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2022届新教材高考生物一轮复习第7单元生物的变异和进化第21讲生物的进化学案新人教版
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这是一份2022届新教材高考生物一轮复习第7单元生物的变异和进化第21讲生物的进化学案新人教版，共23页。学案主要包含了生物有共同祖先的证据，自然选择与适应的形成，现代生物进化理论，探究抗生素对细菌的选择作用等内容，欢迎下载使用。
必备知识固本夯基
一、生物有共同祖先的证据
1.达尔文的生物进化论
(1)组成: 学说和 学说。
(2)意义:共同由来学说指出地球上所有的生物都是由 进化来的;自然选择学说揭示了 的机制,解释了 和 的原因。
2.地层中陈列的证据——化石
(1)概念:化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的 等。
(2)作用:利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的 等特征。
3.其他方面的证据
(1)比较解剖学
①方法:研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构。
②证据举例:人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼有相同的基本结构和相似的着生位置。
③支持观点:结构具有相似性的生物是由 进化而来的。
(2)胚胎学
①方法:研究动植物胚胎发育的 和 过程。
②证据举例:人和鱼、龟、鸡之间在胚胎发育的初期都有 ;到了发育的晚期,除鱼之外,人和其他动物的腮裂都消失了,人的尾也消失了。
③支持观点:人和其他脊椎动物之间存在着 关系,它们有 ;人和其他脊椎动物的共同原始祖先生活在 中。
(3)细胞学
最古老的的化石是大约35亿年前的古细菌化石。现在还能发现古细菌,这些古细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、 。
(4)分子生物学
①DNA:不同生物之间的特定DNA序列都有一定的相似性,亲缘关系越近的生物,其DNA序列的相似性 。
②蛋白质:不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度与生物之间的 关系密切相关。
二、自然选择与适应的形成
1.生物对环境的适应
适应含义生物的形态结构适合于完成一定的 生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的 中生存和繁殖特点普遍性:所有生物都具有 的特征相对性:生物对环境的适应都不是 的、完全的适应, 只是一定程度上的适应
2.生物进化学说
(1)拉马克的进化学说
(2)达尔文的自然选择学说
三、现代生物进化理论
1.种群和物种的比较
2.地理隔离与生殖隔离的比较
3.物种形成与生物进化的比较
4.协同进化与生物多样性的形成
(1)协同进化
不同物种之间、 之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)生物多样性的形成
内容: 多样性、 多样性、生态系统多样性形成原因:
5.现代生物进化理论的主要内容
(1)适应是 的结果。
(2) 是生物进化的基本单位。
(3)突变和基因重组提供进化的原材料, 导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种。
(4)生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境 的过程。
(5) 是协同进化的结果。
四、探究抗生素对细菌的选择作用
1.实验原理:一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生 。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
2.方法步骤
第1步:用记号笔在培养皿的底部画2条 的直线,将培养皿分为4个区域,分别标记为①~④。→第2步:取少量细菌的培养液,用无菌的 (或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。→第3步:用无菌的镊子先夹取1张 的纸片放在①号区域的中央,再分别夹取1张 放在②~④号区域的中央,盖上皿盖。→第4步:将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱培养 。→第5步:观察培养基上细菌的生长状况。若纸片附近出现了抑菌圈,测量和记录每个实验组中 ,并取平均值。→第6步:从 的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养,然后重复步骤2~5。如此重复几代,记录每一代培养物抑菌圈的直径。
概念检测
1.基于生物进化的证据和结论,判断下列说法是否正确。
(1)亲缘关系越近的生物,其蛋白质或核酸分子的相似性越高。( )
(2)较晚近的地层中,没有较简单、较低等的生物化石。( )
(3)我国发掘的大量的恐龙蛋化石是遗迹化石。( )
(4)“沧海桑田”观点形成的依据是陆地上发现了海洋生物化石。( )
(5)比较解剖学发现,不同种类的哺乳动物的前肢形态结构差别很大,说明这些动物没有共同祖先。( )
2.基于拉马克和达尔文的进化学说,判断下列表述是否正确。
(1)所有的生物都具有适应环境的特征,并且越高等的生物适应环境的能力越强。( )
(2)达尔文接受了拉马克进化学说的某些观点。( )
(3)生存斗争仅指种内斗争。( )
(4)群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。( )
(5)达尔文的自然选择学说揭示了生物界的统一性。( )
3.基于现代生物进化理论的基本观点,判断下列表述是否正确。
(1)一个种群中某基因占所有基因的比值叫作基因频率。( )
(2)达尔文认为自然选择作用于种群,使种群发生进化。( )
(3)基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向。( )
(4)种群内基因频率改变,生物一定发生进化。( )
(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。( )
(7)某种抗生素被长期使用后药效下降,是由于病原体接触药物后,产生了对药物有抗性的变异。( )
(8)协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。( )
(9)物种的形成可以不经过隔离。( )
(10)隔离产生后,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。( )
核心考点能力提升
考点一 生物有共同祖先的证据
合作探究
探究大量证据表明生物具有共同的祖先
达尔文的生物进化论主要由两大学说组成:共同由来学说和自然选择学说。达尔文列举了大量的证据来论证自己的理论。后来,随着研究的深入,人们又发现了许多支持生物进化论的新证据。
(1)化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。大部分化石发现于沉积岩的地层中,各类生物化石在地层中的出现有什么规律?由此说明什么问题?
(2)你能从细胞水平找到生物进化的证据吗?
(3)人和类人猿在DNA的碱基序列方面高度接近,不同生物与人的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一,说明什么问题?
