高考生物一轮复习 第五单元 基因突变及其他变异 第1讲 现代生物进化理论课件 新人教版必修2.ppt

第五单元现代生物进化理论 认知考纲 第1讲现代生物进化理论 一 现代生物进化理论的由来1 拉马克的进化学说 1 内容 用进废退和 是生物进化的原因 2 意义 否定了 和 理论 2 达尔文自然选择学说 1 内容 过度繁殖 遗传变异和 知识梳理 2 意义 科学地解释了 的原因和 原因 3 局限性 对 的本质 没有做出科学的解释 对生物进化的研究局限于 水平 不能解释物种大爆发现象 二 现代生物进化理论的主要内容1 种群是生物进化的基本单位 1 种群 生活在一定区域的 的全部个体 2 基因库 一个种群中全部个体所含有的 3 基因频率 在一个种群基因库中 某个基因占 的比率 2 突变和基因重组产生进化的原材料 1 可遗传的变异来源于 基因重组和染色体变异 其中 和 统称为突变 2 基因突变可产生 因此可使种群的基因频率发生变化 3 由于突变和重组都是 的 的 因此只能提供进化的原材料 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在 的作用下 种群的基因频率发生 导致生物朝着一定的方向不断进化 4 隔离导致物种的形成 1 物种 能够在自然状态下相互交配并且产生 的一群生物 3 隔离是物种形成的 条件 5 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 不同 之间 生物与 之间在相互影响中不断进化和发展 2 生物多样性 包括基因多样性 和生态系统多样性 自主核对 一 1 获得性遗传神创论物种不变2 生存斗争适者生存生物进化生物多样性的形成遗传和变异个体二 1 同种生物全部基因全部等位基因数2 基因突变基因突变染色体变异新的等位基因随机不定向3 自然选择定向改变4 可育后代自由交流基因交流生殖可育必要5 物种无机环境物种多样性 1 什么是基因进化 2 基因频率如何计算 考点1自然选择学说与现代生物进化理论比较 考点突破 应用指南1 达尔文的自然选择学说是现代生物进化理论的核心与基础 而后者是前者的发展与完善 2 遗传和变异是进化的内因 原料 生存斗争是进化的动力 外因 自然选择决定了进化的方向 3 自然选择和人工选择 无人为参与的为自然选择 有人为参与的为人工选择 人工选择的性状有利于人类 否则应视为自然选择 如抗菌素和杀虫剂的选择作用应为自然选择 例1 2010 杭州评估 根据达尔文自然选择学说 图解如下 下述不属于对现代生物进化理论的补充 完善的是 a 现代生物进化理论是在研究种群基因频率变化的基础上发展起来的b 种群是生物进化的基本单位c 隔离是物种形成的必要条件d 自然选择决定生物进化的方向 是通过生存斗争实现的 解析 自然选择学说和现代生物进化理论都认为自然选择决定生物进化的方向 因此d项不是现代生物进化理论的补充和完善内容 答案 d 对点训练1如图表示环境条件发生变化后某个种群中a和a基因频率的变化情况 下列说法错误的是 a q点表示环境发生了变化 a控制的性状更加适应环境b p点时两曲线相交 此时a和a的基因频率均为50 c 该种群中杂合体的比例会越来越高 逐渐取代纯合体d 在自然选择的作用下 种群的基因频率会发生定向改变 解析 某个基因出现的频率越高 说明该基因控制的性状对环境有较强的适应性 a和a的基因频率之和为1 p点时两曲线相交 表示两者的频率相等 所以此时a和a的基因频率均为50 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 虽然a的基因频率逐渐增大 但aa aa中并非aa的生存能力更强 因此不一定会出现 该种群中杂合体的比例会越来越高 逐渐取代纯合体 的现象 答案 c 考点2物种形成 共同进化与生物多样性1 物种形成 1 物种形成的三种典型模式 渐变式 如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成 骤变式 主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种 一出现可以很快形成生殖隔离 基因频率改变 此种方式多见于植物 人工创造新物种 通过植物体细胞杂交 如番茄 马铃薯 多倍体远缘杂交 如甘蓝 萝卜 多倍体育种 如八倍体小黑麦 等方式也可以创造新物种 2 新物种形成的标志 生殖隔离 2 共同进化 1 共同进化 不同物种之间相互影响 生物生活于复杂的环境中 任何一个物种都不是单独进化的 其必然要和其他生物发生营养关系 