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第23讲现代生物进化理论考纲明细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()考点现代生物进化理论1现代生物进化理论的由来(1)拉马克的进化学说内容a生物不是神造的，是由更古老的生物进化而来的。b生物是由低等到高等逐渐进化的。c生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传。意义：否定了神创论和物种不变论。(2)达尔文的自然选择学说内容过度繁殖：选择的基础；生存斗争：生物进化的动力和选择的手段；遗传变异：生物进化的内因；适者生存：自然选择的结果。意义：科学地解释了生物进化和生物多样性形成的原因。局限性：对遗传和变异的本质不能作出科学的解释；对生物进化的解释局限于个体水平；强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。2现代生物进化理论(1)种群是生物进化的基本单位种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。(2)突变和基因重组产生进化的原材料可遗传变异的来源生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于环境。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变异是不定向的不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化。生物进化的实质：种群基因频率的改变。(4)隔离导致物种的形成物种：能够在自然状态下相互交配，并且产生可育后代。隔离a定义：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。b类型地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离：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的现象。物种形成a三个环节：突变和基因重组、自然选择及隔离。b形成标志：生殖隔离的形成。c形成过程：深挖教材(1)如何判断两个种群是否属于同一物种？提示判断两个种群是否属于同一物种的标准，就是看它们之间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，则一定是两个物种。(2)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？提示是表现型。如捕食者对被捕食者的选择是其外在的性状表现而不是控制性状的基因型。(3)新物种是否都是通过“长期的地理隔离生殖隔离”的方式形成？提示否。通过染色体变异的方式可以形成新物种，如四倍体西瓜、八倍体小黑麦等。(4)一种抗生素使用一段时间后，杀菌效果就会下降，原因是细菌产生了抗药性。试用达尔文的自然选择学说解释细菌产生抗药性的原因？提示细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异，在未使用抗生素时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势；使用抗生素以后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间后，抗生素的杀菌效果就会下降。3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。(3)共同进化的实例4生物多样性的形成(1)内容：生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。(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。5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。(必修2 P123小字改编)美国生态学家斯坦利提出了“收割理论”：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。(必修2 P122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解析判断两种生物是否为同一物种，需看二者是否存在生殖隔离，即观察二者能否杂交并产生可育后代。1种群和物种的比较(1)种群判断标准种群必须具备“三同”，即同一时间、同一地点、同一物种；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。(2)物种判断标准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)；不同物种之间存在生殖隔离。(3)联系一个物种可以包括许多种群；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，进而可能形成多个新物种。2地理隔离与生殖隔离的比较(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时期。(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，能产生亚种，但不一定产生新物种(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。3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可能属于同一物种，也可能属于不同物种二者联系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进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化4生物多样性的关系及原因分析从分子水平看：DNA多样性(根本)蛋白质多样性(直接)生物性状多样性；从进化角度看：物种多样性和生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。