考向突破
考向1 化石是研究生物进化最直接的证据
1.已知物种A的化石比物种B的化石在地层中出现得晚,由此可知( )
A.物种A比物种B数量多
B.物种A比物种B的结构复杂
C.物种A一定从物种B进化而来
D.物种B一定是从物种A进化而来
考向2 当今生物体上进化的印迹
2.(2020天津滨海新区模拟)下列关于生物有共同祖先的证据,不正确的是( )
A.生物进化的证据是多方面的,其中能作为直接证据的是比较解剖学证据
B.人和鱼的胚胎发育都经历了有鳃裂和尾的阶段,这可以用人与鱼有共同祖先来解释
C.几乎所有生物共用一套遗传密码能为生物有共同祖先这一论点提供支持
D.不同生物DNA和蛋白质等生物大分子的差异可揭示物种的亲缘关系的远近
归纳总结分子生物学证据
(1)证据
①DNA分子水平:大多数现存生物的遗传物质都是DNA,而且它们的DNA在组成、结构和功能上有许多共同之处,不同生物的DNA在行使功能时也有许多相似之处。
②基因水平:人类与猩猩、恒河猴和兔的血红蛋白基因中部分碱基序列有一定的相似性。
③蛋白质分子水平:不同生物细胞色素c的氨基酸序列也存在很多的相似之处。
(2)结论
①不同生物之间DNA序列的相似性越高,亲缘关系越近。
②不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度越高,生物之间的亲缘关系越近。
考点二 自然选择学说和现代生物进化理论
合作探究
探究1所有生物都具有适应环境的特征,适应是自然选择的结果
资料1 枯叶蝶类似枯叶的形态可起到伪装并保护自己的作用。但是它还是逃不脱被捕捉的命运。枯叶蝶从卵到成虫四个阶段,无一不受到天敌的攻击。卵期常受到小蜂总科的昆虫寄生;幼虫期是最易受到捕食的时期,成虫的天敌有鸟类、蜻蜓、盗蝇、蜘蛛、马蜂等。
资料2 雷鸟是鸡形目松鸡科雷鸟属动物的统称,羽色因季节而异,而与环境一致。冬季羽毛白色,与雪地相一致;春夏则为有横斑的灰或褐色,以配合冻原地区的植被颜色,这是雷鸟最典型的一个特点。
(1)枯叶蝶高超的伪装艺术能否完全避免天敌捕食?雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色,有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。雷鸟的这种适应现象有没有局限性?由此说明什么问题?
(2)适应是普遍存在的,但又具有相对性,请分析适应相对性的原因。
探究2自然选择学说对生物的进化和适应的形成作出了合理的解释
自然选择学说包括过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存四个基本要点。以下是自然选择学说的要点关系图解。
(1)为什么过度繁殖必然导致生存斗争?
(2)为什么说遗传和变异是进化的内因,而生存斗争是生物进化的动力?
探究3在不同的环境条件下,种群基因频率的改变可能导致物种的形成
同种生物的不同种群,由于突变和选择因素的不同,其基因组成可能会朝不同的方向改变,导致种群间生物出现形态和生理上的差异,最终它们可能分化为不同的物种。分析下面生物进化与物种形成基本环节图解,探讨相关问题。
(1)图中①②③④分别是什么?
(2)为什么进化的基本单位是种群而不是个体?
(3)自然选择的实质是什么?自然选择作用的直接对象、间接对象、根本对象分别是什么?
解疑释惑物种形成的三大模式
考向突破
考向1 自然选择学说和现代生物进化理论的基本观点
1.下列关于达尔文自然选择学说的叙述,正确的是( )
A.在自然选择中,人类起着主导作用
B.自然选择所保留的变异,都是生物与生物进行斗争的结果
C.自然选择过程中保留下来的个体有的对人有利,有的对人不利,所以自然选择是不定向的
D.“适者生存,不适者被淘汰”的过程中,起主导作用的是环境条件
考向2 生物进化与物种形成的原理
2.某一小岛上的野兔原种种群由某种原因造成部分个体分别迁移到了另外两个小岛上。下图表示野兔原种进化的过程,相关说法错误的是( )
A.新物种1与新物种2基因库不同
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改变
归纳总结达尔文进化论与现代生物进化理论的比较
考向3 基因频率和基因型频率的有关计算
3.蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在某一地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则F1中A的基因频率和Aa的基因型频率分别是( )
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21%D.70%,42%
4.对某村庄人群的红绿色盲情况调查发现,共有500人,其中XBXB占42.2%,XBXb占7.4%,XbXb占0.4%,XBY占46%,XbY占4%。一年后由于出生、死亡、婚嫁等原因,该村庄男性色盲增加了5人,女性携带者增加了6人,其余类型人数不变。则一年后该人群XB和Xb的基因频率分别是( )
%,90.61%B.8%,92%
C.92%,8%%,9.39%
方法技巧基因频率和基因型频率的有关计算
(1)常染色体上基因频率的计算
①已知各基因型个体的数量,求基因频率。此类题型可用如下公式计算,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,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”来计算。如A基因的频率=AA基因型的频率+1/2Aa基因型的频率,a基因的频率=1-A基因的频率。
③性染色体上基因频率的计算
p=2NXAXA+NXAXa+NXAY2(NXAXA+NXAXa+NXaXa)+NXAY+NXaY×100%
q=2NXaXa+NXAXa+NXaY2(NXaXa+NXAXa+NXAXA)+NXaY+NXAY×100%
(p为XA的基因频率,q为Xa的基因频率)
(2)利用遗传平衡公式计算基因频率和基因型频率
①前提条件:种群非常大;所有雌雄个体之间自由交配;没有迁入和迁出;没有自然选择;没有基因突变。
②计算公式:当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则:AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基因型频率=q2。如果一个种群达到遗传平衡,其基因型频率应符合:p2+2pq+q2=1。
考点三 协同进化与生物多样性的形成(含探究抗生素对细菌的选择作用)
合作探究
探究1生物多样性是协同进化的结果
生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;自然界的各种生物和生态系统都是协同进化的结果,它们是作为一个整体不断发展的,人类应当尊重自然、顺应自然、保护自然,与大自然和谐相处。
(1)如何理解协同进化概念中的“相互影响”?
(2)捕食者在进化中有何作用?其对物种多样性有何意义?
(3)在进化地位上越高等的生物,其适应能力越强吗?为什么?
探究2探究抗生素对细菌的选择作用
人类不断研发和使用新的抗生素,细菌对新药的耐药性也在不断提高,二者之间仿佛发生了一场竞赛。通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况,可以探究抗生素对细菌的选择作用。
(1)在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢?
(2)在续培养几代后,抑菌圈的直径发生了什么变化?这说明抗生素对细菌产生了什么作用?
