2021高考生物人教版一轮教师用书第七单元第24讲　生物的进化

第24讲　生物的进化

考点一　现代生物进化理论

1.达尔文的自然选择学说

2.现代生物进化理论

(1)种群是生物进化的基本单位

①基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。

②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。

③生物进化的实质:种群基因频率的改变。

(2)突变和基因重组产生进化的原材料

①可遗传变异的来源

②生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于生物生存的环境。

③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。

(4)隔离导致物种的形成

①隔离

②物种形成

a.物种形成的三大环节

b.标志:产生生殖隔离。

(5)共同进化与生物多样性的形成

①共同进化的类型和实例

②生物多样性的形成

a.内容: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。

b.形成原因:生物的进化。

c.研究生物进化历程的主要依据:化石。

3.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。

[纠误诊断]

(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)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。

(3)种群基因库间的差异是产生地理隔离的根本原因。(　×　)

提示:种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因。

(4)长舌蝠为长筒花的唯一传粉者,两者相互适应,共同(协同)进化。(　√　)

(5)一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境。(　√　)

1.如图表示某类植物的进化过程:物种A先是分化为A1、A2、A3,后又分别进化成为B、C、D三个物种。结合下图信息完成下面的问题:

(1)若A1、A2、A3的生存环境相似,发生的基因突变不一定相似,其原因是基因突变具有不定向性。

(2)B、C、D的形成是否一定经过地理隔离?举例说明。不一定。如多倍体的形成则不需要长期的地理隔离。

(3)物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、自然选择及隔离。

2.物种形成与生物进化的关系

(1)生物进化的实质是种群基因频率的改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,即生物进化不一定导致物种的形成,生物进化是量变,物种的形成是质变。

(2)新物种产生一定存在生物进化,新物种的形成是长期进化的结果。

题型一　现代生物进化理论的理解与应用

1.(2018·江苏卷)下列关于生物进化的叙述,正确的是(　A　)

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

解析:群体中近亲个体基因相似度高,所以群体中近亲繁殖会提高纯合体的比例。突变的有害或有利是相对而言的,都可能是生物进化的原材料。新物种形成的标志是生殖隔离的出现,产生新基因并稳定遗传不代表形成了生殖隔离。基因频率保持不变的一个前提是种群足够大,一个随机交配小群体的基因频率不一定在各代保持不变。

2.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(　D　)

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

解析: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;个体的迁入和迁出、出生和死亡导致基因数量发生改变,从而可能导致种群基因频率发生改变;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,变异具有不定向性。

题型二　共同进化与生物多样性的形成

3.下列关于生物进化和生物多样性的叙述,错误的是(　C　)

A.种群基因库在环境的选择作用下会发生定向改变

B.有害突变也能成为生物进化的原材料

C.生物多样性是不同物种之间长期共同进化的结果

D.人参的药用功能体现了生物多样性的直接价值

解析:自然选择决定生物进化的方向,会导致种群基因库发生定向改变;突变和基因重组是生物进化的原材料,有害突变也能成为生物进化的原始材料;生物多样性是生物与生物、生物与无机环境之间相互作用、共同进化的结果;人参的药用功能体现了生物多样性的直接价值。

4.(2018·全国Ⅰ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)共同进化(或答协同进化)

(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

考点二　种群基因(型)频率的计算

1.基因频率与基因型频率

2.基因频率的计算

(1)“定义法”求解基因频率

某基因频率=×100%

①若在常染色体上,某基因频率=×100%

②若在X染色体上,某基因频率=×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+1/2×Aa基因型频率

a基因频率=aa基因型频率+1/2×Aa基因型频率

(3)利用遗传平衡定律计算基因型频率

①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.没有突变。

②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

[纠误诊断]

　(1)生物进化的实质是种群基因型频率的改变。(　×　)

提示:生物进化的实质是种群基因频率的改变。

(2)种群基因型频率改变,基因频率一定改变。(　×　)

提示:种群基因型频率改变,基因频率不一定改变。

(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率。(　×　)

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,种群个体连续自交多代后,该种群基因频率没有改变,没有进化。(　√　)

1.在种群足够大、没有突变发生、种群之间不存在个体的迁移或基因交流,没有自然选择的情况下,自交和自由交配对基因(型)频率分别有什么影响?