题组自然选择学说与现代进化理论的考查1(2018黑龙江哈六中月考)现代进化论与达尔文观点的主要差异是()A可遗传的变异是生物进化的原材料B生物进化的实质是种群基因频率的改变C自然选择决定生物进化的方向D自然选择是适者生存不适者被淘汰的过程答案B解析现代进化论与达尔文均认为可遗传的变异是生物进化的原材料；现代进化论是在分子水平上研究生物的进化，认为生物进化的实质是种群基因频率的改变；二者均认为自然选择决定生物进化的方向，自然选择是适者生存不适者被淘汰的过程，B正确。2下列为现代生物进化理论的概念图，以下说法正确的是()A是生物的突变和重组 B是自然选择C是自然选择学说 D是物种多样性答案C解析生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此是种群基因频率的改变，A错误；影响基因频率变化的因素：突变、基因重组、自然选择等，因此是突变、基因重组和自然选择，B错误；现代生物进化理论的核心是自然选择学说，因此是自然选择学说，C正确；生物多样性包括基因、物种和生态系统三个层次的多样性，因此是基因、物种和生态系统多样性，D错误。知识拓展用现代生物进化理论分析生物进化的原因和结果题组生物进化与物种形成的关系3(2018江苏徐州质检)下图表示3种可能的物种形成机制，对机制13诱发因素的合理解释依次是()A生殖隔离、种内斗争、出现突变体B地理隔离、种群迁出、出现突变体C自然选择、种间斗争、种群迁入D种内斗争、繁殖过剩、环境改变答案B解析物种形成的三个环节是：突变以及基因重组为进化提供原料，自然选择是进化的主导因素，隔离是物种形成的必要条件。由图分析，机制1属于同一物种由于地理隔离，分别演化为不同的物种。机制2属于一个小族群由于某种原因和原来的大族群隔离，隔离时，小族群的基因经历剧烈变化，当小族群再跟大族群相遇时，已经形成不同物种。机制3属于同一物种在相同的环境，由于行为改变或基因突变等原因而演化为不同的物种。即机制1属于地理隔离，机制2属于种群迁出，机制3属于出现突变体。4如图表示我国黄河两岸a、b、c、d这4个物种及其演化关系的模型，请据图分析下列说法错误的是()A由a物种进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程B黄河北岸的b物种迁到黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，内因是种群的基因库不同，外因是存在地理隔离Cc物种的种群基因频率发生了变化，则该物种一定在进化D判断d和b是否为不同物种的方法是观察两者能否自由交配并产生可育后代答案B解析a物种进化为b、c两个物种经历了从地理隔离到生殖隔离的过程，A正确；b物种迁到黄河南岸后，与c物种不存在地理隔离，B错误；生物进化的实质是种群基因频率发生了变化，C正确；是否存在生殖隔离是判断d和b是否属于两个物种的依据，D正确。题组共同进化与生物多样性的形成5(2018湖南郴州一模)下列有关生物多样性和生物进化的叙述中，不正确的是()A细菌在接触青霉素后会产生抗药性的突变个体，青霉素的选择作用使其生存B蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期共同进化形成的相互适应特征C生物多样性的形成过程，不能说是新物种不断形成的过程D生物多样性的形成是共同进化的结果答案A解析生物的变异是不定向的，在接触青霉素前，细菌的种群中就已经存在抗药性的突变个体，青霉素的选择作用使其具有生存优势，A错误；蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期共同进化形成的相互适应特征，B正确；生物多样性主要包括三个层次的内容：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，因此生物多样性的形成过程，不能说是新物种不断形成的过程，C正确；生物多样性的形成是共同进化的结果，D正确。6(2018辽宁凌源联考)下列有关生物进化与生物多样性的叙述，正确的是()A突变和基因重组决定了生物进化的方向B共同进化是指生物与无机环境之间相互影响C生态系统中捕食者的存在会降低物种多样性D有性生殖使生物多样性增强，生物进化速度加快答案D解析突变和基因重组为生物进化提供原材料，不能决定生物进化的方向，生物进化的方向由自然选择决定，A错误；共同进化是指不同物种之间及生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展，B错误；生态系统中捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免一种或少数几种生物在生态系统中占有绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，从而有利于增加物种多样性，C错误；生物通过有性生殖，实现了基因重组，这就增强了生物变异的多样性，使生物多样性增强，生物进化速度加快，D正确。一、已知基因型个体数，求基因频率1常染色体上基因频率的计算某基因频率100%，即：A100%a100%(A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数)2X染色体上基因频率的计算某基因频率100%。 1某小鼠群体中，A、A、a互为等位基因，该种群基因型及个体数如下表基因型AAAAAaAAAaaa个体数100200300100200100下列说法错误的是()AA的基因频率是35%BA、A、a是基因突变的结果CA和A的根本区别是碱基序列不同D该小鼠群体所有的A、A、a基因，构成小鼠的基因库答案D解析由题表信息可知该小鼠种群共有1000个个体，则该等位基因共有2000个，其中A基因共有1002200300700个，所以A的基因频率为7002000100%35%，A正确；新的基因的产生是基因突变的结果，B正确；等位基因的根本区别是碱基的排列顺序不同，C正确；小鼠种群全部个体的所有基因才能构成小鼠的基因库，D错误。