种群也是繁殖的基本单位。 (2)基因库：一个种群中全部个体所含有的_。 (3)基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部 _数的比率。 (4)生物进化的实质：种群_的改变。,同种生物,全部基因,等位
3、基因,基因频率,_发生定向的改变 生物,2突变和基因重组产生进化的原材料 3自然选择决定生物进化的方向,变异是,_,不利变异被,_，有利,变异积累种群的,朝,_的方向缓慢进化。,染色体变异,基因重组,不定向,淘汰,基因频率,适应环境,4隔离与物种的形成,(1) 物种 ： 能够在自然状态下相互,_ 并且产生,_的一群生物。 (2) 隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能 _的现象。包括两种类型地理隔离和生殖隔离。,_,(3)作用： _是物种形成的必要条件。 标志着新物种的形成。 5共同进化与生物多样性的形成,_之间在,(1)共同进化：不同物种之间、生物与 相互影响中不断进化和发展。,交配,
4、可育后代,自由交流,隔离,生殖隔离,无机环境,_、,_、,(2)生物多样性：主要包括三个层次 _。,1.突变是不定向的，但自然选择是定向的。(,),2地理隔离不一定导致新物种的形成，但新物种的形成一,定要产生生殖隔离。(,),3自交能改变后代的基因型频率，但不能改变后代的基因,频率。(,),4自由(随机)交配不能改变后代的基因型频率，也不能改,变后代的基因频率。(,),基因,物种,生态系统,考点,达尔文的自然选择学说,1自然选择学说的内容 (1)过度繁殖 过度繁殖是基础，为自然选择提供较多的原料，使生存斗 争更加剧烈。 (2)生存斗争 生物和生物、环境进行生存斗争，生存斗争推动着生物的 进化，
5、是生物进化的动力。,(3)遗传变异,变异一般是不定向的，为生物进化提供了大量的原始选择,材料，所以说遗传和变异是生物进化的内在因素。,(4)适者生存,适者生存是自然选择的结果，表现在适者生存，不适者被,淘汰。,自然选择是定向的，是一个缓慢的、长期的过程。,2自然选择的对象,(1)直接对象：生物的变异性状(表现型)。 (2)间接对象：相关的基因型。,(3)根本对象：与变异性状相对应的基因。即自然选择的实 质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基 因频率。,3自然选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所,处的自然环境。,4自然选择学说的缺陷,(1)对于遗传和变异的本质，没有做出科
6、学的解释。 (2)对生物进化的解释也局限于个体水平。,(3)强调物种形成是渐变的结果，不能解释物种大爆发现,象。,自然选择学说各内容的相互关系,【典例1】(2011 年柳州模拟)对达尔文自然选择学说的正确,理解是(,),环境改变使生物产生适应性的变异,可遗传的变异是,生物进化的基础,变异是不定向的,变异是定向的,变,异经过长期的自然选择和遗传积累就可能产生出生物的新类型,A,B,C,D,答案B,考点对应练,1(2011 年肇庆一模)自然选择直接作用于生物的(,),A基因型,B,B表现型 C不利变异的基因 D肽链的结构 解析：自然选择直接作用于生物的表现型。,考点,现代生物进化理论的主要内容及发
7、展,一、种群是生物进化的基本单位 1对种群的理解 2.种群的基因库 (1)种群的基因库包括了种群内所有个体、所有细胞的所有 基因。 (2)种群基因库不因种群中个体死亡而消失，而在代代相传 的过程中保持和发展。,3基因频率和基因型频率的计算,(1)基因频率,某种群中某基因的数目 该种群中全部等位基因的总数,100%,常染色体遗传中基因频率的计算 a设某种群的个体数为 N，有一对等位基因 Aa，基因型 为 AA、Aa、aa 的个体数分别为 n1、n2、n3 ，A、a 的基因频率 分别用 PA 、Pa表示，则： b若给出的是各基因型个体的数量，则可用定义公式计算。,PA(2n1 n2)/2N Pa(
8、n22n3)/2N,c若给出的是各基因型个体的数量百分比，则可以将百分 号去掉，按定义公式计算；或直接用“该基因型纯合子的百分 比杂合子百分比的 1/2”来代替。 伴性遗传中基因频率的计算 以色盲为例，由于色盲基因及其等位基因只存在于 X 染色 体上，Y 染色体上没有，因此：,色盲基因频率,色盲基因总数 2女性个体数男性个体数,100%,(2)基因型频率,某基因型的个体数 种群总个体数,100%,(3)哈代温伯格平衡定律,前提条件：种群大；种群个体间的交配是随机的；没有,突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。,推导过程,a设一对等位基因为 A 和 a，其频率分别为 p 与 q(pq,1)。,