在捕食与被捕食 相互帮助等关系下 它们共同发展 协同进化 增加了物种的多样性 生物与无机环境相互影响 生物能够适应一定的环境 也能够影响环境 生物与无机环境之间是相互影响和共同演变的 例如 最早的生物是厌氧的 光合生物的出现 使大气中有了氧气 为好氧生物的出现创造了前提条件 2 进化规律 生物进化的总趋势a 从结构上看 由简单 复杂 由原核细胞 真核细胞 由单细胞 多细胞 由无胚层分化 两胚层 三胚层等 b 从功能上看 由低等 高等 如 无性生殖 有性生殖 c 从生存环境上看 由水生 陆生 代谢的进化a 异养 自养 又包括光合作用 化能合成作用 b 厌氧 需氧 c 总趋势 厌氧异养 光能自养 需氧异养 3 生物多样性 1 内涵 三层次 2 相互关系 3 成因 生物与环境共同进化的结果 应用指南生物进化与物种形成1 区别 生物进化 实质上是种群基因频率改变的过程 所以生物发生进化的标志为基因频率改变 不论变化大小 都属于进化的范围 物种形成 种群基因频率改变至突破种的界限 形成生殖隔离 标志着新的物种形成 隔离是物种形成的必要条件 2 联系 生物发生进化 并不一定形成新物种 但新物种的形成一定要经过生物进化过程 例2下图是物种形成的一种模式 物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2 经过漫长的进化 分别形成新物种b和c 在此进程中的某一时刻 a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布 向d方向进化 下列有关叙述正确的是 a b和d存在地理隔离 所以一定存在生殖隔离b c和d不存在地理隔离 却可能存在生殖隔离c a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同 则b和d是同一物种d a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同 则c和d是不同物种 解析 判断是不是一个物种的标准是 两个种群间能否随机交配并产生可育的后代 基因频率不同只能说明生物发生了进化 不一定产生生殖隔离 形成新物种 新物种的形成一般先经过地理隔离而后产生生殖隔离 但经过地理隔离不一定就产生生殖隔离 没有地理隔离时 由于c和d基因库的差别也可产生生殖隔离 答案 b 对点训练2 2010 杭州调研 关于生物进化与生物多样性的形成 错误的说法是 a 生物多样性的形成经历了漫长的进化历程b 消费者的出现不影响生产者的进化c 生物多样性的形成是共同进化的结果d 生物的进化与无机环境的变化是相互影响的解析 消费者的出现 一方面使生态系统具有更复杂的结构 另一方面对植物的进化产生重要的影响 如消费者对具有某些性状的某种生产者的捕食可改变该种群的基因频率 进而使该种群朝着一定的方向进化 答案 b 考点3基因频率的计算1 基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率 2 基因型频率是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比率 3 通过基因型频率计算基因频率 1 在种群中一对等位基因的频率之和等于1 基因型频率之和也等于1 2 一个等位基因的频率 该等位基因纯合子的频率 1 2 杂合子的频率 应用指南1 基因突变和基因重组 自然选择 遗传漂变 迁移等均可引起基因频率的改变 2 伴x染色体遗传基因频率的计算 3 在伴x染色体遗传病中 男性中患者的表现型概率 相关基因型频率 相关基因频率 例3从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体 其中基因型为aa的个体占24 基因型为aa的个体占72 基因型为aa的个体占4 基因a和基因a的频率分别是 a 24 72 b 36 64 c 57 43 d 60 40 解析 根据题意 a基因频率为24 1 2 72 60 则a基因频率为40 答案 d 对点训练3据调查 某校高中学生关于某性状基因型的比例为xbxb 42 32 xbxb 7 36 xbxb 0 32 xby 46 xby 4 则该地区xb和xb的基因频率分别是 a 60 8 b 80 92 c 78 92 d 92 8 解析 根据基因频率的概念 某个基因的频率 某个基因数 全部等位基因数 即xb的基因频率 xb xb xb 由于b b只位于x上 y上没有 男性体内只有1个x 因此只有1个此类基因 b或b 