2在一次红绿色盲的调查中共调查男女各200名，调查发现，女性红绿色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是()A4.5% B6% C9% D7.8%答案B解析因为女性的性染色体组成为XX，男性的为XY，红绿色盲基因(用b表示)及其等位基因只位于X染色体上，所以基因b共有36(即15152111)个，因此，色盲基因的频率100%6%，B正确。二、已知基因型频率，求基因频率1常染色体上基因频率的计算方法一：将基因型频率的百分号去掉转化为基因型的个数，利用公式进行计算。方法二：直接利用基因型频率计算。A的基因频率AA的基因型频率1/2Aa的基因型频率；a的基因频率aa的基因型频率1/2Aa的基因型频率。2X染色体上基因频率的计算最简便、最准确的方法是：将基因型频率百分号去掉转化成基因型数量进行计算。 3某遗传病是常染色体上的隐性遗传病(基因用B、b表示)，在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中，基因型为BB的个体占60%，基因型为Bb的个体占30%，基因型为bb的个体占10%，则基因B和b的频率分别是()A90%,10% B75%,25%C50%,50% D35%,65%答案B解析基因B的频率基因型BB的频率(1/2)基因型Bb的频率60%(1/2)30%75%。同理，基因b的频率为25%。4调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY比例(%)42.327.360.32464则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是()A6%、8% B92%、8%C78%、92% D8%、92%答案B解析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%。三、利用遗传平衡公式，求基因频率若题中没有给出足够的条件，只知道群体中的显性个体的比例或隐性个体的比例，就可以采用遗传平衡公式进行计算。(1)内容：在一个有性生殖的自然群体中，当等位基因只有一对(Aa)时，设p代表A的基因频率，q代表a的基因频率，则(pq)2p22pqq21。其中p2是AA(显性纯合子)的基因型频率，2pq是Aa的基因型频率，q2是aa(隐性纯合子)的基因型频率。(2)适用条件：种群足够大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，没有自然选择(生活条件适宜，空间和食物不受限制)，没有基因突变。这种条件下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代遗传中都是稳定不变的，或者说保持着遗传平衡状态。5白化病在人群中的发病率一般为1/100001/20000，但在一个长期与世隔绝的小岛上，白化病的发病率却为1/1600，若控制肤色的基因用A、a表示，则该小岛上基因A和a的频率分别是()A1/2、1/2 B99/100、1/100C39/40、1/40 D无法计算答案C解析白化病为常染色体隐性遗传病，由题意可知aa的基因型频率1/1600，所以a的基因频率1/40，则A的基因频率11/4039/40。6(2015安徽高考)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()A75% B50% C42% D21%答案C解析种群1中，AA的基因型频率为80%80%64%，Aa的基因型频率为280%20%32%，aa的基因型频率为20%20%4%；种群2中，AA的基因型频率为60%60%36%，Aa的基因型频率为260%40%48%，aa的基因型频率为40%40%16%。两个非常大的种群合并后，AA的基因型频率为(64%36%)/250%，Aa的基因型频率为(32%48%)/240%，aa的基因型频率为(4%16%)/210%，合并后的种群中，A基因的频率为50%(1/2)40%70%，a基因的频率为30%。种群中的个体随机交配，下一代中Aa的基因型频率为270%30%42%。四、随机交配与自交条件下的基因频率计算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，处于遗传平衡状态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。 7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，且种群数量足够大、不发生基因突变、自然选择不起作用、没有迁入迁出，则以下分析错误的是()A如果种群中个体间随机交配，该种群的子一代中aa的基因型频率为0.25B如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率会发生改变C如果该种群只在相同基因型之间进行交配，其子一代中AA的基因型频率为0.4D如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，AA的基因型频率会发生改变答案B解析某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，因此A的基因频率为0.31/20.40.5，a的基因频率也是0.5，该种群中个体间随机交配，子一代中aa的基因型频率为0.50.50.25，A正确；如果该种群的子一代再随机交配，由于处于遗传平衡状态，其后代中aa的基因型频率不会发生改变，B错误；如果该种群只在相同基因型之间进行交配，则子一代中AA的基因型频率0.30.41/40.4，C正确；子一代中AA的基因型频率为0.4，Aa的基因型频率为0.41/20.2，aa的基因型频率为0.30.41/40.4，如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，则子二代AA的基因型频率为0.40.21/40.45，所以AA的基因型频率会发生改变，D正确。8某动物的基因A、a和B、b分别位于两对同源染色体上。