新教材高考生物一轮复习第七单元生物的变异和进化第3讲生物的进化课件新人教版

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1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先。2.尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识,说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。3.举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。4.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。5.说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。6.概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心,为地球上的生命进化史提供了科学的解释。7.阐述变异、选择和隔离可导致新物种形成。
1.运用比较法理解种群、种群基因库、基因频率、物种等概念并能进行相关计算。2.对比掌握生物进化的相关理论。3.分析耐药菌的出现与抗生素滥用的关系。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.地层中陈列的证据——化石
2.当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
知识落实一位古生物学家研究岩石层中的化石后,鉴定出一个物种。他认为这个物种在一个较长的历史年代中没有发生什么变化。这位古生物学家的依据是(　　)A.该物种的化石出现在较老的岩石层中B.该物种的化石出现在较新的岩石层中C.该物种的化石出现在较老和较新的岩石层中D.该物种的化石在岩石层中从未出现过
知识筛查1.适应的普遍性和相对性
2.适应是自然选择的结果(1)拉马克的进化学说
(2)达尔文的自然选择学说①解释模型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。
②进步意义a.使人们认识到生物是在自然选择的作用下不断发展变化的,使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上了科学的轨道。b.揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先,而生物的多样性和适应性是进化的结果。③局限性对于遗传和变异的认识还局限于性状水平,不能科学地解释遗传和变异的本质。
(3)达尔文以后进化理论的发展①发展的原因a.关于遗传和变异的研究,已经从性状水平深入到基因水平,人们逐渐认识到了遗传和变异的本质。b.关于适应以及物种的形成等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位。②发展的结果:形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。
知识落实1.下列关于生物进化的自然选择学说的叙述,错误的是(　　)A.各种变异都是自然选择的原材料B.有利变异更容易被保存下来C.微小变异可以累积成显著变异D.自然选择是进化的重要动力和机制
生物的变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异,只有可遗传的变异能够为生物进化提供原材料,A项错误。出现有利变异的个体容易在生存斗争中获胜,并将这些变异遗传下去,B项正确。微小的有利变异可以通过遗传得到积累,C项正确。自然选择是进化的重要动力和机制,D项正确。
2.下列不属于拉马克的进化学说的是(　　)A.鲸没有牙齿,是因为它们吞食浮游生物B.长颈鹿的颈很长是采食高处树叶反复伸颈的结果C.羚羊听觉灵敏、奔跑快是长期自然选择的结果D.蛇身体细长无足,是经常出入鼠穴捕食的结果
C项是达尔文的自然选择学说的观点。
知识筛查1.种群和种群基因库
2.种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响Ⅰ.种群基因频率的变化(1)可遗传的变异的来源
(2)可遗传的变异的形成、特点和作用①形成:a.基因突变产生新的等位基因;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。②特点:随机的、不定向的。③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。(3)变异的有利和有害是相对的,是由生物的生存环境决定的。
Ⅱ.自然选择对种群基因频率变化的影响
3.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耐药性。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)实验步骤:分组、编号、做标记→接种→自变量控制→培养→因变量观测→重复实验。(3)实验结果:与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;②③④区域抑菌圈的平均直径逐代减小。(4)实验结论①细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异;②抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐升高。
4.隔离在物种形成中的作用(1)物种的概念:能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。(2)隔离①概念:不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象。②常见类型
(3)隔离在物种形成中的作用①新物种的形成过程
②结论:隔离是物种形成的必要条件。
知识落实1.长期使用抗生素,会出现一些耐药性强的细菌,使抗生素的药效降低。原因是(　　)A.长期使用使细菌不得不适应抗生素B.抗生素的使用导致细菌发生了基因突变C.抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择D.细菌为了适应抗生素而产生了定向变异
