【暑假复习】人教版2019生物高一（升高二）暑假复习-（必修2）第5讲 生物进化 典型实验设计 讲学案

新人教版高中生物学必修2核心知识专题复习

专题5 生物进化、典型实验设计

【复习目标】

1.能够描述以达尔文自然选择学说为中心的现代生物进化理论内容，建构概念模型；

2.能够阐述可遗传变异、进化以及新物种之间的相互关系；

3.能够基于特定情境和目的，设计实验探究或验证生物学中常见的遗传学问题

4.认同生物与环境相互影响，相互制约，积极向他人宣传环境保护造福子孙后代，践行科学发展观理念。

【本质阐述】

1.达尔文的生物进化论的主要组成

(1)共同由来学说

(2)自然选择学说

2.生物有共同祖先的证据

(1)化石

(2)比较解剖学证据

研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构。比较解剖学为生物进化理论提供了丰富的证据。

(3)胚胎学证据

胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。比较不同动物以及人的胚胎发育过程，可以看到进化的蛛丝马迹。

(4)细胞生物学证据

现存生物不但在结构上具有统一性，而且新陈代谢等方面具有许多共同的特征。

现存的生物都是由共同祖先进化而来的，存在着或远或近的亲缘关系。

(5)分子生物学证据

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序列的相似性越高。

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亲缘关系密切相关。

3.适应是自然选择的结果

(1)拉马克的进化学说

①主要观点

②意义：历史上第一个比较完整的进化学说；彻底否定了物种不变论，奠定了科学生物进化论的基础。

(2)达尔文自然选择学说

4.可遗传变异

5.物种和种群异同点

二者均指同一种生物，不同的是物种可以在不同区域，而种群是一定区域中同种生物的全部个体，当然这个区域可以大也可以小。

6.地理隔离与生殖隔离

7.生物多样性

(1)生物多样性各层次间的关系

生物多样性主要包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次，三个层次之间的关系可以用如图的形式描述：

(2)生物多样性形成的原因分析

①从分子水平看：

②从进化角度看：物种多样性与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。

【典例剖析】

1.兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是(　　)

A.15%、85%   B.25%、75%

C.35%、65%   D.45%、55%

答案　B

解析　依据题干可知，兔群由500只纯合白色脂肪兔(FF)和1 500只淡黄色脂肪兔(ff)组成，则F的基因频率为×100%＝25%，f的基因频率为1－25%＝75%。故选B。

2.如图以长颈鹿的进化为例说明达尔文的自然选择学说。以下说法不正确的是(　　)

A.长颈鹿个体之间存在许多性状差异，如颈和前肢的长短不同

B.生物产生后代的数量往往超过生活环境所能承受的数量，从而引起生存斗争

C.颈和前肢长些的个体，在生存斗争中容易得到食物，从而得以生存并繁殖

D.自然选择是定向的，使长颈鹿个体朝着符合人类需要的方向发展

答案　D

解析　达尔文的自然选择学说合理地解释了生物进化的原因，即变异→自然选择→遗传(使微小的有利变异逐代积累)。其中生物的变异是不定向的，而自然选择是定向的，是通过生存斗争来实现的。在自然选择的作用下，长颈鹿发展的方向应是适应环境，而不是符合人类需要。

3.某大型湖泊被地壳运动形成的小山包所隔形成湖泊Ⅰ、Ⅱ，原湖泊中的某种鱼在两湖泊中分别进化为不同种类的鱼(A、B、C、D)。下列叙述正确的是(　　)

A.地理隔离是新物种形成的必需过程

B.湖泊Ⅰ中的鱼A、B的基因频率发生改变

C.鱼A和C存在生殖隔离，二者的基因库完全不同

D.两湖泊中不同种鱼的形成是由环境不同导致的基因突变方向不同

答案　B

解析　新物种形成的标志是生殖隔离，长期的地理隔离可导致生殖隔离的出现，但生殖隔离的形成不一定需经过地理隔离，如四倍体西瓜的形成，A错误；由于存在基因突变、自然选择等因素，湖泊Ⅰ中的鱼A、B发生了进化，基因频率发生改变，B正确；根据题干信息，鱼A、C属于不同的物种，即存在生殖隔离，但是因为有共同的祖先，所以二者基因库中的某些基因是相同的，C错误；基因突变是不定向的，环境只起到选择的作用，D错误。

4.细菌对各种抗生素的药敏程度检测方法为：将含有相同浓度不同抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面，抗生素向周围扩散，如果抑制生长，则在滤纸片周围出现抑菌圈，结果如图所示。