(3)滥用抗生素的现象十分普遍,请举例说明滥用抗生素的危害。
考向突破
考向1 协同进化与生物多样性的形成
1.关于生物进化的叙述,错误的是( )
A.抗生素的使用对病原体产生的变异进行了定向选择
B.有性生殖的出现加快了地球上生物进化的速度
C.温和的环境条件比恶劣的环境条件更有利于加快生物进化的速度
D.不同物种之间、生物与环境之间协同进化形成了生物的多样性
2.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 。
归纳总结生物多样性三个层次之间的联系
考向2 抗生素对细菌的选择作用
3.有学生探究检测大肠杆菌对抗生素的敏感性,实验操作规范。图示为37 ℃恒温箱中培养两天后所见结果(①②③为加有抗生素的圆纸片)。下列叙述中错误的是( )
A.①②透明圈的大小差异可能与抗生素种类不同有关
B.②③透明圈的大小差异可能与同种抗生素的浓度不同有关
C.①②③透明圈的大小差异可能与培养基中氮源含量不同有关
D.浸有无菌水的圆纸片在本实验中作为空白对照
学科素养达成评价
情境探究 新型冠状病毒
新型冠状病毒被世卫组织命名为“2019-nCV”,而国际病毒分类委员会将新型冠状病毒命名为“SARS-CV-2”。新型冠状病毒(SARS-CV-2)是一种具有包膜结构的 RNA 病毒,由其引发的新冠肺炎(COVID-19)严重威胁人体健康。SARS-CV-2 通过其包膜上的刺突糖蛋白 S 与宿主细胞表面的受体特异性识别,从而侵染细胞。
2020年3月,中国科研团队对SARS-CV-2与近缘冠状病毒的基因组保守序列进行测序,并计算出该序列中的突变率,构建了系统发生树(下图),对SARS-CV-2的进化进行了解读。
(1)为什么说与DNA病毒相比,RNA病毒的突变率更高?
(2)由系统发生树提供的信息看,哪种病毒与SARS-CV-2亲缘关系最近?
(3)检测病毒基因组的碱基序列发现,SARS-CV-2的非同义突变率/同义突变率<1(说明:若突变不改变氨基酸序列则为同义突变,若突变导致氨基酸序列改变则为非同义突变),请从进化的角度解释原因。
(4)研究人员分析来自公共数据库103株SARS-CV-2的基因组,发现在一个保守序列的28 144位点约70%的病毒编码的氨基酸为亮氨酸(L),定义该类病毒为L型病毒,约30%病毒对应的氨基酸为丝氨酸(S),定义该类病毒为S型病毒。按照从患者体内提取病毒的时间和病毒类型,对SARS-CV-2 进行统计。结果如下图所示,患者主要感染的是L型病毒,尤其在2020年1月7日前更明显,之后,L型病毒占比降低,请推测可能的原因。
SARS-CV-2两种类型所占比例
【情境应用】
(2021湖南长郡中学高三开学考试)新型冠状病毒为单链RNA病毒,其RNA进入宿主细胞后直接作为模板进行翻译过程,翻译出的蛋白质包括衣壳蛋白和RNA复制酶等。下列说法错误的是( )
A.新型冠状病毒比T2噬菌体的核酸更易发生基因突变
B.新型冠状病毒入侵前,宿主细胞就有病毒繁殖所需的所有酶
C.新型冠状病毒基因表达过程中,氨基酸和密码子的种类数不一定相同
D.新型冠状病毒增殖时不存在腺嘌呤和胸腺嘧啶的配对过程
第21讲 生物的进化
必备知识·固本夯基
一、1.(1)共同由来 自然选择 (2)原始的共同祖先 生物进化 适应的形成 物种形成
2.(1)遗体、遗物或生活痕迹 (2)种类及其形态、结构、行为
3.(1)共同祖先 (2)形成 发育 腮裂和尾 亲缘 共同的原始祖先 水 (3)核糖体和DNA (4)越高 亲缘
二、1.功能 环境 适应环境 绝对
2.(1)进化过程 用进废退 获得性 遗传给后代 物种不变 进化 环境 (2)过度繁殖 遗传变异 生物进化的原因 遗传变异 个体水平 隔离
三、1.相互交配 可育后代
2.基因交流 产生可育的后代 生殖隔离
3.生殖隔离 基因频率 生殖隔离 进化 进化
4.(1)生物与无机环境 (2)遗传(或基因) 物种 协同进化
5.(1)自然选择 (2)种群 (3)自然选择 (4)协同进化 (5)生物多样性
四、1.耐药性
2.相互垂直 涂布器 不含抗生素 抗生素纸片 12~16 h 抑菌圈的直径 抑菌圈边缘
【概念检测】
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
3.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√
核心考点·能力提升
考点一
【合作探究】
探究
(1)提示各类生物化石在地层中按照一定顺序出现。越是古老地层中发掘的生物化石结构越简单、低等,越是晚期地层中发掘的生物化石结构越复杂、高等。各类生物化石在地层中按照一定顺序出现的事实证明现存各种各样的生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化来的,而且还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
(2)提示①无论原核生物还是真核生物,它们的细胞都有相似的基本结构。②细胞进行生命活动所需要的能量几乎全部来自细胞呼吸;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段基本相同,都是在细胞质基质中进行的,都能产生ATP。③原核细胞中的蓝细菌和真核细胞中的叶肉细胞都有与光合作用有关的色素和酶等,它们都能进行光合作用,把光能转化为化学能,将无机物转化为储藏能量的有机物。
(3)提示碱基序列高度接近说明人和类人猿有共同的祖先,并且亲缘关系很近。不同生物的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一,表明现存各种生物有着或远或近的亲缘关系,差异大说明亲缘关系远,反之则近。同时也能反映各种生物在进化史上出现的顺序。
【考向突破】
1.B 在越晚的地层中出现的生物越高等、越复杂,但不能由此证明物种A是由物种B进化而来。
2.A 在研究生物进化的过程中,化石是最重要、最直接的证据,A项错误;人和鱼的胚胎发育都经历了有鳃裂和尾的阶段,说明了人和鱼是由共同的原始祖先进化而来的,B项正确;地球上所有的生物共用同一套遗传密码,说明所有的生物具有共同的祖先,C项正确;不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子存在差异性,差异的大小显示物种的亲缘关系的远近,D项正确。
考点二
【合作探究】
探究1
(1)提示枯叶蝶难以完全避免被天敌捕食。如果冬季来临前没有下雪,雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色,反而更易被天敌捕食。由此说明适应是相对的。
(2)提示遗传物质具有稳定性,它是不能随着环境条件的变化而迅速改变的,这就导致经过长期进化形成的适应一般要落后于环境条件的变化,这是造成适应相对性的主要原因。
探究2
(1)提示生物都有过度繁殖的倾向,会产生大量的后代,但是环境条件是有限的,因此在生物(同种或异种)之间或生物与无机环境之间会发生生存斗争。
(2)提示生物的变异为生物进化提供了原始材料,生物的遗传使有利变异在后代中得到积累和加强。自然选择是通过生存斗争来实现的,生存斗争对生物进化起推动作用,是生物进化的动力。
探究3
(1)提示①是突变和基因重组,②是自然选择,③是地理隔离,④是生殖隔离。
(2)提示因为在生物繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传,因此,研究生物的进化时仅仅研究个体是否与环境相适应是不够的,还必须研究种群基因组成的变化。
(3)提示自然选择的实质是对控制某特定性状的基因的选择。自然选择作用的直接对象是生物个体的表型;间接对象是相关的基因型;根本对象是与生物个体变异性状相对应的基因。
【考向突破】
1.D 在自然选择中,起着主导作用的是自然环境,A项错误;自然选择所保留的变异,是生物与生物、生物与环境进行斗争的结果,B项错误;生物的变异是不定向的,而自然选择是定向的,C项错误;“适者生存,不适者被淘汰”的过程中,起主导作用的是环境条件,D项正确。