而女性体内有两个x 因此有两个此类基因 包括b或b 所以被调查的种群中xb的基因频率 42 32 2 7 36 1 46 138 xb xb 42 32 2 7 36 2 0 32 2 46 1十4 1 150 所以xb xb xb 138 150 92 xb的基因频率 1 92 8 答案 d 考点4实验面面观 实验设计的基本模式理论指导实验的设计可遵循以下步骤进行 1 了解题目要求 认真读题 从题中找出答案 2 写出实验名称 指出是什么实验 判断出是 验证性实验 还是 探究性实验 3 写出实验目的 弄清该题要验证或探究的是什么样的生物学事实 即明确实验要解决什么问题 4 写出实验原理 就是完成该实验的理论依据是什么 需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识 方法 以及所依据的科学原理 另外 提供的实验仪器的使用方法和原理也应考虑在内 5 设计实验操作过程 大多数题目要求写出实验步骤 下面一种书写模式 能够使书写条理 思路清晰 分组标号 根据实验要求选择适宜的材料和器材 选材应保持条件相同 如 日龄相同 体重相近的雄性成年大白鼠 将实验分为实验组和对照组 可以分两组 也可以分若干组 每组进行明确的标记 便于实验的观察 统计 比较和叙述 实验处理 根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理 除实验变量外 对实验组和对照组的培养 饲养等条件应要相同 即控制无关变量 要注意能体现 单一变量 的词语的准确使用 例如使用 等量 相同 适宜 等词语 培养 或饲养 观察 记录 对于植物实验和某些动物实验 分别进行实验处理后 要进行一段时间的培养 才能出现结果 而有些实验进行实验处理之后 在相对较短时间 1 2小时 就可以观察实现的现象 要仔细观察实验组与对照组出现的差异 记录实验现象和实验数据 实验结果分析或者预测实验现象 如果是 验证型 的实验 则要根据所学知识和原理 分析得出应有的实验结果和推出相应的结论 此时一般只有一个结果和相应的结论 且结论与实验目的相对应 若是 探究型 的实验 则要根据原理 目的预测出可能的结果和推出相应的结论 此时一般有几个不同结果及相应的结论 实验结论 通过现象 结果的分析 概括出规律性的结论 结论一般就是实验的目的 例4桦尺蛾是一种栖息在密林中 白天停歇在树干上的昆虫 一般为浅色 它借助与环境相似的体色躲避鸟类天敌 在工业污染区 黑色桦尺蛾的数量有增多的趋势 为证实两种体色的桦尺蛾因环境不同而数量比例不同 进行了如下探究 请完成下列探究方案 1 假设 2 实验步骤 选择工业污染区a和 地区b 收集桦尺蛾 并在翅下用有色颜料分别标记黑色蛾与浅色蛾若干 一段时间后用诱蛾灯诱捕 记录 统计结果 3 实验结果 如下表 根据表内数据在下面空白处绘制a b两地区不同体色蛾回收率的柱形图 桦尺蛾释放数和回收数表 4 结论 5 分析与讨论 人们观察到工业污染导致树皮变黑 从这个角度解释上述实验结果 已知桦尺蛾的体色由常染色体上一对等位基因控制 为了进一步探究桦尺蛾的黑色与浅色的显隐性关系 有人将一对黑色蛾与浅色蛾杂交 f1中黑色蛾与浅色蛾的数量比为1 1 请利用f1的蛾 在此基础上设计遗传实验完成探究 a 实验步骤 b 结果与分析 解析 根据实验题目可知 单一变量为工业污染区与非污染区 要做到随机分组和平均分配 树皮的颜色与蛾颜色一致时 就是一种保护性适应 探究显隐性时 要注意实验结果的全面性 黑色雌雄个体相交 后代可能全部为黑色 也可能全部为浅色 也可能黑色 浅色都有 答案 1 在工业污染区 黑色蛾数量占优势 2 非工业污染 将标记的不同体色的蛾分别释放到上述两地区 3 见下图 4 在工业污染区 黑色蛾数量占优势 在非工业污染区 浅色蛾数量占优势 5 不同污染程度区域的树皮颜色不同 使停歇在树干上不同体色的蛾被鸟类捕食的概率不同 导致它们的存活率不同 a 选择f1的雌雄黑色蛾杂交 观察 记录后代的体色b 若后代出现浅色蛾 则黑色为显性性状 若后代全部是黑色蛾 则黑色为隐性性状 对点训练4 2010 黄山质检 生物进化的实质是种群基因频率的改变 其中影响种群基因频率的因素有很多 如自然选择 基因重组 遗传漂变 生物个体的迁入迁出等 某中学生物研究小组为证明人工选择对种群基因频率的影响 选用了纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验 已知果蝇的长翅 b 对残翅果蝇 b 为显性 基因位于常染色体上 他们的实验过程如下 