2021版高考生物一轮复习 第7单元 生物的变异、育种与进化 第4讲 现代生物进化理论学案 苏教版必修2

第4讲现代生物进化理论1.现代生物进化理论的主要内容()2.生物进化与生物多样性的形成()1.生物是不断进化的，并与环境相适应。（生命观念）2.比较辨析达尔文自然选择学说与现代生物进化理论的关系。（科学思维）3.保护生物的多样性，形成生态意识。（社会责任） 生物进化理论1拉马克的进化学说(1)拉马克的进化观点物种是可变的，所有现存的物种都是从其他物种演变而来的。生物本身存在由低级向高级连续发展的内在趋势。环境变化是物种变化的原因。“用进废退”和“获得性遗传”。(2)评价拉马克的进化学说中主观推测较多，但内容颇为系统、丰富，为后来达尔文的进化学说诞生奠定了基础。2达尔文的进化学说(1)达尔文进化学说的三个观点适应的第一步是变异的产生，第二步是通过生存斗争对变异进行选择。(2)局限：不能科学的解释遗传和变异的本质，以及自然选择如何对可遗传的变异起作用等问题。(3)达尔文对变异的解释3现代综合进化论(1)内容种群是生物进化的基本单位。突变和基因重组产生进化的原材料。自然选择决定生物进化的方向。生物进化的实质是种群基因频率的改变。隔离是物种形成的必要条件。共同进化与生物多样性的形成。(2)相关概念分析种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。基因库：一个生物种群中全部个体所含有的基因总和。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。物种：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且在自然状态下能够相互交配并能繁殖可育后代的一群生物个体。隔离类型生殖隔离地理隔离原因不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代地理上的障碍实质不同种群的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象(3)生物进化的实质：种群基因频率的改变。(4)影响基因频率的因素：基因突变、基因重组、染色体变异、自然选择、迁移、遗传漂变等。4生物进化理论发展的意义1生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素。()提示自然选择是物种朝不同方向发展的决定性因素。2达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。()提示达尔文认为自然选择作用的对象是个体。3自然选择作用于生物的表现型而不是基因型。()4突变就是指基因突变。()提示突变包括基因突变和染色体变异。5突变的可遗传性阻碍生物的进化。()提示可遗传的变异中的突变是生物进化的原材料。6在自然条件下，某随机交配种群中基因频率的变化只与环境的选择作用有关。()提示种群基因频率的变化与突变与重组、迁入与迁出和环境的选择等多种因素有关。7生物进化的实质在于有利变异的保存。()提示生物进化的实质在于种群基因频率的定向改变。1自然选择决定生物进化的方向(1)自然选择使种群基因频率发生定向改变，使生物朝着适应环境的方向进化。如图所示：(2)生物进化的实质：种群基因频率的定向改变。2“图解法”把握物种形成的三大模式3物种形成与生物进化的关系内容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的生物与原生物关系属于不同物种可能属于一个物种二者关系(1)生物进化的实质是种群基因频率的改变，基因频率发生改变，生物一定进化，但生物进化不一定导致新物种的形成(2)新物种的形成是生物长期进化的结果1若将一个濒临绝灭的生物的种群释放到一个新环境中，那里有充足的食物，没有天敌，请根据所学知识作出预测：这个种群将发生怎样的变化？提示若气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至绝灭。2有人认为，自然条件下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？提示不正确。虽然自然突变的频率很低，但是，一个物种往往有许多个体，因此突变的绝对数还是很多的，有利突变的数量也不少。所以，基因突变能够为生物进化提供原材料。考查早期的生物进化理论1下列说法符合拉马克进化观点的是()食蚁兽的舌头变得细长，是食蚁兽长期舔食蚂蚁的结果比目鱼的双眼并列于向光的一面，是长期卧伏于海底的缘故长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长鼹鼠由于长期生活于地下，眼睛萎缩、退化病菌抗药性的不断增强是抗生素对病菌的抗药性变异定向选择并逐渐积累的结果A B C DC拉马克关于生物进化原因的两个观点是“用进废退”和“获得性遗传”，即动物的器官越用越发达，相反，器官废而不用，就会造成形态上的退化，并且拉马克认为这些因为“用进废退”而获得的性状可以遗传给后代。为“用进”的实例，为“废退”的实例。符合达尔文自然选择学说的观点。2用达尔文自然选择学说来判断，下列叙述正确的是 ()A长颈鹿经常伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长B尺蛾工业黑化是其受到煤油烟污染被熏黑的C北极熊为了适应冰天雪地的环境，所以它们的个体都能产生定向的白色变异D野兔的保护色和鹰锐利的目光，是它们相互选择的结果D长颈鹿经常伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长是用进废退的观点，为拉马克的进化学说，A错误；尺蛾工业黑化的现象是自然选择的结果，B错误；变异是不定向的，北极熊的体色为白色是自然选择的结果，C错误；野兔的保护色和鹰锐利的目光，是它们长期相互选择的结果，D正确。