2.C 新物种形成的标志是产生生殖隔离,产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异,A项正确;该图是由地理隔离产生生殖隔离而形成新物种的模型,B项正确;图中Z表示生殖隔离,C项错误;新物种形成过程中一定发生了生物进化,生物进化过程中一定存在种群基因频率的改变,D项正确。
3.D 亲本中AA占55%,aa占15%,所以Aa占30%,则A的基因频率为55%+30%×1/2=70%,a的基因频率=1-70%=30%。蜗牛间进行自由交配,可利用遗传平衡定律计算,F1中A的基因频率仍为70%,Aa的基因型频率为2×70%×30%=42%。
4.D 男性色盲基因型为XbY,男性色盲增加了5人;女性携带者基因型为XBXb,女性携带者增加了6人,原来女性共有500×(42.2%+7.4%+0.4%)=250(人),则男性共有500-250=250(人)。由于女性每人有2个B(b)基因,而男性每人只有1个B(b)基因。因此,原来共有(B+b)基因总数为250×2+250=750。b基因频率=b基因总数/(B+b)基因总数×100%=(500×7.4%+500×0.4%×2+500×4%+5+6)/(750+5+6×2)=72/767×100%≈9.39%。根据种群中一对等位基因的基因频率之和为1,则B基因频率=1-9.39%=90.61%。
考点三
【合作探究】
探究1
(1)提示①不同物种之间的影响既包括种间互助,也包括种间斗争。②无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率,导致生物朝着一定的方向进化;生物的进化反过来又会影响无机环境。
(2)提示捕食者往往捕食个体数量多的物种,这样可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,其存在有利于增加物种多样性。
(3)提示不一定。进化过程中出现的新物种,有些是靠开辟环境中新的生存位置来生存和繁衍的,不一定就比原来的物种适应能力更强。例如,海洋中的生物登陆后,形成许多新物种,开辟了新的生存空间,但是不能说这些新物种比海洋藻类的适应能力强。
探究2
(1)提示在培养基上有细菌生长。在放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长,也可能没有细菌生长。
(2)提示抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力,直径越大,杀菌能力越强。在续培养几代后,抑菌圈的直径会变小,说明通过抗生素的选择作用,细菌中的耐药性个体越来越多。
(3)提示①增强细菌抗药性。②不良反应繁多,如应用氯霉素时可引发再生障碍性贫血发生。③菌群失调导致患者免疫力下降,并且加重病情或产生新的病变。
【考向突破】
1.C 抗生素的选择是定向的,A项正确;有性生殖生物通过有性生殖实现基因重组,可增强了生物的变异性和适应性,加快了生物进化的步伐,B项正确;处于恶劣环境条件下,种群进化较快,C项错误;协同进化发生在不同物种之间、生物与环境之间,并导致生物多样性形成,D项正确。
2.答案(1)协同进化 (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
解析(1)根据题干的描述,尤其是“猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变”可知,该现象属于生物进化论中的协同进化现象。(2)食性广的捕食者,因为有多种食物来源,且有捕捉数量较多的物种的趋势,从而抑制了数量太多的物种,为其他物种的形成腾出空间,所以有利于增加物种多样性。
3.C 抑菌圈的大小可以表示大肠杆菌对抗生素的敏感性的大小,抑菌圈越大说明大肠杆菌对该种抗生素越敏感。抑菌圈的大小与抗生素的种类和浓度有关,故①②透明圈的大小差异可能与抗生素种类不同有关,②③透明圈的大小差异可能与同种抗生素的浓度不同有关,A项和B项正确;大肠杆菌为异养生物,同一平板的培养基中的含氮量是一定的,C项错误;图中浸有无菌水的圆纸片在本实验中作为空白对照,D项正确。
学科素养达成评价
情境探究(1)提示RNA一般为单链,RNA不如DNA结构稳定,因此RNA病毒的突变率较高。
(2)提示根据系统发生树,SARS-CV-2与蝙蝠RaTG13由同一支系分化出来,即蝙蝠RaTG13与SARS-CV-2亲缘关系最近。
(3)提示突变具有不定向性,并且一般是有害的,环境的选择作用会淘汰不适应环境的突变。病毒发生同义突变后性状不变,这有利于适应当前环境。
(4)提示随着医疗和隔离措施的加强,对L型病毒的选择淘汰作用增强,SARS-CV-2群体的基因频率发生了定向改变,L型与S型病毒类型所占比例发生了变化。
【情境应用】B 新型冠状病毒的核酸为单链RNA,T2噬菌体的核酸为双链DNA,单链的RNA结构不稳定,更易发生基因突变,A项正确;新型冠状病毒入侵前,宿主细胞中无病毒繁殖所需的RNA复制酶,B项错误;由于密码子的简并性,新型冠状病毒基因表达过程中,氨基酸和密码子的种类数不一定相同,C项正确;新型冠状病毒增殖时,没有DNA复制及转录过程。不存在腺嘌呤和胸腺嘧啶的配对,D项正确。
项目
种 群
物 种
概念
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合
在自然状态下能够 并且产生 的一群生物
范围
较小范围内的同种生物的所有个体
可以由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
联系
(1)一个物种可以包括许多种群;(2)同一个物种的多个种群之间存在地理隔离,这是新物种形成的必要条件
项目
地理隔离
生殖隔离
概念
同一种生物由于地理障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生 的现象
不同物种之间一般是不能够相互交配的,即使交配成功,也不能够
特点
自然条件下不进行基因交流
物种间不能进行基因交流
联系
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阶段;
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;
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
内容
物种形成
生物进化
标志
出现
改变
联系
只有不同种群的基因库产生了明显差异,出现 才形成新物种;
不一定产生新物种,新物种产生一定存在
达尔文进化论
共同点
现代生物进化理论
①进化局限于个体水平
②自然选择源于过度繁殖和生存斗争
③未就遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理做出科学解释
①变异是进化的原材料
②自然选择决定生物进化的方向
③解释生物的多样性和适应性
①进化的基本单位是种群
②自然选择导致种群基因频率定向改变,进而通过隔离形成新物种
③突变和基因重组为生物进化提供原材料
④生物进化的过程实际上是协同进化的过程
必备知识固本夯基
一、生物有共同祖先的证据
1.达尔文的生物进化论
(1)组成: 学说和 学说。
(2)意义:共同由来学说指出地球上所有的生物都是由 进化来的;自然选择学说揭示了 的机制,解释了 和 的原因。
2.地层中陈列的证据——化石
(1)概念:化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的 等。
(2)作用:利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的 等特征。
3.其他方面的证据
(1)比较解剖学
①方法:研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构。
②证据举例:人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼有相同的基本结构和相似的着生位置。
③支持观点:结构具有相似性的生物是由 进化而来的。
(2)胚胎学
①方法:研究动植物胚胎发育的 和 过程。
②证据举例:人和鱼、龟、鸡之间在胚胎发育的初期都有 ;到了发育的晚期,除鱼之外,人和其他动物的腮裂都消失了,人的尾也消失了。