当只存在一种显性基因时，胚胎不能成活。若AABB和aabb个体交配，F1雌雄个体相互交配，F2群体中a的基因频率是()A40% B45% C50% D60%答案A解析AABB与aabb交配，F1的基因型为AaBb，F1的雌雄个体相互交配，F2的基因型有AABB(1/10)、AABb(2/10)、AaBB(2/10)、AaBb(4/10)、aabb(1/10)(注意：A_bb 和aaB_均胚胎致死)，只考虑A和a基因，则F2的基因型为AA(3/10)、Aa(6/10)、aa(1/10)，则a的基因频率为1/26/101/1040%，A正确。高考热点突破1(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答案A解析群体中的近亲携带相同基因的可能性较大，因此近亲繁殖可以提高后代纯合子的比例，A正确；突变的有害还是有利取决于其生存的环境，有害变异在环境改变时也可以成为有利变异，B错误；某种群生物产生新基因后改变了种群的基因频率，说明生物进化了，而新物种形成的标志是生殖隔离，C错误；虽然没有其他因素的影响，但是由于群体数量较少，因此小群体的基因频率在各代可能会发生改变，D错误。2(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答案A解析物种的基因库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，A错误；两洲人属于同一物种，虽存在地理隔离，但未形成生殖隔离，B正确；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，C正确；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，D正确。3(2016北京高考)豹的某个栖息地由于人类活动被分隔为F区和T区。20世纪90年代初，F区豹种群仅剩25只，且出现诸多疾病。为避免该豹种群消亡，由T区引入8只成年雌豹。经过十年，F区豹种群增至百余只，在此期间F区的()A豹种群遗传(基因)多样性增加B豹后代的性别比例明显改变C物种丰(富)度出现大幅度下降D豹种群的致病基因频率不变答案A解析因地理隔离形成的F区和T区两个种群，在自然选择的作用下，它们种群的基因库有一定的差别，因此，将T区的豹引入F区后，会导致豹种群基因多样性增加，A正确；从题干中无法确定豹后代的性别比例是否会发生改变，B错误；由于T区和F区的豹只存在地理隔离，未产生生殖隔离，仍为同一物种，所以T区的豹迁到F区后，物种丰(富)度不发生改变，C错误；F区在引入健康豹繁殖子代后，豹种群的致病基因频率将降低，D错误。4(2016江苏高考)下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。下列相关叙述正确的是()A杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点B基因pen的自然突变是定向的C基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料D野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离答案C解析基因突变为生物进化提供了丰富的原材料，C正确；基因突变是不定向的，突变的结果是产生新基因，但突变生物与原生物并没有产生生殖隔离，B、D错误；据图中信息知：野生型昆虫细胞的靶位点与杀虫剂结合后，杀虫剂进入细胞内，说明杀虫剂与靶位点结合并不会形成抗药靶位点，pen基因突变型昆虫细胞的抗药靶位点不能与杀虫剂结合，说明抗药靶位点的形成可能与靶位点结构发生变化有关，A错误。5(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_。答案(1)111210.5(2)A基因纯合致死11解析(1)在不考虑基因突变和染色体变异的情况下，对于只有一种基因型Aa且雌雄个体数目相等的果蝇群体而言，A基因频率a基因频率11。从理论上分析，Aa随机交配相当于Aa自交，故产生的第一代中AA、Aa、aa的数量比应为121，A基因频率为0.5。(2)依据上述分析，若产生第一代中不是1AA2Aa1aa，而是2Aa1aa，则可推知，该群体存在显性纯合子(AA)致死现象。由第一代的基因型及比例可计算A、a所占比例为：A1/3，a2/3，故第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例为：(21/32/3)(2/32/3)116(2018全国卷)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_。(3)太阳能进入生态系统的主要过程是_。分解者通过_来获得生命活动所需的能量。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(3)绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在有机物中呼吸作用将动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解解析(1)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，这就是共同进化。(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，这样就可以避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的生存腾出空间，有利于增加物种的多样性。(3)太阳能进入生态系统是由绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在有机物中；分解者通过呼吸作用将动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解来获得生命活动所需的能量。
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