(1)衡量本实验结果的指标是_________________________________。

(2)图中最有效的是________培养基中的抗生素。

(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理，并测定细菌数量变化，如图所示：

①向培养基中加抗生素的时刻为________。

②细菌种群的进化是定向的，而变异是________，细菌的抗药性产生于环境变化之________(填“前”“中”或“后”)，抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是___________________________________________。

③尽管有抗药性基因存在，但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染，原因在于细菌种群中________________。

答案　(1)抑菌圈的大小　(2)B　(3)①B　②不定向的　前　选择　③有抗药性基因的个体占少数

解析　(1)抗生素如果抑制细菌生长，在滤纸片周围就会出现抑菌圈，抑菌圈大小说明抗生素杀菌能力强弱。(2)因为抑菌圈越大抗生素杀菌能力越强，所以最有效的是B培养基中的抗生素。(3)①据曲线图分析，B时刻加入抗生素，细菌数量快速减少；②细菌种群的进化是定向的，而变异是不定向的，细菌的抗药性个体在使用抗生素之前就已经存在，抗生素对细菌变异起到选择的作用，有抗药性的个体生存下来，无抗药性的个体被杀死；③在细菌种群中，含有抗药性基因的个体是变异个体，只占少数，使用抗生素能杀死大部分无抗药性的个体，故仍然能治疗由细菌引起的感染。

5.果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇约有104对基因，现有一果蝇种群，约有107个个体。请回答下列问题：

(1)该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的________________。

(2)随机从该种群中抽出100只果蝇，测得基因型AA(灰身)35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，则A基因的频率为________，aa个体的基因型频率为________。

(3)已知果蝇红眼与白眼为一对相对性状，由一对位于X染色体上的等位基因控制，白眼受隐性基因(b)控制，随机抽取雌雄果蝇各100只，其中测得雌果蝇中XBXB(红眼)30只，XBXb(红眼)60只，XbXb(白眼)10只，雄果蝇中XBY(红眼)60只，XbY(白眼)40只，则B基因的频率为________，XbXb个体在雌性中的基因型频率为________。

答案　(1)基因库　(2)65%　5%　(3)60%　10%

解析　(1)该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的基因库。(2)根据定义可知，A基因的频率＝A基因的数目/(A和a基因数之和)×100%＝(2×AA个体数＋Aa个体数)/(2×抽取个体总数)×100%＝(2×35＋60)/(2×100)×100%＝65%，aa个体的基因型频率＝aa个体数/抽取个体总数×100%＝(5/100)×100%＝5%。(3)已知控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，根据定义可知，B基因的频率＝B基因的数目/(B和b基因数之和)×100%＝(2×该基因雌性纯合子个体数＋雌性杂合子个体数＋雄性含该基因个体数)/(2×雌性个体数＋雄性个体数)×100%＝(2×30＋60＋60)/[2×(100＋100)]×100%＝60%，XbXb个体在雌性中的基因型频率＝(10/100)×100%＝10%。

【巩固提升练】

1.人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：

艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：

①S型菌的蛋白质或多糖＋R型菌→只有R型菌

②S型菌的DNA＋R型菌→R型菌＋S型菌

③S型菌的DNA＋DNA酶＋R型菌→只有R型菌

增设实验③的目的是证明______________________________________________________。

2.小麦的穗发芽率影响其产量和品质。取穗发芽时间相同、质量相等的红粒和白粒小麦种子(穗发芽率不同)，分别加蒸馏水研磨并制成提取液(去淀粉，两种种子中淀粉酶种类相同)，在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如表所示(“＋”数目越多表示蓝色越深)：

本实验的实验目的是______________________________________________________。

3.某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。请回答下列问题。

(1)可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，原理是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)可以用同位素标记法研究该病毒遗传物质种类，将宿主细胞放在含某种有放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸________(填“是”或“不是”)都需要标记，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

4.科学家发现一种单链RNA肿瘤病毒，能够诱发小鼠细胞癌变，患白血病。请回答下列问题。

(1)RNA在生物体内具有多种作用，除可作为遗传物质外，还有__________________________(答出两点即可)。

(2)该病毒能使小鼠患白血病，且它是一种逆转录病毒，其致癌的机理可能是　

____________________________________________________。

(3)另有一种该病毒的突变株(甲)，缺失了15%的RNA序列，不能诱发小鼠患白血病。为了找到RNA上与诱发癌变有关的部位，除对核酸测序结果进行比较之外，请再寻找一种方案，简述思路：提取两种病毒的RNA后，分别经逆转录形成相应的单链DNA，然后____________________________________________________。

5.用浓度为2%的秋水仙素溶液处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体的加倍呢？请对这个问题进行实验探究。

(1)针对以上问题，根据所学知识可作出的假设是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)提出上述假设的依据是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