考查现代生物进化理论3(2018海南模拟)下列关于现代生物进化理论的叙述，不合理的是()A发生在生物体内的基因突变，有可能使种群的基因频率发生变化B自然选择决定生物进化和基因突变的方向C自然状态下得到的四倍体西瓜与二倍体西瓜不是同一物种D两个种群间的生殖隔离一旦形成，这两个种群就属于两个物种B影响种群基因频率改变的因素有基因突变、种群的迁入和迁出、自然选择等因素，A正确；自然选择决定生物进化的方向，但是不能决定基因突变的方向，基因突变具有不定向性，B错误；自然状态下四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交的后代三倍体西瓜高度不育，所以四倍体西瓜与二倍体西瓜存在生殖隔离，不是同一物种，C正确；生殖隔离的产生是物种形成的标志，D正确。4(2019广东茂名高三联考)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D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。 种群基因(基因型)频率1基因频率与基因型频率基因频率基因型频率公式某基因频率该基因的数目该基因与其等位基因的总数100%某基因型频率该基因型的个体数总个体数100%外延生物进化的实质是种群基因频率的改变基因型频率改变，基因频率不一定改变2.基因频率的计算(1)“定义法”求解基因频率某基因频率100%若在常染色体上，某基因频率100%；若在X染色体上，b基因频率100%。(2)“公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例)A基因频率AA基因型频率1/2Aa基因型频率a基因频率aa基因型频率1/2Aa基因型频率(3)利用遗传平衡定律计算基因型频率前提条件：a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。计算公式：当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则：基因型AA的频率p2；基因型Aa的频率2pq；基因型aa的频率q2。1生物进化的实质是种群基因频率的改变。()2种群基因频率改变，基因型频率一定改变。()3一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1。()4某基因频率等于该基因的数目占全部基因的数目的比例。()提示基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。5在一个遗传平衡的群体中，种群个体连续自交两代后，该种群基因频率没有改变，没有进化。()自交和自由交配时基因(型)频率的变化规律(1)自交：种群个体自交时，纯合子增多，杂合子减少，基因型频率发生改变。自交过程不改变基因频率。(2)自由交配：在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。如果一个种群没有处于遗传平衡状态，自由交配不改变基因频率，但改变基因型频率。1常染色体发病率和基因型频率有什么关系？(设某遗传病由A、a一对等位基因控制)提示(1)常染色体显性遗传病发病率(AA个体数Aa个体数)全体个体数100%AA和Aa基因型频率之和。(2)常染色体隐性遗传病发病率aa个体数全体个体数100%aa基因型频率。2X染色体隐性遗传病在男性中的发病率为什么等于该病致病基因的基因频率？提示因Y染色体上没有相应的等位基因，因此在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率。考查基因(型)频率的计算及应用1(2019天津高考)囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性，若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。调查不同区域囊鼠深色表现型频率，检测并计算基因频率，结果如图。下列叙述错误的是()A深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响B与浅色岩P区相比，深色熔岩床区囊鼠的杂合体频率低C浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、DdD与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率高B在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化，深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择的影响，A项正确；在浅色岩P区，D基因的频率为0.1，则d基因的频率为0.9，深色表现型频率为0.18，则浅色表现型频率为0.82，设杂合体频率为x，那么x0.820.9，可算出x0.16，同理，在深色熔岩床区，D基因的频率为0.7，则d基因的频率为0.3，深色表现型频率为0.95，则浅色表现型频率为0.05，可算出杂合体频率为0.50，B项错误；已知浅色岩Q区D基因的频率为0.3，若该区深色囊鼠的基因型均为Dd，则D基因的频率为0.25，不足0.3，故浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd，C项正确；浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率为0.82，浅色岩Q区囊鼠的隐性纯合体频率为10.500.50，即与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率高，D项正确。