9、b亲代 AA 和 aa 自然交配后 F1代具有 AA、Aa、aa 三种,基因型，其频率如下列公式：,p(A)q(a)2p2(AA)2pq(Aa)q2(aa)，则 AA 的基因型 频率为 p2，Aa 的基因型频率为 2pq，aa 的基因型频率为q2。,c意义：实现基因频率与基因型频率的相互转换。 得出结论：F1 的基因频率没有改变。 二、突变和基因重组为进化提供原材料,1可遗传变异的来源：基因突变、基因重组以及染色体变,异。其中染色体变异和基因突变统称为突变。,2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。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
10、一个细胞都含有成千上万个基 因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。,3种群基因突变数的计算：每一代出现的种群突变数种,群个体数每个个体基因数每个基因的突变率。,4突变是不定向的，基因重组是随机的，所以可遗传的变 异只能为进化提供原材料，而不能决定生物进化的方向。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。,三、隔离与物种的形成 1种群与物种的比较,续表,2.隔离是物种形成的必要条件,地理隔离,生殖隔离,若仅有地理隔离，两个分开的小种群重新相遇，可以再 融合在一起；地理隔离是物种形成的量变阶段，而生殖 隔离是物种形成的质变阶段；只有地理隔离而
11、不形成生 殖隔离，不能产生新物种，只有出现生殖隔离才形成新物 关系 种；生殖隔离保证了物种间的不可交配性或后代不育 性，从而也保证了物种的相对稳定性；都能阻断不同种 群间的基因交流；地理隔离造成自然选择方向不同，从 而促使不同种群的遗传组成朝着不同的方向发展；地理 隔离往往是生殖隔离的先决条件,续表,四、物种形成的两种方式,1渐变式(经过长期的历史年代逐渐形成),物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。 但是，在地理隔离的基础上，经选择可加速生殖隔离的形成， 所以经地理隔离、生殖隔离形成新物种是物种形成常见的方式。,2骤变式,(1)染色体数目变化：一旦出现可以很快达到生殖隔离，如,
12、多倍体的形成。,(2)染色体结构变化：发生染色体结构变化的个体和原始物 种杂交，可育性降低，形成初步的生殖隔离，以后经过进一步 演化形成新的物种。,五、生物进化与物种形成,1自然选择决定生物进化的方向,自然选择使不同种群的基因频率发生定向改变：,2物种形成与生物进化的比较,3.生物进化理论的发展,(1)达尔文的自然选择学说为现代生物进化理论的发展打 下了坚实的基础，生物科学的研究和发展，不断完善了生物的 进化理论。,(2)现代生物进化理论对遗传变异的研究已从性状水平深,入到基因水平。,(3)现代生物进化理论对自然选择作用的研究已从个体水,平上升到种群水平。,(4)现代生物进化理论的核心和基础仍
13、是自然选择学说。,达尔文进化论到现代生物进化理论的发展,1物种形成过程的三个基本环节和三个步骤,(1)三个基本环节：突变和基因重组(可遗传变异)、自然选,择、隔离。,(2)三个步骤：地理隔离自然选择生殖隔离。,2影响种群基因频率变化的因素：突变；基因迁移(即个 体的迁入和迁出)；遗传漂变(小种群中某些个体由于没有交配 机会而使某些基因消失)；非随机交配；自然选择。,3定向与不定向：变异是不定向的，自然选择、基因频率 改变和进化方向都是定向的，向着适应环境的方向进化。,4如何用现代生物进化理论分析生物的进化、适应性和新,物种的形成,【典例2】(2011 年苏北二调)下图表示生物新物种形成的基,本
14、环节，下列叙述正确的是(,),A自然选择过程中，直接受选择的是基因型，进而导致 基因频率的改变 B同一物种不同种群基因频率的改变能导致种群基因库 的差别越来越大，但生物没有进化 C地理隔离能使种群基因库产生差别，必然导致生殖隔离 D种群基因频率的改变是产生生殖隔离的前提条件,解题思路自然选择中，直接受选择的是生物的性状，也 就是表现型，适应环境的表现型得以生存，不适应的被淘汰， 从而改变生物的基因频率；生物进化的实质是种群基因频率的 改变；种群基因频率的改变导致种群基因库产生差别，体现生 物的进化；地理隔离阻止生物之间的基因交流，使种群基因库 产生差别，只有当差别达到一定程度才能导致生殖隔离，
15、出现 新的物种。,答案D,考点对应练 2(2011 年汕头统考)根据现代生物进化理论，下列关于生,物进化的叙述正确的是(,),C,A环境改变使生物产生定向的变异 B个体是生物进化的基本单位 C现代生物进化理论的核心是自然选择学说 D隔离决定了生物进化的方向 解析：生物产生不定向的变异，环境对变异的生物进行选 择，所以说自然选择决定了生物进化的方向。,抗药性进化的实验,1实验原理：生物通过自身的遗传和变异会产生抗药性个,体和不抗药性个体。,2实验方法：将培养的细菌分成两半，一半用药物直接处 理，一半不处理，观察后代是否都有抗药性，如果都有抗药性， 则药物不是使其突变而产生了抗药性，而是选择的结果