(1)自交多代,后代基因频率不变,基因型频率改变。

(2)自由交配的种群,基因频率和基因型频率均不变。

2.常染色体发病率和基因型频率的关系(设某遗传病由A、a一对等位基因控制)。

(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。

[深度思考] X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。

题型一　基因(型)频率的计算

1.(2019·天津模拟)某非常大的昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对性状没有作用。种群中控制某一性状的基因有A1、A2和A3,它们互为等位基因,且A1对A2和A3为完全显性,A2对A3为完全显性,若三个基因的基因频率相等,则在群体中表现出A3所控制的性状的比例为(　B　)

A.1/3 B.1/9 C.4/9 D.5/9

解析:该种群符合遗传平衡现象,种群中A1、A2、A3基因频率相等,而A1、A2、A3基因频率相加等于1,故A1、A2、A3基因频率均为1/3,且A3对A1、A2均为隐性,则A3控制的性状的基因型为A3A3,根据基因频率的计算公式,A3A3的基因型频率为A3的基因频率的平方,故A3控制的性状的比例为1/9。

2.(2016·海南卷)某种植物雄株(只开雄花)的性染色体XY;雌株(只开雌花)的性染色体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2∶1。

(2)理论上子二代雌株的基因型及比例为3XBXB、1XBXb,则雌株中B基因频率∶b基因频率为7∶1;子二代雄株的基因型及比例为3XBY、1XbY,子二代雄株中B基因频率∶b基因频率为3∶1。

(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3∶1。

答案:(1)2∶1　(2)7∶1　3∶1　(3)阔叶　3∶1

题型二　基因(型)频率的综合应用

3.(2019·山东青岛高三一模)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,白色和黑色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(　B　)

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0.25

D.黑色兔淘汰两代后,兔群中AA∶Aa=2∶1

解析:淘汰前,A基因频率=a基因频率=1/2,黑色的数量是1/2×1/2=1/4,白色个体更多;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;黑色兔淘汰一代后,a基因频率=1/3;黑色兔淘汰两代后,AA∶Aa=1∶1。

4.小麦的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的小麦群体,在群体足够大且没有其他因素干扰时,每个群体内随机交配一代后获得F1,各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。下列分析错误的是(　C　)

A.0<p<1时,亲代群体中都可能只含有纯合体,不含杂合体

B.p=b时,F1随机交配一代,子代中纯合体比例为1/2

C.p=a时,F1显性性状中杂合体所占的比例为3/5

D.p=c时,F1自交一代,子代中杂合体比例为2/9

解析:由题图可知,p=0时,F1中只有hh,当p=1时,F1中只有HH,则0<p<1时,其亲代群体中可能只含有纯合体,也可能纯合体和杂合体都有。当p=b时,Hh的基因型频率是,根据遗传平衡定律可得2b(1-b)=,解得 b=,则h的基因频率为,F1随机交配一代,子代中纯合体比例为;当p=a时,Hh与hh的基因频率相等,根据遗传平衡定律可得,2a(1-a)=(1-a)2,解得a=,则h的基因频率为,显性个体比例为1-()2=,显性杂合个体的比例为2××=,则显性性状中杂合体比例为;当p=c时,Hh与HH的基因频率相等,根据遗传平衡定律可得,2c(1-c)=c2,解得c=,则h的基因频率为,F1的基因型及比例为HH=()2=,Hh=2××=,hh=()2=,F1自交,子代中杂合体比例为×=。

 [构建知识网络]

 [强化思维表达]

1.现代生物进化理论

(1)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。

(2)隔离是新物种形成的必要条件,新物种形成的标志是产生生殖隔离。

(3)变异是不定向的,变异的利害性取决于生物所生存的环境。

(4)自然选择是定向的,决定生物进化的方向。

2.共同进化: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。

3.生物多样性:生物进化形成了生物多样性,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。