2(2019青岛市高三一模)某种家兔的毛色由常染色体上的一对等位基因控制，白色(A)对黑色(a)为显性。若某人工饲养家兔种群中，白毛和黑毛的基因频率各占一半，现让该兔群随机交配并进行人工选择，逐代淘汰黑色个体。下列说法正确的是()A淘汰前，该兔群中黑色个体数量与白色个体数量相等B随着淘汰代数的增加，兔群中纯合子的比例增加C黑色兔淘汰一代后，a基因频率下降到0.25D黑色兔淘汰两代后，兔群中AAAa21B淘汰前，A%a%1/2，黑色的数量是1/21/21/4，白色个体更多，A错误；淘汰后，F1中AA占1/3，F2中AA占1/2，F3中AA占3/5，故纯合子比例增加，B正确；黑色兔淘汰一代后，a%1/3，C错误；黑色兔淘汰两代后，AAAa11，D错误。 生物进化和生物的多样性1生物进化的证据和历程(1)生物进化的主要依据：化石和同源器官。(2)生物进化的历程：细胞方面：从单细胞到多细胞；生活环境：从水生到陆生；进化程度：从低级到高级。2共同进化和生物多样性的形成(1)共同进化概念：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，这被称为共同进化或协同进化。意义：关系密切的生物，一方成为另一方的选择力量，通过共同进化，都能发展出互相适应的特性。(2)生物多样性概念：地球上所有生物、它们所包含的基因以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度。层次生物多样性与生物进化的关系：共同进化生物多样性3五界系统(1)分类依据：生物细胞的结构特征和能量利用方式的基本差异。(2)内容：原核生物界、原生生物界、真菌界、动物界、植物界。(3)意义：显示了生命发展史的三大阶段：原核单细胞阶段、真核单细胞阶段、真核多细胞阶段。揭示了进化的三大方向：a.进行光合作用的植物，为自然界的生产者。b.分解和吸收有机物的真菌，为自然界的分解者。c.摄食有机物的动物，为自然界的消费者等。1生物多样性包括基因(遗传)多样性、种群多样性和生态系统多样性三个层次。()提示生物多样性包括基因(遗传)多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。2生态系统多样性是物种多样性的保证。() 3科学家用人工合成的染色体片段，成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段，得到的重组酵母菌能存活，未见明显异常，则该重组酵母菌增加了遗传的多样性。()4生物多样性的形成与生物进化密切相关。()5黑色桦尺蛾和灰色桦尺蛾的种群也体现了生物的多样性。()6生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程。()提示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。1生物的多样性(1)生物多样性成因生物多样性的形成是生物与生物及生物与无机环境共同进化的结果。(2)生物多样性三个层次之间的关系2共同进化的实例共同进化类型包含类型实例不同物种之间互利共生有细长吸管口器的蛾与有细长花矩的兰花捕食猎豹和斑马寄生噬菌体与细菌竞争作物与杂草生物与无机环境之间生物影响环境，环境影响生物地球早期无氧环境厌氧生物光合生物出现空气中有了氧气出现需氧生物1表述捕食者在生物进化中的作用。提示捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就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，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加物种多样性。2据图思考，回答下列问题：(1)图中显示了基因多样性，此类多样性发生于相同(填“相同”或“不同”)物种间。(2)显示了物种多样性，此类多样性发生于不同(填“相同”或“不同”)物种间。(3)图显示的是生态系统多样性，此类多样性包含(填“包含”或“不包含”)非生物成分。考查共同进化与生物多样性的形成1下列关于共同进化和生物多样性的叙述，正确的是()A捕食者的存在对被捕食者不利，但有利于增加生物的多样性B生物均在不断进化中，而共同进化发生在生物群落内部C基因多样性与基因突变有关，物种多样性与生物进化有关D人类的活动会影响群落演替，但不影响生物的多样性C捕食者吃掉的大多数是被捕食者中年、老病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用，A错；共同进化不仅发生在生物与生物之间，也发生在生物与无机环境之间，B错；家禽、家畜是人工培育的物种，城市生态系统和农田生态系统是人工或半人工的生态系统，可见人类越来越多地影响生物的进化和多样性，D错。2(2018全国卷节选)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”，食性广的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_。解析(1)大自然中，猎物通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，在生态学上，此种现象称为共同进化(协同进化)。(2)捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就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。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变异先于环境选择。在喷施农药之前，害虫中就存在抗农药的突变个体。