16、。 3实验结论：生物抗药性的进化是药物选择的结果，而不,是药物使其突变而产生了抗药性。,【典例】下面是关于果蝇对 DDT 抗药性进化的实验： 实验一：将一个果蝇群体(第一代)饲养到一定规模后，用 涂有 a 浓度 DDT 的玻璃片处理，将成活下来的果蝇后代(第二 代)继续饲养到一定规模后用 2a 浓度的 DDT 处理，将存活下来 的果蝇的后代(第三代)用 3a 浓度的 DDT 处理用同样的 方法逐代将 DDT 的浓度增加到 15a 处理果蝇。到第 15 代时， DDT 浓度增加至 15a，仍有能抗 15a 浓度 DDT 的果蝇存活，因 此，实验者认为，果蝇的变异是“定向的”，即是在环境条件 (D
17、DT)的“诱导”下产生的，并且认为，该实验证明了拉马克 “用进废退学说”的正确性。,另有学者发现了实验一设计的缺陷，怀疑实验一得出结论,的科学性，因而设计了实验二。,实验二：将若干对雌雄果蝇分别饲养成若干个家系，此为 第一代。然后将每个家系分成两半，用 1a 浓度 DDT 分别处理 每个家系的一半。然后在有果蝇存活家系的另一半果蝇中，再 培养若干个家系(第二代)，将每个家系分成两半，用 2a 浓度的 DDT 处理每个家系的一半。在有果蝇存活的家系的另一半果蝇 中，再培养若干个家系(第三代)，用 3a 浓度的 DDT 处理每个 家系的一半用同样的方法逐代将 DDT 的浓度增加到 15a 处理果蝇
18、。到第 15 代时，DDT 浓度增加至 15a，也产生了能抗 15a 浓度 DDT 的果蝇群体。然而，这些具有抗性的果蝇父母及 其祖先并没有接触过 DDT。,通过对实验二的分析后，你认为：,(1)DDT 对 果 蝇 变 异 所 起的 作 用 不 是 “ 诱 导 ” ， 而是 _ ，果蝇种群的进化是定向的，而果蝇个体的变异是 _ 的，果蝇抗药性的产生在环境变化(DDT 处理) 之 _(前、中、后)。,(2)通过对实验一和实验二的比较分析，你认为实验一得出 不正确结论的原因是：_。,解题思路按达尔文的自然选择学说：生物抗药性的产生 是药物对其选择的结果，而不是药物使其产生突变；没有直接 接触药物的
19、细菌仍能产生抗药性，说明了上述的结果。,答案(1)选择 不定向,前,(2)实验一将果蝇个体作为进化的单位来研究，不能发现个 体变异的不定向特点；实验一用 DDT 直接处理果蝇，虽然看到 的是群体变异，但容易误认为 DDT 对果蝇的抗药性起“诱导” 作用，而看不出被“诱导”掩盖下的“选择”作用,1(2011年广州调研)下列说法正确的是(,),C,A单倍体育种能定向改造生物 B病毒进化的原材料可来自染色体变异 C自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 D新物种形成的三个基本环节是突变、基因重组和自然 选择 解析：病毒无染色体变异；新物种形成的三个基本环节是 可遗传变异、隔离和自然选择。,),C
20、,2(2011 年惠州三模)新物种形成的标志是( A具有一定的形态结构和生理功能 B产生了地理隔离 C形成了生殖隔离 D改变了基因频率,3(2011 年广州联考)有关生物进化及新物种形成的叙述，,正确的是(,),D,A群落是生物进化的基本单位 B地理隔离必然导致生殖隔离 C生物进化决定了自然选择的方向 D隔离是新物种形成的必要条件,4(2011 年佛山一模)关于生物变异与生物进化的叙述，正,确的是(,),D,A变异均能为生物进化提供原材料 B太空射线能使种子发生定向变异 C一个碱基对的缺失引起的变异属于染色体变异 D自然选择会使种群基因频率发生定向改变 解析：进化的实质是基因频率的改变，自然选
21、择会使种群 基因频率发生定向改变。,5(2011 年广东双选)最近，可以抵抗多数抗生素的“超级 细菌”引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因 NDM1，该,基因编码金属内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因是(,),A定向突变,BC,B抗生素滥用 C金属内酰胺酶使许多抗菌药物失活 D通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因 解析：突变是不定向的；细菌是原核生物，没有染色体； 抗生素的滥用相当于对细菌进行了自然选择，导致了超强耐药 性基因NDM1 在该细菌中逐代积累，该NDM1 基因编码 金属内酰胺酶，由此推测金属内酰胺酶使许多抗菌药物 失活。,6(2011 年深圳一模双选)有关突变和基因频率的说法正确,的是(,),BD,A突变可以改变核苷酸序列，不能改变基因在染色体上 的位置 B经过基因突变后，原有的等位基因关系可能发生改变 C某人群的女性中正常者占 99.5%，则色盲基因的频率为 0.5% D自然界种群基因型频率的改变不一定引起基因频率的 改变 解析：突变包括基因突变和染色体变异，染色体变异能改 变基因在染色体上的位置。,