a 选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只残翅雌性果蝇进行杂交 获得子一代雌雄果蝇 b 让子一代果蝇连续自由交配5代 同时在每一代中都要除去残翅果蝇 c 当子六代所有长翅果蝇自由交配后 统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比 d 根据残翅果蝇的百分比计算出b b基因在种群中的基因频率 得出结论 请分析回答 1 如果按照上述步骤进行 在子三代长翅果蝇中纯合子占 2 如果在每代中不除去残翅果蝇 在子三代长翅果蝇中纯合子占 3 请判断该实验过程的设计是否科学 你的理由是 4 若让你对此实验过程进行改进 请设计出改进后的步骤 选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行交杂 获得子一代雌雄果蝇 5 请预期这种人工选择对种群基因频率的影响 解析 1 f2中bb bb 1 2 产生的两种类型的配子b b 2 1 故f3中bb为1 3 1 3 1 9 即f3中长翅果蝇占8 9 其中的纯合子为bb 2 3 2 3 4 9 占长翅总数的1 2 2 若不去除残翅果蝇 则f2中bb bb bb 1 2 1 f2产生的配子b b 1 1 f3中bb bb bb 3 8 2 8 3 8 故长翅中的纯合子比例为 bb bb bb 3 5 3 要研究人工选择作用是否对种群基因频率产生影响 需要以人工选择作用作为单一的变量 通过由人工选择作用的种群和自然繁殖的种群繁殖若干代后进行对照得出实验结论 答案 1 1 2 2 3 5 3 不科学没有设置对照 没有对照实验 4 将子一代果蝇分成性状完全相同的甲 乙两组 让甲 乙两组果蝇分别连续自由交配5次 同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇 当子六代所有长翅果蝇自由交配后 分别统计甲 乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比 根据甲 乙两组中残翅果蝇的百分比 分别计算出甲 乙两组中的b b基因在种群中的基因频率 比较得出结论 5 这种人工选择将导致b基因的频率增大 b基因的频率减小 例1某小岛上原有果蝇20000只 其中基因型vv vv和vv的果蝇分别占15 55 和30 若此时从岛外引入了2000只基因型为vv的果蝇 且所有果蝇均随机交配 则f1中v的基因频率约是 a 43 b 48 c 52 d 57 错因分析本题易错处有二 一是没有将岛外引入的2000只果蝇与原种群看作是一个整体 错误地将原种群与引入种群中v的基因频率分开计算再相加 二是不理解随机交配与其子代某种基因频率的关系 解析首先计算出从岛外引入了2000只果蝇之后 该岛上果蝇种群中不同基因型所占的比例 基因型为vv vv vv所占的比例分别为5 22 11 22 6 22 然后计算出v的基因频率 5 22 11 22 1 2 21 44 48 答案b 例2由地震形成的海洋中有大小相似的甲 乙两个小岛 研究某时间段中其鸟的种类和数量随时间变化的情况如图所示 下列有关叙述中正确的是 甲 乙两岛存在地理隔离 不同种的鸟之间存在着生殖隔离 甲岛上鸟的种类较多 可能是甲岛的环境变化较剧烈 甲 乙两岛的鸟各形成一个种群基因库 并且两个基因库之间的差异将越来越大 最终甲 乙两岛上鸟的种类和数量趋于相同a b c d 错因分析不了解地理隔离 生殖隔离在物种形成过程中的作用 不能在新情境中判断不同物种之间存在着生殖隔离 同时对基因库的概念不甚理解而出错 解析依题意 甲 乙两岛上有不同种 物种 的鸟 故彼此之间存在着生殖隔离 甲岛上鸟的种类较乙岛多 可能是甲岛环境变化剧烈 从而导致物种多样性的结果 种群基因库是指同种生物构成的同一种群的全部个体的全部基因 甲岛和乙岛都有不同的鸟 答案a 典例1下列符合现代生物进化理论的叙述是 a 物种的形成可以不经过隔离b 生物进化过程的实质在于有利变异的保存c 基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向d 自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率考查角度现代生物进化理论 解析根据现代生物进化理论的内容可知 隔离导致物种形成 物种形成可以不经过地理隔离 但必须有生殖隔离 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变 