长期使用抗生素,由于抗生素对细菌有选择作用,淘汰了没有耐药性的细菌和耐药性低的细菌,能生存下来的细菌都具有较强的耐药性,所以出现耐药性强的细菌,使抗生素药效降低,而不是细菌对抗生素产生了适应性,A项错误。细菌发生基因突变与抗生素的使用无关,B项错误。抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择,使一些耐药性强的细菌生存下来,C项正确。生物的变异是不定向的,D项错误。
2.下列关于物种和隔离的叙述,错误的是(　　)A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因B.隔离阻止了种群间的基因交流C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离D.对所有物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离
地理隔离不一定导致生殖隔离,只有两个种群的差异足够大,才能产生生殖隔离。
2.生物多样性的形成
3.生物进化理论在发展(1)现代生物进化理论:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择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;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;生物多样性是协同进化的结果。(2)中性突变学说: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。(3)间断平衡学说:物种形成并不都是渐变的过程,而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
知识落实1.(不定项选择题)下列选项支持协同进化观点的是(　 　)A.昆虫和体内共生菌的关系B.有长着细长花距的兰花,就必有同样长着细长吸管似的口器的昆虫C.草原上狼的灭绝造成鹿的数量激增D.随着光合放氧生物蓝细菌的出现,地球上有了氧气,这为好氧生物的出现创造了前提条件
协同进化包括不同物种之间以及生物与无机环境之间的相互影响。A、B两项都属于物种之间的协同进化。D项属于生物与无机环境之间的协同进化。草原上狼的灭绝导致对鹿群的选择作用消失,使鹿的数量激增,但最终会造成鹿群数量下降甚至灭绝,C项不支持协同进化观点。
2.下列关于生物多样性的叙述,正确的是(　　)A.生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程B.生物多样性包括基因多样性、个体多样性和物种多样性C.种间互助可以通过影响协同进化进而影响生物多样性D.生物多样性是生物与生物长期相互作用、协同进化的结果
生物多样性的形成不仅仅是新的物种不断形成的过程,也是遗传多样性和生态系统多样性不断形成的过程,A项错误。生物多样性包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性,B项错误。生物多样性是生物与生物、生物与无机环境相互作用、协同进化的结果,D项错误。
3.下列不属于现代生物进化理论要点的是(　　)A.适应是自然选择的结果B.种群是生物进化的基本单位C.突变和基因重组提供进化的原材料D.决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累
现代生物进化理论认为,突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择决定生物进化的方向。
典型例题(2021湖南长沙模拟)下图表示某类植物的进化过程:物种A先是分隔为A1、A2、A3,后又分别进化成为B、C、D三个物种。下列叙述正确的是(　　)A.A1、A2、A3应当生活在相同的地理空间B.B与C存在生殖隔离,但有可能相互杂交产生后代C.A2中一部分个体进入A3群体,两者间不能进行基因交流D.若A1、A2、A3的生存环境相似,则发生的基因突变也相似
A1、A2、A3是由同一物种A分隔而来的,它们又分别进化为B、C、D三个物种,故它们应生活在不同的地理空间,A项错误。B与C存在生殖隔离,但有可能相互杂交产生后代,只是后代不育,B项正确。A2中一部分个体进入A3群体,两者间能进行基因交流,C项错误。若A1、A2、A3的生存环境相似,由于基因突变具有不定向性,A1、A2、A3发生的基因突变不一定相似,D项错误。
整合构建1.物种形成的方式(1)渐变式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阶段。只有地理隔离而不形成生殖隔离,能产生亚种,但不能产生新物种,如东北虎和华南虎。②生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。生殖隔离有三种情况:不能杂交,杂交产生的后代不能成活,杂交产生的后代能成活但不育。
(2)骤变式主要是由异源多倍体以染色体变异的方式形成新物种,一出现便形成生殖隔离(基因频率改变)。(3)人工创造新物种:通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。
2.物种形成与生物进化的比较
易错易混有关生物进化的4个易混点(1)突变不等同于基因突变。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。农田喷施农药杀灭害虫,在喷施农药之前,害虫中就存在耐药的突变个体,喷施农药仅杀灭了不耐药的个体,耐药的个体存活下来。农药不能使害虫产生耐药性变异,只是对耐药性个体进行了选择。(3)形态、结构一致的生物不一定属于同一物种。形态、结构一致的生物,有可能存在生殖隔离。两个种群的生物形态、结构相同,但繁殖期不同,则这两个种群的生物具有生殖隔离,属于两个物种。(4)能交配产生后代的生物不一定属于同一物种。马和驴是两个物种,它们能交配产生后代骡,骡高度不育。
训练突破1.甲海岛上的某种鸟一部分迁徙到乙、丙两个海岛(三个岛屿相互隔绝)。下页左上图所示为刚迁入时和迁入多年后决定羽毛颜色的相关基因的调查结果(B—黑色、b—灰色、B1—黄色)。下列推测正确的是(　　)A.三个海岛上的这种鸟既存在地理隔离,又存在生殖隔离B.鸟类迁入新海岛后会与其食物、天敌和无机环境协同进化C.甲、丙两个海岛的相同环境决定羽毛颜色朝着相同方向进化D.乙海岛的环境促进羽毛颜色基因发生定向突变,产生B1基因
三个海岛上的这种鸟之间存在地理隔离,但是无法确定是否存在生殖隔离,A项错误。鸟类迁入新海岛后与岛上原有的生物、无机环境相互影响、协同进化,B项正确。多年后,对于甲海岛上的种群而言,b的基因频率下降;而对于丙海岛上的种群而言,b的基因频率上升,故甲、丙两个海岛上鸟类羽毛颜色进化的方向是不同的,C项错误。基因突变是不定向的,环境通过选择作用对这些突变后的基因进行了筛选,D项错误。