③支持观点:人和其他脊椎动物之间存在着 关系,它们有 ;人和其他脊椎动物的共同原始祖先生活在 中。
(3)细胞学
最古老的的化石是大约35亿年前的古细菌化石。现在还能发现古细菌,这些古细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、 。
(4)分子生物学
①DNA:不同生物之间的特定DNA序列都有一定的相似性,亲缘关系越近的生物,其DNA序列的相似性 。
②蛋白质:不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度与生物之间的 关系密切相关。
二、自然选择与适应的形成
1.生物对环境的适应
适应含义生物的形态结构适合于完成一定的 生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的 中生存和繁殖特点普遍性:所有生物都具有 的特征相对性:生物对环境的适应都不是 的、完全的适应, 只是一定程度上的适应
2.生物进化学说
(1)拉马克的进化学说
(2)达尔文的自然选择学说
三、现代生物进化理论
1.种群和物种的比较
2.地理隔离与生殖隔离的比较
3.物种形成与生物进化的比较
4.协同进化与生物多样性的形成
(1)协同进化
不同物种之间、 之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)生物多样性的形成
内容: 多样性、 多样性、生态系统多样性形成原因:
5.现代生物进化理论的主要内容
(1)适应是 的结果。
(2) 是生物进化的基本单位。
(3)突变和基因重组提供进化的原材料, 导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种。
(4)生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境 的过程。
(5) 是协同进化的结果。
四、探究抗生素对细菌的选择作用
1.实验原理:一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生 。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
2.方法步骤
第1步:用记号笔在培养皿的底部画2条 的直线,将培养皿分为4个区域,分别标记为①~④。→第2步:取少量细菌的培养液,用无菌的 (或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。→第3步:用无菌的镊子先夹取1张 的纸片放在①号区域的中央,再分别夹取1张 放在②~④号区域的中央,盖上皿盖。→第4步:将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱培养 。→第5步:观察培养基上细菌的生长状况。若纸片附近出现了抑菌圈,测量和记录每个实验组中 ,并取平均值。→第6步:从 的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养,然后重复步骤2~5。如此重复几代,记录每一代培养物抑菌圈的直径。
概念检测
1.基于生物进化的证据和结论,判断下列说法是否正确。
(1)亲缘关系越近的生物,其蛋白质或核酸分子的相似性越高。( )
(2)较晚近的地层中,没有较简单、较低等的生物化石。( )
(3)我国发掘的大量的恐龙蛋化石是遗迹化石。( )
(4)“沧海桑田”观点形成的依据是陆地上发现了海洋生物化石。( )
(5)比较解剖学发现,不同种类的哺乳动物的前肢形态结构差别很大,说明这些动物没有共同祖先。( )
2.基于拉马克和达尔文的进化学说,判断下列表述是否正确。
(1)所有的生物都具有适应环境的特征,并且越高等的生物适应环境的能力越强。( )
(2)达尔文接受了拉马克进化学说的某些观点。( )
(3)生存斗争仅指种内斗争。( )
(4)群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。( )
(5)达尔文的自然选择学说揭示了生物界的统一性。( )
3.基于现代生物进化理论的基本观点,判断下列表述是否正确。
(1)一个种群中某基因占所有基因的比值叫作基因频率。( )
(2)达尔文认为自然选择作用于种群,使种群发生进化。( )
(3)基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向。( )
(4)种群内基因频率改变,生物一定发生进化。( )
(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。( )
(7)某种抗生素被长期使用后药效下降,是由于病原体接触药物后,产生了对药物有抗性的变异。( )
(8)协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。( )
(9)物种的形成可以不经过隔离。( )
(10)隔离产生后,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。( )
核心考点能力提升
考点一 生物有共同祖先的证据
合作探究
探究大量证据表明生物具有共同的祖先
达尔文的生物进化论主要由两大学说组成:共同由来学说和自然选择学说。达尔文列举了大量的证据来论证自己的理论。后来,随着研究的深入,人们又发现了许多支持生物进化论的新证据。
(1)化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。大部分化石发现于沉积岩的地层中,各类生物化石在地层中的出现有什么规律?由此说明什么问题?
(2)你能从细胞水平找到生物进化的证据吗?
(3)人和类人猿在DNA的碱基序列方面高度接近,不同生物与人的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一,说明什么问题?
考向突破
考向1 化石是研究生物进化最直接的证据
1.已知物种A的化石比物种B的化石在地层中出现得晚,由此可知( )
A.物种A比物种B数量多
B.物种A比物种B的结构复杂
C.物种A一定从物种B进化而来
D.物种B一定是从物种A进化而来
考向2 当今生物体上进化的印迹
2.(2020天津滨海新区模拟)下列关于生物有共同祖先的证据,不正确的是( )
A.生物进化的证据是多方面的,其中能作为直接证据的是比较解剖学证据
B.人和鱼的胚胎发育都经历了有鳃裂和尾的阶段,这可以用人与鱼有共同祖先来解释
C.几乎所有生物共用一套遗传密码能为生物有共同祖先这一论点提供支持
D.不同生物DNA和蛋白质等生物大分子的差异可揭示物种的亲缘关系的远近
归纳总结分子生物学证据
(1)证据
①DNA分子水平:大多数现存生物的遗传物质都是DNA,而且它们的DNA在组成、结构和功能上有许多共同之处,不同生物的DNA在行使功能时也有许多相似之处。
②基因水平:人类与猩猩、恒河猴和兔的血红蛋白基因中部分碱基序列有一定的相似性。
③蛋白质分子水平:不同生物细胞色素c的氨基酸序列也存在很多的相似之处。
(2)结论
①不同生物之间DNA序列的相似性越高,亲缘关系越近。
②不同生物之间特定的蛋白质中的氨基酸序列相似度越高,生物之间的亲缘关系越近。
考点二 自然选择学说和现代生物进化理论
合作探究
探究1所有生物都具有适应环境的特征,适应是自然选择的结果
资料1 枯叶蝶类似枯叶的形态可起到伪装并保护自己的作用。但是它还是逃不脱被捕捉的命运。枯叶蝶从卵到成虫四个阶段,无一不受到天敌的攻击。卵期常受到小蜂总科的昆虫寄生;幼虫期是最易受到捕食的时期,成虫的天敌有鸟类、蜻蜓、盗蝇、蜘蛛、马蜂等。
资料2 雷鸟是鸡形目松鸡科雷鸟属动物的统称,羽色因季节而异,而与环境一致。冬季羽毛白色,与雪地相一致;春夏则为有横斑的灰或褐色,以配合冻原地区的植被颜色,这是雷鸟最典型的一个特点。
(1)枯叶蝶高超的伪装艺术能否完全避免天敌捕食?雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色,有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。雷鸟的这种适应现象有没有局限性?由此说明什么问题?