参考答案及解析

1.答案　无DNA则转化一定不能发生

解析　艾弗里的实验增加了DNA和DNA酶的实验，①②③组实验互相对照，说明DNA是使R型菌发生转化的唯一物质，没有DNA，则R型菌不能转化为S型菌。

2.答案　探究种子中淀粉酶含量与穗发芽率的关系

解析　一个探究性实验的实验目的的文字表述，一般有两种答题模式。

模式1：探究________(自变量)对________(因变量)的影响(侧重生物学原理的研究)；

模式2：探究________(因变量)与________(自变量)的关系(侧重两个变量之间的“量”的关系)。

由试题给出条件“取穗发芽时间相同、质量相等的红粒和白粒小麦种子(穗发芽率不同)”可知，本实验自变量为“穗发芽率不同”，由实验步骤和实验结果可知，因变量具体测定指标为淀粉的剩余量，故因变量应为淀粉酶的含量。由此可写出两个答案。

答案1：探究小麦穗发芽率对淀粉酶含量的影响。

答案2：探究种子中淀粉酶含量与穗发芽率的关系。

鉴于本实验只是研究两个变量之间的“量”的关系，故模式2更适合用于表述本实验的实验目的，甄选“答案2”作为本题参考答案。

3.答案　(1)DNA含有的五碳糖是脱氧核糖且含碱基T，RNA含有的五碳糖是核糖且含碱基U，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA

(2)不是　若对各种核苷酸都进行放射性标记，则无论该新型病毒是DNA病毒还是RNA病毒，在子代病毒中均能检测到放射性

解析　本实验的目的是探究该新型病毒遗传物质的种类。(1)病毒只有一种核酸，DNA或者RNA，二者在化学组成上的不同是DNA含有的五碳糖是脱氧核糖，RNA含有的五碳糖是核糖；DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，因此，可以通过化学分析的方法，分析这种新型病毒的五碳糖或含氮碱基的种类，从而判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。(2)核苷酸包括两类，一类是脱氧核糖核苷酸，另一类是核糖核苷酸，培养基中，只需将脱氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸进行放射性标记，如果都进行放射性标记，那么无论新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，收集到的子代病毒中均能检测到放射性，无法得出实验结论。

4.答案　(1)作为蛋白质合成的模板；识别密码子并运输氨基酸；降低化学反应的活化能；核糖体的组成成分等(答出任意两点即可)

(2)经逆转录形成的DNA插入到小鼠染色体上，引起原癌基因和抑癌基因等发生突变(答案合理即可)

(3)对两种单链DNA进行分子杂交，不能配对的区域所对应的RNA区域即诱发癌变有关的部位

解析　(1)RNA病毒的遗传物质是RNA，mRNA作为携带遗传信息的信使，是控制合成蛋白质的直接模板；tRNA可以运输氨基酸；rRNA是核糖体的组成成分；有些RNA还具有催化功能等。(2)将“致癌”与“逆转录”联系在一起的很可能是“基因突变”，经逆转录可以生成DNA片段，并整合到宿主细胞染色体上，而癌变是原癌基因和抑癌基因等发生突变的结果，所以逆转录病毒致癌的机理是经逆转录生成的DNA片段插入到小鼠染色体上，引起原癌基因和抑癌基因等发生突变。(3)由题意知，该病毒RNA上与诱发癌变有关的部位位于缺失的RNA序列中，所以我们可以将缺失部分序列的RNA与正常RNA直接进行比较，即题中已给方案。题目要求再找一种方案，沿着题中思路“经逆转录形成相应的单链DNA”，应该联想到通过比较经逆转录形成的单链DNA间接对该病毒和甲进行比较，问题变成了比较两种单链DNA的碱基序列，可以采用DNA分子杂交技术，不能配对的区域，就是与诱发癌变有关的部位。

5.答案　(1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍

(2)洋葱根尖具有分生区，分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖，用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致细胞内染色体数目加倍

解析　(1)本题中，从实验程序上看，用秋水仙素溶液处理植物分生组织能够诱导细胞内染色体加倍是通过实验得到的结论(秋水仙素可诱导细胞染色体加倍)；而低温(如4  ℃)处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体的加倍是进一步提出的问题，针对这个问题的假设只有两种情况：能或不能。由于我们在人教版生物教材必修2第88页实验中学习过“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。”根据这一科学知识，可判断提出的假设应是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖，能够诱导细胞内染色体加倍。(2)考查实验原理，“低温能诱导染色体加倍”只是答题的方向，所写答案是否得分则取决于叙述是否准确、全面，要表达出“洋葱根尖具有分生区”“分生区细胞可以通过有丝分裂进行增殖”“用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成”三个要点。