自然选择决定生物进化的方向 自然选择的直接作用对象是个体 通过对个体的选择作用来改变种群的基因频率 答案d点评本题考查现代生物进化理论的主要内容 难度适中 属于考纲理解层次 解题关键在于把握自然选择过程和生物进化实质的现代解释 典例2某自花传粉植物种群中 亲代中aa基因型个体占30 aa基因型个体占20 则亲代a的基因频率和f1中aa的基因型频率分别是 a 55 和32 5 b 55 和42 5 c 45 和42 5 d 45 和32 5 考查角度基因频率的计算 答案b点评此题考查种群基因频率及基因型频率的计算 难度不大 属于考纲理解应用层次 典例3 2010 天津理综 某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫 至1967年中期停用 下图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线 r表示杀虫剂抗性基因 s表示野生敏感型基因 据图回答 1 r基因的出现是 的结果 2 在rr基因型频率达到峰值时 rs ss基因型频率分别为4 和1 此时r基因的频率为 3 1969年中期rr基因型几近消失 表明在 的环境条件下 rr基因型幼虫比ss基因型幼虫的生存适应能力 4 该地区从此不再使用杀虫剂 预测未来种群中 最终频率最高的基因型是 原因是 考查角度现代生物进化理论综合 解析 1 野生敏感型基因通过基因突变产生了抗性基因 2 由题意知 基因型rs 4 ss 1 则rr 95 故r基因的频率 95 1 2 4 97 3 1967年中期停用杀虫剂后 rr基因型频率减少 ss基因型频率增加 说明在不使用杀虫剂的环境下 rr基因型幼虫比ss基因型幼虫的生存适应能力低 则若长期不使用杀虫剂 会使r基因的频率降低 s基因的频率增加 使ss基因型频率达到最高 答案 1 基因突变 2 97 3 不再使用杀虫剂低 4 ss在不使用杀虫剂环境下 持续的选择作用使r基因频率越来越低 1 物种起源 出版已有150年 但依然深深影响着现代科学研究 达尔文 多选 a 提出了适者生存 不适者被淘汰的观点b 提出了用进废退的理论c 认为种群是生物进化的基本单位d 认识到变异广泛存在并能遗传给后代解析 选项b的理论是拉马克的观点 选项c说的是现代生物进化理论的观点 答案 ad 随堂过关 2 由于蟹类的捕食 某种海洋蜗牛种群中具有较厚外壳的个体的比例逐渐增加 对这个现象的解释 正确的是 a 适者生存b 人工选择c 用进废退d 定向变异解析 题干中 蟹类的捕食 是海洋蜗牛种群中具有较厚外壳的个体的比例逐渐增加的原因 即蜗牛性状定向改变是由于生存斗争的存在 是由于自然选择的结果 答案 a 3 下列观点不符合现代生物进化理论的是 a 自然选择可引起种群基因频率发生定向改变b 马和驴交配产生强壮的骡子 马和驴之间不存在生殖隔离c 种群中个体的死亡可能会导致种群基因库发生改变d 狼和兔子的奔跑能力的提高是它们共同进化的结果解析 马和驴交配后产生的骡子并没有生殖能力 马和驴之间仍存在生殖隔离 答案 b 4 2009 上海高考 回答下列有关生物进化的问题 1 图1表示某小岛上蜥蝎进化的基本过程 x y z表示生物进化中的基本环节 x y分别是 2 该小岛上的蜥蝎原种由许多个体组成 这些个体的总和称为 这是生物进化的 3 小岛上能进行生殖的所有蜥蝎个体含有的全部基因 称为蜥蝎的 4 小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状 w代表蜥蜴脚趾的分趾基因 w代表联趾 趾间有蹼 基因 图2表示这两种性状比例变化的过程 由于蜥蝎过度繁殖 导致 加剧 小岛上食物短缺 联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升 其原因可能是 图2所示的过程说明 自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化 其本质是因为蜥蜴群体内的 发生了改变 5 从生物多样性角度分析 图2所示群体中不同个体的存在反映了 多样性 若从分子水平检测这种多样性 可采用的简便技术是 解析 1 生物进化的过程包括三个环节 突变和基因重组 变异 为生物进化提供原材料 自然选择决定生物进化的方向 隔离导致新物种的产生 2 生活在一定区域的同种生物为一个种群 种群是生物进化的单位 3 种群中所有个体所含有的全部基因为种群的基因库 4 由于过度繁殖 种群密度增大 种内斗争加剧 性状的有