(2)适应是普遍存在的,但又具有相对性,请分析适应相对性的原因。
探究2自然选择学说对生物的进化和适应的形成作出了合理的解释
自然选择学说包括过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存四个基本要点。以下是自然选择学说的要点关系图解。
(1)为什么过度繁殖必然导致生存斗争?
(2)为什么说遗传和变异是进化的内因,而生存斗争是生物进化的动力?
探究3在不同的环境条件下,种群基因频率的改变可能导致物种的形成
同种生物的不同种群,由于突变和选择因素的不同,其基因组成可能会朝不同的方向改变,导致种群间生物出现形态和生理上的差异,最终它们可能分化为不同的物种。分析下面生物进化与物种形成基本环节图解,探讨相关问题。
(1)图中①②③④分别是什么?
(2)为什么进化的基本单位是种群而不是个体?
(3)自然选择的实质是什么?自然选择作用的直接对象、间接对象、根本对象分别是什么?
解疑释惑物种形成的三大模式
考向突破
考向1 自然选择学说和现代生物进化理论的基本观点
1.下列关于达尔文自然选择学说的叙述,正确的是( )
A.在自然选择中,人类起着主导作用
B.自然选择所保留的变异,都是生物与生物进行斗争的结果
C.自然选择过程中保留下来的个体有的对人有利,有的对人不利,所以自然选择是不定向的
D.“适者生存,不适者被淘汰”的过程中,起主导作用的是环境条件
考向2 生物进化与物种形成的原理
2.某一小岛上的野兔原种种群由某种原因造成部分个体分别迁移到了另外两个小岛上。下图表示野兔原种进化的过程,相关说法错误的是( )
A.新物种1与新物种2基因库不同
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改变
归纳总结达尔文进化论与现代生物进化理论的比较
考向3 基因频率和基因型频率的有关计算
3.蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在某一地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则F1中A的基因频率和Aa的基因型频率分别是( )
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21%D.70%,42%
4.对某村庄人群的红绿色盲情况调查发现,共有500人,其中XBXB占42.2%,XBXb占7.4%,XbXb占0.4%,XBY占46%,XbY占4%。一年后由于出生、死亡、婚嫁等原因,该村庄男性色盲增加了5人,女性携带者增加了6人,其余类型人数不变。则一年后该人群XB和Xb的基因频率分别是( )
%,90.61%B.8%,92%
C.92%,8%%,9.39%
方法技巧基因频率和基因型频率的有关计算
(1)常染色体上基因频率的计算
①已知各基因型个体的数量,求基因频率。此类题型可用如下公式计算,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,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”来计算。如A基因的频率=AA基因型的频率+1/2Aa基因型的频率,a基因的频率=1-A基因的频率。
③性染色体上基因频率的计算
p=2NXAXA+NXAXa+NXAY2(NXAXA+NXAXa+NXaXa)+NXAY+NXaY×100%
q=2NXaXa+NXAXa+NXaY2(NXaXa+NXAXa+NXAXA)+NXaY+NXAY×100%
(p为XA的基因频率,q为Xa的基因频率)
(2)利用遗传平衡公式计算基因频率和基因型频率
①前提条件:种群非常大;所有雌雄个体之间自由交配;没有迁入和迁出;没有自然选择;没有基因突变。
②计算公式:当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则:AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基因型频率=q2。如果一个种群达到遗传平衡,其基因型频率应符合:p2+2pq+q2=1。
考点三 协同进化与生物多样性的形成(含探究抗生素对细菌的选择作用)
合作探究
探究1生物多样性是协同进化的结果
生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;自然界的各种生物和生态系统都是协同进化的结果,它们是作为一个整体不断发展的,人类应当尊重自然、顺应自然、保护自然,与大自然和谐相处。
(1)如何理解协同进化概念中的“相互影响”?
(2)捕食者在进化中有何作用?其对物种多样性有何意义?
(3)在进化地位上越高等的生物,其适应能力越强吗?为什么?
探究2探究抗生素对细菌的选择作用
人类不断研发和使用新的抗生素,细菌对新药的耐药性也在不断提高,二者之间仿佛发生了一场竞赛。通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况,可以探究抗生素对细菌的选择作用。
(1)在培养基上是否有细菌生长?在放有抗生素纸片的区域呢?
(2)在续培养几代后,抑菌圈的直径发生了什么变化?这说明抗生素对细菌产生了什么作用?
(3)滥用抗生素的现象十分普遍,请举例说明滥用抗生素的危害。
考向突破
考向1 协同进化与生物多样性的形成
1.关于生物进化的叙述,错误的是( )
A.抗生素的使用对病原体产生的变异进行了定向选择
B.有性生殖的出现加快了地球上生物进化的速度
C.温和的环境条件比恶劣的环境条件更有利于加快生物进化的速度
D.不同物种之间、生物与环境之间协同进化形成了生物的多样性
2.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 。
归纳总结生物多样性三个层次之间的联系
考向2 抗生素对细菌的选择作用
3.有学生探究检测大肠杆菌对抗生素的敏感性,实验操作规范。图示为37 ℃恒温箱中培养两天后所见结果(①②③为加有抗生素的圆纸片)。下列叙述中错误的是( )
A.①②透明圈的大小差异可能与抗生素种类不同有关
B.②③透明圈的大小差异可能与同种抗生素的浓度不同有关
C.①②③透明圈的大小差异可能与培养基中氮源含量不同有关
D.浸有无菌水的圆纸片在本实验中作为空白对照
学科素养达成评价
情境探究 新型冠状病毒
新型冠状病毒被世卫组织命名为“2019-nCV”,而国际病毒分类委员会将新型冠状病毒命名为“SARS-CV-2”。新型冠状病毒(SARS-CV-2)是一种具有包膜结构的 RNA 病毒,由其引发的新冠肺炎(COVID-19)严重威胁人体健康。SARS-CV-2 通过其包膜上的刺突糖蛋白 S 与宿主细胞表面的受体特异性识别,从而侵染细胞。
2020年3月,中国科研团队对SARS-CV-2与近缘冠状病毒的基因组保守序列进行测序,并计算出该序列中的突变率,构建了系统发生树(下图),对SARS-CV-2的进化进行了解读。
(1)为什么说与DNA病毒相比,RNA病毒的突变率更高?