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。3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，例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。4物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。5生物进化不一定导致物种的形成。生物进化的实质是种群基因频率的改变，即生物进化不一定导致新物种的形成。但新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。 1.地理隔离造成基因交流的阻断，不同环境的自然选择造成不同基因频率的变化，当基因频率变化积累到一定的程度，形成生殖隔离，从而形成物种。2物种形成的三个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。3现代生物进化理论的四个要点(1)种群是生物进化的基本单位，进化的实质是种群基因频率的改变。(2)突变和基因重组提供进化的原材料。(3)自然选择决定生物进化的方向。(4)隔离导致物种的形成。真题体验| 感悟高考淬炼考能1(2018海南高考)甲、乙两物种在某一地区共同生存了上百万年，甲以乙为食。下列叙述错误的是()A甲、乙的进化可能与该地区环境变化有关B物种乙的存在与进化会阻碍物种甲的进化C若甲是动物，乙可能是植物，也可能是动物D甲基因型频率改变可能引起乙基因频率的改变B甲和乙为捕食关系，根据现代生物进化理论有关共同进化的观点，物种乙的存在与进化会促进物种甲的进化，有利于提高生物多样性，B错误。2(2018江苏高考)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体的比例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A群体中的近亲个体基因相似度高，近亲繁殖可提高纯合体的比例，A正确；基因突变中的有害和有利突变都能为生物进化提供原材料，B错；新物种形成的标志是产生生殖隔离，C错；基因频率保持不变的一个前提条件是群体足够大，一个随机交配小群体的基因频率在各代不一定保持不变，D错。3(2017江苏高考)下列关于生物进化的叙述，错误的是()A某物种仅存一个种群，该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因B虽然亚洲与澳洲之间存在地理隔离，但两洲人之间并没有生殖隔离C无论是自然选择还是人工选择作用，都能使种群基因频率发生定向改变D古老地层中都是简单生物的化石，而新近地层中含有复杂生物的化石 AA错：物种的基因是种群内所有个体所含基因的种类之和，并非每个个体都含有这些基因。B对：两洲人属于同一物种，虽存在地理隔离，但未形成生殖隔离。C对：选择作用分为自然选择和人工选择，都能使种群基因频率发生定向改变。D对：生物的进化过程由简单到复杂，在没有受到破坏的情况下，在古老地层中，形成化石的生物较简单，在新近地层中，形成化石的生物较复杂。4(2016海南高考)某种植物雄株(只开雄花)的性染色体是XY；雌株(只开雌花)的性染色体是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的精子与卵细胞结合后使受精卵致死。用阔叶雄株和杂合阔叶雌株进行杂交得到子一代，再让子一代相互杂交得到子二代。回答下列问题：(1)理论上，子二代中，雄株数雌株数为_。(2)理论上，子二代雌株中，B基因频率b基因频率为_；子二代雄株中，B基因频率b基因频率为_。(3)理论上，子二代雌株的叶型表现为_；子二代雄株中，阔叶细叶为_。解析(1)阔叶雄株(XBY)和杂合阔叶雌株(XBXb)进行杂交得到子一代，子一代中雄株为1/2XBY、1/2XbY，可产生1/4XB、1/4Xb、1/2Y三种配子，雌株为1/2XBXB、1/2XBXb，可产生3/4XB、1/4Xb两种配子，子一代相互杂交，雌雄配子随机结合，带Xb的精子与卵细胞结合后使受精卵致死，理论上，子二代中雌性仅1/2存活，雄株数雌株数为21。(2)理论上子二代雌株的基因型及比例为XBXB1XBXb31，则雌株中B基因频率b基因频率为71；子二代雄株的基因型及比例为XBY1XbY31，子二代雄株中B基因频率b基因频率为31。(3)据上述分析，理论上子二代雌株的叶型表现为阔叶；子二代雄株中，阔叶细叶为31。答案(1)21(2)7131(3)阔叶315(2015全国卷)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21，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_。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11。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121，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121。但实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为21，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21，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AA1/31/31/9，Aa(1/32/3)24/9，aa2/32/34/9，所以AAAaaa144，AA个体致死，所以Aa和aa的个体数量比应为11。答案(1)111210.5(2)A基因纯合致死1114