2.某自由交配的种群在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程,定期随机抽取100个个体,测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)A.在Ⅰ段内A的基因频率是40%B.A基因突变为a基因导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变C.在Ⅱ、Ⅲ段,基因型为AA的个体比基因型为aa的个体适应能力弱D.Aa个体在Ⅰ、Ⅲ段数量均为40个,说明种群没有发生进化
在Ⅰ段内,基因型为AA的个体有40个,基因型为aa的个体有20个,基因型为Aa的个体有40个,故A的基因频率=40%+40%×(1/2)=60%,A项错误。导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变的原因是自然选择,即环境对不同表型的个体的选择作用,而不是基因突变,B项错误。在Ⅱ、Ⅲ段,AA的基因型频率下降,说明基因型为AA的个体比基因型为aa的个体适应能力弱,所以在自然选择的作用下,基因型为AA的个体逐渐被淘汰,C项正确。生物进化的实质是种群基因频率的改变,在Ⅰ、Ⅲ段,A和a的基因频率发生了改变,说明种群发生了进化,D项错误。
典型例题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(　　)A.75%　　B.50%C.42%D.21%
两种群均处于遗传平衡状态,且种群大小相等,故两种群完全合并后A、a的基因频率分别为两种群A、a基因频率的平均值,A基因频率=(80%+60%)÷2=70%, a基因频率=(20%+40%)÷2=30%。因此,该种群随机交配后,子一代中Aa的基因型频率为2×70%×30%=42%。
整合构建1.已知各种基因型的个体数求基因频率某基因频率=该基因总数/该基因及其等位基因总数×100%A的基因频率=(2AA+Aa)/2(AA+Aa+aa)×100%　a的基因频率=(Aa+2aa)/2(AA+Aa+aa)×100%(A、a为基因,AA、Aa、aa为三种基因型个体数)
2.已知基因型频率求基因频率设某二倍体生物的一个种群有N个个体,AA、Aa、aa三种基因型的个体数分别为n1、n2、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,则PA=(2n1+n2)/(2N)=n1/N+n2/(2N)=PAA+1/2PAa,Pa=(2n3+n2)/(2N)=n3/N+n2/(2N)=Paa+1/2PAa。由以上公式可以得出下列结论:某等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。
4.利用遗传平衡定律求基因型频率(1)前提条件:①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配;③没有迁入和迁出;④没有自然选择;⑤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。
训练突破一个较大的动物种群中有一个基因R,另一个较小的同种动物种群中有等位基因R和r。经抽样测定,小种群中R的基因频率为0.6,由于某种原因,大种群中的部分个体迁入小种群,结果新种群有12%的个体来自大种群。迁移后新种群中R的基因频率为(　　)
由题意可知,大种群中R的基因频率为1,小种群中R的基因频率为0.6;由于新种群中12%的个体来自大种群,所以迁移后新种群中R的基因频率为0.6×(1-12%)+12%×1=0.648。
高考真题剖析【例题】 (2019天津卷)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型频率,检测并计算基因频率,结果如下图。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子频率低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区囊鼠的隐性纯合子频率高核心素养考查点剖析:本题以“囊鼠的体毛颜色”为载体,综合考查对现代进化理论的理解以及基因频率的相关计算,较好地考查了“生命观念、科学思维”等学科素养。
答案:B解析:据题图分析可知,深色囊鼠在深色熔岩床区表型频率高,而在浅色岩P区和浅色岩Q区频率较低,因此,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,A项正确。浅色岩P区囊鼠的深色表型频率(DD、Dd)为0.18,D基因的基因频率为0.1,设DD的基因型频率为x,Dd的基因型频率为y,则x+y=0.18,x+(1/2)y=0.1,则x=0.02,y=0.16,浅色岩P区囊鼠的杂合子频率为0.16,同理,深色熔岩床区囊鼠的杂合子(Dd)频率=0.5,与浅色岩P区相比,深色熔岩床区囊鼠的杂合子频率高,B项错误。囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性,因此,浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd,C项正确。浅色岩Q区隐性纯合子(dd)的频率=1-0.5=0.5,而浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子(dd)的频率=1-0.18=0.82,因此,与浅色岩Q区相比,浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高,D项正确。
典题训练1.(2019海南卷)人苯丙酮尿症由常染色体上的隐性基因m控制,在人群中的发病率极低。理论上,下列推测正确的是(　　)A.人群中M和m的基因频率均为1/2B.人群中男性和女性患苯丙酮尿症的概率相等C.苯丙酮尿症患者母亲的基因型为Mm和mm的概率相等D.苯丙酮尿症患者与正常人婚配所生儿子患苯丙酮尿症的概率为1/2
正常人的基因型为MM或Mm,患者的基因型为mm。各种基因型的比例未知,人群中M和m的基因频率无法计算,A项错误。该病为常染色体隐性遗传病,人群中男性和女性患苯丙酮尿症的概率相等,B项正确。苯丙酮尿症患者(基因型为mm)母亲的基因型可能为Mm或mm,概率无法计算,C项错误。苯丙酮尿症患者(基因型为mm)与正常人(基因型为MM或Mm)婚配所生儿子患苯丙酮尿症(基因型为mm)的概率为0或1/2,D项错误。