(2)由系统发生树提供的信息看,哪种病毒与SARS-CV-2亲缘关系最近?
(3)检测病毒基因组的碱基序列发现,SARS-CV-2的非同义突变率/同义突变率<1(说明:若突变不改变氨基酸序列则为同义突变,若突变导致氨基酸序列改变则为非同义突变),请从进化的角度解释原因。
(4)研究人员分析来自公共数据库103株SARS-CV-2的基因组,发现在一个保守序列的28 144位点约70%的病毒编码的氨基酸为亮氨酸(L),定义该类病毒为L型病毒,约30%病毒对应的氨基酸为丝氨酸(S),定义该类病毒为S型病毒。按照从患者体内提取病毒的时间和病毒类型,对SARS-CV-2 进行统计。结果如下图所示,患者主要感染的是L型病毒,尤其在2020年1月7日前更明显,之后,L型病毒占比降低,请推测可能的原因。
SARS-CV-2两种类型所占比例
【情境应用】
(2021湖南长郡中学高三开学考试)新型冠状病毒为单链RNA病毒,其RNA进入宿主细胞后直接作为模板进行翻译过程,翻译出的蛋白质包括衣壳蛋白和RNA复制酶等。下列说法错误的是( )
A.新型冠状病毒比T2噬菌体的核酸更易发生基因突变
B.新型冠状病毒入侵前,宿主细胞就有病毒繁殖所需的所有酶
C.新型冠状病毒基因表达过程中,氨基酸和密码子的种类数不一定相同
D.新型冠状病毒增殖时不存在腺嘌呤和胸腺嘧啶的配对过程
第21讲 生物的进化
必备知识·固本夯基
一、1.(1)共同由来 自然选择 (2)原始的共同祖先 生物进化 适应的形成 物种形成
2.(1)遗体、遗物或生活痕迹 (2)种类及其形态、结构、行为
3.(1)共同祖先 (2)形成 发育 腮裂和尾 亲缘 共同的原始祖先 水 (3)核糖体和DNA (4)越高 亲缘
二、1.功能 环境 适应环境 绝对
2.(1)进化过程 用进废退 获得性 遗传给后代 物种不变 进化 环境 (2)过度繁殖 遗传变异 生物进化的原因 遗传变异 个体水平 隔离
三、1.相互交配 可育后代
2.基因交流 产生可育的后代 生殖隔离
3.生殖隔离 基因频率 生殖隔离 进化 进化
4.(1)生物与无机环境 (2)遗传(或基因) 物种 协同进化
5.(1)自然选择 (2)种群 (3)自然选择 (4)协同进化 (5)生物多样性
四、1.耐药性
2.相互垂直 涂布器 不含抗生素 抗生素纸片 12~16 h 抑菌圈的直径 抑菌圈边缘
【概念检测】
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
3.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√
核心考点·能力提升
考点一
【合作探究】
探究
(1)提示各类生物化石在地层中按照一定顺序出现。越是古老地层中发掘的生物化石结构越简单、低等,越是晚期地层中发掘的生物化石结构越复杂、高等。各类生物化石在地层中按照一定顺序出现的事实证明现存各种各样的生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化来的,而且还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
(2)提示①无论原核生物还是真核生物,它们的细胞都有相似的基本结构。②细胞进行生命活动所需要的能量几乎全部来自细胞呼吸;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段基本相同,都是在细胞质基质中进行的,都能产生ATP。③原核细胞中的蓝细菌和真核细胞中的叶肉细胞都有与光合作用有关的色素和酶等,它们都能进行光合作用,把光能转化为化学能,将无机物转化为储藏能量的有机物。
(3)提示碱基序列高度接近说明人和类人猿有共同的祖先,并且亲缘关系很近。不同生物的细胞色素c中氨基酸序列的差异大小不一,表明现存各种生物有着或远或近的亲缘关系,差异大说明亲缘关系远,反之则近。同时也能反映各种生物在进化史上出现的顺序。
【考向突破】
1.B 在越晚的地层中出现的生物越高等、越复杂,但不能由此证明物种A是由物种B进化而来。
2.A 在研究生物进化的过程中,化石是最重要、最直接的证据,A项错误;人和鱼的胚胎发育都经历了有鳃裂和尾的阶段,说明了人和鱼是由共同的原始祖先进化而来的,B项正确;地球上所有的生物共用同一套遗传密码,说明所有的生物具有共同的祖先,C项正确;不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子存在差异性,差异的大小显示物种的亲缘关系的远近,D项正确。
考点二
【合作探究】
探究1
(1)提示枯叶蝶难以完全避免被天敌捕食。如果冬季来临前没有下雪,雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色,反而更易被天敌捕食。由此说明适应是相对的。
(2)提示遗传物质具有稳定性,它是不能随着环境条件的变化而迅速改变的,这就导致经过长期进化形成的适应一般要落后于环境条件的变化,这是造成适应相对性的主要原因。
探究2
(1)提示生物都有过度繁殖的倾向,会产生大量的后代,但是环境条件是有限的,因此在生物(同种或异种)之间或生物与无机环境之间会发生生存斗争。
(2)提示生物的变异为生物进化提供了原始材料,生物的遗传使有利变异在后代中得到积累和加强。自然选择是通过生存斗争来实现的,生存斗争对生物进化起推动作用,是生物进化的动力。
探究3
(1)提示①是突变和基因重组,②是自然选择,③是地理隔离,④是生殖隔离。
(2)提示因为在生物繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传,因此,研究生物的进化时仅仅研究个体是否与环境相适应是不够的,还必须研究种群基因组成的变化。
(3)提示自然选择的实质是对控制某特定性状的基因的选择。自然选择作用的直接对象是生物个体的表型;间接对象是相关的基因型;根本对象是与生物个体变异性状相对应的基因。
【考向突破】
1.D 在自然选择中,起着主导作用的是自然环境,A项错误;自然选择所保留的变异,是生物与生物、生物与环境进行斗争的结果,B项错误;生物的变异是不定向的,而自然选择是定向的,C项错误;“适者生存,不适者被淘汰”的过程中,起主导作用的是环境条件,D项正确。
2.C 新物种形成的标志是产生生殖隔离,产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异,A项正确;该图是由地理隔离产生生殖隔离而形成新物种的模型,B项正确;图中Z表示生殖隔离,C项错误;新物种形成过程中一定发生了生物进化,生物进化过程中一定存在种群基因频率的改变,D项正确。
3.D 亲本中AA占55%,aa占15%,所以Aa占30%,则A的基因频率为55%+30%×1/2=70%,a的基因频率=1-70%=30%。蜗牛间进行自由交配,可利用遗传平衡定律计算,F1中A的基因频率仍为70%,Aa的基因型频率为2×70%×30%=42%。
4.D 男性色盲基因型为XbY,男性色盲增加了5人;女性携带者基因型为XBXb,女性携带者增加了6人,原来女性共有500×(42.2%+7.4%+0.4%)=250(人),则男性共有500-250=250(人)。由于女性每人有2个B(b)基因,而男性每人只有1个B(b)基因。因此,原来共有(B+b)基因总数为250×2+250=750。b基因频率=b基因总数/(B+b)基因总数×100%=(500×7.4%+500×0.4%×2+500×4%+5+6)/(750+5+6×2)=72/767×100%≈9.39%。根据种群中一对等位基因的基因频率之和为1,则B基因频率=1-9.39%=90.61%。
考点三
【合作探究】
探究1
(1)提示①不同物种之间的影响既包括种间互助,也包括种间斗争。②无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率,导致生物朝着一定的方向进化;生物的进化反过来又会影响无机环境。
(2)提示捕食者往往捕食个体数量多的物种,这样可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,其存在有利于增加物种多样性。
(3)提示不一定。进化过程中出现的新物种,有些是靠开辟环境中新的生存位置来生存和繁衍的,不一定就比原来的物种适应能力更强。例如,海洋中的生物登陆后,形成许多新物种,开辟了新的生存空间,但是不能说这些新物种比海洋藻类的适应能力强。
探究2
(1)提示在培养基上有细菌生长。在放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长,也可能没有细菌生长。
(2)提示抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力,直径越大,杀菌能力越强。在续培养几代后,抑菌圈的直径会变小,说明通过抗生素的选择作用,细菌中的耐药性个体越来越多。
(3)提示①增强细菌抗药性。②不良反应繁多,如应用氯霉素时可引发再生障碍性贫血发生。③菌群失调导致患者免疫力下降,并且加重病情或产生新的病变。
【考向突破】
1.C 抗生素的选择是定向的,A项正确;有性生殖生物通过有性生殖实现基因重组,可增强了生物的变异性和适应性,加快了生物进化的步伐,B项正确;处于恶劣环境条件下,种群进化较快,C项错误;协同进化发生在不同物种之间、生物与环境之间,并导致生物多样性形成,D项正确。
2.答案(1)协同进化 (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
解析(1)根据题干的描述,尤其是“猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变”可知,该现象属于生物进化论中的协同进化现象。(2)食性广的捕食者,因为有多种食物来源,且有捕捉数量较多的物种的趋势,从而抑制了数量太多的物种,为其他物种的形成腾出空间,所以有利于增加物种多样性。
3.C 抑菌圈的大小可以表示大肠杆菌对抗生素的敏感性的大小,抑菌圈越大说明大肠杆菌对该种抗生素越敏感。抑菌圈的大小与抗生素的种类和浓度有关,故①②透明圈的大小差异可能与抗生素种类不同有关,②③透明圈的大小差异可能与同种抗生素的浓度不同有关,A项和B项正确;大肠杆菌为异养生物,同一平板的培养基中的含氮量是一定的,C项错误;图中浸有无菌水的圆纸片在本实验中作为空白对照,D项正确。
学科素养达成评价
情境探究(1)提示RNA一般为单链,RNA不如DNA结构稳定,因此RNA病毒的突变率较高。
(2)提示根据系统发生树,SARS-CV-2与蝙蝠RaTG13由同一支系分化出来,即蝙蝠RaTG13与SARS-CV-2亲缘关系最近。
(3)提示突变具有不定向性,并且一般是有害的,环境的选择作用会淘汰不适应环境的突变。病毒发生同义突变后性状不变,这有利于适应当前环境。
(4)提示随着医疗和隔离措施的加强,对L型病毒的选择淘汰作用增强,SARS-CV-2群体的基因频率发生了定向改变,L型与S型病毒类型所占比例发生了变化。
【情境应用】B 新型冠状病毒的核酸为单链RNA,T2噬菌体的核酸为双链DNA,单链的RNA结构不稳定,更易发生基因突变,A项正确;新型冠状病毒入侵前,宿主细胞中无病毒繁殖所需的RNA复制酶,B项错误;由于密码子的简并性,新型冠状病毒基因表达过程中,氨基酸和密码子的种类数不一定相同,C项正确;新型冠状病毒增殖时,没有DNA复制及转录过程。不存在腺嘌呤和胸腺嘧啶的配对,D项正确。
项目
种 群
物 种
概念
生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合
在自然状态下能够 并且产生 的一群生物
范围
较小范围内的同种生物的所有个体
可以由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
联系
(1)一个物种可以包括许多种群;(2)同一个物种的多个种群之间存在地理隔离,这是新物种形成的必要条件
项目
地理隔离
生殖隔离
概念
同一种生物由于地理障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生 的现象
不同物种之间一般是不能够相互交配的,即使交配成功,也不能够
特点
自然条件下不进行基因交流
物种间不能进行基因交流
联系
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阶段;
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;
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
内容
物种形成
生物进化
标志
出现
改变
联系
只有不同种群的基因库产生了明显差异,出现 才形成新物种;
不一定产生新物种,新物种产生一定存在
达尔文进化论
共同点
现代生物进化理论
①进化局限于个体水平
②自然选择源于过度繁殖和生存斗争
③未就遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理做出科学解释
①变异是进化的原材料
②自然选择决定生物进化的方向
③解释生物的多样性和适应性
①进化的基本单位是种群
②自然选择导致种群基因频率定向改变,进而通过隔离形成新物种
③突变和基因重组为生物进化提供原材料
④生物进化的过程实际上是协同进化的过程
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